Publication: Diseño de una válvula para reutilización de globos meteorológicos
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Publication date
2019-07
Defense date
2019-07-03
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Abstract
El objetivo de este trabajo de fn de grado consiste en diseñar e implementar un sistema
de extracción del helio contenido en un globo meteorológico, para la reutilización del
mismo.
Todos los días se lanzan casi 1800 globos meteorológicos elásticos que ascienden y
se expanden hasta explotar. Después de que el globo reviente, el paquete cae y se recupe-
ran los datos recopilados durante la subida, que se utilizan para realizar las predicciones
atmosféricas. Esto signifca que los globos tienen un único uso, y dado que su coste uni-
tario es de 100e aproximadamente, el uso de un dispositivo que permitiese reutilizarlos,
aunque solo sea un número limitado de veces, signifcaría un ahorro considerable en el
lanzamiento.
Como solución de diseño se ha optado por la implementación de una pequeña electro-
válvula, fabricada a partir de piezas impresas en 3D, conectada a la boquilla, de manera
que antes de explotar, se abra permitiendo la salida del gas contenido en el interior y ha-
ciendo que el globo descienda. De forma añadida, el sistema podría ser capaz de controlar
la velocidad de ascenso y descenso con ciertas limitaciones.
Durante el diseño, se han superado los distintos retos que presenta la fabricación de
un objeto que trabajará bajo las condiciones de la estratosfera. Para ello, se han analizado
diversas opciones de colocación, fabricación, arquitectura y electrónica para la válvula,
realizando ensayos de relajación de globos de látex y de permeabilidad.
Además se han comparado diversas opciones de válvula con diseño propio mediante
tablas multicriterio, así como distintos motores eléctricos que accionen el mecanismo de
cierre con su circuito de control.
Como resultado del TFG, se ha fabricado un prototipo de válvula con una impresora
3D, cuyas piezas se han cubierto con esmalte sintético para asegurar la ausencia de fugas
de aire. La válvula, accionada por un motor DC con reductora, se conecta por cable a un
circuito de relés controlado y alimentado por un microcontrolador Arduino. El circuito
permite el giro del motor en ambos sentidos (posibilitando la apertura y cierre con el
mismo circuito). Todo ello con una masa inferior a 150g, reduciendo la carga máxima del
paquete lo mínimo.
Description
Keywords
Globos meteorológicos, Extracción del helio, Reutilización, Válvulas, Electroválvulas, Arduino