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Sobre este curso
Este es el esquema de un curso gratuito de autoestudio escrito por Saving Planets. No es un curso universitario, no otorga créditos académicos y ninguna institución participa.
Su alcance sigue un proyecto final aeroespacial de un semestre de último año. Se basa en el enfoque concebir-diseñar-implementar-operar de MIT 16.83X Space Systems Engineering (gratis en MIT OpenCourseWare) y en el NASA Systems Engineering Handbook, que enlazamos donde ayudan. Ni el MIT ni la NASA respaldan esta página.
Lo que añadimos: dos itinerarios paralelos (un pequeño dron eléctrico o un CubeSat 3U), cada unidad vinculada a trabajo real con una fuente pública citada, cada número de la página recalculado con un script de comprobación antes de publicarse, y cada práctica en una hoja de cálculo gratuita.
Trabájalo en orden, solo o en equipo. Cada unidad tiene objetivos, ideas clave, ecuaciones, ejemplos paso a paso, práctica con respuestas completas, errores comunes, tarjetas y un cuestionario. Tu progreso se guarda solo en este navegador.
Cómo ayuda este curso a salvar el planeta
Los equipos de proyecto final construyen los satélites y aeronaves que miden y protegen el planeta: los CubeSats estudiantiles vuelan gracias al CubeSat Launch Initiative de la NASA, y pequeños satélites como PREFIRE estudian cómo el Ártico pierde calor.
En el lado de las aeronaves, el Sustainable Flight National Partnership de la NASA busca mejoras de eficiencia energética del 25–30%. Cada unidad termina con una sección breve con fuentes. Los valores que no provienen de una fuente se marcan como valores de ejemplo o de libro.
Antes de empezar
Requisitos previos
- Aviónica e ingeniería de sistemas: requisitos, fiabilidad y verificación.
- Diseño de naves espaciales: presupuestos de potencia, térmico y de enlace.
- Actuaciones de aeronaves: sustentación, resistencia, alcance y ascenso.
- Estructuras aeroespaciales: esfuerzos, factores de seguridad y márgenes.
Cómo estudiar
- Lleva un único cuaderno de diseño u hoja de cálculo del que salgan todos los números.
- Vincula cada decisión de diseño a un requisito.
- Cierra los presupuestos con margen antes de añadir detalle.
- Haz revisiones semanales breves, incluso si trabajas solo.
- Escribe sobre la marcha: cada unidad añade una sección a tu informe final.
- Haz cada ejercicio en papel antes de abrir la respuesta, y repite los cuestionarios unos días después.
Material de laboratorio (para los laboratorios presenciales)
- Software de hoja de cálculo (sirve cualquiera gratuito), o Python.
- El NASA Systems Engineering Handbook gratuito en un navegador web.
- Software de presentaciones gratuito para tus revisiones de diseño.
- Una calculadora.
Calendario sugerido de 15 semanas
Unas 6 a 9 horas por semana: lectura, problemas de práctica y, en las semanas de laboratorio, el laboratorio.
| Semana | Unidad | Temas | Lectura |
|---|---|---|---|
| 1 | Misión, partes interesadas y requisitos | Misión y requisitos; Práctica A | NASA SE Handbook |
| 2 | Generación y selección de conceptos | Selección del concepto; Práctica B | MIT 16.83X |
| 3 | Itinerario de aeronave: dimensionamiento de peso y alcance | Dimensionamiento de peso de la aeronave | NASA SFNP |
| 4 | Itinerario de aeronave: dimensionamiento de peso y alcance | Alcance y bucle de dimensionamiento; Práctica C | MIT 16.83X |
| 5 | Itinerario de aeronave: carga alar y potencia | Carga alar y potencia | NASA SFNP |
| 6 | Itinerario CubeSat: dimensionamiento y órbita | Dimensionamiento y órbita del CubeSat; Práctica D | NASA PREFIRE |
| 7 | Itinerario CubeSat: presupuestos de potencia y de enlace | Presupuestos de potencia y enlace; Práctica E; práctica para el parcial | NASA SST SOA |
| 8 | Comprobaciones estructurales y térmicas | Comprobaciones estructurales y térmicas | MIT 16.83X |
| 9 | Coste, calendario y riesgo | EDT y calendario | NASA SE Handbook |
| 10 | Coste, calendario y riesgo | Valor ganado y riesgo; Práctica F | NASA SE Handbook |
| 11 | Prototipo, pruebas y verificación | Planificación del prototipo | MIT 16.83X |
| 12 | Prototipo, pruebas y verificación | Pruebas | NASA CSLI |
| 13 | Prototipo, pruebas y verificación | Cierre de la verificación | NASA SE Handbook |
| 14 | Revisiones de diseño e informe final | Revisión crítica de diseño | MIT 16.83X |
| 15 | Revisiones de diseño e informe final | Informe final; práctica final | NASA SE Handbook |
Tu progreso
Marca las unidades y los laboratorios al terminarlos y haz los cuestionarios. El progreso y las puntuaciones se guardan solo en este navegador y nunca se nos envían.
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Unidad 1 · Semana 1
Misión, partes interesadas y requisitos
Elegir un itinerario, definir la misión, identificar a las partes interesadas, redactar requisitos verificables y fijar asignaciones con margen.
Objetivos de aprendizaje
Al terminar esta unidad podrás:
- Redactar una declaración de misión de una frase.
- Enumerar las partes interesadas y sus necesidades.
- Redactar requisitos verificables.
- Calcular el margen frente a una asignación.
Conceptos clave
- Elige un itinerario: un pequeño dron eléctrico que lleve un sensor, o un CubeSat 3U que observe la Tierra.
- Una declaración de misión dice quién necesita qué y por qué; los requisitos la hacen medible.
- Las partes interesadas incluyen usuarios, financiadores, autoridades de lanzamiento o del espacio aéreo y el propio equipo.
- Cada requisito tiene un número, una unidad y un método de verificación (prueba, análisis, inspección o demostración).
- Las asignaciones llevan margen desde el principio, porque las estimaciones crecen a medida que madura el diseño.
Ecuaciones clave
Ejemplos resueltos paso a paso
Ejemplo 1.1 Un CubeSat 3U tiene una asignación de 4.0 kg (valor de libro) y una estimación de 3.4 kg. ¿Margen?
Ver los pasos
- (4.0 − 3.4)/3.4.
Respuesta: 17.6%.
Ejemplo 1.2 El sensor de un dron se estima en 0.8 kg. Asigna con un 25% de margen (valores de ejemplo).
Ver los pasos
- 0.8 × 1.25.
Respuesta: 1.0 kg.
Ejemplo 1.3 Redacta un requisito verificable de autonomía para el dron.
Ver los pasos
- Número, unidad, método.
Respuesta: «El dron deberá volar al menos 30 minutos a 15 m/s, verificado mediante prueba en vuelo».
Problemas de práctica
Resuelve cada uno primero en papel y luego comprueba.
¿Margen si la estimación crece a 3.8 kg?
Ver la respuesta
5.26%.
¿Tres unidades de 1.33 kg (valor de libro)?
Ver la respuesta
3.99 kg, unos 4 kg.
