ES2247410T3 - Metodo para la produccion de paneles cilindricos sometidos al vacio, aislantes termicamente, y paneles obtenidos con el mismo. - Google Patents
Metodo para la produccion de paneles cilindricos sometidos al vacio, aislantes termicamente, y paneles obtenidos con el mismo.Info
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Abstract
Un método para producir paneles cilíndricos sometidos al vacío, comprendiendo las fases de: - fabricación de un panel plano de acuerdo con cualquier procedimiento conocido; y - curvado del panel mediante calandrado.
Description
Método para la producción de paneles cilíndricos
sometidos al vacío, aislantes térmicamente, y paneles obtenidos con
el mismo.
El presente invento hace referencia a un método
para producir paneles cilíndricos sometidos al vacío, aislantes
térmicamente, y los paneles obtenidos con el mismo.
Los paneles sometidos al vacío, y particularmente
aquellos fabricados con materiales plásticos, son cada vez más
utilizados en todos aquellos campos en que se requiere un
aislamiento térmico a temperaturas inferiores a aproximadamente
100ºC. Como ejemplos de aplicaciones pueden mencionarse las paredes
de refrigeradores domésticos e industriales, de máquinas
suministradoras de bebidas (en las que se requiere aislamiento
térmico principalmente a fin de separar la parte de bebidas
calientes, generalmente a unos 70ºC, de la parte de bebidas frías),
o de los contenedores para el transporte isotérmico, por ejemplo de
medicamentos o de alimentos fríos o congelados. También se están
estudiando aplicaciones de dichos paneles en el sector de la
construcción o de la industria del automóvil.
Como se sabe, un panel sometido al vacío está
formado por una envoltura dentro de la cual existe un material de
relleno.
La envoltura tiene la función de evitar (o
reducir todo lo posible) la entrada de gases de la atmósfera dentro
del panel, a fin de mantener el grado de vacío compatible con el
nivel de aislamiento térmico requerido por la aplicación. A tal
objeto, la envoltura puede estar hecha con las denominadas láminas
"barrera", de un espesor no generalmente mayor de 100 \mum,
caracterizadas por una permeabilidad al gas que es lo mas baja
posible. Las láminas pueden estar hechas de un simple componente
pero, más frecuentemente, son múltiples capas de diferentes
componentes; en el caso de múltiples capas el efecto barrera es
conferido por una de las capas de componente (generalmente metálica
y normalmente de aluminio), mientras que otras capas tienen
generalmente funciones de soporte mecánico y protección de la capa
barrera.
El material de relleno tiene la función de
separar las dos caras opuestas de la envoltura cuando se crea el
vacío en el panel. Dicho material de relleno puede ser inorgánico,
tal como polvo de sílice, fibras de vidrio, aerogeles, tierra de
diatomeas, etc., u orgánico, tal como espumas rígidas de poliuretano
o poliestireno, ambas en forma de tableros y de polvos. Los
materiales comúnmente más utilizados son las espumas de poliuretano
de células abiertas (las células abiertas son necesarias para
permite su evacuación a través del bombeo mecánico) y, en el caso de
paneles que deban resistir temperaturas superiores a unos 150ºC,
polvo de sílice (generalmente de dimensiones inferiores a la micra).
De todos modos, el material de relleno debe ser poroso o
discontinuo, de manera que puedan evacuarse los poros o
intersticios. Dado que la penetración de restos de gases
atmosféricos dentro del panel es prácticamente inevitable, en la
mayoría de los casos, dichos paneles también contienen uno o más
materiales (generalmente conocidos como materiales rarefactores)
capaces de absorber dichos gases para mantener la presión dentro del
panel a los valores deseados.
Generalmente, los paneles sometidos al vacío
tiene una configuración plana y por tanto pueden utilizarse para
aislar sustancialmente cuerpos paralelepípicos, que tienen
superficies planas, pero no son adecuados para cuerpos que tienen
sustancialmente paredes cilíndricas, tales como por ejemplo
calentadores de baño o tuberías empleadas para el transporte de
petróleo en regiones árticas.
