Una esclusa de aire es una habitación o compartimento que permite el paso entre ambientes de diferente presión atmosférica o composición, minimizando al mismo tiempo el cambio de presión o composición entre los diferentes ambientes. "Airlock" a veces se escribe como air-lock o air lock , o se abrevia simplemente como lock .
Una esclusa de aire consta de una cámara con dos puertas o aberturas herméticas , normalmente dispuestas en serie, que no se abren simultáneamente. Las esclusas de aire pueden ser mecanismos de pequeña escala, como los que se utilizan en la fermentación , o mecanismos más grandes, que a menudo toman la forma de una antecámara .
También se puede utilizar una esclusa de aire bajo el agua para permitir el paso entre el ambiente de aire en un recipiente a presión , como un submarino , y el ambiente de agua exterior. En tales casos, la esclusa de aire puede contener aire o agua . Esto se llama esclusa de aire inundable o esclusa de aire submarina y se utiliza para evitar que el agua entre en una embarcación sumergible o en un hábitat submarino .
El procedimiento de ingresar a una esclusa de aire desde el ambiente externo o de presión ambiental, sellarla, igualar la presión y pasar a través de la puerta interior se conoce como bloqueo . Por el contrario, bloquear implica igualar la presión, abrir la puerta exterior y luego salir del compartimiento de la cerradura para ingresar al ambiente. El bloqueo de encendido y apagado se refiere a la transferencia bajo presión donde las dos cámaras están conectadas o desconectadas físicamente antes de igualar la presión y bloquearlas hacia adentro o hacia afuera.
Antes de abrir cualquiera de las puertas, la presión del aire de la cámara de la esclusa de aire se iguala con la del ambiente más allá de la puerta de al lado. Una transición gradual de presión minimiza las fluctuaciones de la temperatura del aire, lo que ayuda a reducir el empañamiento y la condensación , disminuye las tensiones en los sellos de aire y permite una verificación segura de los equipos críticos.
Cuando una persona que no lleva un traje presurizado se mueve entre ambientes con presiones muy diferentes, una esclusa de aire cambia la presión lentamente para ayudar con la ecualización de la cavidad de aire interna y prevenir la enfermedad por descompresión . Esto es fundamental en el buceo submarino , y un buzo o un trabajador de aire comprimido puede tener que esperar en una esclusa de aire durante varias horas de acuerdo con un programa de descompresión . Una disposición similar podrá utilizarse para el acceso a espacios limpios herméticos, espacios contaminados o atmósferas irrespirables, que no necesariamente podrán implicar diferencias de presión; en estos casos, se utiliza un procedimiento de descontaminación y lavado en lugar de procedimientos de cambio de presión.
La primera patente de esclusa de aire se concedió en 1830 [a] a Thomas Cochrane , a quien se le ocurrió la idea de ayudar a facilitar la construcción de túneles subterráneos. Se puso en uso en 1879 durante un intento de cavar un túnel bajo el río Hudson . [1] [2]
El programa Apolo implicó avances en la tecnología de esclusas de aire, ya que las esclusas de aire son fundamentales para permitir que los humanos entren y salgan de la nave espacial mientras están en la Luna sin perder demasiado aire debido a su escasa atmósfera .
Durante la misión Apolo 11 de 1969 , no había ningún espacio diseñado principalmente para ser una esclusa de aire; en cambio, utilizaron la cabina como esclusa de aire. Tuvo que ser evacuado y despresurizado antes de abrir la puerta, y luego, una vez que se cerró la puerta, tuvo que volver a presurizarse antes de que alguien pudiera volver a entrar con seguridad a la cabina sin un traje espacial . [3]
Cuando la Estación Espacial Internacional (ISS) comenzó a albergar humanos por primera vez en noviembre de 2000, [4] no incluía una esclusa de aire, y toda la actividad extravehicular tuvo que ser facilitada por la esclusa de aire del transbordador espacial [5] hasta la esclusa conjunta Quest El módulo se instaló en julio de 2001. [6]
La primera esclusa de aire espacial comercial fue la Nanoracks Bishop Airlock , instalada en la ISS en diciembre de 2020. Tiene "forma de campana" y está diseñada para transferir cargas útiles desde el interior de la ISS al espacio. En julio de 2023, [actualizar]es la esclusa de aire más grande de su tipo en la estación, capaz de albergar "cargas útiles tan grandes como un refrigerador". [7]
Las esclusas de aire se utilizan en ambientes aire-aire por una variedad de razones, la mayoría de las cuales se centran en evitar que los contaminantes en el aire entren o salgan de un área, o en mantener la presión del aire de la cámara interior.