Nombra cuatro partes interesadas de un CubeSat estudiantil.
Ver la respuesta
Por ejemplo: los usuarios científicos, la universidad, el proveedor de lanzamiento y el regulador de radio.
¿Es verificable «el CubeSat deberá ser fiable»?
Ver la respuesta
No; añade un número y un método.
Ideas erróneas comunes
Mito: Los requisitos describen el diseño.
En realidad: Expresan necesidades, no soluciones.
Mito: El margen puede añadirse después.
En realidad: Es más barato mantenerlo desde el principio.
Mito: Basta con una parte interesada.
En realidad: Las partes interesadas olvidadas causan sorpresas tardías.
Tarjetas de estudio
Declaración de misión
Quién necesita qué y por qué.
Parte interesada
Cualquiera con una necesidad o voz.
Requisito
Necesidad verificable.
Asignación
Parte presupuestada.
Margen
Reserva sobre la estimación.
Itinerario
Camino de proyecto dron o CubeSat.
Cuestionario de autoevaluación
Cómo ayuda esto a salvar el planeta
El CubeSat Launch Initiative de la NASA ofrece oportunidades a CubeSats construidos por instituciones educativas y organizaciones sin ánimo de lucro de EE. UU., incluidos museos y centros de ciencia, para volar en próximos lanzamientos; la NASA dice haber lanzado más de 150 CubeSats.
La NASA dice que su convocatoria de oportunidades de asociación suele publicarse cada agosto con propuestas en noviembre, así que un proyecto final puede plantearse como una propuesta real.
En Saving Planets: Diseño de naves espaciales · Aviónica e ingeniería de sistemas
Fuentes: NASA: CubeSat Launch Initiative
Recursos de aprendizaje gratuitos
- NASA Systems Engineering Handbook: Manual gratuito de la NASA.
- NASA: CubeSat Launch Initiative: NASA CSLI.
Unidad 2 · Semana 2
Generación y selección de conceptos
Lluvia de ideas, cuadros morfológicos, matrices de Pugh, matrices de decisión ponderadas y sensibilidad a los pesos.
Objetivos de aprendizaje
Al terminar esta unidad podrás:
- Generar varios conceptos.
- Construir un cuadro morfológico.
- Puntuar conceptos en una matriz ponderada.
- Comprobar la sensibilidad a los pesos.
Conceptos clave
- Genera muchos conceptos antes de juzgar ninguno; primero cantidad, luego calidad.
- Un cuadro morfológico enumera opciones para cada función y las combina en conceptos.
- Una matriz de Pugh compara conceptos con una referencia usando +, 0 y −.
- Una matriz de decisión ponderada multiplica las puntuaciones por los pesos y las suma.
- Si pequeños cambios en los pesos cambian el ganador, la decisión necesita más datos.
Ecuaciones clave
Ejemplos resueltos paso a paso
Ejemplo 2.1 El concepto A puntúa 6 (coste), 9 (desempeño), 5 (riesgo); B puntúa 8, 6, 8. Pesos 0.3, 0.5, 0.2. ¿Ganador?
Ver los pasos
- A = 1.8 + 4.5 + 1.0 = 7.3.
- B = 2.4 + 3.0 + 1.6 = 7.0.
Respuesta: A, 7.3 frente a 7.0.
Ejemplo 2.2 Cambia los pesos a 0.4, 0.3, 0.3.
Ver los pasos
- A = 2.4 + 2.7 + 1.5 = 6.6.
- B = 3.2 + 1.8 + 2.4 = 7.4.
Respuesta: Gana B: la elección es sensible a los pesos.
Ejemplo 2.3 Un cuadro tiene 3 opciones de potencia, 2 estructuras y 4 sensores. ¿Combinaciones?
Ver los pasos
- 3 × 2 × 4.
Respuesta: 24.
Problemas de práctica
Resuelve cada uno primero en papel y luego comprueba.
Pugh: 4 más, 1 menos. ¿Neto?
Ver la respuesta
+3.
¿Combinaciones para 2 × 3 × 3 × 2?
Ver la respuesta
36.
¿Por qué comprobar la sensibilidad a los pesos?
Ver la respuesta
Para ver si el ganador es robusto.
¿Por qué una lluvia de ideas antes de puntuar?
Ver la respuesta
Juzgar pronto mata las buenas ideas.
Ideas erróneas comunes
Mito: La puntuación más alta siempre acierta.
En realidad: Comprueba la sensibilidad y las hipótesis.
Mito: Los pesos son objetivos.
En realidad: Codifican un juicio.
Mito: Un concepto basta.
En realidad: Compara varios.
Tarjetas de estudio
Cuadro morfológico
Opciones por función.
Matriz de Pugh
Comparar con una referencia.
Referencia
Concepto de referencia.
Matriz ponderada
Puntuaciones por pesos.
Sensibilidad
Cómo cambian los resultados con las entradas.
Selección
Elegir un concepto.
Cuestionario de autoevaluación
Cómo ayuda esto a salvar el planeta
El Sustainable Flight National Partnership de la NASA trabaja en tres áreas: tecnologías avanzadas de vehículos, operaciones eficientes de aerolíneas y combustibles de aviación sostenibles.
Sopesar opciones entre áreas así es un problema de selección de conceptos: los pesos correctos dependen de lo que valoran las partes interesadas, incluidas las emisiones.
En Saving Planets: Soluciones · Actuaciones de aeronaves
Fuentes: NASA Aeronautics: Sustainable Flight National Partnership
Recursos de aprendizaje gratuitos
- MIT OpenCourseWare 16.83X Space Systems Engineering (Spring 2002 – Spring 2003): Materiales gratuitos del proyecto final del MIT.
- NASA Systems Engineering Handbook: Manual gratuito de la NASA.
Unidad 3 · Semanas 3–4
Itinerario de aeronave: dimensionamiento de peso y alcance
Estimación del peso al despegue a partir de fracciones de peso, la ecuación de alcance de Breguet y cómo las mejoras de eficiencia cambian alcance y combustible.
Objetivos de aprendizaje
Al terminar esta unidad podrás:
- Estimar el peso al despegue a partir de fracciones.
- Aplicar la ecuación de alcance de Breguet.
- Mostrar cómo L/D cambia el alcance.
- Iterar un bucle de dimensionamiento.
Conceptos clave
- El peso al despegue es la carga útil dividida entre uno menos las fracciones de vacío y de energía.
- Si las fracciones de vacío y de energía se acercan a 1, el diseño no cierra.
- Para aviones a reacción, el alcance de Breguet es (V/c)(L/D) ln(W_i/W_f).
- El alcance es proporcional a L/D, así que una mejora del 30% en L/D da un 30% más de alcance con la misma fracción de combustible.
- El dimensionamiento es iterativo: estimar, calcular, actualizar fracciones y repetir hasta que el peso converja.
Ecuaciones clave
Ejemplos resueltos paso a paso
Ejemplo 3.1 Un dron lleva 1 kg de carga útil con fracción de vacío 0.5 y fracción de batería 0.3 (valores de ejemplo). ¿Masa al despegue?
Ver los pasos
- 1/(1 − 0.5 − 0.3).
Respuesta: 5 kg.
