Aeroespuma (KSC-TOPS-33)

 

Aeroespuma (KSC-TOPS-33)

Nuevos materiales inorgánicos/orgánicos para el aislamiento térmico y acústico

Visión general

El Centro Espacial Kennedy de la NASA busca socios interesados en la aplicación comercial de Aerofoam. 

Aerofoam es un aislamiento compuesto de espuma único con propiedades de aislamiento térmico y acústico mejoradas. 

La novedad de esta invención proviene de la combinación de una espuma polimérica con un relleno inorgánico único de una manera que maximiza el rendimiento térmico mientras mantiene el rendimiento mecánico, la resistencia química, la resistencia al fuego y las capacidades de aislamiento acústico. 

El desarrollo de nuevos procesos de fabricación también ha permitido el desarrollo de estos materiales compuestos únicos.

La tecnología

Los compuestos Aerofoam tienen propiedades de aislamiento térmico y acústico superiores en comparación con las espumas de poliimida convencionales. 

Además, proporcionan una mayor integridad estructural que la que los frágiles materiales de aerogel pueden proporcionar de forma independiente. 

En general, las espumas poliméricas pueden proporcionar un excelente aislamiento térmico, y las espumas de poliimida tienen la ventaja adicional de un excelente comportamiento a altas temperaturas y resistencia a las llamas en comparación con otros sistemas poliméricos (no se queman ni liberan productos químicos nocivos). 

La incorporación de material de aerogel en la espuma de poliimida descrita por esta tecnología crea un compuesto que se ha demostrado que proporciona ganancias de rendimiento adicionales, incluida una conductividad térmica un 25% menor sin comprometer la integridad estructural y el comportamiento a alta temperatura de la espuma de poliimida base. 

Las propiedades estructurales de Aerofoam son variables en función de su formulación, y se puede utilizar en numerosas espumas rígidas y flexibles de diferentes densidades. 

Aerofoam tiene una serie de aplicaciones comerciales potenciales, incluida la construcción, los electrodomésticos de consumo, el transporte, la electrónica, la atención médica y los equipos industriales. 

Además, estos materiales de alto rendimiento pueden resultar útiles en aplicaciones que requieren un aislamiento que pueda soportar entornos hostiles, incluidas tuberías de proceso, tanques para transportar y almacenar fluidos calientes o fríos, construcción de barcos y embarcaciones, y aplicaciones aeroespaciales.

Beneficios

-.- Rendimiento térmico mejorado

-.- Excelente rendimiento a bajas y altas temperaturas, con una excelente resistencia a las llamas

-.- Excelentes propiedades estructurales y mecánicas

-.- Versatilidad: los compuestos de espuma se pueden optimizar para diferentes propiedades del material

-.- Atenuación acústica mejorada

Aplicaciones

-.- Materiales de construcción para aplicaciones industriales, comerciales y residenciales

-.- Materiales de aislamiento térmico

-.- Sistemas de almacenamiento y transporte de alimentos, productos médicos y productos químicos

-.- Barcos, lanchas y submarinos

-.- Vehículos aeroespaciales

Categoría

Materiales y recubrimientos

Número de referencia

KSC-TOPS-33

Número(s) de caso

KSC-12848

KSC-12848-DIV

KSC-14256

KSC-14075

KSC-14537

Patente(s)

7.781.492 7.977.411

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NASA - PATENT

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Aislamiento compuesto en capas para condiciones extremas (LCX) (KSC-TOPS-58)

  

Aislamiento compuesto en capas para condiciones extremas (LCX) (KSC-TOPS-58)

Un sistema de aislamiento compuesto en capas para aplicaciones sin vacío y condiciones de exposición ambiental extremas

general

El Centro Espacial Kennedy de la NASA busca socios interesados en la aplicación comercial de un sistema de aislamiento compuesto en capas para aplicaciones sin vacío y condiciones de exposición ambiental extremas. 

Este sistema de aislamiento compuesto en capas para condiciones extremas (o LCX) es particularmente adecuado para sistemas complejos de tuberías o tanques que son difíciles o prácticamente imposibles de aislar por medios convencionales. 

Compuesto por varias capas funcionales, el sistema a base de manta de aerogel se puede adaptar a requisitos específicos de rendimiento térmico y mecánico. 

