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ES2402034A1 - Procedimiento de fabricación de un recubrimiento radiante de calor. - Google Patents

Procedimiento de fabricación de un recubrimiento radiante de calor. Download PDF

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ES2402034A1
ES2402034A1 ES201101117A ES201101117A ES2402034A1 ES 2402034 A1 ES2402034 A1 ES 2402034A1 ES 201101117 A ES201101117 A ES 201101117A ES 201101117 A ES201101117 A ES 201101117A ES 2402034 A1 ES2402034 A1 ES 2402034A1
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coating
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Vanessa VENTOSINOS LOUZAO
Denise GARCÍA MURIAS
Raquel LEDO BAÑOBRE
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    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B1/00—Applying liquids, gases or vapours onto textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing or impregnating
    • D06B1/02—Applying liquids, gases or vapours onto textile materials to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing or impregnating by spraying or projecting
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06B—TREATING TEXTILE MATERIALS USING LIQUIDS, GASES OR VAPOURS
    • D06B3/00—Passing of textile materials through liquids, gases or vapours to effect treatment, e.g. washing, dyeing, bleaching, sizing, impregnating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)
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  • Surface Heating Bodies (AREA)

Abstract

Procedimiento de fabricación de un recubrimiento radiante de calor, que comprende: a) preparar una mezcla de impregnación (5) a base de un fluido polar y partículas de naturaleza eléctrica y térmicamente conductoras; b) aplicar dicha mezcla sobre al menos una de las superficies de una lámina base de naturaleza flexible (6); c) proceder al secado (10) de la lámina base; y d) encapsular la lámina base con un recubrimiento protector (7-8).

Description

PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DE UN RECUBRIMIENTO RADIANTE DE
CALOR
Campo de la invención
5
La presente invención se refiere a un procedimiento
de fabricación de un recubrimiento radiante de calor,
alimentado eléctricamente y utilizable como recubrimiento
calefactable, con capacidad de emisión térmica propia y
constituido de modo que toda la superficie del recubrimiento
10
en contacto con el aire actúe como emisor térmico. La
invención tiene igualmente por objeto el recubrimiento
calefactable obtenido con el procedimiento citado.
Antecedentes de la invención
Actualmente, el intercambio de calor para
15
incrementar la temperatura del aire en espacios interiores se
lleva a cabo mediante focos emisores que facilitan la
transmisión de calor al ambiente entre los que cabe citar:
-Radiadores de varios elementos por donde circula
agua a temperatura procedente de un circuito de tuberías
2 O
instalados en paredes.
-Suelo radiante a través de un sistema de tuberías
recorridas por un fluido térmico y ubicadas debajo del suelo.
Radiadores de varios elementos alimentados por
corriente eléctrica y dotados de acumuladores para aprovechar
25
tarifas eléctricas reducidas.
Bombas de calor normalmente incorporadas a
sistemas de aire acondicionado de forma que constituyan un
circuito de acondicionamiento reversible que filtra el aire y
lo devuelve frío o caliente.
30
-Radiadores termoeléctricos independientes que no
requieren obra de instalación y en los que la transmisión de
calor se logra a través de un aceite térmico calentado por una
resistencia eléctrica blindada de un acero especial.
-Trama o malla de hilos, bandas o capas de metales
35
conductores calefactables imbuidos en un substrato textil o
polimérico para su empleo en el techo en construcciones, o
bien empleados directamente en un sustrato flexible en el caso de automoción, deportes, hospitales, etc.
La mayor dificultad que se encuentra en todos los casos descritos anteriormente estriba en la falta de uniformidad en el reparto de calor para alcanzar el máximo rendimiento en todos los puntos del medio a calefactar. Este hecho es especialmente relevante en el caso de los sistemas de emisión de calor cuya fuente de intercambio se ubica en un único punto (como es el caso de los radiadores o las bombas de calor) de forma que las pérdidas en las zonas más alejadas del foco emisor son muy importantes.
Aunque los sistemas en los que el foco emisor es una superficie (como en el caso del suelo radiante o de circuitos calefactables en forma de mallas) abarcan mayor área efectiva de transmisión, la tendencia de medios como el aire a estratificarse en capas origina diferencias de temperatura en función de la altura del foco de emisión y de la distancia de separación del medio.
Asimismo, muchos de estos sistemas tienen el inconveniente de conllevar instalaciones de fontanería y electricidad y/o adquisición de equipamiento específico, lo que encarece su instalación y mantenimiento, además del elevado consumo de electricidad o combustible (gasóleo e, gas natural o propano) durante el periodo de funcionamiento
(especialmente durante la puesta en marcha hasta alcanzar la temperatura de consigna) .

