RADIO CRÍTICO DE
AISLAMIENTO
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 es
previsible ya 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.
El aislamiento adicional
incrementa la resistencia a la conducción de la capa de aislamiento pero
disminuye la resistencia a la convección de la superficie debido al incremento
en el área exterior. La transferencia de calor del tubo puede aumentar o
disminuir, dependiendo de cuál sea el efecto que domine.
Aislantes
en tuberías.
Las temperaturas
asignadas a la pared exterior dependen no solamente de las resistencias entre
las superficies calientes y frías, sino también en la habilidad de la atmósfera
más fría que lo rodea para remover el calor que llega a la superficie externa.
Considere un tubo como el que se muestra en la Fig. 2.8, cubierto con un aislante
de lana mineral y que lleva vapor a la temperatura, considerablemente arriba de
la temperatura atmosférica. Las resistencias al flujo de calor tomadas en orden
son (1) la resistencia del vapor al condensarse y dar su calor a la superficie
interna del tubo (2) la resistencia del tubo metálico, que es muy pequeña,
excepto para tuberías gruesas (3) la resistencia del aislante de lana mineral,
y (4) la resistencia del aire que lo rodea para eliminar el calor de la
superficie externa. Esta última es apreciable, aun cuando la remoción de calor
se efectúa por convección natural del aire ambiente en adición a la radiación;
y tiene como origen la diferencia de temperatura entre la superficie exterior y
el aire frío. La convección natural resulta del entibiamiento del aire.
La resistencia es un mínimo y la
perdida de calor un máximo, cuando las derivadas de la suma de la resistencia R
con respecto al radio r se hace igual a cero
Grueso
óptimo del aislante.- El grueso óptimo de un aislante se puede determinar por
consideraciones puramente económicas. Si un tubo descubierto fuera a conducir
un fluido caliente, habría cierta pérdida de calor por hora cuyo valor podría
determinarse del costo de producir los Btu en la planta generadora. A menor
pérdida de calor, mayor grueso del aislante y mayor costo inicial, y mayores
cargos fijos anuales (mantenimiento y depreciación), los que deben añadirse a
la pérdida anual de calor. Los cargos fijos en el aislante de la tubería serán
de cerca de 15 a 20% del costo inicial del aislante instalado. Suponiendo
cierto número de gruesos de aislante y sumando los cargos fijos al valor de la
pérdida de calor, se obtendrá un costo mínimo y el grueso correspondiente a él
será el grueso óptimo económico del aislante. La forma de este análisis se
muestra en la Fig. 2.11. La parte más difícil es obtener datos confiables de
Definición
Los
materiales aislantes para Tuberías, ® Fibergla de Owen Corning están fabricados
con fibras de vidrio inorgánicas a glutinadas con resina. Se presentan en
preformados abisagrados de 36 pulg. (
9 1 .4 c m) de largo para su fácil y rápida instalación, sólo se tienen que abrir, colocar sobre la tubería,
cerrar y fijar . El aislamiento para Tubería, Fibergla está disponible en
preformados con un corte longitudinal en presentación ASJ (All Service Jacket),
FSK (Foil Scrim Kraft) y sin recubrimiento. abisagrado La tubería ASJ y FSK
cuentan con una barrera de vapor de foil de aluminio y papel kraft reforzado
con fibra de vidrio con un cierre autoadhesivo doble DOUBLESURE+ que viene
aplicado de fábrica, proporcionando un sello mecánico y una barrera de vapor
para la junta longitudinal. Se recomienda usar cinta adhesiva trasversal para
lograr un sellado hermético e impedir la entrada de vapores, eliminando así la
necesidad de adhesivos o flejes adicionales. A partir de 18” de diámetro, el
aislante para ® tuberías Fiberglas ASJ y FSK viene con una solapa adhesiva.