Uno de los métodos empleados al respecto para
obtener el aislamiento térmico de cuerpos que no tienen superficies
planas consiste en conectar entre sí varios paneles planos en forma
de cintas, por ejemplo encolando sus bordes entre sí, para obtener
así una estructura compuesta que puede ser doblada a lo largo de
línea de unión a fin de adaptarse a la forma del cuerpo que debe ser
aislado. Sin embargo, en esta clase de estructuras las
transferencias de calor tienen lugar por las uniones, y por tanto la
calidad del aislamiento térmico en dichas zonas es deficiente;
asimismo, una estructura hecha de piezas planas tan solo puede
aproximarse a una superficie curvada, dado que existen áreas de
escaso contacto entre el panel y el cuerpo a aislar con formación de
cámaras de aire y, nuevamente, reduciendo la eficacia del
aislamiento.
aislamiento.
La solicitud internacional de patente
WO-96/
32605, a nombre de la compañía británica ICI, describe paneles rígidos sometidos al vacío que tienen una forma no plana y un método para su fabricación, el cual consiste en practicar ranuras en el material de relleno dispuestas en una dirección deseada y que tienen una anchura y profundidad adecuadas. Luego, el material de relleno es insertado dentro de una envoltura y el conjunto se somete a la fase de vacío. Finalmente, el panel evacuado se cierra herméticamente. El panel así fabricado, en su primera exposición a la atmósfera, se dobla espontáneamente a lo largo de las ranuras formadas en el material de relleno.
32605, a nombre de la compañía británica ICI, describe paneles rígidos sometidos al vacío que tienen una forma no plana y un método para su fabricación, el cual consiste en practicar ranuras en el material de relleno dispuestas en una dirección deseada y que tienen una anchura y profundidad adecuadas. Luego, el material de relleno es insertado dentro de una envoltura y el conjunto se somete a la fase de vacío. Finalmente, el panel evacuado se cierra herméticamente. El panel así fabricado, en su primera exposición a la atmósfera, se dobla espontáneamente a lo largo de las ranuras formadas en el material de relleno.
No obstante, este método de fabricación tiene
algunos inconvenientes. En primer lugar se ha observado que durante
dicha evacuación la envoltura se adhiere al material de relleno y
queda parcialmente insertado dentro de dichas ranuras, de modo que
al terminar el proceso de vacío, el espesor del panel no es uniforme
en todas las partes del mismo, siendo menor en las líneas de doblez
con respecto a las porciones planas del mismo panel. Por
consiguiente, las propiedades de aislamiento térmico tampoco son
uniformes, sino que se reducen a lo largo de dichas líneas de
doblez. Además, otro inconveniente consiste en el riesgo de
formación de grietas en la envoltura, que es comprimida dentro de
las ranuras, permitiendo pues el paso de gases atmosféricos hacia el
interior del panel, lo cual compromete de manera permanente las
propiedades de aislamiento térmico del propio panel. Finalmente,
como el doblado de dichos paneles se produce espontáneamente durante
la primera exposición al aire, los paneles ocupan un notable espacio
poco después de su producción, lo cual hace que resulte muy caro su
almacenamiento y transporte. Otro de los inconvenientes del método
de la solicitud internacional antes citadas es que tan solo puede
usarse cuando el material de relleno es un tablero, por ejemplo una
espuma polimérica, pero no en el caso de materiales discontinuos
como polvos y fibras.
Por tanto, el objeto del presente invento es
proporcionar un método para la fabricación de paneles cilíndricos,
sometidos al vacío, aislantes térmicamente, así como proporcionar
los paneles resultantes que estén libres de los inconvenientes de la
técnica anterior.
Dichos objetos se consiguen, de acuerdo con el
presente invento, un primer aspecto del cual se refiere a un método
para la fabricación de paneles cilíndricos, sometidos al vacío,
aislantes térmicamente, que comprende las fases de:
- -
- fabricación de un panel plano de acuerdo con cualquier procedimiento conocido; y
- -
- curvado del panel mediante calandrado.