Ya son conocidos recubrimientos radiantes destinados a lograr una emisión superficial de calor, tal y como se describe por ejemplo en las ES2179786, ES2085548, ES2093049, FR2849340, US3810304 y US3336557. En todos los casos se recurre al uso de un circuito eléctrico constituido a base de hilos o bandas continuar eléctricamente conductoras, que se embeben o entran a formar parte de un substrato base, generalmente de estructura laminar, textil o polimérica. Estos tipos de recubrimiento presentan una serie de limitaciones, tales como una cierta falta de uniformidad en el reparto de
calor, un elevado consumo eléctrico, recalentamiento de los componentes con el tiempo, la complejidad del proceso productivo, su poca capacidad de flexión y el engrosamiento del tejido en zonas de conexiones múltiples, lo que limita su versatilidad y afecta negativamente a la uniformidad del intercambiador de calor.
Descripción de la invención
La presente invención tiene por objeto eliminar los problemas expuestos, mediante un recubrimiento radiante de calor que sea más flexible y versátil que los recubrimientos radiantes hasta ahora conocidos y cuya superficie de contacto con el ambiente funcione como un foco de emisión térmica más uniforme y de mayor eficiencia de transmisión.
La invención tiene por objeto un procedimiento de fabricación de un recubrimiento radiante de calor, así como el recubrimiento obtenido, que cumpla con las características antes expuestas y además que funcione con una alimentación por corriente eléctrica de baja intensidad.
Existen numerosos sistemas de intercambio térmico que generan un flujo de calor causado por el gradiente de temperatura desde un punto de origen que puede ser, o bien un elemento ubicado en un punto concreto del espacio o bien una superficie a una altura determinada. Sin embargo, la principal novedad del recubrimiento de la invención y su mayor aportación estriba en que el foco de emisión del calor puede repartirse en toda la superficie de contacto del recubrimiento de forma más uniforme que con los sistemas de intercambio térmico conocidos, de modo que la superficie efectiva de transmisión de calor sea máxima y con ello también la eficiencia del proceso.
Una ventaja más del recubrimiento de la invención es que puede ser alimentado con una corriente eléctrica de baja intensidad, lo cual posibilita su alimentación con fuentes autónomas, tales como baterías, placa solares, etc.

