Aplicación de la capa de aislamiento eléctrico compuesto con una función de autocuración similar a los pinos en...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Aeroespacial
• Tecnología de sensores

Sus antecedentes:

• Los componentes de alta temperatura en el sector aeroespacial se enfrentan a una fuerte erosión térmica.
• Los termopares coaxiales (TC) son adecuados para entornos extremos, pero requieren un aislamiento robusto.
• La fabricación de aislamiento eléctrico de alta temperatura para CT es un desafío significativo.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y fabricar una nueva capa de aislamiento eléctrico compuesto con propiedades de auto-reparación para termopares coaxial.
• Para evaluar el rendimiento de aislamiento a alta temperatura de la capa compuesta.
• Evaluar la precisión y el tiempo de respuesta de los termopares coaxiales de tipo K que utilizan este nuevo aislamiento en condiciones extremas.

Principales métodos:

• Se diseñó una capa de aislamiento eléctrico compuesta inspirada en los mecanismos de autocuración de los pinos.
• La capa compuesta se aplicó a los termopares coaxiales de tipo K utilizando un recubrimiento por inmersión.
• Los termopares modificados se sometieron a pruebas rigurosas para la precisión de la temperatura, la deriva, la histeresis, el tiempo de respuesta y las capacidades de medición del flujo de calor en entornos extremos simulados.

Principales resultados:

• El aislamiento compuesto demostró excelentes propiedades a altas temperaturas, con una resistencia de aislamiento de 14,5 kΩ a 1200 °C.
• Las mediciones de temperatura mostraron una precisión del 1,72% (200-1200 °C), una deriva < 0,474%/h, y una histeresis < 0,246% a 1200 °C.
• Las pruebas de flujo térmico arrojaron un rango medible de 0-41,32 MW/m2, con una precisión < 6,511% y tiempos de respuesta de 1,08 ms (temperatura) y 7,6 ms (flujo térmico).

Conclusiones:

• El aislamiento compuesto autocurativo mejora significativamente la durabilidad y la confiabilidad de los termopares coaxiales en entornos térmicos extremos.
• Los termopares coaxiales de tipo K desarrollados presentan un rendimiento superior, que cumple con los exigentes requisitos de las aplicaciones aeroespaciales.
• Esta innovación ofrece una solución prometedora para la gestión y el monitoreo térmicos avanzados en motores aeroespaciales y vehículos hipersónicos.