Las formas de polímero de ultra alto rendimiento en stock y las piezas mecanizadas y moldeadas por inyección de Drake tienen décadas de historial de aplicaciones fiables en servicios severos que pueden ayudar a resolver los retos de diseño de componentes comparables en sistemas de energía alternativa.
Resistencia química y durabilidad en los sistemas de almacenamiento de energía en batería
La proliferación de sistemas energéticos alternativos ha creado la necesidad de capturar el exceso de energía que generan y almacenarla para poder distribuirla después bajo demanda. Las instalaciones de almacenamiento en baterías a gran escala se han ido utilizando cada vez más para satisfacer esta necesidad. Estas unidades y los materiales y componentes que las componen deben funcionar con fiabilidad en entornos extremos de humedad, aridez, frío y calor de todo el mundo.
Torlon PAI, PEEK, Ryton R-4 PPS y Ultem™ PEI de Drake Plastics ofrecen las propiedades de aislamiento eléctrico y térmico y las propiedades de aislamiento necesarias para aisladores, conectores y componentes similares para estos sistemas de almacenamiento de energía. Todos tienen una resistencia química excepcional. Estos materiales de ultra alto rendimiento también presentan un alto módulo y estabilidad dimensional para servir a aplicaciones que requieren rigidez bajo carga a altas temperaturas. Además, su resistencia a los impactos confiere durabilidad a las carcasas de los componentes, una ventaja especial para las instalaciones en entornos frígidos.
Rendimiento a temperaturas extremas en la producción y almacenamiento de hidrógeno
Las temperaturas criogénicas y las altas presiones se utilizan para licuar el hidrógeno con el fin de transportarlo y utilizarlo en el futuro en numerosas aplicaciones, incluidas las naves espaciales. Estas condiciones de proceso reducen drásticamente la gama de materiales candidatos para componentes de estanquidad esenciales para la integridad de los recipientes de almacenamiento. Torlon PAI tiene un sólido historial de rendimiento fiable en este campo. Su capacidad única y excepcional de conservar las propiedades físicas a temperaturas criogénicas ha llevado al uso de este polímero de ultra alto rendimiento en juntas mecanizadas de precisión y asientos de válvulas que funcionan eficazmente en las rigurosas condiciones que conlleva el procesamiento y almacenamiento de hidrógeno.
Además del Torlon PAI, el PEEK también ha funcionado con éxito durante años como material de alto rendimiento para juntas y componentes críticos utilizados en aplicaciones de aislamiento, compresión, almacenamiento y distribución en la cadena de suministro de hidrógeno. Las principales ventajas de rendimiento que se derivan del uso de ambos materiales son su menor peso y su relación resistencia-peso superior a la de los metales, su mayor resistencia al desgaste en condiciones hidrodinámicas y de fricción, y su capacidad para conservar las propiedades en un amplio intervalo de temperaturas extremas.
Retención de la propiedad en componentes de sistemas de energía nuclear
Por necesidad, algunos equipos y componentes están aislados y expuestos a la radiación en determinadas zonas de las centrales nucleares. Un requisito clave para los termoplásticos en estas aplicaciones en instalaciones de energía nuclear es su capacidad para soportar la exposición a la radiación sin degradarse ni perder un nivel significativo de sus propiedades físicas. Una preocupación clave es el efecto de la alta exposición a rad en la resistencia y ductilidad de un material, para garantizar que los componentes permanezcan intactos bajo cargas de tensión e impacto.
Para determinar los materiales candidatos viables para aplicaciones de energía nuclear, el Centro de Aprendizaje de Fabricación de Materiales Compuestos de EE.UU. realizó pruebas exhaustivas con diversos termoplásticos. El Centro evaluó docenas de polímeros exponiendo probetas a niveles de radiación de103 a 109 rads , y comparando después sus propiedades físicas con los valores originales anteriores a la prueba. A niveles de ensayo de106 rads y superiores, muy pocos termoplásticos mostraron la retención de propiedades requerida. Sin embargo, el Torlon 5030 PAI, un polímero reforzado con vidrio al 30% que Drake Plastics extrude en formas estándar para su mecanizado, superó las pruebas a109rads, el nivel más alto de exposición. El PEEK Victrex, otro polímero que Drake convierte en formas y piezas de stock de ultra alto rendimiento, también superó la prueba a109 rads. El PEI Ultem 2300 reforzado con vidrio al 30%, que Drake suministra en sus exclusivas y eficientes configuraciones Seamless Tube®, también demostró una impresionante retención de propiedades a 108rads . Enlace al estudio de radiación
El rendimiento de estos polímeros de ultra alto rendimiento ha llevado a su uso para aislantes, cubiertas y otras aplicaciones en instalaciones de energía nuclear, incluidas las que alimentan los submarinos navales estadounidenses.
