La cámara de termovacío: qué es y cómo funciona

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La amplia familia de cámaras climáticas incluye todos los instrumentos de laboratorio que reproducen condiciones atmosféricas específicas en un entorno aislado y controlado.

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Las más comunes y extendidas son las cámaras climáticas para pruebas de temperatura y humedad, las cámaras ambientales y las cámaras de cultivo, que son adecuadas para una amplia gama de usos.

Pero también existen cámaras muy específicas que son esenciales para ciertos sectores: este es el caso de la cámara de vacío térmico, también conocida por el acrónimo TVAC.

¿Qué es la cámara de vacío térmico TVAC?

 

La TVAC, o cámara térmica de vacío , es una cámara climática generalmente grande que permite realizar pruebas de vacío térmico en materiales y personas. La TVAC se caracteriza por su capacidad para alcanzar rangos de temperatura extremos, desde -180 °C hasta +150 °C , y por reproducir entornos igualmente extremos en términos de presión, conocidos precisamente como "alto vacío".

Algunas cámaras de vacío también están equipadas con un sistema de lámpara de arco de xenón para reproducirla radiación solar.

 

¿Para qué se utiliza la cámara de vacío térmico TVAC?

 

La cámara de vacío térmico se utiliza principalmente en el aeroespacial. 

Las cámaras de termovacío más avanzadas están, de hecho, en posesión de la NASA , que cuenta con nueve de ellas, cada una con sus propias especificaciones técnicas y usos.

Las cámaras de vacío térmico se utilizan para simular los diferentes entornos extraterrestres a los que se enfrentarán los materiales, las máquinas y los astronautas. La cámara de vacío térmico más grande de la NASA, la Cámara A, es tan grande que puede utilizarse para probar naves espaciales completas, como satélites. Las cámaras más pequeñas, como la Cámara B, son utilizadas por los astronautas para diversos tipos de simulaciones a bordo. 

las cámaras de vacío térmico más pequeñasse utilizan para probar componentes individuales de ingeniería aeroespacial, como las baterías.

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Cómo funciona la cámara de vacío térmico TVAC

 

Hemos observado que las cámaras de vacío térmico varían considerablemente en tamaño y uso, lo que dificulta describir con precisión el funcionamiento de una TVAC que se ajuste a cada dispositivo. Las constantes para cada cámara de vacío térmico son los rangos extremos de temperatura y presión atmosférica. 

A diferencia de las cámaras climáticas normales, las temperaturas extremas de la cámara de vacío térmico se obtienen mediante el uso de fluidos térmicos, como nitrógeno líquido y/o gaseoso, que se hacen circular entre el cuerpo externo e interno de la máquina. 

El sistema de generación de vacío consta de un conjunto de bombas de vacío que pueden alcanzar valores de alrededor de 10⁻² mbar y luego llegar a extremos como 1×10⁻⁶. 

Normas internacionales sobre pruebas de vacío térmico

 

Hay dos organismos que regulan las especificaciones de las cámaras de vacío térmico y las pruebas resultantes.

La primera es la propia NASA, que promulga el Sistema de Normas Técnicas de la NASA, comúnmente abreviado como NTSS, el sistema de estandarización espacial internacional más antiguo.

En 1993nació Cooperación Europea para la Normalización Espacial.

La ECSS establece normas de seguridad y sostenibilidad para todos los países de la Unión Europea en el sector aeroespacial. Las directrices para las pruebas de vacío térmico se pueden consultar aquí.

 

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Fuentes autorizadas

Preguntas frecuentes sobre la cámara de vacío térmico

¿Cuál es la diferencia entre una cámara de termovacío y una cámara de altitud?

La cámara de altitud simula presiones de hasta 50 mbar (equivalente a unos 20 000 m) y se utiliza para probar componentes de aviónica y aeroespaciales. La cámara de vacío térmico funciona a presiones mucho más bajas (10⁻⁶ mbar o inferiores), equivalentes a las del espacio orbital, y combina el vacío con ciclos térmicos extremos (-196 °C con nitrógeno líquido / +150 °C con paneles calefactores).

¿Qué niveles de vacío se alcanzan?

Las cámaras de vacío térmico típicas alcanzan 10⁻⁶ ÷ 10⁻⁸ mbar (alto vacío) mediante un sistema combinado: bomba rotativa primaria + bomba turbomolecular + posiblemente bomba criogénica. Para aplicaciones científicas o satélites en órbita geoestacionaria, 10⁻⁹ mbar (ultra alto vacío). El tiempo de evacuación desde la presión atmosférica hasta 10⁻⁶ mbar suele ser de 4 a 12 horas.

¿Qué normativas espaciales exigen pruebas de termovacío?

Las principales normas son ECSS-E-ST-10-03 (europea) y NASA-STD-7001/7002 (estadounidense). Los protocolos típicos incluyen: prueba de equilibrio térmico (verificación del equilibrio térmico), ciclos de vacío térmico (8-16 ciclos a -50/+80 °C en vacío) y prueba de desgasificación (ASTM E595 para evaluar la liberación de contaminantes). Todas son obligatorias para la calificación del hardware de vuelo.

¿Es posible simular la radiación solar en una cámara de vacío?

Sí, en simuladores espaciales de gran tamaño. Estos integran fuentes de lámparas de xenón de alta potencia con colimación óptica para reproducir elespectro solar de masa de aire cero (AM0) hasta 1370 W/m² (constante solar). Se utilizan principalmente para probar cargas útiles completas de satélites. FDM crea configuraciones de simulación solar personalizadas bajo pedido.

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