Julio 22 2014 13:20 pm

Autor Tema: Cohete de Oxígeno e Hidrógeno  (Leído 8055 veces)

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Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« en: Abril 07 2011 23:43 pm »
Muy buenas,

Quiero compartir una idea que se me ha ocurrido sobre la marcha, en el transcurso de mi ralentizado proyecto, acerca de un posible motor cohete con propelente a base de agua; o más bien, de oxígeno e hidrógeno.

Se trata de un reactor en el que se realiza la hidrólisis del agua de un tanque bipartido comunicado (vease la imagen) y es extraído el oxígeno y el hidrógeno mediante unos compresores que introducen los gases en sus respectivas "bombonas" o compartimentos. De allí, son inyectadas por simple presión (¿Alguna otra idea de otro medio?) a la cámara de combustión, donde se mezclan ambos gases.

La ignición del cohete se realizaría una vez que ha empezado la hidrólisis un rato antes y se han presurizado a un nivel óptimo los compartimentos de los gases. Se haría mediante uno o más inflamadores eléctricos insertados en una masa sólida inflamable (¿EPOKSAL? ¿Candy? ...) que a su vez haría de válvula (piroválvula) de los compartimento de los gases y comenzaría la combustión de estos a medida que se van mezclando.

Por supuesto es tan solo una idea que se me ha ocurrido. Si fuese viable sería un cohete totalmente económico, "ecológico", renovable, potente... Pero bueno, eso soñando y tal.

La cuestión y el gran problema que veo es el siguiente: ¿Cómo hacer que la hidrólisis se haga a una velocidad óptima o al menos suficiente para que el reactor sea "rentable" (funcione debidamente y con buenas prestaciones)? Tengo entendido que con Bicarbonato sódico se acelera la reacción. Lo he probado con agua del grifo, y he recogido los productos en tubos de ensayo para comparar, pero no es suficiente... creo yo.

He puesto varios cátodos y ánodos con sus respectivas baterías pensando en que acelerarían el proceso de hidrólisis, aunque no estoy muy entendido en ello, ¿Es así? ¿Las baterías se gastarían muy rápido?

Supongo que con agua oxigenada la reacción sería mucho mejor, ya que se obtendría el doble de oxígeno.

¿Ayudas? ¿Ideas? ¿Cuestiones? ¿Críticas? ... Todas bienvenidas.

A continuación os dejo un esquema de lo que sería el reactor (a Paint):



Saludos, danimora.

P.D: Realmente el propelente no sería el agua, sino el oxígeno e hidrógeno exclusivamente.
P.D.2: El cátodo/ánodo no tiene porqué ser de esos materiales.
P.D.3: Algunas ideas de la estructura del cohete, como el cono de cobre, es una idea extraída de otro proyecto de otra persona (si encuentro donde lo vi posteo el link).
« última modificación: Abril 07 2011 23:46 pm por danimora »

Desconectado Nick

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Re: Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« Respuesta #1 en: Abril 08 2011 00:02 am »
Bueno esto sería una pasada de proyecto jaja. Pero no creo que sea muy viable no? O sea el cohete tendría que ser de un tamaño considerable y además el peso sería bastante demasiado. Pero funcionar yo creo que se podría, de hecho los vehículos a base de hidrógeno se basan en algo parecido. Solo que con agua y no agua oxigenada.

Y no creo que el bicarbonato acelere mucho no? Tengo entendido que suelta dióxido de carbono y eso precisamente no anima mucho a la combustión.

Yo he visto cohetes y he oído hablar de usar el peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) como oxidante en cohetes, pero no como el propio combustible, aunque supongo que se puede igual. y una cosa el hidrógeno al mezclarse con oxígeno y arder no reacciona muy violentamente? Más que arder directamente deflagra, el cohete debería ser muy resistente no?

En cuanto a la hidrólisis es como una electrolisis de las cuales estoy tan metido últimamente, metiendo más electrodos aumentarías la superficie de contacto, lo que permitiría más amperaje, pero lo que determina realmente la velocidad de la hidrólisis es esto, la intensidad de la corriente, así que ya sabes. Para aumentarla puedes ver en el post del perclorato.

Estaría bien algún día ver este proyecto hecho realidad.

Un saludo

PD: Te curraste mucho el esquema por ser a paint jeje.