Ejemplo 3.2 Un avión de transporte vuela a 230 m/s con c = 0.6 por hora, L/D = 17 y W_i/W_f = 1.25 (valores de libro). ¿Alcance?
Ver los pasos
- c = 1.667 × 10⁻⁴ s⁻¹.
- R = (230/1.667 × 10⁻⁴) × 17 × ln 1.25 = 1.38 × 10⁶ × 17 × 0.2231.
Respuesta: Unos 5235 km.
Ejemplo 3.3 Aumenta L/D un 30%.
Ver los pasos
- El alcance escala con L/D.
Respuesta: Unos 6805 km.
Problemas de práctica
Resuelve cada uno primero en papel y luego comprueba.
¿Masa al despegue si la fracción de batería sube a 0.35?
Ver la respuesta
6.67 kg.
¿Peso del dron de 5 kg?
Ver la respuesta
49.0 N.
¿Por qué las fracciones no pueden sumar 1?
Ver la respuesta
No quedaría nada para la carga útil.
ln 1.25?
Ver la respuesta
0.223.
Ideas erróneas comunes
Mito: Más batería siempre significa más alcance.
En realidad: También sube el peso; importa la fracción.
Mito: Breguet sirve para aviones eléctricos.
En realidad: Las baterías no se aligeran; usa una forma energética.
Mito: Una pasada basta.
En realidad: Iterar hasta que el peso converja.
Tarjetas de estudio
Fracción de vacío
Peso en vacío sobre peso al despegue.
Fracción de combustible
Combustible sobre peso al despegue.
Breguet
Ecuación del alcance.
L/D
Relación sustentación/resistencia.
TSFC
Consumo específico de combustible por empuje.
Bucle de dimensionamiento
Iterar hasta converger.
Cuestionario de autoevaluación
Cómo ayuda esto a salvar el planeta
La NASA indica que el Sustainable Flight National Partnership busca posibilitar mejoras de eficiencia energética del 25–30% en aviones de transporte de próxima generación que puedan usar 100% combustible de aviación sostenible y volar trayectorias óptimas.
Su pieza central es un demostrador X-plane a escala real que prueba un diseño aerodinámico ultraeficiente, con primer vuelo no antes de finales de 2026; una mayor L/D es justo la palanca que premia la ecuación de Breguet de esta unidad.
En Saving Planets: Actuaciones de aeronaves · Soluciones
Fuentes: NASA Aeronautics: Sustainable Flight National Partnership
Recursos de aprendizaje gratuitos
- NASA Aeronautics: Sustainable Flight National Partnership: NASA SFNP.
- MIT OpenCourseWare 16.83X Space Systems Engineering (Spring 2002 – Spring 2003): Materiales gratuitos del proyecto final del MIT.
Unidad 4 · Semana 5
Itinerario de aeronave: carga alar y potencia
Dimensionamiento por restricciones: carga alar a partir de la velocidad de pérdida, superficie alar y potencia de ascenso para una pequeña aeronave eléctrica.
Objetivos de aprendizaje
Al terminar esta unidad podrás:
- Hallar la carga alar a partir de la velocidad de pérdida.
- Dimensionar la superficie alar.
- Calcular la potencia de ascenso.
- Dibujar un diagrama de restricciones sencillo.
Conceptos clave
- La velocidad de pérdida fija la carga alar máxima: W/S = ½ρV_s²C_Lmax.
- La superficie alar resulta del peso dividido por la carga alar.
- La potencia en el eje para ascender cubre la resistencia (W V/(L/D)) más el término de ascenso (W × velocidad de ascenso), dividido por la eficiencia propulsiva.
- Cada requisito traza una línea en un gráfico de W/S frente a potencia/peso; el punto de diseño está en la región que los cumple todos.
- Los drones pequeños vuelan a bajos números de Reynolds, así que comprueba los datos de perfiles a pequeña escala.
Ecuaciones clave
Ejemplos resueltos paso a paso
Ejemplo 4.1 Pérdida a 12 m/s, C_Lmax = 1.2, nivel del mar. ¿Carga alar?
Ver los pasos
- ½ × 1.225 × 144 × 1.2.
Respuesta: 105.8 N/m².
Ejemplo 4.2 ¿Superficie alar para el dron de 5 kg?
Ver los pasos
- 49.03/105.84.
Respuesta: 0.463 m².
Ejemplo 4.3 ¿Potencia de ascenso a 15 m/s, L/D = 10, ascenso de 2 m/s, η = 0.7?
Ver los pasos
- 49.03 × (1.5 + 2) = 171.6 W.
- 171.6/0.7.
Respuesta: 245 W.
Problemas de práctica
Resuelve cada uno primero en papel y luego comprueba.
¿Carga alar para una pérdida a 10 m/s?
Ver la respuesta
73.5 N/m².
¿Potencia sin el término de ascenso?
Ver la respuesta
105.1 W.
¿Presión dinámica a 15 m/s?
Ver la respuesta
137.8 Pa.
¿Por qué la pérdida fija un W/S máximo?
Ver la respuesta
Un W/S mayor necesita una velocidad de pérdida mayor.
Ideas erróneas comunes
Mito: Las alas más grandes siempre son mejores.
En realidad: Añaden peso y resistencia.
Mito: La potencia de ascenso es pequeña.
En realidad: Puede dominar en drones pequeños.
Mito: η = 1.
En realidad: Las hélices y los motores pierden energía.
Tarjetas de estudio
Carga alar
Peso por superficie alar.
C_Lmax
Coeficiente de sustentación máximo.
Diagrama de restricciones
Requisitos en un gráfico.
Tasa de ascenso
Velocidad vertical.
Rendimiento propulsivo
Fracción de potencia útil.
Velocidad de pérdida
Velocidad estable mínima.
Cuestionario de autoevaluación
Cómo ayuda esto a salvar el planeta
El Sustainable Flight National Partnership de la NASA también apunta a operaciones eficientes de aerolíneas y trayectorias óptimas, donde las decisiones de potencia y ascenso se cruzan con el consumo de combustible.
Pequeños drones eléctricos bien dimensionados como en esta unidad ya se usan para inspeccionar cultivos, bosques y costas. Los valores de esta unidad son valores de ejemplo.
En Saving Planets: Actuaciones de aeronaves · Aerodinámica I
Fuentes: NASA Aeronautics: Sustainable Flight National Partnership
Recursos de aprendizaje gratuitos
- NASA Aeronautics: Sustainable Flight National Partnership: NASA SFNP.
- MIT OpenCourseWare 16.83X Space Systems Engineering (Spring 2002 – Spring 2003): Materiales gratuitos del proyecto final del MIT.
Unidad 5 · Semana 6
Itinerario CubeSat: dimensionamiento y órbita
Formatos de CubeSat, masa admitida, periodo orbital, pasadas por día y fracción de eclipse en órbita terrestre baja.
Objetivos de aprendizaje
Al terminar esta unidad podrás:
- Dimensionar el presupuesto de masa de un CubeSat 3U.
- Calcular el periodo orbital.
- Calcular las órbitas por día.
- Calcular el eclipse en el peor caso.
