Modelización de la velocidad de ascenso de un globo sonda

Autor: Josep Curto Lapeira

En esta monografía, perteneciente a los elementos troncales del Bachillerato Internacional, he investigado cómo las variaciones en la temperatura y la presión atmosférica afectan a la velocidad de ascenso de un globo sonda. Mi objetivo fue desarrollar un modelo matemático capaz de predecir la velocidad vertical en tiempo real, empleando un número reducido de variables que puedan ser medidas con sensores básicos, como la cantidad de helio en el globo y las condiciones atmosféricas.

Mi interés por este tema comenzó hace varios años, gracias al Proyecto Servet, en el que he participado activamente desde la misión Servet V hasta la Servet X (con la excepción del Servet VI). Durante estas experiencias, adquirí conocimientos prácticos sobre el lanzamiento y la recuperación de globos sonda, lo que ha sido clave para el desarrollo de este trabajo.

Para construir el modelo, he considerado las tres principales fuerzas implicadas: el empuje (según el principio de Arquímedes), la resistencia aerodinámica y la gravedad. Los datos experimentales utilizados provienen de lanzamientos meteorológicos realizados en Cataluña, lo que garantiza la fiabilidad de las condiciones iniciales y facilita la comparación de los resultados teóricos con datos reales.

Foto: Servet IX, Jorge Lizar
En la gráfica se muestran los cálculos de la velocidad vertical con el uso de GPS, de un sensor de presión y del modelo como tres líneas de tendencia distintas que son muy similares.

El modelo propuesto se valida con un ajuste estadístico razonable y permite predecir tendencias generales en la velocidad de ascensión. Sin embargo, he identificado limitaciones como el uso de un coeficiente de arrastre constante y la simplificación geométrica del globo, que no refleja su deformación con la altitud. Estas aproximaciones pueden ser refinadas en trabajos futuros mediante la incorporación de coeficientes variables y validaciones adicionales con globos de diferentes configuraciones. A pesar de estas limitaciones, considero que este modelo representa una herramienta valiosa, aportando una base sólida para futuras investigaciones en la dinámica de globos sonda.

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