Desastre del transbordador espacial Challenger

El Desastre del transbordador espacial Challenger del 28 de enero de 1986 se determinó que era la causa de la falla del sello de la junta tórica. Un factor clave fue el clima frío que condujo al lanzamiento. El profesor de física de Caltech, Richard Feynman, demostró esto en televisión al dejar caer una pequeña junta tórica en hielo. agua y luego demostrando su flexibilidad perdida frente a un comité investigador.

El material de la junta tórica defectuosa fue especificado por Morton-Thiokol, el contratista de los motores de transporte. Cuando una junta tórica se enfría por debajo de su temperatura de transición vítrea, Tg, pierde su elasticidad y se vuelve quebradiza. Si la junta tórica se enfría cerca de (pero no por encima) de su Tg, la junta tórica fría, una vez comprimida, tardará más de lo normal en volver a su forma original. Las juntas tóricas (y todos los demás sellos) funcionan creando una presión positiva contra una superficie, evitando fugas. En la noche anterior al lanzamiento, se registraron temperaturas del aire extremadamente bajas. Por lo tanto, los técnicos de la NASA verificaron;la temperatura ambiente estaba dentro de los parámetros de lanzamiento y la secuencia de lanzamiento continuó. Sin embargo, la temperatura de la junta tórica de goma aún es significativamente más baja que la del aire circundante. Mientras investigaba las imágenes del lanzamiento, Feynman observó un pequeño evento de deflación del cohete sólido. refuerzo en la unión de los dos tramos en los momentos previos al siniestro.Esto se debió a una falla en el sello de la junta tórica. Los gases calientes que escapaban golpearon el tanque de combustible externo y, como resultado, todo el vehículo quedó destruido.

Después del accidente, los fabricantes de caucho han realizado cambios. Muchas juntas tóricas ahora tienen un código de fecha de tratamiento y lote, como se hace en la producción farmacéutica, para rastrear y controlar con precisión la dispensación. Para aplicaciones aeroespaciales y militares, las juntas tóricas a menudo se empaquetan individualmente y marcadas con el material, la fecha de curado y la información del lote. Las juntas tóricas se pueden retirar de los estantes si es necesario. Además, el fabricante prueba periódicamente las juntas tóricas y otros sellos para controlar la calidad de los lotes y, a menudo, varias veces para garantizar la calidad por parte de los distribuidores y los usuarios finales.En cuanto a los propulsores en sí, la NASA y Morton-Thiokol los rediseñaron con un nuevo diseño de junta que ahora contiene tres juntas tóricas en lugar de dos, y la junta en sí tiene un calentador incorporado para cuando la temperatura desciende a 50 Use por debajo de °F. el calentador se puede encender (10°C).Las juntas tóricas no han tenido problemas desde el Challenger y no jugaron ningún papel en el desastre del transbordador espacial Columbia de 2003.

Futuro

Las juntas tóricas son uno de los componentes mecánicos de precisión más simples pero más importantes jamás creados. Sin embargo, hay nuevos avances que pueden aliviar algunos de los sellos críticos de las juntas tóricas. Existe una industria artesanal de consultores de elastómeros que ayudan a diseñar juntas tóricas. -recipientes a presión libres. El caucho nanotecnológico es una de esas nuevas fronteras. Actualmente, estos avances han aumentado la importancia de las juntas tóricas. Dado que las juntas tóricas involucran los campos de la química y la ciencia de los materiales, cualquier progreso en la nano-caucho afectará a las juntas tóricas. fabricantesLos elastómeros ya están disponibles llenos de nanocarbono y nanoPTFE y moldeados en juntas tóricas para aplicaciones de alto rendimiento. Por ejemplo, los nanotubos de carbono se usan en aplicaciones de disipación de estática y el nanopolitetrafluoroetileno se usa en aplicaciones de semiconductores ultrapuros. El uso de nano-PTFE en Los fluoroelastómeros y los perfluoroelastómeros pueden mejorar la resistencia al desgaste, reducir la fricción, reducir la permeabilidad y pueden usarse como relleno de limpieza.El uso de negro de carbón conductor u otros rellenos puede exhibir las propiedades útiles de los cauchos conductores, a saber, protección contra arcos, chispas estáticas y acumulación de carga a granel dentro del caucho que puede hacer que se comporte como un capacitor (disipador de estática). Al disipar estos cargas, estos materiales, incluidos el negro de carbón dopado y el caucho con aditivos con relleno de metal, reducen el riesgo de incendio y pueden usarse en líneas de combustible.