Muy robustas y duraderas: las bombas de KNF cumplen sus promesas
Los sistemas y bombas de vacío de KNF se utilizan para la investigación científica en la universidad FAU ...
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Resumen casosHacemos posible la vida en el espacio
Las bombas KNF renuevan el aire de la Estación Espacial Internacional (ISS)
Todos los días, seis astronautas de la Estación Espacial Internacional (ISS) viajan a 28.000 kilómetros por hora a través del tiempo y del espacio y giran alrededor de la Tierra en este proceso. 16 veces cada 24 horas. La tripulación puede sobrevivir solo gracias a que su "lugar volante de residencia y de trabajo" está diseñado para soportar condiciones extremas. La Estación Espacial Internacional ofrece la estabilidad necesaria para ello: su cubierta y su acristalamiento protegen contra el calor, el frío y las pérdidas de presión, y los servicios de abastecimiento a bordo llevan un poco de las condiciones de vida terrestres al espacio. La supervivencia de los astronautas depende de la fiabilidad de todos los sistemas y componentes.
Gracias a la recomendación de un socio colaborador, recibimos una solicitud para una bomba que se encargara de renovar el aire usado en la Estación Espacial Internacional. Los requisitos técnicos de un proyecto de este tipo son enormes, y la cooperación y colaboración también deben ir a la par.
Nuestro equipo de ingenieros asumió el reto de trabajar, junto con con Airbus Defence and Space, en el desarrollo de una bomba para líquidos durante cuatro años. Airbus Defence and Space forma parte del Grupo Airbus, especializado en aviación militar, sistemas aeroespaciales militares y civiles, así como en sensores y tecnología de comunicaciones para defensa y seguridad.
La bomba para uso en el espacio exterior se terminó en el otoño de 2018. Dos copias de esta fueron finalmente integradas en el nuevo Life Support Rack. Esta unidad, también conocida como el Advanced Closed Loop System (ACLS), tiene la tarea de recuperar el dióxido de carbono del aire de la nave espacial y, a través de la electrólisis, generar oxígeno limpio para la tripulación. El nuevo rack ACLS fue instalado en el Módulo Destiny de la Estación Espacial Internacional el 2 de noviembre de 2018 por el astronauta alemán de la European Space Agency (ESA) Alexander Gerst, cuando estaba al mando de dicha Estación.
Las dos bombas de diafragma utilizadas formaban parte de un electrolizador que generaba oxígeno e hidrógeno a partir del agua. Las bombas extraían el suministro de agua de una bolsa de plástico situada en el ACLS. El oxígeno se conseguía convirtiendo, primero, el dióxido de carbono del aire de la cabina en metano y agua. Este proceso requiere hidrógeno, el cual, a su vez, se obtenía dividiendo las moléculas de agua y suministrándoles energía. El proceso electrolítico extraía oxígeno respirable del agua.
Gracias a la renovación del oxígeno se ahorran anualmente 450 kilogramos de carga de agua
Airbus diseñó este sistema para una tripulación de tres astronautas, ahorrando así anualmente 450 kilogramos de carga adicional de agua. A un precio de 33.000 euros por kilo de carga útil, el ACLS redujo así los costos en unos 15 millones de euros. Funcionando a plena potencia, el ACLS extrae 3 kilogramos de CO2, suministra 2,5 kilogramos de oxígeno y produce 1,2 kilogramos de agua al día.
En los vuelos espaciales eran necesarios componentes y sistemas extremadamente fiables con el fin de garantizar el funcionamiento seguro de todos los procesos en todo momento. Por ello, las exigencias correspondientes al diseño de la bomba eran también altas, ya que a 400 kilómetros de altura sobre la superficie de la Tierra, los componentes defectuosos no pueden ser reemplazados en un período de tiempo lo suficientemente breve.
En este caso, los planificadores optaron expresamente por una certificada bomba para líquidos que también era extremadamente pequeña, potente, longeva y eficiente en la Tierra. Sin embargo, durante los 48 meses de trabajo, recibieron nuevas especificaciones de forma continua. Así, el equipo de ingenieros se enfrentó al reto de conservar los componentes clave de la bomba estándar utilizada, asegurándose de que mantuviera su fiabilidad, y de realizar simultáneamente importantes cambios estructurales para hacerla adecuada para el espacio. La bomba fue modificada varias veces: el cárter fue fabricado con acero inoxidable, el rodamiento de bolas de vacío fue optimizado y se fabricaron accesorios de acero inoxidable para las conexiones de fluidos. Además, los ingenieros tuvieron que abordar el problema de integrar un motor propulsor que ocupara poco espacio.
Las tareas de este nivel de complejidad fuerzan los límites de lo que es constructivamente posible, lo que cada año juega a nuestro favor en lo que respecta a asignaciones de proyectos de bombeo en todo el mundo. La mayor parte de ellos se desarrolla con éxito, y lo mismo sucede con la bomba para uso en el espacio.
