Enfriamiento por transpiración

El enfriamiento por transpiración es un proceso termodinámico en el que el enfriamiento se logra moviendo un líquido o un gas a través de la pared de una estructura para absorber parte de la energía térmica de la misma, reduciendo simultáneamente el flujo de calor convectivo y radiativo ^{[ 1 ]} que ingresa a la estructura desde el espacio circundante. ^{[ 2 ]}

Un método para enfriar por transpiración consiste en mover el líquido a través de pequeños poros en la pared externa de un cuerpo, lo que provoca la evaporación del líquido a gas mediante el mecanismo físico de enfriamiento por evaporación . Existen otros métodos posibles. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

El enfriamiento por transpiración se utiliza en la industria aeroespacial , en motores a reacción ^{[ 4 ]} y de cohetes. ^{[ 5 ] [ 6 ]} En 2018, investigadores de la Universidad de Oxford estaban probando experimentalmente el enfriamiento por transpiración como un sistema de protección térmica para vehículos hipersónicos como cohetes o aviones espaciales . ^{[ 7 ] [ 3 ]}

El enfriamiento por transpiración es una de las diversas técnicas de enfriamiento que se pueden utilizar para reducir las cargas de enfriamiento regenerativo en los motores de cohetes y, por consiguiente, reducir los requisitos de propulsor. Existen otras técnicas, como el enfriamiento por película , el enfriamiento ablativo , el enfriamiento radiativo, el enfriamiento por disipador de calor y el enfriamiento por descarga. ^{[ 5 ]}

Se está considerando el enfriamiento por transpiración para su uso en vehículos espaciales que reingresan a la atmósfera terrestre a velocidades hipersónicas , donde una piel exterior enfriada por transpiración podría servir como parte del sistema de protección térmica de la nave espacial que reingresa. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 1 ] [ 10 ]} SpaceX mencionó públicamente un sistema de este tipo en 2019 para su uso en su segunda etapa reutilizable Starship y naves espaciales orbitales para mitigar las duras condiciones de la reentrada. El concepto de diseño preveía una doble piel de acero inoxidable, con refrigerante activo fluyendo entre las dos capas, con algunas áreas que además contenían múltiples poros pequeños que permitirían el enfriamiento por transpiración. ^{[ 8 ] [ 11 ] [ 1 ]} Después del diseño y las pruebas en laboratorios terrestres, SpaceX declaró posteriormente que, si bien se estaba desarrollando un enfoque alternativo de mitigación del calor —utilizando baldosas cerámicas de bajo costo en el lado de barlovento de Starship—, ^{[ 12 ] [ 13 ]} el enfriamiento por transpiración podría usarse en algunas áreas. Se espera que se publiquen pocos detalles sobre el diseño, ya que la ley estadounidense impide que SpaceX divulgue dicha información. ^{[ 14 ]}

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