Estas y otras ventajas se logran con la presente invención mediante un recubrimiento constituido por una lámina
base flexible, que puede ser de naturaleza textil, la cual
está impregnada en un medio fluido polar con cargas
conductoras y va encapsulada con un recubrimiento protector,
siendo conectable a una fuente de alimentación eléctrica de
S
baja densidad.
De acuerdo con la invención, el procedimiento de
fabricación del recubrimiento comprende las siguientes etapas:
a) Preparar una mezcla de impregnación a base de un
10
fluido polar y partículas de naturaleza eléctricamente y
térmicamente conductora. Estas partículas pueden consistir,
por ejemplo, en nanotubos de carbono, grafenos, nanopartículas
metálicas, etc.;
b) Aplicar dicha mezcla de impregnación sobre al
15
menos una de las superficies de una lámina de naturaleza
flexible, hasta lograr una adherencia de partículas que
asegure la continuidad de contacto entre las mismas, en toda
la superficie de la lámina.
e) Proceder al escurrido y secado del fluido polar
2 O
de la lámina base;
d) Encapsular la lámina base con una cubierta
protectora compuesta por una lámina de naturaleza térmica y
eléctricamente aislante, por un lado de la lámina base y
térmicamente conductora y eléctricamente aislante, por el otro
25
lado de dicha lámina.
La lámina base será preferentemente de naturaleza
porosa o de superficies rugosas, con el fin de lograr la
máxima impregnación o adherencia con el fluido de
impregnación.
30
La aplicación de la mezcla de impregnación puede
realizarse mediante la inmersión de la lámina base en un baño
contenedor de dicha mezcla, mediante pulverización de la
mezcla de impregnación sobre una o dos de las superficies de
la lámina base, etc.
35
La fijación de las cargas a la lámina base podría
también conseguirse por absorción, deposición, etc.
Con el procedimiento descrito se logra que las
cargas dispersas en el fluido polar se adhieran a las
superficies de la lámina base con un reparto uniforme, creando
una red o circuito conductor que se conectará a una corriente
S
de baja intensidad, para generar una disipación de calor
uniforme en toda la superficie del recubrimiento cubierta por
la capa de material térmicamente conductor y eléctricamente
aislante.
De cara a una mayor eficiencia de la transmisión,
10
el medio fluido polar puede ir aditivado con agentes
dispersantes, como es el caso de los surfactantes o
tensioactivos, como por ejemplo el sodio dodecil-sulfato,
hexadeciltrimetlamoniobromide, etc., que mejoren la dispersión
de las cargas y eviten agregados debido a la atracción
15
inherente a las partículas en este tipo de materiales.
Con la constitución descrita se consigue un
recubrimiento flexible, que facilitará enormemente su
instalación y adaptación a cualquier superficie y geometría.
Además la alimentación mediante corriente de baja intensidad
20
disminuye el consumo de energía eléctrica, en comparación con
las soluciones tradicionales, permitiéndole además la
posibilidad de alimentarse a través de fuentes autónomas, como
es el caso de baterías o placas solares.
El recubrimiento de la invención además, en función
25
de la naturaleza del material base permite la introducción de
posibles mejoras, tales como la disposición de un sistema
repartidor de intensidades que permita una mejora en la
eficiencia y seguridad de la transmisión de calor en función
del tipo de material base, de forma que se eviten
30
concentraciones de intensidad en puntos de sistema. Ejemplos
de esta mejora sería la aplicación de una banda metálica
flexible o una banda de tinta conductora aplicada en el
contorno del recubrimiento, preferentemente en dos de los
bordes opuestos, sobre los que se aplicarían los contactos de
35
la fuente de alimentación.
Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos muestran, a título de ejemplo
no limitativo, una posible constitución del recubrimiento
radiante de calor de la invención, así como una posible
realización del proceso de fabricación. En los dibujos:
S
La figura 1 muestra de forma esquemática las
sucesivas fases del procedimiento de fabricación del
recubrimiento radiante de la invención.
La figura 2 es una vista similar a la figura 1,
mostrando una variante de ejecución.
10
La figura 3 muestra de forma esquemática la
estructura del recubrimiento radiante de la invención.
Descripción detallada de un modo de realización
En la figura 3 se muestra de forma esquemática la
estructura de un recubrimiento radiante de calor, constituido
1S
de acuerdo con la invención.
El recubrimiento mostrado en la figura 1 está
compuesto por una lámina base 1, preferentemente de naturaleza
flexible y porosa o de superficies rugosas, la cual es
portadora de un circuito eléctrico que está constituido a base
20
de partículas de naturaleza eléctrica y térmicamente
conductoras, las cuales van adheridas a la lámina flexible y
porosa. Estas partículas están distribuidas uniformemente
sobre la lámina base, formando una red o circuito conductor.
Las partículas adheridas a la lámina base 1 pueden
2S
consistir, tal y como se ha indicado anteriormente, en
nanotubos de carbono, grafenos, nanopartículas metálicas, etc.
Estas cargas van dispersas y adheridas a las superficies del
material de la lámina base, en contacto unas con otras, de
forma que crean una red o circuito conductor.
30
La lámina base 1 con la constitución descrita va
encapsulada mediante un material protector que por un lado
consiste en una capa 2 de un material térmicamente conductor
pero eléctricamente aislante. Este material puede consistir
por ejemplo en un film polimérico con carga mineral. De este
3 S
modo el recubrimiento calefactable transmitirá el calor que
genere el recubrimiento, sin riesgo eléctrico para las
personas.
Por el lado opuesto la lámina base 1 va recubierta por una lámina 3 a base de un material térmico y eléctricamente aislante, como por ejemplo un film plástico.
Por último, el material de recubrimiento con la constitución descrita se conecta a una fuente de alimentación 4, por ejemplo de baja intensidad, lo cual permitirá, además de conectarse a la red eléctrica, emplear sistemas de alimentación autónomos, tales como por ejemplo baterías o paneles solares.
El recubrimiento descrito puede obtenerse con el procedimiento representado en la figura 1, el cual comprende la preparación de un baño 5 a base de un fluido polar al que se le agregan partículas de naturaleza eléctrica y térmicamente conductora. A través de este baños e hace pasar una lámina base 6 de naturaleza flexible y porosa que se impregna con el fluido polar, portador de las cargas dispersas en el mismo, de modo que éstas quedan adheridas de modo uniforme sobre las superficies de la lámina 6. La lámina 6', con las cargas adheridas a sus superficies, se encapsula mediante láminas 7 y 8, una de las cuales será de un material térmicamente conductor pero eléctricamente aislante, mientras que la opuesta será de un material de naturaleza térmica y eléctricamente aislante. Con esta constitución el flujo térmico se orientará en un único sentido, que corresponderá al ocupado por la lámina de encapsulado de naturaleza térmicamente aislante. El conjunto descrito puede hacerse pasar entre rodillos 9 prensares que aseguren la unión entre la lámina base 6 y las láminas de recubrimiento 7 y 8.