Conceptos clave
- Los CubeSats vienen en unidades (U) de 10 cm; un 3U mide unos 10 × 10 × 34 cm (valor de libro).
- La masa admitida es de unos 1.33 kg por U (valor de libro); confírmala con el proveedor de lanzamiento.
- El periodo orbital depende solo del semieje mayor: T = 2π√(a³/μ).
- En el peor caso (Sol en el plano de la órbita), la fracción de eclipse es asin(R_E/a)/π.
- Las órbitas bajas decaen más rápido por la resistencia; la mayoría de los CubeSats estudiantiles reentran en pocos años.
Ecuaciones clave
Ejemplos resueltos paso a paso
Ejemplo 5.1 ¿Periodo a 500 km de altitud?
Ver los pasos
- a = 6878.1 km.
- T = 2π√(6878.1³/398,600.4).
Respuesta: 94.6 min.
Ejemplo 5.2 ¿Órbitas por día?
Ver los pasos
- 1440/94.6.
Respuesta: 15.2.
Ejemplo 5.3 ¿Eclipse en el peor caso?
Ver los pasos
- asin(6378.1/6878.1)/π = 0.378.
- 0.378 × 94.6.
Respuesta: 35.8 min.
Problemas de práctica
Resuelve cada uno primero en papel y luego comprueba.
¿Masa admitida de un 3U a 1.33 kg/U?
Ver la respuesta
3.99 kg.
¿Tiempo iluminado por órbita?
Ver la respuesta
58.9 min.
¿El periodo depende de la masa del CubeSat?
Ver la respuesta
No.
¿Por qué decaen las órbitas bajas?
Ver la respuesta
Resistencia atmosférica.
Ideas erróneas comunes
Mito: Los satélites más pesados orbitan más despacio.
En realidad: El periodo depende solo de a.
Mito: El eclipse siempre es del 50%.
En realidad: Depende de la altitud y del ángulo del Sol.
Mito: Usar la altitud en la ley de Kepler.
En realidad: Usa a = R_E + h.
Tarjetas de estudio
CubeSat
Satélite pequeño estándar en unidades de 10 cm.
3U
CubeSat de tres unidades.
Período
Tiempo por órbita.
Fracción de eclipse
Parte de la órbita en sombra.
Semieje mayor
R_E + h para órbitas circulares.
Decaimiento
Pérdida de órbita por resistencia.
Cuestionario de autoevaluación
Cómo ayuda esto a salvar el planeta
La NASA dice que PREFIRE usa un par de diminutos satélites, CubeSats lanzados en mayo de 2024, para medir una parte poco estudiada de la energía radiante que emite la Tierra, en busca de pistas sobre la pérdida de hielo marino, el deshielo de los casquetes y el calentamiento del Ártico.
La NASA llama al Ártico la región que se comporta como el termostato del planeta, expulsando el exceso de energía recibido en los trópicos; por eso importa allí un par de pequeños satélites.
En Saving Planets: Observación de la Tierra · Mecánica orbital
Fuentes: NASA Science: PREFIRE (Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment)
Recursos de aprendizaje gratuitos
- NASA Science: PREFIRE (Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment): NASA PREFIRE.
- NASA Small Spacecraft Technology State of the Art: Informe gratuito de la NASA.
Unidad 6 · Semana 7
Itinerario CubeSat: presupuestos de potencia y de enlace
Producción de los paneles solares, potencia media orbital, dimensionamiento de la batería para el eclipse, pérdida de trayecto de un enlace UHF y volumen de datos diario.
Objetivos de aprendizaje
Al terminar esta unidad podrás:
- Calcular la producción de los paneles al sol.
- Calcular la potencia media orbital.
- Dimensionar una batería para el eclipse.
- Estimar la pérdida de trayecto y los datos por día.
Conceptos clave
- La potencia de los paneles es flujo solar × eficiencia de las células × área × cos(ángulo).
- La generación media orbital se reduce con la fracción de eclipse (y en la práctica con el apuntamiento).
- La batería cubre la carga durante el eclipse; limitar la profundidad de descarga alarga su vida en ciclos.
- La pérdida en espacio libre crece como 20 log₁₀(4πd/λ); las bandas UHF de radioaficionado son comunes en CubeSats estudiantiles.
- El volumen de datos por día es tasa de bits × tiempo de pasada × número de pasadas.
Ecuaciones clave
Ejemplos resueltos paso a paso
Ejemplo 6.1 Paneles de 0.06 m² con células del 28% miran al Sol (valores de ejemplo). ¿Producción?
Ver los pasos
- 1361 × 0.28 × 0.06.
Respuesta: 22.9 W.
Ejemplo 6.2 ¿Media orbital con la fracción de eclipse de 0.378 de la unidad 5?
Ver los pasos
- 22.86 × 0.622.
Respuesta: 14.2 W.
Ejemplo 6.3 ¿Batería para 8 W durante un eclipse de 35.8 min con un 30% de profundidad de descarga?
Ver los pasos
- 8 × 35.75/60 = 4.77 Wh.
- 4.77/0.3.
Respuesta: 15.9 Wh.
Problemas de práctica
Resuelve cada uno primero en papel y luego comprueba.
¿Pérdida de trayecto a 437 MHz en 1000 km?
Ver la respuesta
λ = 0.686 m; L = 145.3 dB.
¿Datos por día a 9600 bit/s, cuatro pasadas de 10 minutos?
Ver la respuesta
23.04 Mbit = 2.88 MB.
¿Producción con un ángulo solar de 60°?
Ver la respuesta
11.4 W.
¿Por qué limitar la profundidad de descarga?
Ver la respuesta
Más ciclos antes de que la batería se desgaste.
Ideas erróneas comunes
Mito: La potencia solar es constante a lo largo de la órbita.
En realidad: El eclipse y el apuntamiento la reducen.
Mito: Batería = energía del eclipse.
En realidad: Divide por la DoD.
Mito: Más bits por segundo es gratis.
En realidad: Necesita más margen de enlace.
Tarjetas de estudio
Potencia media en órbita
Generación en una órbita completa.
DoD
Profundidad de descarga.
Pérdida de trayecto
Pérdida por dispersión.
UHF
Banda de frecuencia ultraalta.
Pasada
Tiempo en que una estación terrena ve el satélite.
Volumen de datos
Bits descargados por día.
Cuestionario de autoevaluación
Cómo ayuda esto a salvar el planeta
El informe de la NASA sobre naves pequeñas dice que cuando se publicó su primera edición en 2013 se habían lanzado en todo el mundo 247 CubeSats y otras 105 naves pequeñas de menos de 50 kg, menos del 2% de la masa lanzada a órbita.
La NASA dice que desde entonces las naves pequeñas se han convertido en el principal medio de acceso al espacio para instituciones comerciales, gubernamentales, privadas y académicas, así que presupuestos de potencia y enlace cuidadosos sostienen hoy una gran parte de la observación de la Tierra.
En Saving Planets: Diseño de naves espaciales · Observación de la Tierra
Recursos de aprendizaje gratuitos
- NASA Small Spacecraft Technology State of the Art: Informe gratuito de la NASA.
