ES2402034B1 - Procedimiento de fabricación de un recubrimiento radiante de calor. - Google Patents

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

S

La presente invención se refiere a un procedimi ento

de fabricación de un recubrimiento radiante de calor,

alimentado eléctricamente y utilizabl e como recubrimiento

calefactable, con capacidad de emisión térmica propia y

constituido de modo que toda la s uperficie del recubrimiento

10

en contacto con el aire actúe como emisor t érmico. 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

20

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 fria o caliente.

30

-Radiadores termoeléctricos independientes que no

requieren obra de instalación y e n los que la transmisión de

cal or 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

S

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 l as bombas de

10

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

15

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

20

inconveniente de conllevar i nstalaciones de fontaneria 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

25

(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,

30

ES2093049 , FR2849340, US3810304 y U83336557. 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

35

tipos de recubrimiento presentan una serie de limitaciones,

tales como una cierta falta de uniformidad en el reparto de

calor, un e l evado con sumo eléctrico, recalentamiento de los componentes con el tiempo, la complej idad del proceso productivo, su poca capacidad de flexión y el engrosamiento del tejido en zonas de conexiones múltiples, lo que limita s u

5 versatilidad y afecta negativamente a la uniformi dad del i ntercambiador de calor.

Descripción de la invención

La presente invención tiene por objeto eliminar los problemas expuestos, mediante un recubrimiento radiante de

1 0 calor que sea más flexible y versátil que los recubrimientos radiant es hasta ahora conocidos y cuya superficie de contacto con el ambiente funcione como un foco de emisi ón térmica más uniforme y de mayor eficiencia de transmisión.

La invención tiene por objeto un procedimiento de

15 fabricación de un recubrimiento radiante de calor, asi como el recubrimiento obtenido, que cumpla con las caracteristicas antes expuestas y además que funcione con una alimentación por corriente eléctrica de baja intensidad.

Existen numerosos sistemas de intercambio térmico

20 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

25 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 máxi ma y con ello también

30 l a 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 posibi lita su alimentación con f uentes autónomas, tales como baterías, placa solares, etc.

35 Estas y otras ventajas se logran con la presente invención mediante un recubrimiento constituido por una l~mina

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 baj a 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 fluido polar y partículas de naturaleza eléctricamente y térmicamente conductora. Estas particulas pueden consistir, por ejemplo, en nanotubos de carbono, grafenos, nanopartículas metálicas, etc.;

b) Aplicar dicha mezcla de impregnación sobre al 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 de la lámina base i

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 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.

La apl icación de la mezcla de impregnación puede realizarse mediante la inmersión de la lámina base en un baño contenedor de dicha mezcla, mediante pul verización de la mezcla de impregnación sobre una o dos de las superficies de la lámina base, etc.

La fijación de las cargas a la lámina base podría también conseguirse por absorción, deposición, etc.

Con e l procedimiento descrito se logra que las cargas dispersas en el fluido polar se adhieran a las superficies de l a lámina base con un reparto uniforme, creando una red o circuito conductor que se conectará a una corriente

5 de baja intensidad, para generar una disipación de calor uni forme 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 ad itivado con agentes dispersantes, como es el caso de los surfactantes o tensioacti vos, 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, permitiéndol e 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. Ejempl os 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 títul o de ejemplo no limitativo, una posible constitución del recubrimiento radiante de calor de la invención, así como una posible real ización del proceso de fabricación . En los dibujos:

5 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.

De scripción detallada de un modo de realización

En la figura 3 se muestra de forma esquemática l a estructura de un recubrimiento radiante de calor, constituido 15 de acuerdo con la invención.

El recubrimiento mostrado en la figura 1 está compuesto por una lámina base 1, preferentemente de natural eza 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 circuit o conductor. Las partículas adheridas a la lámina base 1 pueden

25 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 l a 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

35 modo e l recubrimiento calefactabl e 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 ejempl o 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 baterias 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 particulas 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 prensores 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 sobrante. Por lo demás el procedimiento representado en el esquema de la figura 2 es coincidente con el descrito con

referencia a la figura 1 .

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 H, con un surfactante ani6nico para evitar

10 agregados y mejorar la homogeneidad, conectada a la red eléctrica, se alcanzaron temperaturas máximas de 11O"C en l os 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

1 5 los bordes opuestos de la lámina base de sendas bandas eléctricamente conductoras, que constituirían los bornes de conexión del recubrimiento.

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

   1.-Procedimiento de fabricación de un recubrimiento radiante de calor, caracterizado porque comprende:

   a) preparar una mezcla de i mpregnación a base de un fluido polar y partículas de naturaleza eléctrica y térmicamente conductoras;

   b) aplicar dicha mezcl a de impregnación sobre al

   10 menos una de las superfici es de una lámina de naturaleza flexible, hasta lograr una adherencia de partículas que asegure la continuidad de contacto entre las mismas

   el 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 aisl ante.
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 a l 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.
4. 4. -Procedimiento según la reivindicación 1,

   30 caracterizado porque la aplicación de la mezcla de impregnación se real iza mediante inmersión de la lámina de naturaleza flexible en un baño que contiene la mezcla de fluido polar y partículas de naturaleza eléctrica y térmicamente conductora.

   35 5. -Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la aplicación de la mezcla de

   impregnación se realiza mediante pulverización sobre la lámina base con la mezcla de fluido polar y partículas de naturaleza eléctrica y térmicamente conductoras.

5. 6.

   -Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la lámina base es de naturaleza porosa.

6. 7.

   -Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la lámina base es de superficies rugosas.

7. 8.

   -Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la mezcla de impregnación se aplica sobre las dos superficies de la lámina base.

8. 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 partlculas de naturaleza eléctrica y térmicamente conductoras adheridas mediante un fluido polar a la lámina flexible y porosa, cuyas particulas están distribuidas uniformemente sobre dicha lámina, en contacto, formando una red o circuito conductor.

   la . -Recubrimiento según la reivindicación 9, 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 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 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, caracterizado porque las bandas citadas están constituidas a base de tintas o pinturas de naturaleza eléctricamente

    ES 2 402 034 Al

    5

    conductora . 14.Recubrimiento según caracterizado porque la lámina base es 15. Recubrimiento según caracterizado porque la lámina base es la reivindicación 9, de naturaleza porosa. la reivindicación 9, de superficies rugosas.