Quiero inaugurar mi blog contando mi experiencia iniciándome en el mundo de la cohetería amateur. Realmente no es un hobby muy extendido en España, así que me ha resultado complicado dar mis primeros pasos. Aun así, con este proyecto y los que tengo en mente, espero poder ser de ayuda para cualquiera que quiera iniciarse.
No tengo un objetivo final definido con mis proyectos de cohetería, pero sí que llevo un tiempo pensando qué pasos debo dar para diseñar y hacer volar un cohete. El primer paso era familiarizarme con mi —reciente— impresora 3D, con algún programa de diseño CAD y con algún simulador de vuelo para cohetes. El resultado de todo este aprendizaje es el Azor 1: mi primer diseño. Los primeros intentos de vuelo vendrán más adelante.
Así que vamos al lío.
¿Cómo funciona un cohete?
Un cohete funciona basándose en el principio de acción y reacción descrito por la tercera ley de Newton: por cada acción hay una reacción igual y opuesta. Esto significa que al expulsar gases a alta velocidad hacia abajo, el cohete se impulsa hacia arriba. Para lograr esto, los cohetes reales utilizan propelentes (una combinación de combustible y oxidante) que se queman en una cámara de combustión. Los gases resultantes son expulsados por la tobera con enorme presión, generando el empuje necesario para vencer la gravedad terrestre.
En la cohetería amateur o de modelismo, el funcionamiento es similar en concepto, pero mucho más seguro, controlado y a escala reducida. La mayoría de los cohetes de modelismo utilizan motores sólidos prefabricados, que contienen el combustible y el oxidante en un único cartucho. Estos motores, una vez encendidos, generan empuje durante unos segundos y luego se apagan, dejando que el cohete siga subiendo por inercia hasta alcanzar su punto máximo. Después, un pequeño sistema de recuperación —normalmente un paracaídas— se despliega para que el cohete descienda lentamente y pueda reutilizarse. Aunque no llegan al espacio, estos cohetes permiten aprender de forma práctica los fundamentos de la ingeniería aeroespacial.
¿Qué partes tiene un cohete?
Un cohete, ya sea espacial o de modelismo, está compuesto por varias partes fundamentales que trabajan en conjunto para permitir su lanzamiento, vuelo y recuperación. La estructura o fuselaje es el cuerpo principal, diseñado de forma aerodinámica para minimizar la resistencia del aire y alojar los sistemas internos. En la parte superior se encuentra la cofia, una cubierta protectora que resguarda la carga útil —como satélites, instrumentos científicos o componentes educativos— durante el ascenso, y que se separa una vez que el cohete ha salido de la atmósfera o ha alcanzado su altura máxima. En la base de algunos cohetes están las aletas, que proporcionan estabilidad aerodinámica durante el vuelo, ayudando a mantener el rumbo y prevenir desvíos indeseados.
Otro componente esencial es el sistema de propulsión, que puede variar según el tipo de cohete. Los cohetes espaciales suelen tener múltiples etapas, cada una con su propio motor y combustible, que se van desprendiendo conforme se agotan, aligerando el vehículo y permitiendo que continúe ascendiendo. En la cohetería de modelismo, los motores suelen ser de combustible sólido y de una sola etapa, aunque existen modelos multietapa más avanzados. Además, muchos cohetes incluyen un sistema de recuperación, especialmente en el modelismo, como paracaídas que se despliegan tras alcanzar la altitud máxima, permitiendo que el cohete descienda de forma controlada y pueda reutilizarse.
Creando el primer diseño
La primera parte fue familiarizarme con un programa de diseño CAD, y por sencillez opté por TinkerCAD: Este es online y gratuito, y tiene una curva de aprendizaje muy corta, por lo que creo que es ideal para empezar a hacer los primeros diseños. Por otro lado creo que se puede quedar corto muy rápido (para el Azor 2 ya tuve que usar otros programas).
No voy a explicar cómo se usa TinkerCAD (quizá más adelante haga un tutorial y lo enlace aquí) así que voy a describir directamente los pasos que he dado para hacer el primer diseño.
El toroide
Para diseñar el cuerpo del cohete, primero creé un toroide plano de 20mm de ancho y con 0.2 de borde. Al estirarlo ya conseguimos la forma de tubo que necesitamos para el fuselaje y nos vale como plantilla para el resto del diseño. Para el siguiente diseño utilicé un toro más ancho para que el cohete fuera más resistente a golpes.
El fuselaje y las uniones
La superficie de impresión de mi impresora 3D es de 220 x 220 x 250 mm, y quería que el cohete midiera aproximadamente 300-400 mm, así que había que hacer el fuselaje a piezas. Para ello, creé un sistema de uniones por encaje en cruz. Este sistema es sencillo para esta primera versión, pero ya tenía claro mientras lo diseñaba que esto no va a ser el diseño final: no encaja del todo bien, y crea una estructura dentro del cohete que impide que se despliegue el paracaídas.
