Asociaciones de fibras y su utilización en sistemas de aislamiento en vacío.

Asociación de fibras que comprende fibras de materiales sintéticos de alto rendimiento y fibras con aglutinantes,

comprendiendo la asociación de fibras al menos 70% en peso de fibras de materiales sintéticos de alto rendimiento y a lo sumo 30% en peso de fibras con aglutinantes, caracterizada porque la asociación de fibras presenta una densidad, medida a una solicitación transversal al plano de la orientación principal de las fibras de 1 mbar hasta 1000 mbar, en el intervalo de 50 a 300 kg/m3 así como una disposición a modo de capas de las fibras, en donde al menos una parte de las fibras está unida entre sí mediante puntos de contacto que se pueden obtener mediante reblandecimiento de las fibras con aglutinantes, y porque las fibras de materiales sintéticos de alto rendimiento presentan una forma en sección transversal no circular.

Asociaciones de fibras y su utilización en sistemas de aislamiento en vacío La presente invención se refiere a una asociación de fibras la cual puede emplearse preferiblemente en sistemas de aislamiento en vacío. Además de ello, la presente invención describe sistemas de aislamiento que comprenden una asociación de fibras de acuerdo con la invención, así como el uso de fibras de material sintético de alto rendimiento.

En el curso de fuentes de energía fósiles cada vez más escasas y de necesidades de protección climáticas que se agudizan, las tecnologías ahorradoras de energía y el transporte de energía rentable así como el almacenamiento intermedio de energía de aprovechamiento obtenida de forma conservadora de las fuentes, adquieren una importancia creciente. Una alternativa prometedora para esta ampliación y reorientación de la industria energética fósil es el empleo de soportes energéticos criogénicos, por ejemplo de una industria ecológica del hidrógeno.

En todos estos campos aumenta por lo tanto la demanda de materiales de aislamiento térmicos productivos. En particular, infraestructuras criogénicas expandidas pueden sólo ser hechas funcionar de modo rentable cuando aislamientos térmicos extraordinarios limiten de modo extremo las inevitables incorporaciones de calor procedentes del entorno.

Sistemas de conducción para el transporte de líquidos fríos se describen, entre otros, en los documentos DE-A-31 03 587, DE-A-36 30 399, EP-A-0 949 444, US. 4.924.679, DE-A-100 31 491, DE 692 02 950 T2, DE 195 11 383 A1, DE 196 41 647 C1, DE 695 19 354 T2, DE-A-20 13 983 y WO 2005/043028.

La memoria de patente DE-A-31 03 587 describe una manguera térmicamente aislada que presenta una estructura compleja. Como material de aislamiento se propone particularmente material esponjado. No obstante, en esta memoria de patente no se describe ningún sistema cuyo aislamiento pueda ser mejorado mediante el uso de vacío.

Un sistema de manguera que puede ser hecho funcionar bajo vacío se representa en el documento DE-A-36 30

399. No obstante, el vacío es generado por bombas. Como material de aislamiento se describe, en particular, una carga de polvos. Para la desviación del gas procedente de la manguera se expone un material de velo el cual es comprimido a la carga durante la aplicación del vacío.

Una manguera criogénica flexible para el transporte de medios fríos, en particular para el transporte de gases licuados, se representa en el documento EP-A-0 949 444. No obstante, aquí sólo se describe el uso de fluoropolímeros y no exponiéndose el empleo de fibras de este material. Más bien, se describen distanciadores, en particular bandas o discos de estos materiales sintéticos.

El uso de CO2 para la generación de un vacío dentro de un sistema de conducción se expone en el documento US

4.924.679. Sin embargo, como material se propone asimismo el uso de mangueras de flúor, sin que en esta memoria de patente se exponga indicación alguna sobre materiales de fibras.

En el documento DE-A-100 52 856 se propone aprovechar el calor de vaporización del medio criogénico para el 45 enfriamiento y licuación de un medio almacenador de energía mediante transferencia de fases, por ejemplo de aire. Con ello, el tiempo de permanencia para el almacenamiento del medio criogénico se puede prolongar considerablemente. En el caso de la carga y extracción de medio criogénico del recipiente de almacenamiento, se recurre al medio almacenador de energía, con el fin de mejorar el balance de energía durante el almacenamiento.

50 Se ha descrito ya también el empleo de múltiples sistemas de generación-almacenamiento de energía - red de abastecimiento de técnica doméstica de obtención de energía solar/calor del medio ambiente. Un ejemplo de ello se encuentra en el documento DE-A-100 31 491. Sin embargo, en este documento sólo se abordan de modo muy general múltiples posibilidades de ejecución de sistemas de este tipo.

