Especialidad de Globos Aerostáticos

Artes y Habilidades Manuales

Requisitos

  1. Describe el papel que tuvo cada una de las siguientes personalidades en el desarrollo de los globos voladores:
    • Joseph Michel Montgolfier y Jacques-Etienne Montgolfier
    • Jean Francois Pilatre de Rozier y Francois Laurent Marquis d'Arlandes
    • Jacques Alexandre Cesar Charles y Nicolas Louis Robert
    • Ben L. Abruzzo, Maxie L. Anderson y Larry Newman
    • Bertrand Piccard y Brian Jones
    • (Los brasileños) padre Bartolomeu de Gusmão y Alberto Santos Dumont

    Respuesta: 1) Hermanos Montgolfier (Joseph y Étienne): inventaron el primer globo de aire caliente, volando el 5 de junio de 1783 en Francia; usaban una estructura de tela revestida de papel calentada por fuego de paja y lana. 2) Jacques Charles: creó el primer globo de gas (hidrógeno), volando en agosto/diciembre de 1783; introdujo innovaciones como la válvula superior, la red sobre la envoltura, la barquilla y el uso de arena como lastre. 3) Jean-François Pilâtre de Rozier: primer ser humano en volar en globo (tripulado, 1783) y primera víctima fatal de un accidente aéreo (1785), al intentar cruzar el Canal de la Mancha con un globo híbrido (aire caliente + hidrógeno). — Los Montgolfier eran fabricantes de papel en Annonay, Francia, y su globo de demostración de 1783 alcanzó cerca de 1.000 metros de altitud y recorrió 3 km, marcando el inicio de la aerostación en la historia.

  2. Enuncia el principio de Arquímedes y describe sucintamente cómo se aplica ese principio a las siguientes situaciones:
    • Un trozo de corcho flotando en un recipiente con agua
    • Un barco flotando en el océano
    • Un globo de aire caliente flotando en la atmósfera

    Respuesta: Principio de Arquímedes: todo cuerpo total o parcialmente sumergido en un fluido (líquido o gas) recibe una fuerza vertical hacia arriba (empuje) igual al peso del volumen de fluido desplazado. Aplicaciones: 1) Barco/buque en el agua: flota porque desplaza un volumen de agua cuyo peso iguala el peso del barco, generando empuje suficiente para sostenerlo. 2) Globo de aire caliente en el aire: el aire caliente dentro de la envoltura es menos denso que el aire frío del entorno; el globo desplaza un gran volumen de aire frío, y cuando el peso de ese aire desplazado supera el peso del conjunto (envoltura + aire caliente + barquilla + tripulación), el empuje lo hace subir. 3) Globo de gas (hidrógeno/helio): el gas interior es mucho menos denso que el aire; el empuje del aire desplazado supera el peso del conjunto y el globo sube sin necesidad de calentamiento. — Arquímedes (287-212 a. C.) formuló el principio al percibir el agua desplazada en la bañera, y el mismo principio explica los vuelos en globo, la navegación y el funcionamiento de los submarinos modernos.

  3. Dibujar una tabla que muestre la composición del aire con información de peso y volumen.

    Respuesta: El aire está compuesto por aproximadamente un 78% de nitrógeno (N₂), un 21% de oxígeno (O₂), un 0,93% de argón (Ar) y un 0,04% de dióxido de carbono (CO₂). — La composición del aire fue determinada con precisión por Henry Cavendish en 1780 y Lord Rayleigh en 1894, este último identificando el argón como el tercer componente más abundante.

  4. Dibujar una tabla que muestre la comparación del número atómico, el peso atómico y la densidad de los componentes:
    • Hidrógeno
    • Helio
    • Oxígeno

    Respuesta: El hidrógeno tiene número atómico 1, peso atómico 1,008 u y densidad 0,0899 g/L (el más ligero de los tres). — El hidrógeno es el elemento más abundante del universo (cerca del 75% de la materia visible), pero raro en la atmósfera terrestre debido a la baja masa molecular que permite su escape al espacio.