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Re: Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« Respuesta #2 en: Abril 08 2011 00:26 am »
Es cierto que el tamaño no podrían ser los típicos 5 cm, ya que trabajar con ese diámetro resulta casi imposible. Pero yo creo que con 8 ya está bien. Por supuesto se puede aumentar el grosor, pero nos quedaría un cohete bastante grande...  :sonriente:

Ten en cuenta también (ver esquema) que las piezas de metal (compartimentos, tapones...) están casi todos separados. Lo suyo sería que fuesen todas piezas torneadas en la medida de lo posible. Así, con juntas tóricas y tornillos sería mucho más cómodo y fácil y se podría trabajar con diámetros bastante pequeños. Teniendo en cuenta que las piezas se van introduciendo y ensamblando. Respecto al peso tienes razón... aunque supongo que podría ser compensado por la potencia y no tanto por esta sino por la duración de la combustión. El problema que ahora se plantea es si la cámara de combustión aguantaría a "palo seco" tanto tiempo expuesta directamente a la combustión. Habría que reforzarla enormemente o con materiales muy buenos, ¿no?

Bueno, lo del bicarbonato simplemente lo había leído por algún sitio... aunque si como dices libera CO2 no es para nada recomendable su uso.

Sí, eso he leído también (referente a la violenta combustión del O y el H). Pero bueno, se trataría de mediante alguna que otra prueba estática establecer unos parámetros óptimos para trabajar. Se usan como combustibles para cohetes espaciales... por algo será. Claro, lo difícil es controlarlos con nuestros medios. ¿Un reto?

Muy bien, gracias. Ahora (o mañana si me acuesto ya...) me pasearé por el post del perclorato para informarme.

La verdad es que sería un pelotazo que funcionase... los tiempos de combustión que se podrían obtener y el empuje prometen. Ya que teóricamente (sin tener en cuenta la presurización de los compartimentos de los gases y tomando una alta velocidad de hidrólisis) la combustión puede continuar hasta que se agote el combustible primario: el agua. De hecho, ya que es eléctrico, se podría controlar el apagado del motor en un momento determinado, aportando mayor seguridad, mejora en la técnica de la trayectoria, aumento de la posibilidad de una buena recuperación...

En fin... tiempo al tiempo. Algún día (¿)lo veremos volar(?).

Saludos, danimora.

P.D: Bueno... ya es técnica. No es el primero. Ni será el último.  :haha:

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Re: Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« Respuesta #3 en: Abril 08 2011 00:35 am »
Sí... lo de la intensidad está en los últimos posts del perclorato. Y por cierto como materiales de ánodo y eso los que usas están bien, aunque quizá si pudieras sustituir ese grafito por otra cosa que no se desgaste estaría mejor, pero al no haber cloro ni sal ni nada no sufren ninguna abrasión muy fuerte como preparando perclorato, están bien.

Lo de la cámara pues si debería ser muy buena, alguna aleación de titanio no sé, o quizá hay algún acero que lo aguante si es bastante grueso, que se pase el user nuevo A60 creo que es que sabe un rato largo de esto jeje.

Saludos

Desconectado danimora

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Re: Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« Respuesta #4 en: Abril 08 2011 01:09 am »
De acuerdo. Entonces podría dejar el acero inoxidable y sustituiría el grafito... ¿Por qué otro material?

Bueno, he estado leyendo el post del perclorato. Tengo algo de idea de electricidad, aunque por supuesto cosas básicas. Y puede que incluso me falten de estas. Entonces, te pregunto, ¿Que voltaje y amperaje sería el adecuado? Igualmente, y teniendo en cuenta el factor de resistencia, puede ser un "problema" que ralentice la reacción el hecho de que haya ese tabique divisorio para generar oxígeno e hidrógeno por separado, ¿no? En el sentido de que la corriente tiene que recorrer más distancia que si no hubiese tabique... pero si no estuviese el oxígeno y el hidrógeno se mezclarían... y eso -supongo- que no nos conviene.

Porque... ¿Qué pasaría si se taladrara muy finamente ese tabique a las alturas de los cátodos/ánodos? Se reduciría la distancia y prácticamente no pasaría un gas de un sitio a otro, ¿O no?

En fin, como ves, se me plantean cuestiones muy básicas, pero sobre las que entiendo -lamentablemente- poco (puede que sea cuestión de estudiar y dedicarle algo de tiempo).

Y sí, haber si nos comenta A60 sobre la resistencia y las prestaciones físicas. Aunque por sentido común esa cámara sin protección alguna algo me dice que no pasa de los 2 segundos... Claro, depende de los materiales empleados.


¿Y si funcionara?

Saludos, danimora.

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Re: Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« Respuesta #5 en: Abril 08 2011 01:54 am »
Si llega a funcionar sería muy bueno, pero tiempo al tiempo supongo.

