Los caramelos para cohetes pueden dividirse en tres grandes grupos de componentes: combustibles, oxidantes y aditivos. El combustible es la sustancia que se quema, liberando gases de rápida expansión que proporcionan empuje al salir de la boquilla. El oxidante proporciona el oxígeno necesario para el proceso de combustión. Los aditivos pueden ser catalizadores, para acelerar o hacer más eficiente la combustión. Sin embargo, algunos aditivos son más estéticos, y pueden añadir chispas y llamas al despegue, o añadir humo para facilitar el seguimiento del cohete en el aire.
CombustiblesEditar
Se pueden utilizar muchos azúcares diferentes como combustible para los dulces para cohetes, incluyendo glucosa, fructosa y sacarosa; sin embargo, la sacarosa es la más común. El sorbitol, un alcohol de azúcar comúnmente utilizado como edulcorante en los alimentos, produce un propulsor menos frágil con una velocidad de combustión más lenta. Esto reduce el riesgo de agrietamiento de los granos de propelente. Los azúcares con un doble enlace de oxígeno, como la fructosa y la glucosa, son menos estables térmicamente y tienden a caramelizarse cuando se sobrecalientan, pero tienen un punto de fusión más bajo para facilitar su preparación. Los azúcares que sólo tienen grupos alcohólicos, como el sorbitol, son mucho menos propensos a esta descomposición. Otros azúcares comúnmente utilizados son el eritritol, el xilitol, el lactitol, el maltitol o el manitol.
OxidantesEditar
El oxidante más utilizado en la preparación de motores de azúcar es el nitrato potásico (KNO3). También se pueden utilizar otros oxidantes, como los nitratos de sodio y de calcio, así como mezclas de nitrato de sodio y de potasio. El KNO3 puede adquirirse mediante la compra de un «eliminador de tocones» granulado en las tiendas de suministros de jardinería. Otros oxidantes poco utilizados son el amonio y el perclorato de potasio.
Se deben abordar dos cuestiones principales con respecto al oxidante si se utiliza nitrato de potasio. La cuestión más importante es la pureza del material. Si un material comprado no funciona satisfactoriamente, puede ser necesario recristalizar el KNO3. La segunda cuestión importante con respecto a la parte oxidante de un propulsor es el tamaño de sus partículas. La mayoría de los fabricantes de propulsores prefieren que el KNO3 se muela a un tamaño de partícula pequeño, como 100 mallas (unos 150 μm) o menos. Esto puede hacerse con un molinillo de café. También se pueden utilizar batidores de piedras para moler hasta obtener un polvo de grano fino bien mezclado.
AditivosEditar
A menudo se añaden aditivos a los propulsores de cohetes para modificar sus propiedades de quemado. Estos aditivos pueden utilizarse para aumentar o disminuir la velocidad de combustión del propulsor. Algunos se utilizan para alterar el color de la llama o del humo producido. También pueden utilizarse para modificar una determinada propiedad física del propio propulsor, como plastificantes o tensioactivos para facilitar el vaciado de la formulación. Hay muchos tipos de aditivos experimentales; los que se enumeran aquí son sólo los más utilizados.
Se ha descubierto que los óxidos metálicos aumentan la velocidad de combustión de los propulsores de azúcar. Se ha descubierto que estos aditivos funcionan mejor a niveles del 1 al 5 por ciento. Los más utilizados son los óxidos de hierro. El óxido de hierro rojo es el más utilizado porque es más fácil de obtener que las versiones amarilla, marrón o negra. El óxido de hierro marrón presenta propiedades inusuales de aceleración de la velocidad de combustión bajo presión.
El carbono en forma de carbón vegetal, negro de humo, grafito, etc., puede utilizarse, y a veces se utiliza, como combustible en las formulaciones de azúcar. Sin embargo, la mayoría de las veces se utiliza una pequeña cantidad de carbono como opacificante, haciendo una estela de humo visible. El carbono actúa como disipador de calor, manteniendo una parte del calor de la combustión localizada en el propulsor en lugar de que se transfiera rápidamente a la carcasa del motor.
Si se utilizan combustibles metálicos como el aluminio o el magnesio en una formulación de azúcar, existe un peligro si se encuentran trazas de ácidos en el oxidante. Los materiales ácidos pueden reaccionar fácilmente con el metal, produciendo hidrógeno y calor, una combinación peligrosa. La adición de bases débiles ayuda a neutralizar estos materiales ácidos, reduciendo en gran medida su peligro.
La escama o esponja metálica de titanio (con un tamaño de malla de aproximadamente 20) se añade a menudo a las formulaciones de azúcar en niveles del 5 al 10% para producir una llama chispeante y humo al despegar.
Los tensioactivos se utilizan para reducir la viscosidad de fusión de los propulsores de azúcar. Por ejemplo, el propilenglicol ayuda a reducir la viscosidad de fusión de los propulsores a base de sacarosa.
FormulacionesEditar
Una formulación típica de propulsor de azúcar se prepara típicamente en una proporción de 13:7 de oxidante a combustible (relación de peso). Sin embargo, esta formulación es ligeramente rica en combustible y puede variar hasta un 10%. Hay muchas formulaciones posibles diferentes que permitirán el vuelo en la cohetería de aficionados.