Polímeros de mantenimiento mínimo para componentes de aerogeneradores
Los casquillos, las almohadillas de desgaste y otros componentes que giran y se deslizan bajo cargas elevadas son similares a las aplicaciones de otras industrias en las que la gama de grados de PEEK y PAEK Torlon® PAI, Victrex™ y KetaSpire® de Drake se ha ganado el reconocimiento por su rendimiento a largo plazo. Algunos grados de estos termoplásticos de alto rendimiento ofrecen la ventaja añadida de que no necesitan lubricación externa. Los cubos de rotor portantes y los componentes de la caja de engranajes fabricados con diversos grados de polímeros Torlon PAI y PEEK funcionan de forma más silenciosa que las piezas fabricadas con metal, y mantienen una gran resistencia y estabilidad dimensional en amplios intervalos de temperatura. Otra ventaja: su resistencia inherente a la corrosión, incluso tras una exposición prolongada a ambientes cálidos y húmedos.
Las cajas de engranajes de estas unidades exteriores están sometidas a fuertes tensiones por las ráfagas de viento y los vendavales. Sin una supervisión constante y un mantenimiento predictivo, los fallos pueden ser catastróficos. Los sistemas utilizados para la monitorización de equipos de lubricación por aceite se basan en bobinas de PAI Torlon, tubos de contención de aceite y otros componentes estructurales y aislantes que pueden resistir el entorno operativo y ofrecer una señal imperturbable a los sofisticados componentes electrónicos que monitorizan y caracterizan las partículas metálicas de desgaste de cojinetes y engranajes.
Resistencia a la corrosión en los sistemas de generación de energía mareomotriz y geotérmica
Estas tecnologías energéticas también dependen de turbinas y componentes de sistemas rotativos y deslizantes, como juntas y piezas de desgaste y rodamientos, que deben funcionar a largo plazo. En estas aplicaciones, Torlon PAI y PEEK aportan ventajas significativas sobre los metales, cuya velocidad de corrosión empeora con el aumento de los niveles de pH naturales. Se trata de un problema especial para los materiales metálicos en agua caliente y vapor, un entorno en el que los materiales de alto rendimiento de Drake Plastics llevan muchos años funcionando de forma fiable. Las fórmulas específicas de estos polímeros de alto rendimiento no requieren lubricación externa, lo que supone una ventaja al reducir la frecuencia y el coste del mantenimiento.
Materiales aislantes para equipos de distribución descendente de energía eléctrica
Los equipos de distribución de energía asociados a las tecnologías de energías renovables son otro campo de aplicación del Torlon PAI, Ryton R-4 PPS, Ultem PEI y PEEK. Estos polímeros ofrecen resistencia y estabilidad junto con las propiedades de aislamiento térmico y eléctrico que requieren estos componentes.
Polímeros de alto rendimiento en la investigación y el desarrollo de la energía de fusión
Los polímeros de ultra alto rendimiento de Drake Plastics están desempeñando un papel en el creciente número de proyectos de investigación destinados a desarrollar la fusión como fuente de energía viable. Por ejemplo, Drake suministra un 30% de PEEK Victrex reforzado con vidrio en forma de ladrillos que se utilizan en un proyecto como aislantes.
Las capacidades de desarrollo de Drake Plastics aceleran las innovaciones de los clientes
Drake proporciona habitualmente recursos técnicos expertos para apoyar los esfuerzos de los clientes en el desarrollo de nuevas aplicaciones y formulaciones de materiales, incluidos proyectos en sistemas de energía alternativa. Los clientes aprovechan nuestra experiencia en materiales poliméricos, formulaciones, tecnología de extrusión y mecanizado de precisión para acelerar el ciclo de desarrollo de nuevos compuestos y diseños de componentes. En nuestra moderna planta de extrusión, Drake convierte fórmulas de polímeros estándar y patentadas en formas estándar para su mecanizado. Nuestra amplia capacidad de fresado CNC y nuestra experiencia en mecanizado hacen que los proyectos de nuevos productos avancen con rapidez en muestras de prueba de precisión y prototipos de nuevos diseños de componentes. El laboratorio de pruebas físicas de Drake constituye el último paso en la evaluación y validación del rendimiento de los nuevos productos.
Estas capacidades inyectan un alto nivel de experiencia en materiales y procesamiento en los proyectos de nuevas tecnologías de nuestros clientes, con el beneficio de acortar los plazos y costes de desarrollo.
Aplicaciones energéticas alternativas para los polímeros de ultra alto rendimiento
- Los sistemas de baterías y almacenamiento de energía utilizan polímeros Drake de alto rendimiento como Torlon PAI, Ryton R-4 PPS y PEEK para aislantes, conectores y carcasas duraderas.
- Los procesos de producción y almacenamiento de hidrógeno cuentan con los asientos y juntas de válvula PAI de Torlon para funcionar de forma fiable a temperaturas criogénicas y altas presiones. El PEEK también se utiliza para juntas y componentes de aislamiento térmico en muchas aplicaciones de la cadena de suministro de hidrógeno.
- Los aislantes y cubiertas de Torlon PAI y PEEK para sistemas de energía nuclear soportan la exposición a la radiación sin una degradación significativa de sus propiedades.
- Los Proyectos de Investigación de la Energía de Fusión utilizan las formas de Drake fabricadas con PEEK por sus propiedades aislantes.
- Los aerogeneradores confían en Torlon PAI para una larga vida útil en bobinas, tubos de contención de aceite, piezas de cojinetes y de desgaste y componentes estructurales y aislantes.