Usos
de aplicación
El
aislamiento para tubería con y sin recubrimiento que funciona con temperaturas
de 0 °F ( - 1 8 ° C) a 8 5 0 °F ( 4 5 4
° C ), son aislamientos térmicos ideales para tuberías de proceso y servicio,
que conducen vapor , agua caliente , agua helada, refrigerantes, gases y toda
clase de fluidos en que se requiera ahorrar energía. Por sus características,
los preformados de fibra de vidrio son los de mayor uso en las áreas de:
petroquímica básica, petroquímica secundaria, refinación, gas, farmacéutica,
alimenticia, química y generación de electricidad. Además de aplicaciones en
hoteles, hospitales, edificios comerciales, restaurantes y clubes deportivos.
Tipos
de aislamiento de tuberías
Tubo corrugado. El tubo corrugado es simplemente un tubo de plástico que aísla la
tubería del contacto con los materiales de la pared. Se utiliza en casos
en los que la tubería está empotrada y no hay manera de aislarla con otro tipo
de material más grueso. Su uso no es aconsejable, ya que no evita los problemas
de condensación. En todo caso sí que impide el contacto de yesos o morteros con
las tuberías metálicas, algo que pueda deteriorarlas con el paso del tiempo.
Coquilla flexible de espuma elastomérica, de
lana de vidrio o de lana de roca. Este tipo de coquilla es el más empleado en el aislamiento de tuberías,
existen distintos grosores dependiendo de si la tubería lleva agua caliente,
agua fría o la longitud de la misma y del servicio que da.
Cubre tuberías de lana de vidrio. Este tipo de aislamiento es conveniente en
casos en los que la tubería vaya a quedar expuesta a agentes externos.
Desde el punto de vista de aislamiento es muy similar a las anteriores, se
diferencia por una especie de lámina que la cubre exteriormente.
¿Cuándo usar aislamientos de tuberías?
Tanto para agua fría, evitando de esta forma las posibles congelaciones
y condensaciones, como por agua caliente evitando las condensaciones. También
es aconsejable su uso tanto si la tubería trascurre superficialmente como
empotrada en la pared, aunque en este último caso es importante garantizar que
hay espacio disponible en el tabique para colocar la tubería y su aislamiento.
Ventajas
Máxima eficiencia térmica Garantiza la menor pérdida de calor del
sistema, lo que se traduce en un ahorro en el consumo de energéticos y por
consiguiente, se reduce la emisión de contaminantes.
Resistencia a la vibración El diámetro y la longitud de nuestra fibra,
esto impide que el aislamiento se asiente en los equipos sujetos a vibraciones.
Al conservar su forma original se garantiza uniformidad en la conductividad
térmica y flujo de calor en cualquier lugar.
Fácil de instalar y manejar No crea hongos ni bacterias, con lo que se
evita la aparición de olores y se alarga la vida útil del material.
Dimensionalmente estable La fibra de vidrio no se expande ni se contrae
al estar expuesta a bajas o altas temperaturas, con lo cual se evita la
formación de aberturas que permitan la fuga o entrada de calor.
Inorgánico e inodoro No favorece la formación de hongos, ni bacterias
con lo que se evita la aparición de olores y se alarga la vida útil del materia
Aplicaciones de Aislamiento Técnico Industrial de las Tuberías Isover
Asegurar la estabilidad térmica del sistema de transporte del fluido y
la seguridad del proceso
§
Proporcionar
aislamiento térmico que mejore la eficiencia energética, reduciendo las
pérdidas de calor y las emisiones de CO2
§
La
seguridad, protegiendo al personal de las superficies calientes - frías
§
Evitar y
reducir la corrosión ocasionada por la humedad y la condensación
§
Reducir los
niveles de ruido causados por la turbulencias, vibraciones...
§
Ofrecer una
protección pasiva contra incendios, mejorando la seguridad de la planta.
Las soluciones de aislamiento de
tuberías de lana mineral Isover son la opción perfecta para hacer frente a las
exigencias de aislamiento térmico, acústico y de protección contra el fuego en
un solo producto., siendo ideales para una amplia gama de aplicaciones y rangos
de temperatura, desde plantas criogénicas a tuberías de calor en las centrales
térmicas.
