AISLANTES TÉRMICOS
Primero recordemos un poco sobre lo que son las conductividades
térmicas de sólidos, aquellas conductividades deben medirse experimentalmente,
ya que dependen de muchos factores que son difíciles de medir o predecir. En
materiales cristalinos, la fase y el tamaño de la cristalita son importantes;
en sólidos amorfos el grado de orientación molecular tiene un efecto
considerable. En sólidos porosos, la conductividad térmica depende bastante de
la fracción de huecos, del tamaño del poro y del fluido contenido en los poros.
Los sólidos porosos secos son muy malos conductores de
calor y en consecuencia son excelentes para aislamiento térmico. Las
conductividades de la mayor parte de los metales puros disminuyen al aumentar
la temperatura, mientras las conductividades de los no metales aumentan; las
aleaciones muestran un comportamiento intermedio.
Las pérdidas de calor en los hogares e industrias con
frecuencia se deben a las propiedades aislantes de sus diversos muros
compuestos. Para resolver esos casos en varias aplicaciones de ingeniería se ha
introducido el concepto de resistencia térmica R. El valor R de un material de
espesor L y de conductividad térmica k se define de este modo:
Los valores R de los materiales de construcción de uso
más frecuente se expresan casi siempre en unidades del SUEU, como se muestra en
la siguiente tabla:
MATERIALES USADOS EN AISLAMIENTO TÉRMICO E IMPORTANCIA
En el caso de los procesos industriales, para evitar
la transferencia de calor entre máquinas y efectos negativos a los procesos de
producción, se llevan a cabo diferentes procesos de aislamiento térmico.
- Para asegurar la estabilidad térmica del elemento trasportado y alcanzar mayor seguridad en el proceso.
- Para ofrecer aislamiento térmico lo cual mejorar la eficiencia energética, reduce la perdida de calor y disminuye las emisiones de CO2.
- Por razones de seguridad – para proteger el personal de superficies calientes.
- Para impedir la corrosión a través de una menor humedad y condensación.
- Para reducir el ruido causado por turbulencias en el material
- Para ofrecer una protección pasiva contra el fuego con el fin de mejorar la seguridad en la planta.
RADIO CRÍTICO DE
AISLAMIENTO
Se sabe que al agregar más aislamiento a una pared
siempre disminuye la transferencia de calor. Entre más grueso sea el
aislamiento, más baja es la razón de la transferencia de calor.
Esto se debe a que el área A de la transferencia de
calor es constante y agregar aislamiento siempre incrementa la resistencia
térmica de la pared sin incrementar la resistencia a la convección.
Al utilizar un material de alta eficiencia térmica se
incrementa la productividad de los equipos, ahorrando mayor energía que se traduce
en la baja de costos de operación.
El radio crítico de aislamiento para un cilindro es
igual a:
Donde:
- k: es la conductividad térmica del aislamiento
- h: es el coeficiente de transferencia de calor por convección sobre la superficie exterior.
El radio crítico para una esfera es:
Al utilizar un material de alta eficiencia térmica se
incrementa la productividad de los equipos, ahorrando mayor energía que se
traduce en la baja de costos de operación.
Según se puede apreciar en la gráfica anterior se
muestra el costo total anual vs el grosor del aislante, definido como a un
mayor grosor de un aislante optimiza costo y perdidas; visto de otro modo a
menor perdida de calor, mayor grueso del aislante y mayor costo inicial, y
mayores cargos fijos anuales de mantenimiento y depreciación, añadidos a la
pérdida anual de calor.
Las principales normas y manuales de consulta son:
- ISO 12241: Aislamiento térmico para equipos de edificación e instalaciones industriales. Método de cálculo
- CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN: R.D. 314/2006, de 17 de marzo - reglamento de instalaciones térmicas en los edificios.
- NRF-034-PEMEX-2004, Aislamientos Térmicos para altas temperaturas en equipos, recipientes y tubería superficial.
- ASTM C 547, Preformado de Fibra Mineral para aislamiento de tuberías Tipo I a 850°F (454°C).
- ASTM C 1136, Aislamiento térmico flexible de baja densidad retardante al vapor Tipo I y II.
- ASTM C 795, Aislamiento térmico para el uso sobre acero inoxidable.
- Mil Spec. MIL-1-22344D, Aislamiento térmico de fibra de vidrio para tubería.
- ASTM C 411, Método de prueba para el comportamiento de superficie caliente de aislantes térmicos para alta temperatura (Standard Test Method for Hot-Surface Performance of High-Temperature Thermal Insulation).
https://www.dropbox.com/s/y4rmvmkz4de8xx9/Aislantes.pdf?dl=0
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