Un uso común de la tecnología de esclusas de aire se puede encontrar en algunas salas blancas , donde se pueden excluir partículas dañinas o no deseadas manteniendo la habitación a una presión más alta que los alrededores, junto con otras medidas. Por el contrario, se evita que las partículas escapen de ambientes peligrosos, como reactores nucleares , laboratorios de bioquímica y centros médicos, al mantener una presión ambiental negativa , es decir, mantener la habitación a una presión más baja que la del entorno, de modo que el aire (y cualquier partícula que transporte). ) no puede escapar fácilmente.
Una aplicación menos conocida de una esclusa de aire es la arquitectura: los edificios inflables y las estructuras sustentadas por aire, como las cúpulas presurizadas, requieren que la presión del aire interna se mantenga dentro de un rango específico para que la estructura no colapse. Las esclusas de aire son generalmente la forma más rentable de permitir que las personas entren y salgan de estas estructuras.
Las esclusas de aire se utilizan para mantener los interiores de los microscopios electrónicos casi al vacío, de modo que el aire no afecte la trayectoria de los electrones. Las esclusas de fermentación , como las que se utilizan en la elaboración de alcohol, son un tipo de esclusa de aire que permite que los gases escapen del recipiente de fermentación manteniendo el aire fuera. Las esclusas de aire con paracaídas son necesarias porque el colapso del perfil aerodinámico debido a la despresurización puede provocar una peligrosa pérdida de altitud.
Desde la década de 1980, la tecnología de esclusas de aire se ha utilizado para explorar cámaras recientemente detectadas en las pirámides de Egipto , para evitar que el contenido comience a descomponerse debido a la contaminación del aire. [8]
Los proyectos de ingeniería civil que utilizan presión de aire para mantener el agua y el barro fuera del lugar de trabajo utilizan una esclusa de aire para transferir personal, equipos y materiales entre el entorno normabárico externo y el lugar de trabajo presurizado en un cajón o túnel sellado . Es posible que la esclusa de aire deba ser lo suficientemente grande como para dar cabida a un turno de trabajo completo al mismo tiempo.
El bloqueo suele ser un procedimiento rápido que sólo lleva unos minutos, mientras que la descompresión necesaria para el bloqueo puede llevar horas.
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Las aplicaciones submarinas incluyen:
En el buceo de saturación , las esclusas de aire son elementos de seguridad cruciales; sirven como puertas de enlace presurizadas para gestionar de forma segura el traslado de buzos y personal de apoyo entre el sistema de saturación (habitaciones) y la campana de buceo , que transporta a los buzos a su lugar de trabajo submarino.
Las esclusas de aire en buceo de saturación están equipadas con elementos de seguridad como manómetros , anulaciones manuales y enclavamientos .
Los sistemas de saturación suelen contar con una variedad de esclusas de aire, incluida una esclusa de almacenamiento para la transferencia de suministros y una esclusa médica para el paso seguro de necesidades médicas o evacuaciones de emergencia. Los sistemas complejos de "nivel dividido", que albergan a buzos a diferentes niveles de presión para distintas profundidades de trabajo, pueden necesitar esclusas de aire adicionales.
La descompresión posterior a la inmersión es un proceso gradual que suele durar una semana completa. Durante este tiempo, las esclusas de aire permiten a los buzos pasar a una cámara de descompresión donde la presión se reduce progresivamente hasta los niveles de la superficie. En emergencias, las esclusas de aire pueden facilitar el traslado a una cámara de escape hiperbárica o a un bote salvavidas sin cambios significativos de presión.
En cualquier cámara de tratamiento hiperbárico capaz de albergar a más de una persona, y donde pueda ser necesario introducir o sacar a una persona o equipo de la cámara mientras está presurizada, se utiliza una esclusa de aire. Por lo general, habrá una esclusa de aire grande en la entrada de la cámara capaz de albergar a una o más personas, y una cerradura médica más pequeña para guardar suministros médicos y alimentos, y bloquear los desechos.
Las esclusas de aire se utilizan en el espacio exterior, especialmente durante los vuelos espaciales tripulados , para mantener el entorno habitable interno en las naves espaciales y las estaciones espaciales cuando las personas entran o salen de la nave espacial. Sin una esclusa de aire (o tecnología similar, como un portatrajes ), el aire del interior se perdería rápidamente al abrir la puerta debido a las propiedades expansivas de los gases que componen el aire respirable , como lo describe la ley de Boyle . Se necesita una sala de esclusa de aire para descomprimir a los astronautas después de que se ponen trajes espaciales especializados en preparación para la actividad extravehicular , y luego para recomprimirlos al regresar. [5] Las esclusas de aire como Nanoracks Bishop Airlock también permiten que las cargas útiles se liberen al espacio con una mínima pérdida de aire.
Otros ejemplos de esclusas de aire utilizadas en el espacio incluyen la esclusa de aire Quest Joint y la esclusa de aire en Kibō (módulo ISS) .
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