55 El documento DE 692 02 950 T2 describe un conducto de transferencia para un fluido criogénico. Este presenta tuberías acopladas térmicamente para el transporte del fluido criogénico y de un fluido refrigerante, que están 2

recubiertas con una lámina que está unida con dispositivos de unión con la tubería refrigerante.

A partir del documento DE 195 11 383 A1 se conoce un procedimiento de licuación de gas natural, el cual está acoplado con un procedimiento de evaporación para líquidos criogénicos. Un perfeccionamiento de este procedimiento se describe en el documento DE 196 41 647 C1 30.

El documento DE 695 19 354 T2 da a conocer un dispositivo de entrega con sub-refrigerador para líquido criogénico.

En el documento DE-A-20 13 983 se da a conocer un sistema de tuberías para la transmisión de energía eléctrica, de rendimiento refrigerante o para el transporte de gases técnicos, el cual puede ser empleado para la construcción de una extensa red de tuberías con diferentes funcionalidades.

Finalmente, la memoria de patente WO 2005/043028 describe un componente de tubería para una red de energía y un procedimiento para el suministro a consumidores de soportes de energía criogénicos.

Las memorias de patente previamente expuestas describen ya sistemas de tuberías que pueden ser empleados para el transporte de soportes de energía criogénicos. No obstante, sigue existiendo la constante demanda de mejorar las propiedades de estos sistemas de tuberías.

Una parte de los sistemas previamente expuestos describe tuberías que están hechas de un material rígido. No obstante, estos materiales aislantes no se adaptan de forma sencilla a componentes a aislar conformados de modo complejo. Ya en la aplicación del vacío, debe estar predeterminada la posterior forma del componente a circundar. Por consiguiente, no se puede realizar prácticamente una circuncisión completa de un componente sin cantos ni costuras que discurren en la dirección de transporte del calor (los denominados puentes de calor) . A las propiedades de aislamiento en parte extraordinarias de componentes aislantes de este tipo en su superficie, se oponen, por consiguiente en el empleo práctico, numerosos puentes de calor inevitables en las transiciones desde un componente de aislamiento al siguiente. Toda la acción de aislamiento efectiva de un tramo de tubo aislado de esta manera para gases criogénicos es con ello, habitualmente claramente demasiado mala para el transporte a lo largo de largos recorridos. Además, condicionado por la rigidez de estos componentes de aislamiento, su tratamiento es a menudo difícil y está fuertemente limitado desde un punto de vista geométrico.

Una posibilidad para el aislamiento de componentes conformados de modo complejo es rodear a éstos de una envuelta circundante susceptible de ser cerrada de forma estanca a los gases, rellenar el espacio hueco entre la envuelta y el componente con una carga (consistente en polvo) y, a continuación, reducir la presión de gas sólo dentro de esta envolvente. Sin embargo, en este caso el problema es un posicionamiento definido, en particular un centrado lo más exacto posible del componente a aislar dentro de la envolvente, dado que las cargas de polvo pueden ser ciertamente bien incorporadas también en recintos huecos angulosos, pero a penas ofrecen soporte para componentes pesados o móviles. Cargas de este tipo se comportan en parte como líquidos, de modo que el componente a aislar puede ser fácilmente desplazado junto al borde de la envolvente, con lo cual se forma localmente una capa de aislamiento demasiado delgada. Sólo distanciadores adecuados pueden poner remedio, los cuales a su vez representan por una parte puentes de calor, pero por otra parte hacen que la construcción en conjunto sea muy compleja y difícil de tratar.

Estos sistemas flexibles se describen, entre otros, en el documento WO 2005/043028 cuyo aislamiento no satisface a muchas exigencias. Para el aislamiento de estos sistemas flexibles se propone en el WO 2005/043028 el uso de materiales esponjosos, polvos de ácido silícico o fibras minerales. Sin embargo, los materiales esponjosos muestran una capacidad conductora del calor relativamente elevada. Fibras minerales tales como, por ejemplo, amianto se han de evitar por motivos de salud. En el caso de utilizar polvos de ácido silícico, el rendimiento del aislamiento puede disminuir en el caso de una disposición no conforme a las normas del sistema de tuberías.... [Seguir leyendo]

1. Asociación de fibras que comprende fibras de materiales sintéticos de alto rendimiento y fibras con aglutinantes, comprendiendo la asociación de fibras al menos 70% en peso de fibras de materiales sintéticos de 5 alto rendimiento y a lo sumo 30% en peso de fibras con aglutinantes, caracterizada porque la asociación de fibras presenta una densidad, medida a una solicitación transversal al plano de la orientación principal de las fibras de 1 mbar hasta 1000 mbar, en el intervalo de 50 a 300 kg/m3 así como una disposición a modo de capas de las fibras, en donde al menos una parte de las fibras está unida entre sí mediante puntos de contacto que se pueden obtener mediante reblandecimiento de las fibras con aglutinantes, y porque las fibras de materiales sintéticos de alto rendimiento presentan una forma en sección transversal no circular.

