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Estimador de combustible para requisitos de potencia de satélite

Estima la masa de propelente necesaria para cubrir un presupuesto de delta-v en un satélite que debe mantener sus operaciones, orientación o configuración energética a lo largo de la misión. Usa la ecuación ideal del cohete con la masa inicial, el delta-v total y el impulso específico del sistema de propulsión.

Aunque el título pertenece al conjunto de planificación de potencia del satélite, el cálculo se centra en el recurso de combustible que puede condicionar maniobras de mantenimiento orbital, descarga de momento o reconfiguraciones. El resultado es una estimación de primer orden y conviene añadir por separado reservas, dispersión de maniobras y propelente no utilizable.

Masa y maniobras

kg
m/s
s
%
Resultado
—
Masa de propelente con reserva
Propelente ideal—
Masa final ideal—
Fracción de propelente—

1. Indica la masa inicial
Usa la masa del satélite antes de ejecutar el presupuesto de maniobras considerado.

2. Introduce el delta-v acumulado
Suma las maniobras que quieras cubrir en el escenario de misión.

3. Define el impulso específico
Usa el Isp representativo del sistema de propulsión seleccionado.

4. Añade una reserva
Aplica un porcentaje adicional para margen de planificación de propelente.

5. Revisa la masa resultante
Compara el propelente estimado con la capacidad de los depósitos y con otras reservas de misión.

m_f = m_0 / exp(Δv / (Isp × g0)) m_prop = (m_0 − m_f) × (1 + R)

m_0 es la masa inicial en kg, Δv en m/s, Isp en segundos, g0 = 9,80665 m/s² y R es la reserva adicional como fracción.

Qué significa el resultado

El resultado estima la masa de propelente necesaria para alcanzar el delta-v introducido y añade la reserva porcentual indicada.

La ecuación es ideal: no incorpora pérdidas de maniobra, impulsos mínimos, propelente residual, blowdown ni cambios de Isp con el punto de operación.

Datos: masa inicial de 500 kg, delta-v de 120 m/s, Isp de 220 s y reserva del 10 %.

Cálculo: m_f = 500 / exp[120/(220 × 9,80665)] = 473,0 kg. Propelente ideal = 27,0 kg. Con reserva: 27,0 × 1,10 = 29,7 kg.

Resultado: se planifican aproximadamente 29,7 kg de propelente.

¿El delta-v debe incluir todas las maniobras de la misión?

Incluye únicamente las maniobras que quieras cubrir con este cálculo. Para un presupuesto completo, suele sumarse mantenimiento orbital, control de actitud propulsivo y reservas según la arquitectura.

¿Qué representa el impulso específico?

Es una medida de eficiencia del sistema de propulsión. Un Isp mayor permite obtener el mismo delta-v con una menor fracción de masa de propelente, manteniendo los demás datos constantes.

¿La reserva se aplica antes o después de la ecuación del cohete?

Aquí se calcula primero el propelente ideal y luego se añade la reserva porcentual. Es una convención de planificación sencilla, no una sustitución de un presupuesto detallado.

¿Puedo usar este resultado para dimensionar directamente el depósito?

No por sí solo. El volumen también depende de la densidad del propelente, ullage, presurización, residual y restricciones del sistema.

¿Por qué un cálculo de combustible aparece junto a herramientas de potencia?

En una misión real, potencia, actitud, propulsión y operaciones están acopladas. Maniobras y orientación pueden afectar tanto el consumo eléctrico como la disponibilidad de generación solar.