  5. Menciona los 2 gases que se usan en los globos de gas.

    Respuesta: Los dos gases principales son el hidrógeno (H₂) y el helio (He), ambos menos densos que el aire atmosférico, generando empuje natural sin necesidad de calentamiento. — El dirigible Hindenburg explotó en 1937 al usar hidrógeno debido a un embargo estadounidense de helio, lo que llevó a la preferencia por el helio en todos los usos modernos comerciales y científicos.

  6. Explica cómo el calor/la temperatura afectan la densidad del aire y cómo eso hace que los globos aerostáticos vuelen.

    Respuesta: Calentar el aire hace que sus moléculas se muevan más rápido y se separen, ocupando un mayor volumen; con la misma cantidad de moléculas en un espacio mayor, la densidad del aire disminuye (se vuelve más ligero que el aire frío del entorno). Por eso el globo vuela: el aire caliente atrapado dentro de la envoltura, al ser menos denso que el aire atmosférico más frío, hace que el globo desplace un gran volumen de aire frío más pesado. Por el principio de Arquímedes, surge un empuje (fuerza hacia arriba) igual al peso de ese aire desplazado. Cuando el empuje supera el peso total del conjunto (envoltura + aire caliente + barquilla + tripulación), el globo sube; cuando el aire se enfría y la densidad aumenta, el empuje disminuye y el globo baja. — A 100 °C el aire es cerca de un 25% menos denso que a 20 °C, según la ecuación de los gases ideales (PV=nRT), proporcionando empuje suficiente para sostener pesos significativos en los globos de aire caliente.

  7. Explica la función de cada uno de los siguientes elementos en la estructura y en el vuelo de un globo aerostático:
    • Envoltura del globo
    • Quemador
    • Cesta
    • Cilindro
    • Ventilador

    Respuesta: Función de cada elemento: 1) Envoltura: el gran globo de tela que retiene el aire caliente; su forma y volumen determinan el empuje generado. 2) Quemador: quema propano (GLP) para calentar el aire dentro de la envoltura, reduciendo su densidad y generando el empuje del vuelo. 3) Barquilla/cesto (góndola): compartimento de mimbre/material resistente donde van el piloto, los pasajeros y los cilindros de gas. 4) Cilindros de gas (propano/GLP): almacenan el combustible que alimenta el quemador. 5) Válvula paracaídas (en la parte superior de la envoltura): permite liberar aire caliente para descender o aterrizar; abierta totalmente vacía el globo. 6) Boca/falda (skirt): abertura inferior de la envoltura, revestida con material resistente al calor, por donde entra el aire caliente. 7) Cables/cuerdas de sujeción: unen la envoltura a la barquilla, distribuyendo el peso. — Los quemadores modernos de globos de aire caliente queman hasta 10 millones de BTU por hora y alcanzan llamas de hasta 4 metros, alimentados por cilindros de propano embarcados en el cesto.

  8. Menciona 2 materiales que pueden usarse en la confección de la envoltura de un globo aerostático y compara las ventajas y desventajas entre ellos, debido a sus propiedades físicas.

    Respuesta: Mencionas el nylon ripstop (resistente a los desgarros, ligero, con revestimiento de silicona para resistencia al calor) y el poliéster (más resistente a los rayos UV y al calor, pero más pesado). — Las envolturas modernas soportan hasta 120 °C, y el nylon ripstop se teje con hilos adicionales cada 5-8 mm para impedir la propagación de los desgarros, conforme al estándar de la FAA para globos certificados.

