SISTEMA DE AISLAMIENTO CRIOGENICO CON AEROGEL.

(c) refrigerar al menos una pared del espacio de aislamiento que contiene al aerogel a una temperatura inferior a 190 K.

Como se usa en la presente invención, el término "gas condensable " significa un gas con una presión de vapor en condiciones de frío que es significativamente más baja que la presión que se prevé mediante la aplicación de la ley de los gases perfectos a la temperatura media del espacio de aislamiento. Normalmente esto tendrá como resultado para el gas condensable un cambio de fase de gas a sólido. Sin embargo, el aislamiento de aerogel tiene un área específica extremadamente alta, y cuando se enfría a temperaturas criogénicas es capaz de absorber una cierta cantidad de gas.

Breve descripción del dibujo

La única Figura es una representación simplificada de la sección transversal de una realización de la invención en donde el espacio de aislamiento está definido por las paredes de un conducto de doble pared.

Descripción detallada

La invención es aplicable para su uso con cualquier estructura o recipiente de doble pared tal como una conducción de doble pared o un tanque de doble pared. La Figura muestra una sección de tubo o conducto de doble pared y la invención se examinará con mayor detalle con referencia a la Figura.

En relación ahora a la Figura, el espacio de aislamiento 1 es el volumen definido por la pared interior 2 y la pared exterior 3 del conducto de doble pared 4. El espacio de aislamiento 1 contiene al aerogel 5, que puede ser en forma de un material compuesto de aerogel tal como una esterilla que comprende al aerogel combinado con boata de fibras, tales como poliéster, fibra de vidrio, fibra de carbono, fibra de sílice y sus mezclas. Preferentemente al menos el 75 por ciento del volumen del espacio de aislamiento está lleno con el aerogel o con el material compuesto de aerogel.

En la práctica de esta invención se puede usar cualquier aerogel adecuado. El aerogel preferente en la práctica de esta invención es aerogel de sílice. El aerogel se puede producir como un bloque monolítico, como un material particulado en la forma de gránulos, esferas o partículas pequeñas de polvo, o como una esterilla de material compuesto de aerogel que incorpora boata de fibras. Un gel o aerogel es una estructura tridimensional continua, rígida y coherente de partículas coloidales. Los geles se producen mediante la agregación de partículas coloidales, normalmente bajo condiciones ácidas en ausencia de sales neutralizantes para formar una microestructura de gel tridimensional. Cuando se seca el gel, es decir, cuando se elimina el líquido de los poros, mediante medios en los que se preserva la microestructura coherente del gel, tal como un secado supercrítico, se forma un gel de baja densidad o un aerogel. En el Documento de Patente de los EE.UU. de número 3.122.520 se describe un proceso adecuado para la producción de un aerogel. En el Documento de Patente de los EE.UU. de número 6.670.402 se describe un proceso adecuado para la producción de un material compuesto de aerogel. El aerogel preferentemente es un aerogel de óxido de metal, particularmente un aerogel de sílice. Las partículas de aerogel pueden tener cualquier densidad adecuada, preferentemente aproximadamente 0,05 g/cm³ a aproximadamente 0,15 g/cm³. Las partículas de aerogel también pueden tener cualquier área superficial adecuada, preferentemente al menos aproximadamente 200 m²/g. El área superficial descrita en la presente invención se calcula en base a la cantidad de nitrógeno adsorbido a cinco presiones relativas diferentes en el intervalo de 0,05 a 0,25 atm según el modelo Brunauer-Emmett-Teller (BET), citado en Gregg, S. J., y Sing, K. S. W., "Adsorption, Surface Area and Porosity", pag. 285, Academic Press, Nueva York (1991).

