Equipos de 2–4 estudiantes diseñan, construyen y lanzan cohetes impulsados por agua y aire comprimido, priorizando seguridad, creatividad y método científico. Se evalúan: alcance/altura, precisión al objetivo, estabilidad del vuelo, diseño (fuselaje, aletas, cono, boquilla) y bitácora con hipótesis, pruebas y mejoras. El evento incluye zona de lanzamiento segura, jueces, y una breve feria donde cada equipo explica su diseño y decisiones de ingeniería. Participación con supervisión docente y uso de kits/lanza-cohetes regulados.
Un cohete de agua y aire es un laboratorio de física en acción. Cuando bombeamos aire dentro de la botella, almacenamos energía en forma de aire comprimido. Al liberar la válvula, esa energía se transforma en energía cinética del chorro de agua que sale por la boquilla y en energía cinética del cohete que despega.El fenómeno central es la tercera ley de Newton: a toda acción corresponde una reacción de igual magnitud y sentido opuesto. El chorro de agua expulsado hacia abajo produce una fuerza de reacción hacia arriba (empuje) que acelera el cohete. Esta idea se formaliza con el principio de conservación del momento lineal: al expulsar masa (agua) a cierta velocidad, el sistema cohete-agua cambia su cantidad de movimiento y el cohete gana velocidad.
El empuje puede describirse de forma simplificada por la ecuación de cohete:
T ≈ ṁ · vₑ, donde ṁ es el caudal de masa expulsada y vₑ la velocidad de eyección. Para cohetes de agua, vₑ se aproxima con la raíz de Bernoulli: vₑ ≈ √(2·ΔP/ρ), donde ΔP es la diferencia de presión entre el interior y el exterior, y ρ la densidad del agua. Es decir: más presión y boquilla adecuada → mayor velocidad del chorro → mayor empuje… pero solo mientras dure el agua. Hay un equilibrio: una boquilla grande da un empuje intenso pero breve; una más pequeña alarga el tiempo de empuje con menor pico. Otro equilibrio clave es cuánta agua cargar. Si hay demasiada, el cohete es pesado; si hay muy poca, no hay “reacción” suficiente. Por eso, en la práctica suele funcionar un llenado intermedio: hay suficiente masa de agua para generar empuje durante algunos instantes, sin penalizar demasiado el peso. Además, a medida que el aire se expande al salir el agua, la presión interna disminuye (se comporta aproximadamente como una expansión adiabática), y el empuje cae gradualmente.
La aerodinámica decide cuánto de esa energía se pierde luchando contra el aire. El arrastre (drag) crece con el cuadrado de la velocidad y depende del área frontal y del coeficiente de arrastre (forma). Un cono nariz fino, un fuselaje liso y aletas alineadas reducen el arrastre y mejoran la eficiencia. Para que el cohete vuele derecho, el centro de masa (CM) debe estar por delante del centro de presión (CP); así, el flujo de aire “endereza” el cohete si se desvía. Aletas más grandes o más atrás mueven el CP hacia la cola y aumentan la estabilidad; añadir masa en la punta (con moderación) adelanta el CM.
Durante el ascenso, el cohete se comporta como un vehículo propulsado (mientras expulsa agua) y luego como un proyectil (cuando se agota el empuje). Sin resistencia del aire, el ángulo para máximo alcance sería ~45°, pero con arrastre real, el óptimo suele ser algo menor (≈30–40°), y si compites por altura lo ideal es cerca de 90° con ligera inclinación por seguridad y viento. Finalmente, la seguridad es parte de la física aplicada: las botellas tienen límites de resistencia; nunca deben excederse las presiones recomendadas por el fabricante, ni usarse recipientes dañados o modificados. El lanzamiento debe hacerse con mecanismos a distancia, gafas, zona despejada y supervisión.
En suma, el concurso integra dinámica de fluidos (Bernoulli), mecánica (Newton, cantidad de movimiento) y aerodinámica (arrastre y estabilidad). Diseñar, medir y mejorar convierte cada lanzamiento en un ciclo completo del método científico: hipótesis → prototipo → dato → ajuste → nuevo vuelo. ¡Ciencia pura… y muy divertida!
Juego de roles
En este equipo de cohetería, cada estudiante tiene una misión clara y valiosa. El Líder coordina tareas, toma decisiones con el grupo y mantiene la comunicación con los organizadores para cumplir plazos y lograr una gran presentación final. El Ingeniero de Diseño y Construcción transforma ideas en hardware: selecciona materiales, arma el cohete y realiza ajustes para mejorar el rendimiento. A su lado, el Ingeniero de Simulación y Análisis modela el vuelo en OpenRocket, estima altura, alcance y velocidades, y propone mejoras basadas en datos reales. El Encargado de Seguridad y Logística cuida las normas, el uso de EPP, los chequeos de presión y el orden del área de trabajo. Finalmente, el Encargado de Presentación y Creatividad da identidad al proyecto: nombre, estética, presentación pública y difusión en redes; también apoya informes y cálculos.
