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Planificador de presupuesto de potencia por velocidad de escape

Este planificador estima la energía eléctrica necesaria durante una fase de aceleración asociada a un requisito de velocidad de escape. Calcula la velocidad de escape local, obtiene el Δv restante frente a una velocidad inicial y combina una duración de encendido introducida con la potencia de propulsión y la carga del bus para dimensionar energía y capacidad nominal de batería.

El vínculo entre Δv y duración de encendido no se resuelve automáticamente porque depende del sistema de propulsión, empuje y masa. Por eso la duración se introduce explícitamente. El resultado es un presupuesto eléctrico, no una predicción de trayectoria.

Datos de cálculo

kg
km
km/s
h
W
W
%
%
Resultado
—
capacidad nominal de energía
Velocidad de escape—
Δv ideal restante—
Energía entregada a las cargas—

1. Introduce el entorno
Define masa central, distancia radial y velocidad inicial para obtener el Δv ideal de referencia.

2. Fija la duración de propulsión
Usa la duración acumulada esperada de los encendidos eléctricos o de la fase energizada.

3. Añade las potencias
Suma potencia de propulsión y carga del bus durante ese periodo.

4. Configura pérdidas y batería
Introduce eficiencia de entrega y profundidad de descarga máxima.

5. Dimensiona la energía
La capacidad nominal muestra cuánta energía almacenada sería necesaria si toda la fase dependiera de batería.

v_esc = √(2GM/r) Δv = max(v_esc − v_inicial, 0) E_cargas = (P_prop + P_bus) × t E_fuente = E_cargas / η C_nominal = E_fuente / DoD

El cálculo no determina si la potencia seleccionada puede producir el Δv dentro del tiempo indicado; esa comprobación exige empuje, masa y rendimiento del propulsor.

Qué significa el resultado

La capacidad nominal es la energía almacenada que haría falta bajo la hipótesis de alimentar toda la fase desde batería.

Si existe generación simultánea, resta esa contribución mediante un modelo temporal antes de dimensionar la batería real.

Datos: masa terrestre, radio 7.000 km, velocidad inicial 7,5 km/s, 8 h de propulsión, 2.000 W de propulsión, 500 W de bus, eficiencia 90 % y DoD 70 %.

Cálculo: vesc ≈ 10,67 km/s y Δv ideal ≈ 3,17 km/s. Energía a cargas = 2.500 × 8 = 20.000 Wh. Energía desde la fuente ≈ 22.222 Wh. Capacidad nominal ≈ 22.222/0,70 = 31.746 Wh.

Resultado: unos 31,7 kWh de capacidad nominal bajo la hipótesis de batería.

¿La calculadora relaciona potencia eléctrica con empuje?

No. La potencia se usa solo para el balance energético. Para comprobar el Δv alcanzable necesitas un modelo del propulsor con empuje, masa, Isp y duración.

¿Por qué se introduce la duración de encendido?

Dos sistemas con la misma energía total pueden operar con potencias y tiempos muy diferentes. La duración depende del concepto de propulsión y del perfil de misión.

¿Qué representa la eficiencia de entrega?

Agrupa pérdidas entre la energía almacenada o generada y la energía útil en las cargas. Puedes ajustarla al alcance de tu modelo.

¿La profundidad de descarga se aplica a toda fuente de energía?

No; aquí se utiliza para convertir energía requerida en capacidad nominal de batería. Si la fuente es continua, como un generador, el planteamiento cambia.

¿Cómo incorporo paneles solares durante el encendido?

Este modelo no resta generación simultánea. Para una primera aproximación puedes calcular externamente la energía solar disponible durante las horas de encendido y descontarla de la energía de fuente.