Aletas
Los cohetes necesitan las aletas en la parte inferior para proporcionar estabilidad aerodinámica durante el vuelo. Al estar ubicadas en la base, lejos del centro de masa del cohete, actúan como un timón: si el cohete se desvía ligeramente de su trayectoria, el flujo de aire empuja las aletas y genera una fuerza correctiva que lo vuelve a alinear. Esto evita que el cohete gire o se descontrole, manteniéndolo en una trayectoria recta y segura durante el ascenso, especialmente en la fase inicial cuando atraviesa la atmósfera a alta velocidad.
Para el Azor 1 elegí unas aletas pequeñas en forma curva, pero solo por estética. Más adelante usaré aletas con formas rectas para facilitar su diseño y cálculos.
La cofia
La cofia puede tener varias formas; más puntiagudas o más redondeadas, cortas o largas… pero al final creo que para empezar lo mejor es usar un paraboloide sencillo. Así que hice uno alargado y le añadí la junta para fijarlo a fuselaje.
Ensamblaje e impresión
Con todas las piezas diseñadas solo faltaba colocarlas juntas e imprimirlas. Por ahora todo lo que imprimo es con Hyper PLA de Creality. Para las piezas del cohete usé un grosor de capa de 0.15mm.
Lo bueno de este diseño es que se pueden imprimir todas las piezas a la vez, para ahorrar tiempo entre impresiones y algo de plástico.
Simulación de vuelo
Al conocer los detalles concretos del cohete (Medidas, peso, tipo de motor…) es fácil hacer una simulación del vuelo. Aunque el objetivo del Azor 1 no es volar, si que era para mí necesario empezar a hacer simulaciones para aprender a determinar bien el diseño del siguiente cohete.
Para ello he utilizado el programa llamado OpenRocket: es una herramienta de simulación de vuelo gratuita y de código abierto, ampliamente utilizada en el ámbito de la cohetería amateur y educativa. Permite introducir datos precisos del cohete, como su geometría, masa total, tipo de motor, distribución del peso, y características aerodinámicas. A partir de esa información, el programa genera simulaciones detalladas que muestran el comportamiento del cohete durante el vuelo, incluyendo la trayectoria, altitud máxima, velocidad, aceleración, y estabilidad.
Gracias a estas simulaciones, pude analizar cómo respondería el Azor 1 ante diferentes configuraciones y condiciones de lanzamiento, como el ángulo de inclinación, la velocidad del viento o el tipo de motor utilizado. Aunque este primer modelo no estaba pensado para despegar, el proceso de simulación fue fundamental para comprender mejor los factores que afectan la estabilidad y el rendimiento de un cohete. Esta experiencia me ha servido como base para diseñar con mayor precisión el siguiente prototipo, que sí tendrá como objetivo realizar un vuelo real.
Factores a tener en cuenta:
Centro de masa (CM) y centro de presión (CP): La relación entre estos dos puntos es fundamental para la estabilidad. El centro de masa debe estar por delante del centro de presión para que el cohete se mantenga estable durante el vuelo. Si el CP está demasiado cerca o delante del CM, el cohete puede volverse inestable y descontrolarse.
Aletas: Su tamaño, forma y posición influyen directamente en la estabilidad. Aletas más grandes o mejor diseñadas generan más control aerodinámico, ayudando a mantener la trayectoria. Además, deben estar bien alineadas y montadas simétricamente en la parte inferior del cohete.
Distribución del peso: Una distribución adecuada mejora el equilibrio del cohete. Colocar el peso excesivamente en la parte trasera puede provocar inestabilidad, mientras que concentrarlo en la parte frontal puede aumentar la estabilidad pero reducir el rendimiento.
Tipo y potencia del motor: El empuje del motor debe ser suficiente para vencer el peso del cohete y proporcionar una aceleración segura. Un motor demasiado débil no logrará un vuelo exitoso, mientras que uno demasiado potente puede causar una aceleración tan rápida que comprometa la estabilidad.
Forma y tamaño del cohete: Una forma aerodinámica (con una cofia puntiaguda y un fuselaje delgado) reduce la resistencia del aire y mejora el rendimiento. El tamaño también afecta el vuelo: cohetes más largos suelen ser más estables, pero también más pesados.
Condiciones ambientales: Factores externos como el viento, la presión atmosférica o la altitud del lugar de lanzamiento influyen en la trayectoria y el comportamiento del cohete. Vientos laterales, por ejemplo, pueden desviar el cohete si no tiene suficiente estabilidad.