Según se muestra en la figura 2, la lámina base 6' impregnada con el fluido polar del baño 5 y con las cargas adheridas de la misma puede hacerse pasar, antes de aplicar los materiales de recubrimiento 7 y 8, por un equipo 10 de secado y/o escurrido, para eliminación del fluido polar 3 5 sobrante. Por lo demás el procedimiento representado en el esquema de la figura 2 es coincidente con el descrito con
referencia a la figura l.
La aplicación de la mezcla de fluido polar y cargas eléctricamente conductoras puede conseguirse también mediante pulverización de dicha mezcla sobre una o dos de las
5 superficies de la lámina base.
En ensayos preliminares de laboratorio se ha podido comprobar que, empleando una lámina base textil de algodón impregnada en una disolución acuosa de nanotubos de carbono multicapa al 19,-o 1 con un surfactante aniónico para evitar
10 agregados y mejorar la homogeneidad, conectada a la red eléctrica, se alcanzaron temperaturas máximas de llOoc en los bornes y una temperatura mínima de 40 oc en las zonas más alejadas de las conexiones. Una mayor uniformidad en estas temperaturas puede lograrse mediante la aplicación en dos de

15 los bordes opuestos de la lámina base de sendas bandas eléctricamente conductoras, que constituirían los bornes de conexión del recubrimiento.