- MIT OpenCourseWare 16.83X Space Systems Engineering (Spring 2002 – Spring 2003): Materiales gratuitos del proyecto final del MIT.
Unidad 7 · Semana 8
Comprobaciones estructurales y térmicas
Factores de carga, márgenes de seguridad, cargas de lanzamiento y vuelo, y una primera estimación de equilibrio térmico para ambos itinerarios.
Objetivos de aprendizaje
Al terminar esta unidad podrás:
- Calcular una carga de diseño a partir de un factor de carga.
- Calcular un margen de seguridad.
- Estimar la temperatura de equilibrio.
- Decidir qué necesita análisis detallado.
Conceptos clave
- Las cargas de diseño son el peso por un factor de carga (lanzamiento o maniobra), por un factor de seguridad.
- El margen de seguridad MS = admisible/(FS × aplicada) − 1 debe ser positivo.
- El aluminio 6061-T6 fluye cerca de 276 MPa (valor de libro), una elección común tanto para drones como para estructuras de CubeSat.
- Una primera estimación térmica equilibra la luz solar absorbida con el infrarrojo emitido; para α = ε un cuerpo iluminado cerca de la Tierra queda en promedio cerca de 278 K.
- Las comprobaciones a mano encuentran los casos críticos; luego los modelos de elementos finitos y térmicos los refinan.
Ecuaciones clave
Ejemplos resueltos paso a paso
Ejemplo 7.1 Un CubeSat de 4 kg soporta 10 g (factor de carga de ejemplo). ¿Carga?
Ver los pasos
- 10 × 4 × 9.80665.
Respuesta: 392 N.
Ejemplo 7.2 Un raíl soporta 80 MPa; el límite elástico es 276 MPa; FS = 1.25. ¿MS?
Ver los pasos
- 276/(1.25 × 80) − 1.
Respuesta: 1.76, positivo.
Ejemplo 7.3 ¿Temperatura de equilibrio media con α = ε?
Ver los pasos
- (1361/(4 × 5.670374419 × 10⁻⁸))^¼.
Respuesta: 278 K.
Problemas de práctica
Resuelve cada uno primero en papel y luego comprueba.
¿MS si el esfuerzo sube a 200 MPa?
Ver la respuesta
0.10.
¿Carga a 6 g sobre 5 kg?
Ver la respuesta
294 N.
En °C, ¿cuánto son 278.3 K?
Ver la respuesta
5.2 °C.
¿Por qué un factor de seguridad?
Ver la respuesta
Incertidumbre en cargas, materiales y análisis.
Ideas erróneas comunes
Mito: MS = 0 está bien.
En realidad: Mantenlo positivo.
Mito: El espacio es frío, así que no hay problema térmico.
En realidad: Las partes iluminadas pueden sobrecalentarse.
Mito: Las comprobaciones a mano sustituyen al análisis.
En realidad: Lo guían.
Tarjetas de estudio
Factor de carga
Múltiplo del peso.
Factor de seguridad
Multiplicador sobre las cargas.
Margen de seguridad
Admisible sobre requerido menos uno.
Límite de fluencia
Esfuerzo que produce deformación permanente.
Temperatura de equilibrio
Absorbido = emitido.
FEA
Análisis por elementos finitos.
Cuestionario de autoevaluación
Cómo ayuda esto a salvar el planeta
La NASA dice que los dos CubeSats de PREFIRE miden la emisión en el infrarrojo lejano de la Tierra, la misma radiación que esta unidad equilibra en su estimación térmica.
La NASA informa que la misión PREFIRE se amplió para que los dos satélites operen al menos hasta septiembre de 2026, ampliando su enfoque de los polos a todo el planeta, fruto de un diseño que sobrevivió al lanzamiento y a la órbita.
En Saving Planets: Estructuras aeroespaciales · Transferencia de calor
Fuentes: NASA Science: PREFIRE (Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment)
Recursos de aprendizaje gratuitos
- MIT OpenCourseWare 16.83X Space Systems Engineering (Spring 2002 – Spring 2003): Materiales gratuitos del proyecto final del MIT.
- NASA Systems Engineering Handbook: Manual gratuito de la NASA.
Unidad 8 · Semanas 9–10
Coste, calendario y riesgo
Estructuras de desglose del trabajo, calendarios por ruta crítica, valor ganado, matrices de riesgo y planes de mitigación.
Objetivos de aprendizaje
Al terminar esta unidad podrás:
- Construir una estructura de desglose del trabajo.
- Hallar la ruta crítica.
- Calcular CPI, SPI y la estimación al finalizar.
- Puntuar y mitigar riesgos.
Conceptos clave
- Una estructura de desglose del trabajo divide el proyecto en entregables que se pueden estimar y asignar.
- La ruta crítica es la cadena más larga de tareas dependientes; cualquier retraso en ella retrasa el proyecto.
- El valor ganado compara el valor planificado, el valor ganado y el coste real.
- CPI = EV/AC y SPI = EV/PV; valores por debajo de 1 significan sobrecoste o retraso.
- Los riesgos se puntúan como probabilidad × consecuencia y se siguen con responsables y mitigaciones.
Ecuaciones clave
Ejemplos resueltos paso a paso
Ejemplo 8.1 PV = $50k, EV = $45k, AC = $48k (valores de ejemplo). ¿CPI y SPI?
Ver los pasos
- CPI = 45/48.
- SPI = 45/50.
Respuesta: CPI = 0.9375, SPI = 0.90.
Ejemplo 8.2 El presupuesto al finalizar es de $100k. ¿EAC?
Ver los pasos
- 100/0.9375.
Respuesta: $106.7k.
Ejemplo 8.3 Tareas en secuencia duran 3, 4, 5 y 2 semanas en un cuatrimestre de 15 semanas. ¿Holgura?
Ver los pasos
- Ruta = 14 semanas.
- 15 − 14.
Respuesta: 1 semana.
Problemas de práctica
Resuelve cada uno primero en papel y luego comprueba.
¿Puntuación de riesgo para probabilidad 4 y consecuencia 5?
Ver la respuesta
20 de 25.
¿Qué significa CPI = 1.1?
Ver la respuesta
Por debajo del presupuesto.
¿Variación al finalizar para un EAC de $106.7k?
Ver la respuesta
−$6.7k.
¿Qué es una EDT?
Ver la respuesta
Estructura de desglose del trabajo.
Ideas erróneas comunes
Mito: Gastar según el plan significa ir a tiempo.
En realidad: Compara el valor ganado, no el gasto.
Mito: Todas las tareas son críticas.
En realidad: Solo lo es la ruta más larga.
Mito: Los riesgos desaparecen al listarlos.
En realidad: Necesitan responsables y acciones.
Tarjetas de estudio
WBS
Estructura de desglose del trabajo.
Ruta crítica
Cadena dependiente más larga.
Valor ganado
Valor del trabajo realizado.
CPI
EV/AC.
SPI
EV/PV.
Matriz de riesgos
Probabilidad × consecuencia.
Cuestionario de autoevaluación
Cómo ayuda esto a salvar el planeta
El Systems Engineering Handbook de la NASA incluye una sección completa sobre gestión técnica transversal, junto al diseño del sistema y la realización del producto.