Ángulo de lanzamiento: Un lanzamiento perfectamente vertical maximiza la altura, pero en ciertas condiciones puede ser recomendable un ligero ángulo para contrarrestar el viento o por razones de seguridad.
De nuevo, esto no es un tutorial de OpenRocket (quizá lo haga más adelante y ponga aquí el enlace) así que voy a compartir directamente un ejemplo de como lo configuré y la simulación que hizo.
📏 Dimensiones físicas del cohete
- Longitud: 37.2 cm
- Diámetro máximo: 2 cm
Estas dimensiones afectan directamente la aerodinámica y la estabilidad del cohete.
⚖️ Masa
- Sin motor: 46 g
- Con motor: 69.1 g
El peso total con motor es clave para calcular la aceleración, la altitud máxima y la estabilidad del vuelo.
🎯 Estabilidad
- Estabilidad: 2.23 calibres / 12 %
- CG (Centro de gravedad): 25.7 cm (punto azul)
- CP (Centro de presión): 30.2 cm (punto rojo)
En cohetería, la estabilidad debe ser mayor a 1.0 cal para que el cohete vuele recto. Lo ideal es entre 1.5 y 2.5 cal.
Azor 1 tiene 2.23 cal, lo que indica buena estabilidad.
🧪 Desempeño simulado
- Apogeo: 274 m
- Velocidad máxima: 91.1 m/s (~Mach 0.27)
- Aceleración máxima: 195 m/s²
Estos valores te permiten estimar:
- Qué tan alto llegará
- Qué tan rápido viajará
- Qué tanta fuerza soportará su estructura
📈 Leyenda de las curvas
- 🔵 Azul (Altura en metros)
- 🟡 Amarillo (Velocidad vertical en m/s)
- 🔴 Rojo (Aceleración vertical en m/s²)
- ⏱️ Eje X = Tiempo (segundos)
- 📏 Eje Y izquierdo = Altura / Aceleración, Eje Y derecho = Velocidad
🔍 Análisis por fases
1. Lanzamiento (0 – 2 s)
- 🔥 Empuje del motor activo
- La aceleración (rojo) es muy alta (~195 m/s²) justo al despegar.
- La velocidad (amarillo) sube rápidamente hasta ~90 m/s.
- La altura (azul) también comienza a subir rápidamente.
2. Fin del empuje (~2 s)
- El motor deja de quemar. Se nota porque:
- 🔴 La aceleración cae en picado, incluso llega a valores negativos.
- 🟡 La velocidad sigue subiendo un poco, pero ya sin aceleración (solo por inercia).
3. Apogeo (~7 s)
- 🔵 La altura máxima (~274 m) se alcanza.
- 🟡 La velocidad vertical se vuelve cero: el cohete deja de subir.
- 🔴 Aceleración está en torno a la gravedad (~-9.8 m/s²).
4. Descenso libre (7 – 8.5 s aprox.)
- El cohete cae en caída libre.
- 🟡 La velocidad negativa aumenta (va cayendo más rápido).
- 🔴 La aceleración se mantiene estable (gravedad).
5. Activación del sistema de recuperación (~8.5 s)
- Hay un pico negativo en aceleración (freno brusco).
- 🟡 La velocidad negativa cae drásticamente y se estabiliza en unos -13 m/s: indica que se desplegó el paracaídas.
- 🔴 La aceleración se normaliza nuevamente.
6. Descenso con paracaídas (8.5 – 34 s)
- 🔵 La altitud desciende de forma constante.
- 🟡 Velocidad estable (descenso lento y seguro).
- 🔴 Aceleración cercana a cero (descenso controlado, sin más cambios bruscos).
7. Aterrizaje (~34.5 s)
- 🔵 Altitud llega a cero.
- 🟢 Marca el punto de impacto en tierra.
Conclusiones
Diseñar el Azor 1 me ha permitido mejorar el manejo con TinkerCad y empezar a hacer simulaciones de OpenRocket. También me ha permitido identificar qué cosas me faltan para diseñar un ejemplar de vuelo:
· Mejor resistencia estructural
· Hueco para un motor de 18mm x 70mm y anclajes
· Anillas para el soporte en el lanzamiento
· Hueco para el paracaídas y sistema de despliegue
· Hueco en la cofia para añadir lastre y mejorar la estabilidad de vuelo
Y al momento de escribir estas líneas, puedo decir que ya está: El Azor 2 es real. Puedes ver todo el proceso de diseño, impresión, pruebas y vuelo en la siguientes entradas.
(Aquí estará el link a la siguiente entrada)
Recursos
Página de proyecto en slopez.tech
Página de proyecto en thingiverse para descargar el modelo 3D de Azor 1