El voltaje y la intensidad no es muy fácil predecirlos así sin saber el volumen de agua, la cosa sería tener el tanque o celda mejor dicho de hidrólisis y hacer unos tests, lo ideal es que trabaje al mayor amperaje posible sin llegar a calentar excesivamente el agua, es decir que no entre en ebullición. Eso se consigue como dije en el post del perclorato, aumentando el voltaje o disminuyendo resistencia, la cosa está en que aquí el rango de voltaje es bastante grande, ya que no se necesita un voltaje específico para separar el oxígeno y el hidrógeno, siempre que no te pases de unos 15v, las baterías mismas esas tal cual sin regular ni nada ya podrían suministrarlo, ya que si tienes que poner un regulador de voltaje ahí de alto amperaje es más peso todavía. Así que 12v y cuidando la distancia entre electrodos estaría bien para ver la intensidad.

No creo que el tabique dificulte mucho o ralentice ya que solo debes de ponerlo hasta donde lleguen los electrodos, que es donde se forma el gas, oxigeno en ánodo, hidrógeno en el cátodo. Quizá aumente un poco la resistencia como dices ya que ha de recorrer más agua, lo que dices del agujero puede funcionar, si, ya que las burbujas tienden a tirar hacia arriba, aunque siempre puede fallar. Supongo que es cuestión de diseñar bien la celda y hacer algunas pruebas, no será tan difícil.

En cuanto al ánodo estaría bien platino, mmo o dióxido de plomo.

Y una propuesta que hago, por que lo de generar el O/H en el cohete en el mismo momento de su necesidad? No sería mucho mejor, preparar los gases en tierra, con tiempo, guardarlos en esas bombonas y equiparlas al cohete? Con unas bombonas no demasiado grandes créeme que te daría para volar muy alto el cohete. Y más ventajas, reducción importante de peso, problemas de rendimiento de la celda eliminados, cuando el cohete cae que harías con el agua ahí dentro? Eso también se elimina. Y si hay algún desastre las pérdidas son mucho menores. No sé, lo veo como un poco tontería lo de generar el O/H en el momento, si el cohete tuviese que realizar vuelos prolongados o salir al espacio aun es comprensible pero para hacer un vuelo normal no sé.

Un saludo.

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Re: Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« Respuesta #6 en: Abril 08 2011 17:32 pm »
Si... aunque pensando ahora, hay unos aparatos precisamente que se les puede ajustar creo recordar que era el voltaje, y cuando se calienta el líquido (si mal no recuerdo) va disminuyendo el amperaje o algo parecido. Va jugando con estos dos para controlar la temperatura. Se usa para realizar electroforesis de ADN o Proteínas. Si es así, se podría usar para obtener un mayor rendimiento, ¿no?

Teniendo en cuenta que el cohete tendrá una gran aceleración -como todos-, se creara en el tanque de agua una gran presión hidrostática que supongo hará que las burbujas de gas asciendan con mayor rapidez, dado que tenderán a dirigirse a la zona con menos presión, ¿no?
Por ello puede que el hecho de que pasen burbujas de un compartimento a otro por los "poros" del tabique puede ser despreciable. Aunque como todo, es cuestión de probarlo. Pero tiene lógica.

Es una buena propuesta. Más que nada pensaba en montar a bordo el aparataje para obtener los gases propelentes para darle una mayor potencia, y sobre todo, duración al cohete. Con ese método se podría llegar a grandes alturas... Como digo, es cuestión de hacer pruebas (que tendrán que esperar como mínimo hasta que acabe el actual, que aunque no está parado, está bastante estático). No se, es cierto que también para facilitarlo todo, se podría hacer por separado. Por supuesto. Pero bueno, más que nada lo decía por conseguir una propulsión más duradera y por ende una mayor altura. Un reto.
:haha:
Pero la verdad es que no me lo había planteado, puede ser una buena solución si se complica el tema... Gracias.

Saludos, danimora.

P.D: Acabo de ver el precio de una fuente de alimentación de un equipo de electroforesis... definitivamente no es rentable. Algo más de 400€.
P.D.2: Perdona, el equipo éste no funcionaría. Trabaja con miliamperios.
« última modificación: Abril 08 2011 17:38 pm por danimora »

Desconectado Nick

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Re: Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« Respuesta #7 en: Abril 08 2011 18:28 pm »
Nada pero si quieres una fuente que regule el voltaje te la puedes hacer tu muy barata con un par de fuentes de PC, o incluso una, y unos pocos conocimientos de electrónica. Yo para mis electrolisis me he montado una con rango de 1,2v - 12v a 30A por unos 50€.

Y sí, es todo un reto, pero bueno con dinero, tiempo y conocimientos seguro que se puede conseguir.

