Introducción

La necesidad de propulsantes para uso amateur con mejores prestaciones que la tradicional mezcla de Cinc- Azufre llevó a probar distintos tipos de mezclas de elementos cuyos elementos sean factibles de obtener.
Una de las mezclas que se desarrollaron y cobraron popularidad fue usando azúcar (el común de mesa) y como oxidante el Nitrato de Potasio. En E.E.U.U. se popularizó el nombre su nombre "Candy" (que quiere decir dulce o caramelo en idioma inglés) porque se utiliza azúcar y la misma forma de preparación que para los caramelos. Fue sumamente utilizado en la actividad amateur por ser de bajo costo, seguro en su uso y factible su obtención.

Con el tiempo se ensayaron distintos tipos de azúcares de los cuales los mas usuales resultaron la Dextrosa y el Sorbitol. El Sorbitol realmente no es un "azúcar", o carbohidrato, sino que mas bien es un alcohol hexahídrico. Se lo obtiene por la reducción de la Dextrosa. Se lo usa mucho en todo tipo de producto para diabéticos que no puede consumir azúcares. También tiene propiedades de plastificante y por ello se utiliza en la fabricación del papel para impartirle textura, y le da cuerpo a los helados y postres helados.


Acrónimos

Para simplificar la escritura se usan los siguientes acrónimos :

        NK: nitrato de potasio,
        SA: sacarosa o sea azúcar común,
        SO: sorbitol,
        DX: dextrosa,
        moDX : monohidrato de dextrosa,


Historia

La primera referencia que tengo de este tipo de propulsantes es que a principios de 1950 fue desarrollado en Estados Unidos de Norteamérica por Bill Colburn y Dirk Thysee. En Argentina no tengo referencias de su utilización por los grupos amateurs.

Como curiosidad comento que a principios de la década de 1970 volví a "inventar" esta mezcla. La idea original partió del hecho que solía hacer caramelos de miel usando una parte de azúcar y una de miel. Como andaba probando todo tipo de productos para hacer propulsantes se me ocurrió probar con una mezcla de 80% de nitrato de potasio y 20% de azúcar molida. El proceso de fusión lo realizaba con llama indirecta pero no controlaba bien la temperatura de trabajo y casi siempre se terminaba por caramelizar, en particular cuando hacia una cantidad de propulsante mayor a 50 gramos como para un motor cohete. Por este motivo lo abandoné al igual que otros productos usados en la comida diaria, como almidón, harina, etc., pensé que no tendría aplicación práctica.


Aplicación de este tipo de propulsante sólido

La forma de conformar los granos puede ser :
        Prensando el polvo. Prácticamente no se lo utiliza, pues con granos conformados como cigarrillo la
           velocidad de combustion es baja para que genere un empuje útil.
        Mediante su fusión y colado en un molde (llamado en idioma ingles Candy). Es el mas usado.
        Por recristalizacion (llamado en idioma ingles Rcandy). Es práctico sólo para usarlo con SA.

Este tipo de propulsante tiene varias desventajas, en particular el hecho de necesitar de un sistema de fusión, tener que manejar propulsantes calientes y problemas por su alta higroscopicidad. Su rendimiento es regular si se compara con los basados en percloratos y polímeros. Sin embargo son una línea de propulsantes que han sido utilizados extensamente, no habiendo en la comunidad mundial de la C.E.A. casos de accidentes por explosión al preparar este propulsante. Los únicos accidentes en la preparación de "Candys" que tuve noticias son quemaduras por el propulsante fundido o que por prenderse fuego al calentarlos sobre llama directa.

La mayoría de los desarrollos de motores de propulsante sólido para la actividad C.E.A no necesitan propulsantes "nuevos" o "experimentales" de alto rendimiento. Es común que los "principiantes" deseen empezar con propulsantes de alto rendimiento, pero terminan enredados en una maraña de problemas y suelen abandonar la actividad sin haber probado ni siquiera un motor razonablemente bien hecho. Por ello se recomienda empezar con cosas sencillas, y ya probadas, para ir luego aumentando la complejidad de lo que se esta haciendo.

Nota: La penalización de tener un propulsante con un menor rendimiento se corrige simplemente haciendo un motor un poco mas grande.

La forma de preparar este tipo de propulsantes, tipo "Candy", la puede hallar en: "Preparación de propulsantes por fusión de azucares ". Las proporciones usuales son 35% del azucar seleccionado y 65% de NK.


Ventajas

Las ventajas de este tipo de propulsantes son:
        Componentes fácilmente obtenibles.
        Seguro en su manipuleo.
        Bajo costo.
        No es tóxico.
        No tiene productos de combustión tóxicos.
        No se descompone con el tiempo, es estable.
        Se puede neutralizar fácilmente disolviéndolo en agua.