Mecánicamente, el sistema LCX no solo resiste impactos, vibraciones y las tensiones de expansión y contracción térmica, sino que también puede ayudar a sostener tuberías y otras estructuras, todo mientras mantiene su efectividad de aislamiento térmico. 

NASA KSC está buscando actualmente empresas interesadas en licenciar LCX para aplicaciones comerciales.

La tecnología

El enfoque en el desarrollo del sistema LCX fue proporcionar una combinación de ventajas en el rendimiento térmico, la capacidad estructural y las operaciones. 

El sistema es particularmente adecuado para tuberías, tanques y aparatos complejos sometidos al entorno ambiental común en la industria aeroespacial. 

El enfoque de bajo costo también presta la misma tecnología a aplicaciones industriales como la construcción de edificios y tuberías de agua enfriada. 

El sistema puede aumentar la confiabilidad y reducir los costos del ciclo de vida al mitigar la intrusión de humedad y prevenir la corrosión resultante que afecta a los sistemas de aislamiento a temperatura subambiente que operan en el ambiente ambiente (humedad y lluvia). 

El agua interna acumulada se permite drenar y liberar naturalmente durante los ciclos térmicos normales del sistema. 

El sistema de aislamiento térmico tiene una larga vida útil porque todos los materiales de las capas son hidrófobos o impermeables. 

Los sistemas LCX no necesitan estar perfectamente sellados para manejar la lluvia, la acumulación de humedad o la condensación. 

Mecánicamente, el sistema LCX no solo resiste impactos, vibraciones y las tensiones de expansión y contracción térmica, sino que también puede ayudar a sostener tuberías y otras estructuras, todo mientras mantiene su efectividad de aislamiento térmico. 

Los sistemas de aislamiento convencionales son notoriamente difíciles de manejar alrededor de los soportes de tuberías debido a las grietas y daños que pueden ocurrir. 

Utilizado solo o dentro de otra estructura o panel, el enfoque de capas LCX se puede adaptar para proporcionar una amortiguación acústica o de vibraciones adicional como una doble función con los beneficios de aislamiento térmico. 

Debido a que los sistemas LCX no requieren un sellado completo de la intemperie, cuesta menos instalarlos. 

Los materiales son generalmente removibles, reutilizables y reciclables, una característica que no es posible con otros sistemas de aislamiento. 

Esta característica permite que las cubiertas aislantes extraíbles para válvulas, bridas y otros componentes (beneficios invaluables para el servicio o la inspección) formen parte de los diseños originales. 

Se ha demostrado que el rendimiento térmico del sistema LCX es igual o superior al de los mejores sistemas de espuma de poliuretano, que puede degradarse significativamente durante los dos primeros años de funcionamiento. 

Con su elasticidad inherente, el sistema permite una instalación más sencilla y, lo que es más importante, un mejor aislamiento térmico debido a su consistencia y contacto total con la superficie fría. 

Un mejor contacto con la superficie fría y un mejor cierre de huecos y costuras son las claves para un rendimiento térmico superior en sistemas reales. 

La eliminación del requisito de pegamentos, selladores, masillas, juntas de expansión y barreras de vapor proporciona ahorros dramáticos en los costos de material y mano de obra del sistema instalado.

Beneficios

-.- Rendimiento de aislamiento térmico a la par con los mejores materiales de espuma en condiciones nuevas

-.- Se estima que LCX (espécimen de seis capas) soporta cargas mecánicas de compresión de más de 180 kPa (26 psi), lo que corresponde a una compresión del 75% del espesor original, con recuperación elástica completa.

-.- Los sistemas LCX no necesitan estar perfectamente sellados para manejar la lluvia, la acumulación de humedad o la condensación.

-.- El sistema puede aumentar la confiabilidad y reducir los costos del ciclo de vida en Mitigar la intrusión de humedad y prevenir la corrosión resultante

Aplicaciones

-.- Construcción Residencial y Comercial

-.- Tuberías de agua enfriada

-.- Tuberías, tanques y recipientes

-.- Criogenia

Categoría

Materiales y recubrimientos

Número de referencia

KSC-TOPS-58

Número(s) de caso

KSC-13777

Patente(s)

9,617,069

Papers

Fesmire, J. E., Sistema de aislamiento térmico compuesto en capas para aplicaciones criogénicas sin vacío, Cryogenics, vol. 74, marzo de 2016, páginas 154-165.