Saludos

Desconectado danimora

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Re: Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« Respuesta #8 en: Abril 08 2011 19:05 pm »
¡Buah! Toda una ganga comparándolo con los 400... Jajaja. El problema es que en electrónica, como te comentaba, no estoy muy enterado... Así que bueno, no sé. Habrá que meterle mano tras finalizar mi actual proyecto. Porque hacerlo ahora no solo no avanzaría mucho, sino que ralentizaría aún más al actual, ya que no suelo tener mucho tiempo.

¡Saludos! danimora.

Desconectado Manolo88

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Re: Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« Respuesta #9 en: Abril 11 2011 20:58 pm »
Siento desilusinoarte pero... no creo que funcione :S

Ya que para que hubiera un flujo de hidrogeno y oxigeno lo suficientemente rapido como para poder levantar el cohete, necesitarias unos 100 o más voltios de ddp.

Por eso en la nasa y todas las compañias aerospaciales ya tienen los dos combustibles separados y liquidos para que ocupen poco espacio... pero para eso se necesita rebajarlos a -200 y pico ºC y es un tostonazo xD

Yo creo que lo podrias conseguir si te pusieras en contacto con una química o distribuidora de gases para que te lo enviasen liquido.

-Creo que si lo consigues con electrolisis te haras rico xD

Saludos Manolo
« última modificación: Abril 11 2011 21:09 pm por Manolo88 »
Si el cohete en vez de volar; explota, ya ha valido la pena.

Desconectado Contreras

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Re:Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« Respuesta #10 en: Junio 01 2012 23:32 pm »
Buenas soy nuevo y me he registrado al ver este post.
Vale, alomejor no se puede obtener suficiente hidrógeno y oxígeno mediante la electrolisis, pero, ¿y si obtienes el hidrógeno y el oxigeno por separado y luego lo unes en la zona de combustión?
Mi idea es la siguiente: se obtiene hidrógeno mezclando con aguafuerte (HCl) con papel de aluminio (Al), por otro lado se obtiene el oxigeno mezclando agua oxigenada con lejía. Se meten cada uno en un globos (POR SEPARADO) y se inyectan por un tubito en la zona de combustión donde se prende.

Solo es una idea a la que le estoy dando vueltas desde hace tiempo, no se si funcionará o si explotará o que pasará. Además no tengo mucha experiencia con esto y no tengo muchos medios ya que tengo 17 años...

Un saludo a todos
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Re:Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« Respuesta #11 en: Julio 02 2012 20:58 pm »
Muy buenas Contreras,

Hacía tiempo que no pasaba por aquí, y la verdad, que este cohete volara no estaría nada mal. Aunque el proyecto, que en realidad no ha pasado nunca de la teoría, no ha avanzado más de lo que aquí está.

El principal problema (sin contar el presupuesto para mecanizar las piezas, los microcompresores, el tamaño...) es que es difícil obtener rápidamente el oxígeno y el hidrógeno. Hice algunas pruebas, pero no era suficiente la rapidez de obtención ni de lejos.
No obstante las dos "minibombonas" que salen en el esquema en donde se van almacenando y comprimiendo el hidrógeno y oxígeno obtenidos podrían usarse antes del despegue. Se podrían llenar a tope justo antes de despegar, y así, aunque la hidrólisis no fuese suficientemente rápida como para mantener el vuelo, podría servir para alargar el vuelo. Es decir, se haría la hidrólisis en tierra y se llenarían las minibombonas, y una vez cargadas en el cohete se volvería a encender la hidrólisis con objeto de alargar el vuelo y se procedería con el despegue del cohete... :loco:

Por otro lado está la idea de obtener el oxígeno y el hidrógeno por lados distintos y no a partir del peróxido de hidrógeno (Agua oxigenada), con lo que se podría acelerar el proceso de obtención. Pero esto haría que el cohete tuviera que ser más grande... Pero no obstante es una gran idea, no se me había ocurrido y puede ser una buena opción tenerla en cuenta.

De todas formas no te preocupes, en realidad yo tampoco es que sepa mucho de todo esto, aquí también estoy aprendiendo. Se trata de leer, preguntar, agradecer y experimentar. Y yo sólo tengo 2 añillos más que tú. ;)
No obstante, como hacía tiempo que no me paseaba por estos lares, estoy recomenzando, de menos a más. Puede que después de un tiempo le vuelva a dar vueltas al tema. Y si se te ocurre algo más bienvenido será.

Saludos,
danimora.

Desconectado Manolo88

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Re:Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« Respuesta #12 en: Julio 03 2012 03:08 am »
Hey danimora pensaba que ya te habias ido del foro, y respecto con lo del cohete... yo de ti no lo probaria con la electrolisi.