Una ventaja importante de su bajo costo lo hace muy atractivo en su relación performance/costo. Esto no solamente se da por el costo del propulsante sino también por el costo del material de la tobera. La temperatura de combustión es bastante baja (típico 1450 ºC) lo que permite tener material de tobera de acero común (hierro) y tambien reducir las necesidades de aislación térmica para la carcaza del motor.

La fragilidad de este tipo de grano impide hacer granos de mucho diámetro, pero las experiencias hechas con diámetros de 70 mm no mostraron problemas, al igual hay algunas referencias de pruebas exitosas con diámetros mayores (en el orden de 150mm).


Desventajas

Las desventajas de este tipo de propulsantes son:
        El grano es altamente higroscópico.
        Requiere calentar el grano para hacerlo por fusión. El calentamiento de la mezcla implica riesgos de           quemaduras y la posibilidad de ignición.
        Tiene alto valor del modulo elástico o Modulo Young, siendo el grano duro y frágil (no elástico).
        Los productos de combustión son altamente higroscópicos y corrosivos.
        Rendimiento energético medio.
        Alta cantidad de productos sólidos en los gases de escape. No se ve llama.
        No es fácil cortarlo o perforarlo.

Luego del lanzamiento de mis cohetes con este tipo de combustibles procedo a lavar la rampa con agua y secarla, esto es por dejar productos sólidos de combustión altamente higroscópicos y corrosivos.


Uso del Sorbitol

La temperatura de fusión del SO es menor que la de la SA y la DX. Por ello se reducen los riesgos de quemaduras. También tarda muchas horas en endurecerse una vez que se lo ha colocado en el molde. La velocidad de combustión del NK/SO es menor a la de la NK/DX ó NK/SA. Tambien se logran tiempos mas altos de combustión en el motor.
El colado es mas fácil y cada porción se integra fácilmente a la anterior. Se tiene la posibilidad de tener un mayor tiempo para hacer la fusión y evitar la caramelizacion.
El SO da un grano que es menos higroscópico que los demás.
Una desventaja es que en granos cortos parte del combustible sale fundido sin quemar y por ello baja su rendimiento.


Calidades requeridas y fuentes de obtención

  Nitrato de Potasio, NK.
La calidad del Nitrato de Potasio puede ser el de Pro Análisis (es muy caro), Grado Alimenticio (precio aceptable) y Grado Técnico (es el mas barato), con 98-99% de pureza. También se usa como fertilizante llamado 14-0-45. Antes de moler el NK se lo seca por un tema que tiene que ser una mezcla fluida en el molinillo de café. Su contenido de agua, el cual es típicamente 1%, no influye demasiado en las características del combustible.
Se lo consigue en la droguería o negocios que venden productos químicos para industrias. También en  negocios que venden aditivos para alimentos, ya que se lo utiliza como conservante en embutidos.
Si bien no es definitorio pero las calidades de NK que se ven "blancas" son aceptables y las que tiene un aspecto de haber sido "barridas del piso", o sea sucias con particulas extrañas, color marrón, suelen ser no aceptables.

  Azúcar común, SA.
Es el Azúcar blanca común de mesa, es la: Sacarosa. También se puede usar azúcar impalpable, el cual suele tener un 5% de almidón de maíz, lo cual no cambia mucho sus características. Se lo consigue en cualquier lugar que vendan alimentos.

  Dextrosa, DX.
La Dextrosa, o Glucosa, se suele conseguir como moDX. La de uso alimenticio es de calidad satisfactoria y es la que habitualmente se consigue en los comercios. La moDX por encima de 50 ºC se deshidrata y pasa a DX anhidra. Se lo consigue en negocios que venden aditivos para alimentos y productos dietéticos.

  Sorbitol, SO.
El Sorbitol de uso alimenticio es de calidad satisfactoria y es la que habitualmente se consigue en los comercios. Se lo consigue en negocios que venden  aditivos para alimentos y productos dietéticos.


Selección del tipo de azúcar para usar

Si bien parece atractivo comenzar con azúcar común (ya que se lo consigue fácil: en la alacena de la cocina), recomiendo tratar de obtener DX o SO.
Este tipo de combustible con SA requiere trabajar con elevadas temperaturas y la de la SA es la mas alta de todas, también la caramelizacion es mas rápida. Una vez que se trabaja con ambas y se toma experiencia es clara la diferencia y ya verá que tratará de no usar SA!!.

Consejos para el que se inicia

        Lea y aplique los consejos generales de seguridad, según lo indicado aqui.
        Recomiendo hacer el esfuerzo de conseguir DX, moDX o SO en vez de iniciarse con SA.
        Para quien nunca preparó un grano por fusión de azucares recomiendo hacer primero un grano en donde
          el NK se reemplaza por sal común de mesa (cloruro de sodio). Esto permite practicar y ajustar todo el
          proceso con un material que es inerte, y no combustible, ademas es mas barato.
        Siga estrictamente los pasos para preparar este tipo de combustibles, según lo indicado aqui.