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Procedimiento de fabricación de un
    recubrimiento radiante de calor, caracterizado porque
    comprende:
    S
    a) preparar una mezcla de impregnación a base de un
    fluido polar y partículas de naturaleza eléctrica y
    térmicamente conductoras;
    b) aplicar dicha mezcla de impregnación sobre al
    10
    menos una de las superficies de una lámina de naturaleza
    flexible, hasta lograr una adherencia de partículas que
    asegure la continuidad de contacto entre las mismas
    e) proceder al escurrido y secado de la lámina
    base;
    15
    d) fijar sobre una de las superficies de la lámina
    base una capa de un material térmica y eléctricamente aislante
    y por la superficie opuesta una capa de material térmicamente
    conductor y eléctricamente aislante.
  2. 2. -Procedimiento según la reivindicación 1,
    20
    caracterizado porque el fluido polar se aditiva con agentes
    dispersantes de las partículas agregadas.
  3. 3 . -Procedimiento según la reivindicación 1,
    caracterizado porque se aplica sobre al menos dos de los
    bordes opuestos de la lámina flexible y en contacto con las
    25
    partículas conductoras, sendas bandas eléctricamente
    conductoras, a las que se conectan los bornes de la fuente de
    alimentación.
    30
    4.-caracterizado Procedimiento porque la según la aplicación reivindicación de la mezcla 1, de
    impregnación
    se realiza mediante inmersión de la lámina de
    naturaleza
    flexible en un baño que contiene la mezcla de
    fluido polar y partículas térmicamente conductora.
    de naturaleza eléctrica y
    35
    5.-caracterizado Procedimiento según la reivindicación porque la aplicación de la mezcla 1, de
    impregnación se realiza mediante pulverización sobre la lámina
    base con la mezcla de fluido polar y partículas de naturaleza
    eléctrica y térmicamente conductoras.
  4. 6. -Procedimiento según la reivindicación 1,
    5
    caracterizado porque la lámina base es de naturaleza porosa.
  5. 7. -Procedimiento según la reivindicación 1,
    caracterizado porque la lámina base es de superficies rugosas.
  6. 8. -Procedimiento según la reivindicación 1,
    caracterizado porque la mezcla de impregnación se aplica sobre
    10
    las dos superficies de la lámina base.
  7. 9.-Recubrimiento radiante de calor, compuesto por
    una lámina base flexible, que es portadora de un circuito
    eléctrico, caracterizado porque el circuito eléctrico está
    constituido a base de partículas de naturaleza eléctrica y
    15
    térmicamente conductoras adheridas mediante un fluido polar a
    la lámina flexible y porosa, cuyas partículas están
    distribuidas uniformemente sobre dicha lámina, en contacto,
    formando una red o circuito conductor.
  8. 10.-Recubrimiento según la reivindicación 9,
    20
    caracterizado porque la lámina flexible y porosa, con las
    cargas conductoras adheridas, está encapsulado con un
    recubrimiento protector constituido, en un lado de la lámina
    base, por una capa de material eléctricamente aislante y
    térmicamente conductor, y en el lado opuesto por una capa de
    25
    naturaleza térmica y eléctricamente aislante.
  9. 11.-Recubrimiento según la reivindicación 9,
    caracterizado porque la lámina flexible y porosa está dotada,
    en al menos dos de sus bordes opuestos, de sendas bandas de
    naturaleza eléctricamente conductora, que están conectadas con
    3 O
    las capas conductoras .
  10. 12.-Recubrimiento según la reivindicación 11,
    caracterizado porque las bandas citadas son de naturaleza
    metálica.
  11. 13.-Recubrimiento según la reivindicación 11,
    35
    caracterizado porque las bandas citadas están constituidas a
    base de tintas o pinturas de naturaleza eléctricamente
    conductora.
  12. 14.-
    Recubrimiento según la reivindicación 9,
    caracterizado porque
    la lámina base es de naturaleza porosa.
  13. 15.-
    Recubrimiento según la reivindicación 9,
    5
    caracterizado porque la lámina base es de superficies rugosas.
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