Este artículo describe el diseño e implementación de un innovador sistema de control térmico y de humedad para trajes espaciales llamado ECDG. El ECDG funciona evaporando agua de un bloque poroso para enfriar al usuario mediante la transferencia de calor latente, mientras que un radiador de cloruro de litio absorbe el vapor de agua. Las pruebas muestran que un ECDG de 4 pies cuadrados puede proporcionar el enfriamiento y deshumidificación necesarios para misiones espaciales de forma simple, lig

1. OPERACIONES
UNITARIAS II
Equipo de Enfriamiento Evaporativo y
Deshumidificación para Sistemas de
Soporte de Vida Portátiles
02 de Octubre de 2014
Instructor: Nuñez Esquer Marco Antonio
Alumno: Felix Felix Yesenia

2. 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

3. ÍNDICE

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

5. RESUMEN

6. 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

7. INTRODUCCIÓN

8. 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.

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

10. REQUERIMIENTOS
DE DISEÑO

11. 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).

12. 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

13. DISEÑO DE ECDG

14. DISEÑO ECDG
El 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.

15. 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.

16.  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.

17. PRUEBAS Y
DESARROLLO DE
ECDG

18. Pruebas Térmicas a presión
atmosférica;
Utilizado para medir la eficiencia
del bolsillo Nafion del prototipo ECDG
usando “Placa de Sudoración
Caliente”.
Poder de
enfriamien
to (34.5°C)
39 Watts
Disipación
de calor
latente
(33.8°C)
18 Watts

19. 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.

22. 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.

23. 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.

24. CONCLUSIÓN

25. 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.

26. 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.

27. Gracias por su atención