INPE Patenteia Dispositivo Para Uso Espacial
Olá leitor!
Segue abaixo uma nota postada dia (07/07) no site “Instituto
Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)” destacado que o instituto patenteou
Dispositivo Para Uso Espacial.
Duda Falcão
NOTÍCIAS
INPE Patenteia Dispositivo Para Uso Espacial
Por INPE
Publicado: Jul 09, 2020
São José dos Campos-SP, 09 de julho de 2020
Um novo tipo de dispositivo de controle térmico, com
aplicação em satélites teve sua patente concedida ao INPE em 23 de junho deste
ano. Registrada sob PI 0905162-7 trata-se de patente intitulada Interruptor de
Calor Multifase.
Uma das tarefas do projeto de um satélite é manter a
temperatura de seus equipamentos eletrônicos dentro de limites operacionais,
muitas vezes bastante estreitos.
A solução está normalmente associada a um radiador, que é
uma placa fria posicionada na face externa do satélite. A condição ideal é que
o equipamento esteja acoplado ao radiador quando em funcionamento (alta geração
de calor) e desacoplado quando em "standby" (sem geração de calor).
Suplementarmente, um capacitor térmico ajudaria em reduzir a oscilação de
temperatura devida ao ciclo liga/desliga.
Estas condições podem ser obtidas utilizando três
dispositivos já patenteados e muito conhecidos em aplicações espaciais.
Tubo de calor é uma ferramenta clássica para acoplar
termicamente duas partes de um satélite. Dentre os vários tipos de tubos de
calor, existe o convencional, no formato de um tubo, para transportar calor
entre pontos distantes (usado em laptops, por exemplo), e o plano, para
espalhar o calor de uma fonte dissipação concentrada (chip de um processador,
por exemplo). Estes dispositivos são considerados como supercondutores de calor,
pois a condutividade térmica efetiva é dezenas de vezes maior que a do cobre.
São dispositivos bifásicos, carregados com um fluido de trabalho, que usam o
alto calor latente de mudança de fases líquido-vapor no seu funcionamento.
Interruptores de calor são dispositivos para
acoplamento/desacoplamento térmico. Estas chaves normalmente possuem atuador
mecânico que, por ação de expansão térmica de um material ou fluido confinado,
faz com que duas interfaces mecânicas entrem em contato físico, promovendo o
acoplamento térmico entre elas. Em condições de baixas temperaturas, um vão
aparece entre as interfaces, interrompendo o fluxo de calor.
Capacitor térmico é normalmente um reservatório de
material de alto calor latente que faz proveito da mudança de fases
líquido-solido para absorver ou liberar calor sem alteração na sua temperatura.
Em modos transientes de funcionamento o capacitor consegue manter a temperatura
do objeto próxima do ponto de fusão do material nele contido.
A ideia desta patente é ter as três funcionalidades
citadas anteriormente num único dispositivo, batizado de Interruptor de Calor
Multifase. No formato de um disco, ele é posicionado como uma ponte entre o
equipamento eletrônico e o radiador, tendo como interfaces as suas duas faces
planas circulares.
O interruptor multifásico é um involucro fechado que,
contendo água como fluido de trabalho e tendo uma estrutura capilar nas paredes
internas, funciona como um tubo de calor plano quando em condições quentes
(temperaturas acima de 0 ºC), promovendo um eficiente fluxo de calor entre o
equipamento eletrônico e o radiador. Em condições frias (temperaturas abaixo de
0 ºC), o dispositivo torna-se um isolador térmico pelo congelamento da água,
que, no estado líquido-vapor, seria o fluido transportador de calor. Assim
realiza-se a função de desacoplamento térmico, com seu "set point"
natural de 0 ºC, prevenindo resfriamento excessivo do equipamento eletrônico
quando desligado.
Adicionalmente, em regimes transientes e cíclicos, ao
passar pela temperatura de fusão sólido-liquido (0 oC), o
interruptor assume a função de capacitor térmico, mantendo a temperatura do
equipamento próxima do ponto de fusão por um período determinado pela
quantidade da água no seu interior.
A aplicação do interruptor é muito conveniente para
controle de temperatura de equipamentos eletrônicos, mantendo suas temperaturas
sempre positivas mesmos nas condições térmicas variáveis e extremas do ambiente
espacial. Por ter seu funcionamento totalmente passivo, sem partes móveis, é muito
robusto e confiável, além de não consumir energia elétrica.
Protótipo do interruptor de calor (peça na parte
superior) na montagem para teste funcional.
|
Os inventores Issamu Muraoka e Valeri Vlassov, juntamente
com o pesquisador visitante FAPESP Valery Kiseev, desenvolveram e fabricaram um
protótipo do interruptor multifase, utilizando a infraestrutura e recursos
humanos da ETE. Os testes funcionais e de desempenho, realizados com o apoio do
LIT, confirmaram os resultados esperados do interruptor nos três modos de
funcionamento: tubo de calor plano, interruptor de calor e capacitor térmico. O
protótipo foi fabricado com tecnologia inteiramente nacional e a busca de
anterioridades no processo de obtenção da patente foi feita em nível
internacional.
Fonte: Instituto nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) -
http://www.inpe.br
Comentários
Postar um comentário