La operación de calandrado es bien conocida y se
aplica en el sector mecánico para curvar planchas de metal, es
decir, planchas de materiales que tienen características de
deformación plástica. No obstante, los inventores han descubierto
que está operación puede ser aplicada con éxito en el caso de
paneles sometidos al vacío. Dicha posibilidad no era previsible
debido a la discontinuidad de los materiales de relleno de los
paneles, característica que no permitía valorar antes las
propiedades mecánicas (particularmente el comportamiento de la
deformación bajo esfuerzos mecánicos; además, en el caso de paneles
rellenos con espumas poliméricas, suelen ser generalmente frágiles,
y podría suponerse la rotura del tablero de espuma.
El término cilindro y sus derivados, tal como se
emplean en el presente invento, tiene un amplio sentido, es decir,
pueden hacer referencia a superficies cilíndricas que tienen una
base con un radio de curvatura constante (o sea con una base
circular, de acuerdo con el uso más común del término) pero también
con radio de curvatura variable (por ejemplo en forma de elipse o
irregular).
A continuación se describirá el invento haciendo
referencia a los dibujos en los cuales:
La figura 1 muestra una vista en sección de la
operación de calandrado de un panel originalmente planeo; y
La figura 2 muestra un panel cilíndrico
terminado.
Los paneles destinados a ser calandrados pueden
ser de cualquier tipo conocido, obtenidos a través de cualquier
combinación de clase de envoltura y material de relleno, con o sin
material rarerificador. La fabricación de paneles planos sometidos
al vacío es perfectamente conocida; para una descripción de dichos
paneles y sus métodos de producción puede hacerse referencia a una
amplia literatura disponible, entre ellas por ejemplo a las patentes
US-4.726.974 y US-5.943.876, y las
solicitudes de patente WO-96/32605,
EP-A-437.930 y
JP-A-195.385.
Las dimensiones laterales de los paneles planos a
utilizar pueden ser cualesquiera, mientras que el espesor tiene
generalmente un valor máximo que depende del material de relleno;
obviamente no existe un límite de espesor inferior necesario para
poder llevar a cabo el trabajo de calandrado, pero el espesor del
panel debe ser tal que garantice unas buenas propiedades de
aislamiento térmico, lo que requeriría el empleo de valores de
espesor relativamente altos. Los valores de espesor realmente
utilizados dependen del compromiso existente entre estas dos
necesidades en oposición; por ejemplo, en el caso de tablero de
espuma de poliuretano, el espesor generalmente es inferior a 20 mm,
estando preferiblemente comprendido entre 8 y 15 mm; en el caso de
paneles con relleno de polvo de sílice, el espesor puede variar de 5
a 20 mm, aproximadamente.
La operación de calandrado se lleva a cabo de
acuerdo con los procedimientos ya conocidos en el sector mecánico,
haciendo pasar el panel plano sometido al vacío entre por lo menos
dos rodillos y un tercer elemento de longitud igual a por lo menos
la que tiene los rodillos y colocado paralelo a la "línea de
pinzado" entre los dos primeros rodillos; generalmente, este
tercer elemento es un tercer rodillo. Tal como ya se conoce,
ajustando debidamente la posición del tercer elemento, y en
particular su distancia con respecto a la línea de pinzado entre los
dos rodillos y su altura a partir del plano geométrico que contiene
la porción aún plana del cuerpo a curvar, es posible determinar el
radio de curvatura del producto
final.
final.
La operación puede verse esquemáticamente en
sección en la figura 1: el panel sometido al vacío 1 se mueve de
derecha a izquierda con ayuda del movimiento coordinado de los
rodillos 2 y 3 (cuyo sentido de giro viene indicado por las
flechas), y se le obliga a deslizarse sobre el tercer rodillo 4, que
lo curva hacia arriba dándole un radio de curvatura R. El radio de
curvatura se reduce cuando el rodillo 4 se desplaza hacia la derecha
(acercándolo a la línea de pinzado existente entre los rodillos 2 y
3), o bien hacia arriba en el dibujo, mientras que en sentido
contrario aumenta con movimientos opuestos. Así pueden obtenerse
paneles cilíndricos sin una base circular, con solo modificar
continuamente la posición del rodillo 4 durante el trabajo de
calandrado, tal como se ha descrito
antes.
antes.
