¿Qué es una cámara de vacío térmico y cómo funciona?
¿Qué es un? Cámara de vacío térmico (¿Anuncio de televisión?)
Una cámara de vacío térmico es un dispositivo que se utiliza principalmente para simular las condiciones ambientales del espacio. Las aplicaciones más comunes de las cámaras de vacío térmico incluyen pruebas de rendimiento de satélites, control de ciclos térmicos y pruebas de componentes, subsistemas y satélites completos en un entorno totalmente controlado. Estas pruebas reproducen con precisión las condiciones espaciales mediante el control simultáneo de dos parámetros ambientales: la presión y la temperatura.
La importancia de las pruebas de satélites
Las condiciones de vacío simulan el entorno único del espacio ambiente, donde puede producirse el intercambio de calor: por radiación y conducción.
Es fundamental realizar pruebas previas al lanzamiento en todas las condiciones que puedan afectar el rendimiento del satélite. Si no se verifican previamente las condiciones de operación del satélite en el espacio, el riesgo más común es la congelación o el sobrecalentamiento de sus componentes.
También es importante recordar que los satélites experimentan presiones inferiores a 10⁻⁶ milibares.
La mayoría de los daños a los componentes en el espacio se deben a la radiación solar no filtrada por la atmósfera (AM0 – Masa de Aire 0). Dependiendo de las condiciones orbitales que deba seguir el satélite, la tasa de intercambio de calor puede ser mayor o menor. Algunos satélites orbitan durante 90 minutos, alcanzando temperaturas de aproximadamente 150 °C bajo la luz solar y -190 °C durante un eclipse solar.
El diseño se analiza térmicamente mediante modelos térmicos, para luego ser validado y probado. Huanyi ha desarrollado una serie de cámaras de vacío térmico (TVC, por sus siglas en inglés), aprovechando su amplia experiencia en la aplicación de diversas tecnologías a simulaciones de pruebas ambientales.
¿Cómo se hace un cámara de vacío térmico ¿trabajar?
1. Cuerpo externo
La carcasa externa del volumen de prueba (contenedor) está fabricada en acero inoxidable de alta calidad. Su diseño se basa en análisis de elementos finitos (FEM) para optimizar el espesor del acero y, al mismo tiempo, soportar la diferencia de presión entre el entorno interno y externo. Las soldaduras y los acabados superficiales están optimizados para minimizar fugas y desgasificación, lo que permite alcanzar condiciones de vacío profundo.
2. Campo térmico
El volumen de prueba del TVC es un cilindro de acero inoxidable con control térmico, denominado cubierta, que transfiere calor al dispositivo bajo prueba (DUT) mediante radiación desde su superficie interior. Dos escudos térmicos en forma de disco rodean el cilindro en cada extremo para lograr un campo de temperatura uniforme alrededor del dispositivo bajo prueba (DUT). El escudo consta de dos láminas laminadas separadas por un espacio de varios milímetros. Este espacio sirve como canal para el fluido térmico del sistema de generación de energía térmica. Se aplica una pintura negra especializada a esta superficie, lo que da como resultado un recubrimiento con alta emisividad (>0,9) y baja RML (pérdida de masa recuperada
Según la aplicación, se pueden utilizar diferentes tipos de sistemas de control de temperatura:
Rango de temperatura: -70 °C a +150 °C. Refrigeración mecánica con fluido intermedio.
Un fluido (generalmente aceite térmico) circula a través de una campana de circuito cerrado mediante una bomba de acoplamiento magnético, enfriado con gas refrigerante o calentado eléctricamente. Una ventaja de este sistema es su bajo costo.
Rango de temperatura: -180 °C a +150 °C. Nitrógeno gaseoso presurizado.
Un ventilador específico hace circular nitrógeno gaseoso a presión a través de la campana, manteniendo una densidad que favorece el intercambio de calor y garantiza la uniformidad de la temperatura en toda la superficie radiante. La calefacción se proporciona mediante resistencias eléctricas, mientras que la refrigeración se consigue pulverizando nitrógeno líquido a través del circuito. Este sistema ofrece un excelente control de la temperatura en todo el rango de temperaturas.
Rango de temperatura: -196 °C a +150 °C. Nitrógeno líquido + irradiador.
En este caso, la campana se llena total o parcialmente con nitrógeno líquido a una temperatura de -90 K (entre -196 °C y -185 °C, según la presión del circuito). Esto crea un entorno criogénico radiante alrededor del objeto que se está midiendo. La circulación del nitrógeno líquido en la carcasa puede ser natural o forzada mediante una bomba. Se utilizan elementos calefactores (lámparas o emisores infrarrojos) ubicados en una estructura especial dentro del volumen de prueba para calentar o controlar moderadamente la temperatura del objeto.
Rango de temperatura: -196 °C a +150 °C. Nitrógeno líquido + irradiador
En este caso, la carcasa se llena total o parcialmente con nitrógeno líquido, alcanzando una temperatura de -90 K (entre -196 °C y -185 °C, según la presión dentro del circuito). Esto crea un entorno criogénico radiante alrededor del objeto de prueba. La circulación de nitrógeno líquido en la carcasa puede ser natural o forzada mediante una bomba. Se utilizan elementos calefactores (lámparas o emisores infrarrojos) ubicados en una estructura especial dentro del volumen de prueba para calentar o controlar moderadamente la temperatura del objeto de prueba.