Las partículas de aerogel tienen propiedades altamente deseables tales como, por ejemplo, transparencia óptica, extremadamente baja densidad, y muy baja conductividad térmica. Las partículas de aerogel pueden tener cualquier diámetro adecuado. Preferentemente, el diámetro de substancialmente la totalidad de las partículas del aerogel es aproximadamente 0,5 mm o más (por ejemplo, aproximadamente de 1 mm o más). Más preferentemente, el diámetro de substancialmente la totalidad de las partículas del aerogel es aproximadamente 5 mm o menos (por ejemplo, aproximadamente 0,5 ó 1 mm a aproximadamente 5 mm). El aerogel se puede emplear en la práctica de esta invención en cualquier forma adecuada. Por ejemplo, el aerogel se puede incorporar a una esterilla mediante su mezcla con fibras tales como poliéster, fibra de vidrio, fibra de carbono, fibras de sílice o de cuarzo, dependiendo de la aplicación. A continuación, la esterilla de material compuesto aerogel/fibra se envuelve apretadamente alrededor de la tubería en una serie de capas. En esta configuración es posible proporcionar un blindaje contra la radiación mediante la intercalación de láminas delgadas de un material de baja emisividad, normalmente, un metal pulido tal como cobre o aluminio. Una segunda ventaja de esta opción es que el aerogel se puede envolver utilizando la maquinaria existente para la aplicación de Aislamiento de Capas Múltiples.

Una segunda opción es llenar el espacio de doble pared con una forma de material particulado de aerogel. Se disponen de diversos polvos, gránulos y bolas en tamaños que varían de 0,5 a 5,0 mm. Para llenar un espacio aislante con material particulado es generalmente deseable orientar la tubería verticalmente para así llenar el espacio anular desde el fondo hacia arriba. Esto asegura que no haya espacios vacíos que puedan afectar negativamente al rendimiento. Existen numerosos métodos disponibles para el manejo de polvos. El método adecuado para transferir el aerogel es usar un transportador de vacío.

También es posible empaquetar el aerogel en bolsas preformadas. Cada bolsa se llena con aerogel y se purga con un gas condensable, preferentemente dióxido de carbono. A continuación se evacua la bolsa, idealmente a una presión en el intervalo de entre 1000 a 10.000 micrómetros, y se sella. Bajo la presión ambiente se reduce el volumen de la bolsa, por lo que se ajusta fácilmente en el espacio de aislamiento. Para grandes espacios de aislamiento tales como recipientes, remolques, etc., se pueden usar varias bolsas para llenar...

(C) refrigerar al menos una pared del espacio de aislamiento que contiene al aerogel a una temperatura inferior a 190 K tal que el gas condensable condense para causar una reducción adicional de la presión que tendrá lugar en el espacio de aislamiento y que el aerogel adsorba alguna cantidad del gas condensable y algo de los gases no condensables presentes en el espacio de aislamiento para causar una reducción adicional de la presión que tendrá lugar en el especio de aislamiento.

2. El método de la reivindicación 1, en donde el espacio de aislamiento está entre una pared interior y una pared exterior de un conducto de doble pared.

3. El método de la reivindicación 1, en donde el espacio de aislamiento está entre una pared interior y una pared exterior de un tanque de doble pared.

4. El método de la reivindicación 1, en donde el aerogel está en la forma de una esterilla de aerogel

5. El método de la reivindicación 4, en donde la esterilla de aerogel comprende aerogel combinado con coata de fibras.

6. El método de la reivindicación 1, en donde el aerogel está en forma de material particulado.

7. El método de la reivindicación 1, en donde el gas condensable es dióxido de carbono.

8. El método de la reivindicación 1, en donde al menos se llevan a cabo dos ciclos de presurización y despresurización en el espacio de aislamiento que contiene al aerogel.

9. El método de la reivindicación 1, en donde el espacio de aislamiento que contiene al aerogel se enfría mediante refrigeración procedente de un líquido criogénico.

10. El método de la reivindicación 1, en donde el espacio de aislamiento que contiene al aerogel además comprende un blindaje contra la radiación.

11. El método de la reivindicación 1, en donde el aerogel comprende aerogel de sílice.

12. El método de la reivindicación 1, en donde el espacio de aislamiento previo al enfriamiento tiene una presión en el intervalo de 1.000 a 10.000 micrómetros de Hg.

13. El método de la reivindicación 1, en donde el espacio de aislamiento se evacua previo a dicha presurización usando una bomba de vacío.

14. El método de la reivindicación 1, en donde el espacio de aislamiento tiene una conductividad térmica aparente de menos de 3 mW/mK a una presión mayor de 10 micrómetros de Hg.