La operación de calandrado puede incluso llevarse
a cabo simultáneamente sobre el panel plano y otro elemento, como
por ejemplo una capa de una espuma polimérica adhesiva colocada
sobre una cara del panel (o en ambas caras). En este caso se obtiene
un panel cilíndrico que ya tiene, en una de sus superficies exterior
o interior (o en ambas), una capa de material adhesivo, útil para
fijar dicho panel a una pared del espacio intermedio destinado a
contenerlo. Por ejemplo, dicho espacio intermedio puede estar
formado por el conducto de doble tubo concéntrico para el transporte
isotérmico de petróleo, a fin de evitar que su fracción pesada se
condense en áreas frías obstruyendo el conducto; o en espacios
intermedios de calderas, como por ejemplo en calentadores de agua
para uso doméstico, para reducir la disipación térmica por motivos
de ahorro de energía. Para ayudar a fijar el panel a una pared del
espacio intermedio, es preferible que tenga un radio de curvatura
ligeramente distinto al de dicha pared, y en particular uno algo
inferior si la superficie del panel cilíndrico debe colocarse en
contacto con la pared del tubo interior, y viceversa.
Particularmente, el método del invento tiene la
ventaja de que los paneles pueden doblarse, con un equipo simple y
económico, justo antes de fijarlos en el lugar definitivo de empleo;
por tanto, no se requiere el transporte o almacenamiento de
productos de gran volumen en el almacén del fabricante o del usuario
final.
La figura 2 muestra un panel sometido al vacío 2,
doblado de acuerdo con el método hasta aquí descrito. El mismo
difiere de los paneles de la solicitud de patente internacional
WO-96/32605 sobre todo dado que no tiene ranuras en
la superficie interna, y por tanto posee unas propiedades de
aislamiento térmico más uniformes.
Claims (11)
1. Un método para producir paneles cilíndricos
sometidos al vacío, comprendiendo las fases de:
- -
- fabricación de un panel plano de acuerdo con cualquier procedimiento conocido; y
- -
- curvado del panel mediante calandrado.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
en que la citada operación de calandrado se lleva a cabo haciendo
pasar el panel plano sometido al vacío entre por lo menos dos
rodillos (2, 3) y un tercer elemento de longitud igual por lo menos
a la de los rodillos y colocado paralelo a dichos dos rodillos.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2,
en que dicho tercer elemento es un tercer rodillo (4).
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
en que dicho panel plano sometido al vacío comprende, como material
de relleno, espuma rígida de poliuretano, y tiene un espesor
inferior a 20 mm.
5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4,
en que dicho panel tiene un espesor comprendido entre 8 y 15 mm.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
en que dicho panel plano sometido al vacío comprende, como material
de relleno, polvo de sílice, y tiene un espesor comprendido entre
unos 5 y 20 mm.
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 2,
en que la posición de dicho tercer elemento se modifica
continuamente durante el trabajo de calandrado.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
en que dicha operación de calandrado se realiza simultáneamente en
el panel plano y por lo menos en una capa de una espuma polimérica
adhesiva colocada sobre por lo menos una superficie del panel.
9. Un panel cilíndrico sometido al vacío (5)
obtenido de acuerdo con el método de la reivindicación 1.
10. Un panel cilíndrico sometido al vacío con por
lo menos una capa de una espuma polimérica adhesiva que se adhiere
por lo menos en una superficie del panel, obtenido de acuerdo con el
método de la reivindicación 8.
11. Un panel cilíndrico sometido al vacío con una
base de curvatura no circular, obtenido de acuerdo con el método de
la reivindicación 7.
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