2. Asociación de fibras según la reivindicación 1, caracterizada porque las fibras de materiales sintéticos de alto rendimiento presentan un punto de fusión o una temperatura de transición vítrea de al menos 200º C y comprenden fibras de poliimida, fibras de polibencimidazol, fibras de poliaramida, fibras de poliétercetona y/o fibras de poli (sulfuro de fenileno) .

3. Asociación de fibras según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las fibras con aglutinantes presentan un punto de fusión o una temperatura de transición vítrea de a lo sumo 180º C y comprenden fibras de poliolefina, fibras acrílicas, fibras de poliacetato, fibras de poliéster y/o fibras de poliamida.

2.

4. Asociación de fibras según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las fibras de materiales sintéticos de alto rendimiento y/o las fibras con aglutinantes presentan un diámetro en el intervalo de 1 a 50 μm y/o un grosor de fibra en el intervalo de 0, 05 a 10 dtex.

5. Asociación de fibras según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la asociación de fibras presenta una densidad en el intervalo de 100 a 150 kg/m3.

6. Asociación de fibras según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las fibras presentan dentro de los planos de la disposición a modo de capas una orientación principal, preferiblemente de modo que las orientaciones de las fibras de diferentes planos presentan un ángulo entre sí y, de manera particularmente preferida, de modo que el ángulo que presentan entre sí las fibras orientadas de diferentes planos, se encuentra en el intervalo de 5 a 175º .

7. Asociación de fibras según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque las fibras 35 de materiales sintéticos de alto rendimiento presentan una forma en sección transversal trilobar.

8. Asociación de fibras según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la forma en sección transversal presenta ensanchamientos y entradas y, los ensanchamientos forman un radio exterior y las entradas forman un radio interior, siendo la relación de radio exterior a radio interior de al menos 1, 2.

4.

9. Asociación de fibras según al menos una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la capacidad térmica media, medida perpendicularmente a los planos de la disposición en forma de capas, asciende a lo sumo a 10, 0*10-3 W (mK) -1 y/o porque las fibras de alto rendimiento presentan un rizado, preferiblemente de modo que el rizado se encuentra en el intervalo de 3 a 10 por cada cm.

4.

10. Uso de una asociación de fibras según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9 como material de aislamiento, preferiblemente en un sistema de aislamiento en vacío.

11. Sistema de aislamiento, preferiblemente un sistema de aislamiento en vacío que presenta al menos una 50 asociación de fibras según una de las reivindicaciones 1 a 9.

12. Sistema de aislamiento según la reivindicación 11, caracterizado porque el vacío se forma mediante la consolidación o la condensación de un fluido que se encuentra en el sistema de vacío, preferiblemente un fluido que comprende nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y/o un hidrocarburo ligeramente volátil.

5.

13. Sistema de aislamiento según al menos una de las reivindicaciones 11 ó 12, caracterizado porque el sistema 11

de aislamiento en vacío comprende al menos una tubería en la que puede transportarse un fluido criogénico.

14. Sistema de aislamiento según la reivindicación 13, caracterizado porque la tubería comprende al menos una tubería interna y una envolvente exterior, preferiblemente una envolvente exterior provista de una capa metálica, en 5 donde el fluido criogénico es conducido a través de la tubería interior y la envolvente exterior cierra a la tubería con respecto al entorno, de modo que entre la tubería interior y la envolvente exterior se puede formar un vacío.

15. Sistema de aislamiento según al menos una de las reivindicaciones 13 ó 14, caracterizado porque la tubería es una asociación de tuberías, preferiblemente una asociación de tuberías que comprende al menos dos tuberías 10 interiores, en donde una tubería interior está prevista para la evacuación de gases y/o para la conducción de un medio de transferencia de energía.

16. Sistema de aislamiento según al menos una de las reivindicaciones 14 ó 15, caracterizado porque el diámetro interno de la tubería interior es menor que o igual a 50 mm.

1.

17. Sistema de aislamiento según la reivindicación 15, caracterizado porque la asociación de tuberías comprende al menos una tubería de datos y/o de energía eléctrica y/o presenta al menos un intercambiador de calor.

18. Sistema de aislamiento según al menos una de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque la tubería 20 es flexible a la temperatura ambiente, preferiblemente con un radio de flexión de a lo sumo 20 m.