Diseño de un dispositivo para realizar un recubrimiento, a base de vanadio y matrices poliméricas con cristales líquidos colestéricos, en ventanas termocrómicas inteligentes

Abstract

El proyecto doctoral de la M.Sc. Natalia Murillo Quirós plantea la fabricación de ventanas con recubrimientos termocrómicos que sean altamente eficientes en términos energéticos. Los experimentos hechos hasta el momento indican buenos resultados en vidrios portaobjetos, por lo que es vital empezar a realizar pruebas en vidrios más grandes. Es por esto que el presente proyecto tiene como objetivo el diseño mecánico de un dispositivo que aplique un recubrimiento uniforme sobre una superficie de vidrio de 20 cm × 20 cm. Para ello se hizo una investigación preliminar de los mecanismos ideales para la aplicación anteriormente descrita, luego, se elaboró una propuesta de diseño de acuerdo a los requerimientos del cliente y finalmente, se realizaron los cálculos y selecciones necesarias en el diseño. Además, se logró hacer cada uno de los planos de los componentes del dispositivo, así como su validación por medio de la simulación en SolidWorks y por último, se documentaron las características estructurales, técnicas y económicas del diseño. De acuerdo a esto, es posible utilizar un recubrimiento con un rango de viscosidades de 0,015 Pas a 0,17 Pas. También, el dispositivo posee una velocidad lineal máxima de 0,025 m/s y cuenta con un separador cuyo espesor es de 15×10-5 m. Por último, se determinó que es posible que el grosor de la película húmeda tome un valor máximo de 100 nm, esto según las dimensiones del cabezal del dispositivo y el elemento para modular la altura. Lo cual permite que la sustancia mantenga sus propiedades termocrómicas y por ende, se logren fabricar vidrios de 20 cm × 20 cm que cumplan con la función de una ventana termocrómica inteligente.

The doctoral project of M.Sc. Natalia Murillo Quirós proposes the fabrication of windows with thermochromic coatings that are highly energy efficient. The experiments done so far indicate good results in glass slides, so it is vital to start testing on larger glasses. This is why the present project aims at the mechanical design of a device that applies a uniform coating on a glass surface of 20 cm × 20 cm. For this purpose, a preliminary investigation of the ideal mechanisms for the application described above was carried out, then, a design proposal was elaborated according to the customer's requirements and finally, the necessary calculations and selections were made in the design. In addition, each of the drawings of the components of the device were made, as well as their validation through simulation in SolidWorks and finally, the structural, technical and economic characteristics of the design were documented. Accordingly, it is possible to use a coating with a viscosity range of 0.015 Pas to 0.17 Pas. Also, the device has a maximum linear velocity of 0.025 m/s and has a separator whose thickness is 15×10-5 m. Finally, it was determined that it is possible for the thickness of the wet film to reach a maximum value of 100 nm, depending on the dimensions of the device head and the element to modulate the height. This allows the substance to maintain its thermochromic properties and therefore, it is possible to fabricate 20 cm × 20 cm glasses that fulfill the function of an intelligent thermochromic window.