Antes lo probaria como tu has dicho antes, con la reaccion del HCl con aluminio.

Aunque de todos modos lo que haria yo, es llenar un tanque de oxigeno y otro de hidrogeno en el suelo y despues montarlo en el cohete, ya que si se hace con reaccion o con electrolisis no se puede controlar muy bien el flujo de H y O que se inyectan a la tobera. En cambio si se tienen almazenados en dos depositos por separado dentro del cohete, si que se puedem y muy facilmente.

Por algo lo deben hacer asi las agencias espaciales

Saludos.
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Re:Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« Respuesta #13 en: Julio 03 2012 13:25 pm »
Bueno me alegro que te haya gustado mi idea. xD
Manolo tengo una pregunta:Si metes el hidrógeno y el oxígeno en dos recipientes, ¿como lo harias luego para sacarlos?. Una idea que se me acaba de ocurrir es con un embolo, o sea, como una jeringuilla para los jarabes solo que un poco más grande y así para controlar la cantidad de aire que sale solamente haria falta apretar un poco más el embolo, pudiendo regular la combustion incluso durante el vuelo.
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Re:Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« Respuesta #14 en: Julio 03 2012 14:58 pm »
Buenas,

Aunque en realidad ahora no esté dedicado a este proyecto os comento cuál es la idea.

Imaginad todo el cohete ya montado, con los tanques dentro, los compresores que almacenan los gases formados en cada bombona respectivamente... Bueno, pues antes del lanzamiento (en tierra) se encendería el proceso de formación de los gases (electrolisis, Aluminio+HCl,...) de forma que los compresores irían almacenándolos en cada bombona, en vistas a que las bombonas estén llenas para cuando se proceda al lanzamiento.Así, una vez que las bombonas estén llenas se apagaría el sistema de formación y compresión de los gases.
Y una vez que se fuera a lanzar, ya en el lugar del lanzamiento y tras haberlo montado y comprobado todo, se encendería de nuevo el sistema de formación y almacenamiento con objeto de que el vuelo durase más que si sólo se usasen las bombonas.

Mi idea en un comienzo es que las reacciones de obtención de oxígeno e hidrógeno fueran lo suficientemente eficientes como para mantener el vuelo mientras hubiera materia prima o baterías para la obtención de los gases. Pero en vistas de la dificultad, las reacciones de obtención de gases a bordo del cohete tan sólo serviría para mantener durante más tiempo la combustión.

Respecto de las bombonas y el almacenamiento de los gases... La idea era que cada bombona (tubo de acero con tapones roscados/atornillados y juntas tóricas; una para hidrógeno y otra para el oxígeno) que está situada dentro del cohete  tuviera dos puntos de entrada/salida:
  • La de la tapa superior sería por donde entran los gases procedentes de los compresores, que introducen los gases formados en las bombonas. Esta entrada sería unidireccional y quizás el simple hecho de que estuviera la bomba funcionando serviría para que el flujo de gases no fuera retrógrado.
  • La segunda entrada (en realidad salida) estaría en la parte inferior. No tengo muy bien pensado el sistema, pero a grandes rasgos es una abertura en la bombona (o varias) que permite el libre paso de fuera a dentro y viceversa. Mientras no haya combustión este orificio estaría sellado con algún tipo de masa inflamable (¿EPOKSAL por ejemplo?) que no fuera porosa.

Entonces el encendido del cohete sería el siguiente:
  • Los ignitores inician la combustión de esta masa (llamada en el esquema "masa inflamable"),
  • con lo cual, por simple presión creada por los compresores en las bombonas se produciría la salida de los gases a la cámara de combustión,
  • lugar donde se juntarían los gases e inflamarían al estar encendida esta masa inflamable (¿Epoksal, nepox,...?)
Por eso puse en el esquema el concepto de "piroválvula". Porque la propia "masa inflamable" actúa de válvula hasta que se inflama.

Espero que haya quedado algo más clara la idea, y gracias por los aportes. Si tenéis ganas de experimentar o hacer algo con el proyecto, adelante es un proyecto conjunto ;)

danimora

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Re:Cohete de Oxígeno e Hidrógeno
« Respuesta #15 en: Julio 03 2012 17:09 pm »
La verdad esque es la mejor manera ;). Solo tienes que tener cuidado con el HCl porque si corroe el aluminio y el zinc alomejor le pasa lo mismo con el acero. Por el resto yo creo que podría fucionar.
Si avanzas algo avisa!! yo voy ha intentar hacer un pequeño cochecito con un globo de H2 Y O2 ya te contare!!
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