Los proyectos que cumplen presupuesto y calendario se lanzan antes, y los datos de observación de la Tierra empiezan a llegar antes. Los costes de esta unidad son valores de ejemplo.
En Saving Planets: Soluciones · Aviónica e ingeniería de sistemas
Fuentes: NASA Systems Engineering Handbook
Recursos de aprendizaje gratuitos
- NASA Systems Engineering Handbook: Manual gratuito de la NASA, sección 6.
- MIT OpenCourseWare 16.83X Space Systems Engineering (Spring 2002 – Spring 2003): Materiales gratuitos del proyecto final del MIT.
Unidad 9 · Semanas 11–13
Prototipo, pruebas y verificación
Matrices de verificación, planificación de pruebas, estadística de mediciones, comparación de resultados con predicciones y cierre de requisitos.
Objetivos de aprendizaje
Al terminar esta unidad podrás:
- Construir una matriz de verificación.
- Calcular la media y la desviación típica.
- Comparar una medición con una asignación.
- Cerrar o eximir un requisito.
Conceptos clave
- Una matriz de verificación enumera cada requisito, su método, la prueba o el análisis y el resultado.
- Repite las mediciones para estimar la media y la dispersión; informa de ambas.
- Compara los resultados con las predicciones; las grandes diferencias revelan pronto errores del modelo.
- Prueba como vuelas: usa configuraciones y procedimientos similares a los de vuelo.
- El 16.83X del MIT sigue las fases concebir, diseñar, implementar y operar, y termina con pruebas en el entorno previsto.
Ecuaciones clave
Ejemplos resueltos paso a paso
Ejemplo 9.1 Cinco mediciones de masa: 3.38, 3.42, 3.40, 3.45, 3.35 kg. ¿Media?
Ver los pasos
- Sum 17.00/5.
Respuesta: 3.40 kg.
Ejemplo 9.2 ¿Desviación típica muestral?
Ver los pasos
- Desviaciones −0.02, 0.02, 0, 0.05, −0.05.
- √(0.0058/4).
Respuesta: 0.038 kg.
Ejemplo 9.3 ¿Margen frente a la asignación de 4.0 kg?
Ver los pasos
- (4.0 − 3.40)/3.40.
Respuesta: 17.6%: el requisito se cierra.
Problemas de práctica
Resuelve cada uno primero en papel y luego comprueba.
Previsto 3.30 kg, medido 3.40 kg. ¿Error?
Ver la respuesta
+3.03%.
¿Por qué repetir mediciones?
Ver la respuesta
Para estimar la dispersión y detectar errores.
¿Qué significa «probar como se vuela»?
Ver la respuesta
Usar hardware y procedimientos similares a los de vuelo.
¿Quién aprueba una exención?
Ver la respuesta
El comité de revisión del proyecto o el cliente.
Ideas erróneas comunes
Mito: Una medición basta.
En realidad: Informa de la media y la dispersión.
Mito: Las pruebas demuestran que un diseño es perfecto.
En realidad: Muestran que cumple los requisitos en condiciones de prueba.
Mito: Los datos discrepantes son malos.
En realidad: Te enseñan algo sobre el modelo.
Tarjetas de estudio
Matriz de verificación
Tabla de requisito a evidencia.
Media
Promedio.
Desviación estándar
Dispersión.
Probar como se vuela
Pruebas similares al vuelo.
Exención
Excepción aprobada.
CDIO
Concebir, diseñar, implementar, operar.
Cuestionario de autoevaluación
Cómo ayuda esto a salvar el planeta
MIT OpenCourseWare describe el 16.83X como un modelo de concebir-diseñar-implementar-operar, con una fase final en la que el sistema se prueba y se prepara para su entorno previsto.
El CubeSat Launch Initiative de la NASA pone en vuelo satélites estudiantiles que superan este tipo de pruebas, convirtiendo proyectos finales en instrumentos operativos en órbita.
En Saving Planets: Aviónica e ingeniería de sistemas · Probabilidad y estadística
Fuentes: MIT OpenCourseWare 16.83X Space Systems Engineering (Spring 2002 – Spring 2003) · NASA: CubeSat Launch Initiative
Recursos de aprendizaje gratuitos
- MIT OpenCourseWare 16.83X Space Systems Engineering (Spring 2002 – Spring 2003): Materiales gratuitos del proyecto final del MIT.
- NASA Systems Engineering Handbook: Manual gratuito de la NASA, sección 5.
Unidad 10 · Semanas 14–15
Revisiones de diseño e informe final
Revisiones de diseño preliminar y crítica, presentación de compromisos y presupuestos, respuesta a preguntas y redacción del informe final.
Objetivos de aprendizaje
Al terminar esta unidad podrás:
- Planificar una revisión de diseño.
- Presentar presupuestos con márgenes.
- Seguir las acciones de la revisión.
- Redactar un informe final claro.
Conceptos clave
- Una revisión de diseño preliminar muestra que el concepto cumple los requisitos con margen; una revisión crítica de diseño muestra que el diseño detallado está listo para construirse.
- Empieza por los requisitos, luego el diseño, luego presupuestos, riesgos, planes de prueba y temas abiertos.
- Cada revisión produce acciones con responsables y fechas límite.
- El informe final cuenta la historia desde la necesidad hasta el diseño verificado, con números que remiten a la hoja de cálculo.
- Hablar con honestidad de lo que no funcionó es parte de la buena ingeniería.
Ecuaciones clave
Ejemplos resueltos paso a paso
Ejemplo 10.1 Una revisión de 20 minutos a 1.5 minutos por diapositiva. ¿Diapositivas?
Ver los pasos
- 20/1.5.
Respuesta: Unas 13.
Ejemplo 10.2 Una revisión deja 12 acciones; 9 están cerradas. ¿Cierre?
Ver los pasos
- 9/12.
Respuesta: 75%.
Ejemplo 10.3 30 de 32 requisitos están verificados. ¿Cobertura?
Ver los pasos
- 30/32.
Respuesta: 93.75%.
Problemas de práctica
Resuelve cada uno primero en papel y luego comprueba.
¿Diapositivas para una revisión de 30 minutos a 2 min cada una?
Ver la respuesta
15.
¿Qué sigue a la PDR?
Ver la respuesta
CDR.
¿Cierre con 11 de 12 cerradas?
Ver la respuesta
91.7%.
¿Por qué mostrar los temas abiertos?
Ver la respuesta
Los revisores pueden ayudar y genera confianza.
Ideas erróneas comunes
Mito: Las revisiones son exámenes.
En realidad: Ayudan al proyecto.
Mito: Más diapositivas es mejor.
En realidad: La claridad gana al volumen.
Mito: Ocultar los problemas.
En realidad: Muéstralos con planes.
Tarjetas de estudio
PDR
Revisión de diseño preliminar.
CDR
Revisión crítica de diseño.
Acción
Tarea surgida de una revisión.
Informe final
Historia de la necesidad a la verificación.
Cobertura
Proporción de requisitos verificados.
Lecciones aprendidas
Qué hacer de otra manera.
Cuestionario de autoevaluación
Cómo ayuda esto a salvar el planeta
La NASA dice que su Sustainable Flight National Partnership apoya el objetivo de la comunidad aeronáutica de cero emisiones netas de carbono para 2050.
