MANUAL DE FABRICAÇÃO DO KNSU
1. INTRODUÇÃO
O propelente é a composição de um oxidante com um combustível que gera os efeitos necessários para o funcionamento do motor-foguete. No foguetemodelismo, o KNSU (sigla de Potassium Nitrate – KNO3 – e Sacarose – C12H22O11) é o propelente sólido mais popular. Nessa formulação, o nitrato de potássio age como oxidante, enquanto a sacarose desempenha a função de combustível. Portanto, é essencial dominar a produção do KNSU para utilização em minifoguetes de propulsão sólida.
2. REFINAMENTO OU CRISTALIZAÇÃO
O Nitrato de Potássio utilizado pelo GDAe não vem em seu formato mais puro, ele é comprado como fertilizante e necessita do processo de refinamento ou cristalização para obter o grau de pureza necessário para fabricação do grão propelente. As etapas desse processo estão descritas abaixo:
- Em um recipiente adicione 500 g de fertilizante;
- Em um recipiente adicione 250 ml de água;
- Coloque uma panela no fogão elétrico e despeje o fertilizante e a água nele;
- Mexa constantemente a mistura até alcançar uma coloração que permita ver o fundo da panela. É comum que a mistura fique ainda um pouco amarelada;
- Quando atingir o ponto desejado, não desligue o fogão. É ideal que a mistura esteja o mais quente possível para que ao ser filtrada, não forme uma substância pastosa e permita a formação de cristais mais puros;
- Prepare um recipiente para a filtração. É aconselhado o uso de um filtro de papel e um recipiente transparente, para visualizar melhor a formação dos cristais;
- Despeje a mistura quente no recipiente com o filtro e espere a formação dos cristais;
- Deixe descansar na temperatura ambiente, quanto mais tempo ficar descansando maior e mais puro serão os cristais;
Figura 1 – Coloração adequada para iniciar a filtração
Fonte: GDAe – UFC
- Após a formação dos cristais, despeje o líquido restante do recipiente;
- Retire os cristais formados, macere-os e coloque eles no liquidificador para reduzi-los ao menor tamanho possível;
- O produto do processo anterior será uma substância um pouco pastosa. Não se deve guardar ela, pois formará um bolo. Adicione esse produto em um recipiente e leve ao forno por 10 minutos em 150°C;
- Retire do forno e verifique se ainda existe umidade, ou se o produto ainda parece pastoso, caso esteja, leve ao forno novamente por mais 10 minutos em 150°C. O ponto ideal é que fique o mais seco possível e em formato já de pó;
- Coloque-o em um recipiente e depois na balança. Você notará que a quantidade de produto formado é bem menor que a quantidade inicial de fertilizante, isso se deve ao refinamento, pois o produto final contém apenas o nitrato puro;
- Macere o produto e adicione em um recipiente identificado como “Nitrato refinado” para que não ocorra confusão entre o refinado e o fertilizante.
3. FABRICAÇÃO DO GRÃO
A fabricação do grão propelente segue as seguintes etapas:
- Determine a quantidade total de propelente necessário;
- Utilize um fator de segurança de 10% a mais na quantidade total do propelente, pois durante o processo de fabricação existe uma pequena perda;
- Com a definição da nova quantidade total, adicione o nitrato e a sacarose na proporção de 65% para 35%;
- Macere os dois componentes em um recipiente;
- Adicione o nitrato e a sacarose em uma frigideira e despeje uma quantidade pequena de água, para 330g de propelente, aproximadamente 10 ml de água.
- Mexa constantemente com uma espátula, com cuidado para não deixar a mistura grudar no fundo da frigideira;
- Quando a mistura adquirir a coloração de uma rapadura, prepare o molde do grão, lubrifique-o com WD-40 e adicione um papel liso no molde, como os de revista, em seguida, despeje com o auxílio da espátula e de luvas o grão no molde enquanto outra pessoa segura-o
Figura 2 – inicio do cozimento do grão
Fonte: GDAe – UFC
Figura 3 – Termino do cozimento do grão
Fonte: GDAe – UFC
Figura 4 – Ajuste do grão no molde
Fonte: GDAe – UFC
Figura 5 – Grão curando no molde
Fonte:GDAe – UFC
Autores
Saulo Feitoza
Estou cursando Engenharia Elétrica na UFC e sou bolsista da FUNCAP no Grupo de Redes Elétricas Inteligentes (GREI) do DEE, onde trabalho com qualidade de energia e Redes Verdes. Também estou envolvido no projeto de extensão do GDAe da UFC, onde atuo como gerente do Subsistema de Propulsão, sendo responsável pela bancada de teste/ensaios para a aquisição de dados e desempenho do motor.
Vitoria Sousa
Estudante do 3° semestre de Engenharia Mecânica na UFC, membro efetiva do subsistema de Aerodinâmica e Recuperação do GDAe e honorária do subsistema de Propulsão. Também atuo no subsistema de Aerodinâmica, Estabilidade e Controle da equipe de aerodesign Avoante Aeromec, e sou diretora de projetos da Federação Aeroespacial do Nordeste (FAERNE)