Las soluciones de lana mineral
Isover ULTIMATE ofrecen una combinación innovadora de alta eficiencia térmica y
ligereza, por lo que son particularmente eficaces en espacios limitados
contribuyendo a lograr un alto rendimiento térmico con espesores inferiores que
las soluciones tradicionales.
Aislamiento
Térmico.
Aislamiento térmico es la
capacidad de los materiales para oponerse al paso
del calor por conducción a través de ellos. Todos
los materiales oponen resistencia, en mayor o menor medida, al paso del calor a
través de ellos.
Algunos, muy escasa, como
los metales, por lo que se dice de ellos
que son buenos conductores; los materiales de construcción tienen una
resistencia media. Aquellos materiales que ofrecen una resistencia alta, se
llaman aislantes térmicos específicos o, más sencillamente, aislantes
térmicos.
Cuando se produce un
"agujero" en el aislamiento producido por un material muy conductor
sin estar debidamente aislado, o un agujero físico, se habla de un puente térmico. Los puentes térmicos más
comunes en una vivienda, suelen presentarse en la zona de puertas y ventanas.
Factores
de consideración en un aislamiento térmico.
Hay muchos factores que se toman
en cuenta al momento de aislar tuberías en los diferentes procesos que estos
conllevan:
·
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.
De esta manera se dará a conocer
algunos de los diferentes tipos de aislantes como son:
Lana
de roca.
Se utiliza principalmente como aislamiento térmico y como
protección pasiva contra el fuego en la edificación, debido a su estructura
fibrosa multidireccional, que le permite albergar aire relativamente inmóvil en
su interior.
La estructura de la lana de roca contiene aire seco y
estable en su interior, por lo que actúa como obstáculo a las transferencias de
calor caracterizándose por su baja conductividad térmica, la cual está entre
los 0.050 y 0.031 W/m·K, aislando tanto de temperaturas bajas como altas.
Coquillas de Espuma elastomérica.
La espuma elastomérica es un aislamiento térmico formado por caucho
sintético, y con estructura celular cerrada. Se presenta en forma de coquillas,
para el aislamiento térmico de
tuberías, y de planchas para el aislamiento
térmico de conductos de climatización y accesorios.
Este material, posee una baja conductividad térmica, excelente flexibilidad y facilidad y rapidez de instalación.
Conductividad:
Cuanto menor sea la
conductividad, mejor será el aislamiento térmico del material. En la ficha
técnica del fabricante, deberá figurar este valor (ensayado según normas
homologadas), a una temperatura dada (generalmente son 10ºC). A modo de
ejemplo, en la siguiente tabla se reflejan valores de conductividad térmica de
una coquilla de lana mineral a diferentes temperaturas de trabajo, siendo de
0,032 W/mK para 10ºC
Espesor:
Especialmente relevante en la elección de un aislamiento
para tuberías, es el espesor del material. Lógicamente, cuanto mayor sea este
valor, mejor comportamiento térmico se obtiene. Esta magnitud, aportada por los
fabricantes en milímetros, está estrechamente relacionada con los
requerimientos normativos del Reglamento de Instalaciones Térmicas de los
Edificios (RITE), en los que se fijan los espesores a emplear, en función de la
temperatura de trabajo y los diámetros de la tubería. A continuación, a modo de
ejemplo, se muestra una tabla con los espesores del fabricante del material de
apartado anterior en función de los rangos de temperaturas y los diámetros de
las tuberías.
Costo
de aislamiento térmico
El aislamiento térmico ayuda a
ahorrar gran parte de la energía necesaria para este proceso y un óptimo
aislamiento haciendo que los equipos sean más eficientes y trabajen con menores
costos.
El grueso óptimo de un aislante se puede determinar
por consideraciones puramente económicas.
Dónde:
b= Costo anual/ft2 de rubros
dependientes del espesor como: amortización, costo financiero.
c= Costo anual/ft2 de rubros
independientes del espesor como el mantenimiento.
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