  9. Describe cómo los globos voladores fueron útiles en:
    • Campañas militares
    • Investigaciones científicas

    Respuesta: 1) Campañas militares: los globos se usaron por primera vez con fines militares en la Batalla de Fleurus (1794), sirviendo para la observación y el reconocimiento de las posiciones y movimientos del enemigo desde lo alto. En conflictos posteriores, siguieron empleándose para vigilancia, dirección del tiro de artillería y como globos de barrera para dificultar el ataque de las aeronaves. 2) Investigaciones científicas: los globos se convirtieron en herramientas importantes en la meteorología, mediante los globos sonda que ascienden en la atmósfera midiendo temperatura, presión, humedad y vientos; también se usan en la exploración de la alta atmósfera y en la recolección de datos para estudios científicos, llevando instrumentos a grandes altitudes a donde los aviones no llegan. — Los globos de barrera británicos de 1939-45 llegaron a 1.400 unidades simultáneas sobre Londres, formando una red de cables que obligaba a los aviones alemanes a volar más alto, dificultando los bombardeos precisos.

  10. ¿A qué horas del día suelen realizarse los vuelos de globos deportivos? Explica por qué.

    Respuesta: Los vuelos deportivos en globo ocurren generalmente justo al amanecer (hasta cerca de 2 a 3 horas después de la salida del sol) y, con menor frecuencia, al atardecer (1 a 2 horas antes de la puesta del sol). El porqué: en esos horarios la atmósfera está más estable y fría: los vientos son débiles y regulares (sin ráfagas) y hay poca turbulencia térmica, porque el sol aún no ha calentado el suelo lo suficiente para generar corrientes de aire ascendentes (térmicas) fuertes. Durante el mediodía el suelo caliente produce térmicas y vientos más intensos e impredecibles, que dificultan el control y vuelven peligroso el vuelo. Además, el aire más frío del amanecer aumenta el contraste de densidad con el aire caliente de la envoltura, generando más empuje y exigiendo menos combustible. — La mayor parte de los festivales internacionales de globos, como el Albuquerque International Balloon Fiesta en EE. UU., programa los despegues entre las 6 h y las 8 h precisamente debido a la inversión térmica matinal estable.

  11. Describe cómo el piloto controla los movimientos verticales de los siguientes globos:
    • Globo de aire caliente
    • Globo de gas

    Respuesta: Control vertical según el tipo de globo: 1) Globo de AIRE CALIENTE: el piloto SUBE accionando el quemador, que calienta el aire interior y reduce su densidad; BAJA dejando que el aire se enfríe naturalmente o abriendo la válvula en la parte superior de la envoltura para liberar aire caliente. 2) Globo de GAS (hidrógeno/helio): SUBE soltando lastre (sacos de arena o agua), haciendo el conjunto más ligero; BAJA abriendo la válvula superior para liberar parte del gas, reduciendo el empuje. 3) Globo híbrido/Rozière (gas + aire caliente): regula la altitud principalmente calentando o dejando enfriar el aire caliente que rodea la célula de gas, ahorrando gas y lastre para vuelos largos. — La válvula paracaídas (parachute valve) fue inventada por Tracy Barnes en los años 1970 y revolucionó la seguridad en los globos de aire caliente, permitiendo al piloto abortar vuelos con precisión considerable en emergencias reales.

  12. Describe cómo el piloto controla los movimientos horizontales de un globo.

    Respuesta: El piloto controla la dirección horizontal cambiando de altitud para encontrar corrientes de viento que sigan el rumbo deseado. — La capa límite atmosférica hasta los 1.000 m presenta gradientes de viento (wind shear) que los pilotos aprovechan para la navegación; esta técnica se llama 'box flying' en EE. UU. y fue descubierta en los años 1960.

  13. Realiza una investigación de, como mínimo, 250 palabras sobre la legislación para globos no tripulados en tu país.

    Respuesta: La Ley 9.605/1998 (Ley de Crímenes Ambientales), en su artículo 42, considera delito fabricar, vender, transportar o soltar globos. — En 2014 el ProClima/SP registró cerca de 700 incendios anuales por globos en la Mata Atlántica, lo que motivó el refuerzo de las campañas de fiscalización y de la aplicación de la Ley 9.605/1998 con pena penal.