Asignar roles distribuye el trabajo, organiza mejor el proceso y fortalece la responsabilidad individual. Para avanzar como equipo, se realizan reuniones semanales, pruebas de lanzamiento con participación total y tareas de apoyo cruzado (mediciones, cronometraje, preparación de materiales).
Este esquema convierte el desafío en aprendizaje real: simular, construir, probar, analizar y mejorar. Juntos, con ciencia, seguridad y creatividad, elevaremos nuestro cohete… y también nuestras capacidades. ¡A despegar, equipo!
El tablero de andrés
Desing thinking en el proyecto
Aplicar design thinking al diseño de tu cohete significa poner a las personas y el contexto en el centro, y ciclar rápido entre ideas y pruebas. 1) Empatizar: define a tus “usuarios” (equipo, jueces, público y responsables de seguridad). Observa necesidades: altura, precisión, estética, costo, tiempo, seguridad. 2) Definir: convierte hallazgos en retos “¿Cómo podríamos…?”: ¿Cómo podríamos maximizar estabilidad sin aumentar peso? ¿Cómo podríamos lanzar con seguridad bajo viento? Prioriza criterios (impacto vs. esfuerzo). 3) Idear: genera muchas alternativas sin juzgar: conteras intercambiables, aletas clipables, conos impresos, boquillas con diámetros variados, métodos de centrado de masa, paracaídas, checklists. Usa bocetos y matriz de decisión. 4) Prototipar: construye versiones económicas y rápidas (cartón, PET, cinta, plastilina para lastre). Simula en OpenRocket; fabrica boquillas con cánulas o impresora 3D; crea banco de pruebas para medir caudal y presión. 5) Testear: realiza ensayos cortos A/B con una sola variable a la vez. Mide altura, alcance, tiempo de empuje, estabilidad y dispersión. Registra en bitácora: hipótesis, datos, fotos y aprendizajes. Cierra con iteración: conserva lo que funciona, descarta lo que no, documenta la versión candidata y prepara la presentación del porqué del diseño. El resultado: un cohete eficiente, defendible y seguro, fruto de equipo.
Misiones del concurso
El concurso de cohetería evalúa desempeño, seguridad y método científico en dos pruebas: Tiro Vertical y Tiro Horizontal. Cada equipo registra su nombre, cohete e integrantes con roles definidos: Comunicador, Encargado de Seguridad y Logística, Calculador/Líder del Equipo, Ingeniero de Simulación y Análisis, e Ingeniero de Diseño y Construcción. En cada lanzamiento se consignan las especificaciones: volumen de la botella, factor y volumen de llenado, presión inicial, ángulo de lanzamiento y tiempo de vuelo; en horizontal se añaden alcance, altura máxima, masa del envase y diámetro del orificio. La prueba vertical exige estimar velocidades inicial y final del cohete, calcular la altura alcanzada por distintos métodos (cronometraje, trigonometría o análisis de datos), y comparar con la realidad. La prueba horizontal solicita alcance y altura máxima a partir de la velocidad, validando resultados con mediciones. Finalmente, todos los equipos simulan en OpenRocket, contrastan predicciones con datos de campo y documentan mejoras. Gana quien integra precisión, estabilidad y buena comunicación con ética.
Montaje de lanzamiento
La cohetera es un lanzador construido con tubos de cobre y uniones soldadas, diseñado para soportar presiones elevadas. Incorpora manómetro, válvula de alivio y disparo a distancia para operar con seguridad. Se trabaja a 40 psi para lanzar el cohete de agua/aire, garantizando empuje suficiente y controlado. La base es estable, con sellos y boquilla compatibles con la botella. Antes de cada disparo se revisan fugas, fijaciones y zona despejada.
Open Rocket
OpenRocket es un software libre para diseñar y simular cohetes. Permite modelar geometría, masas y etapas, estimar centro de gravedad y centro de presión, y analizar estabilidad. Con curvas de empuje de motores calcula trayectoria, altura, velocidad y aceleración, e incluye viento y arrastre. Genera gráficos e informes, ayuda a dimensionar aletas, lastre y recuperación (paracaídas), y compara versiones de diseño. Útil en aula y clubes para iterar antes de construir, reducir fallos y documentar decisiones con método científico riguroso
Galeria del concurso
Acerca de kepler4
El centro de interés kepler4, es un GRUPO DE DIVULGACION, alfabetización científica e investigación aplicada en Astronomía, astrofísica y ciencias del espacio. El objetivo principal es generar capacidades para el estudio de la astronomía, astrofísica, ingenierías y ciencias del espacio mediante la divulgación, alfabetización científica e investigación aplicada y de desarrollo experimental. Que desde al año 2018, tiene como objetivo ayudar al individuo a interpretar su mundo, tener un mejor desempeño e inserción laboral, educación CRESE, enmarcado en el enfoque STEM y uso de las TIC. Este proyecto esta dirigido por el docente ingeniero Jairo Andres Acevedo.