La NASA dice que la misión ampliada de PREFIRE ahora observa todo el planeta; revisiones e informes sólidos son la vía por la que diseños de estudiantes y profesionales alcanzan ese tipo de impacto.
En Saving Planets: Soluciones · Observación de la Tierra
Fuentes: NASA Aeronautics: Sustainable Flight National Partnership · NASA Science: PREFIRE (Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment)
Recursos de aprendizaje gratuitos
- NASA Systems Engineering Handbook: Manual gratuito de la NASA.
- MIT OpenCourseWare 16.83X Space Systems Engineering (Spring 2002 – Spring 2003): Materiales gratuitos del proyecto final del MIT.
El laboratorio (Design studio)
El taller de diseño es la parte práctica del curso. Aquí es gratuito y solo para practicar, sin créditos.
Cada práctica es una herramienta de diseño en hoja de cálculo, así que no hay peligros. No construyas ni vueles un dron real, no cargues baterías de litio ni manipules hardware de lanzamiento para este curso sin supervisión cualificada y normas locales. Toma descansos de la pantalla, mantén una buena postura y aparta los cables de los pasillos.
Referencia de seguridad: OSHA: Walking-working surfaces (slip, trip and fall hazards)
Práctica A: Seguimiento de requisitos y márgenes
Semana 1
Objetivo: Construye la hoja de cálculo de requisitos que usará todo tu proyecto, con márgenes en vivo.
Procedimiento
- Enumera 10–20 requisitos con número, unidad y método de verificación.
- Introduce una asignación de masa de 4.0 kg (valor de libro para un 3U) o una asignación de 5 kg para el dron.
- Introduce estimaciones de 3.4, 3.6 y 3.8 kg y calcula el margen.
- Colorea en rojo los márgenes inferiores al 10%.
Tabla de datos
| Estimación (kg) | Margen |
|---|---|
| 3.4 | 17.6% |
| 3.6 | 11.1% |
| 3.8 | 5.26% |
Valores de ejemplo calculados.
Cálculo de ejemplo
- (4.0 − 3.6)/3.6 = 11.1%.
- (4.0 − 3.8)/3.8 = 5.26%.
Seguridad
- Solo ordenador.
Alternativa en casa o virtual
- Sirve cualquier hoja de cálculo.
NASA Systems Engineering Handbook
Vínculo con el planeta: El CubeSat Launch Initiative de la NASA ha lanzado más de 150 CubeSats. NASA: CubeSat Launch Initiative
Práctica B: Matriz de selección de conceptos con sensibilidad
Semana 2
Objetivo: Puntúa dos conceptos y comprueba cómo los pesos cambian el ganador.
Procedimiento
- Introduce las puntuaciones de la unidad 2: A (6, 9, 5), B (8, 6, 8).
- Puntúa con tres conjuntos de pesos.
- Grafica el ganador frente al peso del desempeño.
- Escribe un párrafo defendiendo tu elección.
Tabla de datos
| Pesos (coste, desemp., riesgo) | A | B |
|---|---|---|
| 0.3, 0.5, 0.2 | 7.3 | 7.0 |
| 0.4, 0.3, 0.3 | 6.6 | 7.4 |
| 0.2, 0.6, 0.2 | 7.6 | 6.8 |
Valores de ejemplo calculados.
Cálculo de ejemplo
- A = 0.2 × 6 + 0.6 × 9 + 0.2 × 5 = 7.6.
- B = 0.2 × 8 + 0.6 × 6 + 0.2 × 8 = 6.8.
Seguridad
- Solo ordenador.
Alternativa en casa o virtual
- Sirve cualquier hoja de cálculo.
MIT OpenCourseWare 16.83X Space Systems Engineering (Spring 2002 – Spring 2003)
Vínculo con el planeta: El SFNP de la NASA abarca vehículos, operaciones y combustibles sostenibles. NASA Aeronautics: Sustainable Flight National Partnership
Práctica C: Bucle de dimensionamiento del dron
Semana 4
Objetivo: Dimensiona la masa al despegue del itinerario dron para varias fracciones de batería.
Procedimiento
- Introduce 1 kg de carga útil y una fracción de vacío de 0.5.
- Calcula la masa al despegue para fracciones de batería de 0.25, 0.30 y 0.35.
- Añade la superficie alar a partir de W/S = 105.84 N/m².
- Elige un punto de diseño y justifícalo.
Tabla de datos
| Fracción de batería | Masa al despegue (kg) |
|---|---|
| 0.25 | 4.0 |
| 0.30 | 5.0 |
| 0.35 | 6.67 |
Valores de ejemplo calculados.
Cálculo de ejemplo
- 1/(1 − 0.5 − 0.25) = 4.0 kg.
- 1/(1 − 0.5 − 0.35) = 6.67 kg.
Seguridad
- Solo ordenador.
Alternativa en casa o virtual
- Sirve cualquier hoja de cálculo.
MIT OpenCourseWare 16.83X Space Systems Engineering (Spring 2002 – Spring 2003)
Vínculo con el planeta: El SFNP de la NASA apunta a mejoras de eficiencia energética del 25–30%. NASA Aeronautics: Sustainable Flight National Partnership
Práctica D: Órbita y eclipse del CubeSat
Semana 6
Objetivo: Calcula el periodo y el eclipse en el peor caso para altitudes candidatas.
Procedimiento
- Introduce altitudes de 400, 500 y 600 km.
- Calcula T y las órbitas por día.
- Calcula los minutos de eclipse en el peor caso.
- Elige una altitud y anota el compromiso con la vida útil por resistencia.
Tabla de datos
| Altitud (km) | T (min) | Eclipse (min) |
|---|---|---|
| 400 | 92.6 | 36.1 |
| 500 | 94.6 | 35.8 |
| 600 | 96.7 | 35.5 |
Valores de ejemplo calculados.
Cálculo de ejemplo
- T(600) = 2π√(6978.1³/398600.4) = 96.7 min.
- Eclipse(400) = 0.390 × 92.6 = 36.1 min.
Seguridad
- Solo ordenador.
Alternativa en casa o virtual
- Sirve cualquier hoja de cálculo.
NASA Small Spacecraft Technology State of the Art
Vínculo con el planeta: NASA: los CubeSats de PREFIRE se lanzaron en mayo de 2024. NASA Science: PREFIRE (Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment)
Práctica E: Presupuesto de potencia y datos
Semana 7
Objetivo: Cierra los presupuestos de potencia y datos del CubeSat con margen.
Procedimiento
- Introduce una producción de paneles de 22.9 W y una media orbital de 14.2 W.
- Enumera las cargas y compáralas con la media orbital.
- Calcula los datos por día a 9600 bit/s para 2, 4 y 6 pasadas de diez minutos.
- Compáralos con los datos diarios de tu carga útil.
Tabla de datos
| Pasadas por día | Datos (Mbit) |
|---|---|
| 2 | 11.52 |
| 4 | 23.04 |
| 6 | 34.56 |
Valores de ejemplo calculados.
Cálculo de ejemplo
- 9600 × 600 × 2 = 11.52 Mbit.
