OPERACIONES UNITARIAS II

Equipo de Enfriamiento Evaporativo y Deshumidificación para Sistemas de

Soporte de Vida Portátiles

02 de Octubre de 2014Instructor: Nuñez Esquer Marco AntonioAlumno: Felix Felix Yesenia

Equipo de Enfriamiento Evaporativo y Deshumidificación para Sistemas de Soporte

de Vida Portátiles

Evaporative Cooling and Dehumidification Garment for Portable Life Support Systems

Michael Izenson and Weibo Chen

Grant Bue

NASA Lyndon B. Johanson Space Center, Houston, Texas, 77062

11 págimas

American Institue of Aeronautics and Astronautics

ÍNDICE

Resumen; Introducción; Requerimientos de Diseño; Diseño de ECDG; Prueba y desarrollo de ECDG; Conclusión; Agradecimientos;

RESUMEN

Este artículo describe el diseño e implementación de sistemas térmicos innovadores y de control de humedad en el desarrollo de trajes espaciales futuros.

El sistema comprende: ECDG: Pieza de enfriamiento evaporativo y

desumidificación LCAR: Radiador absorbedor de Cloruro de Litio

INTRODUCCIÓN

Futuras exploraciones humanas en el espacio necesitaran de trajes con capacidades superiores a los actuales.

Este artículo describe un sistema innovador para control de humedad y temperatura en un traje espacial que promete ser simple, ligero, no ventilado, y resistente.

Figura 1.- Concepto térmico y húmedo del sistema de control

REQUERIMIENTOS DE DISEÑO

El metabolismo humano puede generar largas cantidades de calor mediante ejercicio pesado. Para mantener una temperatura constante, el cuerpo utiliza dos sistemas de enfriamiento: Transferencia de Calor “sensible” (Conducción y Convención de calor hacia el ambiente) y Transferencia de Calor “latente” (Repeliendo calor por transpiración y vapor de agua exhalado).

Figura 2 Mecanismos de Repulsión de Calor

Tabla 1. Requerimientos de diseño para un sistema de enfriamiento para un traje EVA (Medio ambiente lunar nominal).

Cap. De enfriamiento (W-hr)

1280

T. De enfriamiento (°C) 19

T. De sumidero de calor norminal (K)

250

Duración de la misión 8.0

DISEÑO DE ECDG

DISEÑO ECDGEl enfriamiento es generado por la evaporación de agua de un bloque poroso hidrofílico. El bloque esta en medio de un bolsillo Nafion y un laminado hidrofóbico ePTFE.

El bolsillo Nafion es un volumen sellado que esta acoplado al LCAR.

La ePTFE hidrofóbico previene el contacto directo entre el bloque hidrofílico y el miembro de la tripulación, asegurándose que solo el vapor de agua pueda fluir hacia el bloque y permitiéndole al bloque absorber calor latente.

Prototipo ECDG

El puerto de vapor se localiza en el centro, para mantener la absorción de agua uniforme y minimizar las diferencias de presión.

Se ha insertado llaves de presión a través del puerto de vapor que nos permiten medir la diferencia total en la presión de vapor desde la esquina del bloque hasta el centro. Un termopar también es insertado a través del puerto para medir la temperatura interna del panel de enfriamiento.

PRUEBAS Y DESARROLLO DE

ECDG

Pruebas Térmicas a presión atmosférica;

Utilizado para medir la eficiencia

del bolsillo Nafion del prototipo ECDG

usando “Placa de Sudoración

Caliente”.

Poder de enfriamiento (34.5°C)

39 Watts

Disipación de calor latente (33.8°C)

18 Watts

Pruebas térmicas a presiones de vacio parcial.

Un ECDG de tamaño completo con un área de enfriamiento superficial de 4 ft2 será capaz de proveer 260 watts de enfriamiento, de los cuales 192 watts son calor latente. Eso es consistente con la capacidad de enfriamiento promedio requerida para un traje espacial.

Evaporación interna para enfriamiento sensible

La figura 11 muestra un arreglo comercial de fibras huecas acoplado a un colector de ida. El agua bombeada hasta el colector llenará las fibras huecas. Si el calor es aplicado al arreglo de fibras, el agua se evaporara por los poros.

Ensamble de un ECDG que incorpora un arreglo interno de fibras huecas para proveer enfriamiento para cargas de calor sensible. Una hoja de fibras huecas es instalada dentro del bolsillo nafion, entre el separador flexible y una de las hojas nafion exteriores. El diseño incluye colectores duales para la buena distribución de agua con interconectores flexibles para permitirle a los colectores moverse relativamente hacia ellos para buena flexibilidad y para acomodar la expansión de hojas nafion.

CONCLUSIÓN

Los prototipos ECDG han sido desarrollados y probados bajo

condiciones que simulan la operación en trajes espaciales. El

ECDG es diseñado para operar con un absorbedor radiador de

Cloruro de Litio (LCAR) como parte de un sistema de control

térmico y de humedad no ventilado en sistemas de soporte de

vida portátiles.

Una pieza enfriadora de 4 ft 2 construida utilizando esta

tecnología deberá ser capaz de proveer el suficiente

enfriamiento y des humidificación para futuros trajes espaciales,

proporcionando un ambiente de operación confortable para la tripulación y sin ventilar casi nada de agua.

Gracias por su atención