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Sistema de gestión térmica adaptativo (KSC-TOPS-44)

 

Sistema de gestión térmica adaptativo (KSC-TOPS-44)

Una forma única de regular de forma autónoma la temperatura de una estructura o recipiente

Visión general

El Centro Espacial Kennedy de la NASA busca socios interesados en la aplicación comercial del Sistema de Gestión Térmica Adaptativa (ATMS). 

Desarrollado en el Centro Espacial John F. Kennedy, el ATMS proporciona una forma de regular la transferencia de calor y permitir la gestión térmica entre dos superficies opuestas en cualquier dirección. 

El sistema tiene la capacidad de adaptarse para proporcionar una funcionalidad conductora o aislante en función de las condiciones ambientales o los estímulos aplicados. 

El ATMS puede diseñarse para su uso en fabricación, recipientes de almacenamiento, transferencia de fluidos, arquitecturas aeroespaciales y de construcción, y muchas otras aplicaciones para reducir la transferencia de calor no deseada, reducir el uso de energía o mantener entornos a una temperatura específica. 

El ATMS es parte del programa de transferencia de tecnología de la NASA, que busca promover el uso comercial de las tecnologías desarrolladas por la NASA.

La tecnología

La gestión térmica eficiente ha sido durante mucho tiempo un problema tanto en los sistemas comerciales como en los entornos extremos del espacio. 

En la exploración y la habitación espaciales, se experimentan desafíos significativos para proporcionar sistemas de soporte de fluidos, como el almacenamiento criogénico, el soporte vital y los hábitats; o sistemas de control térmico para la protección de vehículos de lanzamiento, gestión del calor ambiental o instrumentos electrónicos. 

Además, estos sistemas funcionan en modos dinámicos, transitorios y, a menudo, bajo temperaturas o presiones extremas. 

Los requisitos técnicos actuales asociados a la gestión térmica de estos sistemas dan lugar a problemas de control, así como a importantes costes del ciclo de vida. 

Para combatir estos problemas, se desarrolló el Sistema de Gestión Térmica Adaptativa (ATMS) para ayudar a proporcionar la capacidad de que los tanques, las paredes estructurales o los materiales de sustrato compuesto cambien de funcionalidad (conductores o aislantes) según las condiciones ambientales o los estímulos aplicados. 

Como resultado, el ATMS ofrece la capacidad de adaptarse entre los modos de calefacción y refrigeración dentro de un solo sistema. 

Por ejemplo, los elementos de aleación con memoria de forma (SMA) se utilizan para actuar a ciertas temperaturas de diseño para crear un puente conductor entre dos placas metálicas que permiten el rechazo de calor de área amplia de la superficie más caliente. 

Al enfriarse hasta el punto de ajuste de diseño inferior, los elementos SMA vuelven a sus formas originales, rompiendo así la ruta conductora y devolviendo el sistema a su estado aislante general. 

Esta tecnología tiene el potencial de ser aplicada a cualquier sistema que tenga la necesidad de un sistema de gestión térmica autorregulable que permita la transferencia de calor de un lado a otro.

Beneficios

El sistema se puede aplicar a áreas planas amplias para controlar la transferencia de calor entre dos materiales. 

Permite la conducción térmica para proporcionar disipación de calor a los espacios adyacentes.

ATMS tiene la capacidad de cambiar la funcionalidad entre conductor y aislante

Sistema pasivo sin necesidad de activación externa, el sistema reacciona automáticamente a las condiciones ambientales

Puede integrarse en los diseños de nuevos sistemas o añadirse a los sistemas existentes

La flexibilidad en el diseño arquitectónico podría permitir el funcionamiento en un amplio rango de temperaturas (de -150 C a 180 C)

Ahorro de energía Dado que no se requiere activación mecánica o eléctrica, el sistema puede regular de forma autónoma la temperatura de una estructura o recipiente.

Aplicaciones

Equipos de proceso de fabricación

Recipientes de almacenamiento y transferencia de fluidos

Arquitectura/Vivienda y Hábitats

Envolventes de edificios comerciales

Transporte refrigerado

Vehículos de lanzamiento aeroespacial y muros de tanques

Recipientes de centrales eléctricas

Equipos de imágenes médicas

Fuselajes y Estructuras Integradas de Aeronaves

Granjas de servidores de datos y equipos

Número de referencia

KSC-TOPS-44

Número(s) de caso

KSC-13718

Patente(s)

9,982,661

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NASA

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