- 9600 × 600 × 6 = 34.56 Mbit.
Seguridad
- Solo ordenador.
Alternativa en casa o virtual
- Sirve cualquier hoja de cálculo.
NASA Small Spacecraft Technology State of the Art
Vínculo con el planeta: NASA: las naves pequeñas son ahora el principal medio de acceso al espacio para muchos grupos. NASA Small Spacecraft Technology State of the Art
Práctica F: Seguimiento del valor ganado
Semana 10
Objetivo: Sigue el desempeño en coste y calendario en tres fechas de estado.
Procedimiento
- Introduce PV, EV y AC para tres fechas.
- Calcula CPI y SPI.
- Calcula el EAC con BAC = $100k.
- Escribe un estado de una línea para cada fecha.
Tabla de datos
| PV, EV, AC ($k) | CPI | SPI |
|---|---|---|
| 20, 20, 22 | 0.909 | 1.00 |
| 50, 45, 48 | 0.9375 | 0.90 |
| 80, 76, 80 | 0.95 | 0.95 |
Valores de ejemplo calculados.
Cálculo de ejemplo
- 20/22 = 0.909.
- 76/80 = 0.95.
Seguridad
- Solo ordenador.
Alternativa en casa o virtual
- Sirve cualquier hoja de cálculo.
NASA Systems Engineering Handbook
Vínculo con el planeta: El manual de la NASA cubre la gestión técnica transversal. NASA Systems Engineering Handbook
Series de práctica para exámenes
Cronométrate: unos 10 minutos por problema. Luego compara con las soluciones completas.
Ejercicios de práctica para el parcial (unidades 1–5)
¿Margen de una asignación de 4.0 kg sobre una estimación de 3.6 kg?
Ver la solución completa
- 0.4/3.6.
Respuesta: 11.1%.
¿Masa al despegue para 2 kg de carga útil, vacío 0.45, batería 0.3?
Ver la solución completa
- 2/0.25.
Respuesta: 8 kg.
¿Carga alar para una pérdida a 14 m/s, C_Lmax 1.3?
Ver la solución completa
- ½ × 1.225 × 196 × 1.3.
Respuesta: 156.1 N/m².
¿Periodo a 400 km?
Ver la solución completa
- a = 6778.1 km.
Respuesta: 92.6 min.
¿Alcance de Breguet con L/D = 20 en lugar de 17 (valores de la unidad 3)?
Ver la solución completa
- 5235 × 20/17.
Respuesta: 6159 km.
Serie final de práctica (unidades 1–10)
¿Panel de 0.09 m² con un 30% de eficiencia?
Ver la solución completa
- 1361 × 0.3 × 0.09.
Respuesta: 36.7 W.
¿Batería para 10 W durante 36 min con un 25% de DoD?
Ver la solución completa
- 10 × 0.6/0.25.
Respuesta: 24 Wh.
¿MS para 100 MPa, límite elástico 276 MPa, FS 1.4?
Ver la solución completa
- 276/140 − 1.
Respuesta: 0.971.
¿EAC con BAC $200k, EV 60, AC 64?
Ver la solución completa
- CPI = 0.9375.
- 200/0.9375.
Respuesta: $213.3k.
¿Media y desviación típica muestral de 2, 4, 6?
Ver la solución completa
- Media 4.
- √(8/2).
Respuesta: 4 y 2.
¿Cobertura de verificación, 45 de 50?
Ver la solución completa
- 45/50.
Respuesta: 90%.
Hoja de fórmulas
Constantes
| Constante | Valor |
|---|---|
| Parámetro gravitacional de la Tierra (valor de libro) | μ = 398,600.4418 km³/s² |
| Radio ecuatorial de la Tierra (valor de libro) | 6378.137 km |
| Gravedad estándar | g = 9.80665 m/s² |
| Constante solar (valor de libro) | 1361 W/m² |
| Densidad del aire a nivel del mar (valor de libro) | 1.225 kg/m³ |
| Velocidad de la luz | c = 299792458 m/s (exacto) |
Textos y recursos gratuitos
Usa estos manuales, clases y páginas de misiones gratuitos junto con el curso.
- NASA Systems Engineering Handbook: Manual gratuito de la NASA.
- MIT OpenCourseWare 16.83X Space Systems Engineering (Spring 2002 – Spring 2003): Materiales gratuitos del proyecto final del MIT.
- NASA Small Spacecraft Technology State of the Art: Informe gratuito de la NASA sobre naves pequeñas.
- NASA: CubeSat Launch Initiative: Oportunidades de lanzamiento de la NASA.
- NASA Science: PREFIRE (Polar Radiant Energy in the Far-InfraRed Experiment): Misión CubeSat de la NASA.
- NASA Aeronautics: Sustainable Flight National Partnership: Aviación sostenible en la NASA.
Glosario
- Acción
- Tarea asignada en una revisión.
- Asignación
- Parte presupuestada de un recurso.
- Ecuación de Breguet
- Ecuación de alcance de una aeronave.
- CDR
- Revisión crítica de diseño.
- CPI
- Índice de desempeño del coste.
- Diagrama de restricciones
- Requisitos representados frente a la carga alar.
- Ruta crítica
- Cadena más larga de tareas dependientes.
- CubeSat
- Satélite pequeño construido en unidades de 10 cm.
- Profundidad de descarga
- Parte de la capacidad de la batería utilizada.
- Valor ganado
- Valor presupuestado del trabajo realizado.
- Fracción de eclipse
- Parte de una órbita en sombra.
- Margen de seguridad
- Admisible sobre requerido menos uno.
- Cuadro morfológico
- Opciones para cada función.
- PDR
- Revisión de diseño preliminar.
- Matriz de Pugh
- Comparación con un concepto de referencia.
- Requisito
- Enunciado verificable de una necesidad.
- SPI
- Índice de desempeño del calendario.
- Matriz de verificación
- Tabla de requisito a evidencia.
- Carga alar
- Peso por superficie alar.
- Estructura de desglose del trabajo
- Proyecto dividido en entregables.
Rúbrica de autoevaluación
No se otorga nota ni crédito. Úsala para valorar con honestidad dónde estás en cada unidad.
| Nivel | Cómo se ve |
|---|---|
| 4 · Dominio | Entrega un diseño que vincula cada número a un requisito, cierra todos los presupuestos con margen, verifica los requisitos con evidencias y presenta con claridad compromisos, riesgos y lecciones. |
| 3 · Competente | Cierra la mayoría de los presupuestos con margen y presenta un diseño claro con pequeñas lagunas. |
| 2 · En desarrollo | Tiene un concepto y algunos presupuestos, pero una trazabilidad de requisitos débil o márgenes ausentes. |
| 1 · Inicial | Presenta un diseño sin requisitos, presupuestos ni verificación; necesita repasar las unidades. |
Ponderación sugerida si quieres una nota
| Parte | Peso |
|---|---|
| Problemas de práctica | 20% |
| Prácticas | 25% |
| Serie de práctica de mitad de curso | 25% |
| Serie de práctica final | 30% |
Apunta al nivel 3 o superior en cada unidad antes de pasar al siguiente curso.



