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23/02/15
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23/02/15
Aislamiento Trmico
Introduccin
En todos los procesos trmicos se tienen diversas perdidas de
energa.Dichas perdidas se presentan al interactar los elementos
unitarios de los procesos con el medio ambiente.
Fundamento Terico.
Qu es el calor?
Fundamento Terico.
Es el efecto a travs de la frontera de un sistema, debido a la
desigualdad en la temperatura entre el sistema y su entorno.
Fundamento Terico.
La transferencia de calor incremental y total a un sistema
durante un proceso:
Q1-2=Q
Fundamento Terico.
Transferencia de calor a un sistema por unidad de masa:q =
Q/m
Fundamento Terico.
Cuando no ocurre un flujo de calor a travs de la frontera de un
sistema durante un proceso, se usa el trmino adiabtico para indicar
que no se ha efectuado una interaccin de calor.
Principales modos de transferencia.
Conduccin.
Conveccin.
Radiacin.
Principales modos de transferencia.
Principales modos de transferencia.
Ley de Fourier
Ley de Fourier
Donde:
qx flujo de calor.
K coeficiente de conductividad trmica.
Es una propiedad de cada material y sus unidades en el SI son
[W/(m*K)].
Ley de Fourier
Resistencia Trmica:
Razones para aislar
Conservacin de la energa
Conservar la energa mediante la reduccin de la velocidad del
flujo de calor es la razn principal de las superficies aisladoras.
Se dispone con amplitud de materiales para aislamiento que se
comportan de manera satisfactoria en el rango de temperaturas de
-268 C hasta 1000 C.
Proteccin y comodidad personales
Una superficie que est demasiado caliente representa un peligro
para las personas que trabajan en esa zona, ya que pueden tocarla
accidentalmente y sufrir quemaduras. Para prevenir este peligro y
cumplir con las normas de seguridad, las temperaturas de las
superficies calientes deben reducirse por debajo de 60 C mediante
el asilamiento.
Mantenimiento de la temperatura del proceso
En la industria qumica algunos procesos son sensibles a la
temperatura y es necesario aislar los tanques en los que se llevan
a cabo, as como las tuberas de flujo, con el fin de mantener la
misma temperatura en toda su extensin.
Prevencin de la corrosin y la condensacin
El vapor de agua que existe en el aire se condensa sobre las
superficies exteriores de los tanques o tubos cuando su temperatura
cae por debajo del punto de roco, a menos de que cuenten con un
aislamiento adecuado. El agua lquida sobre las superficies
expuestas de los tanques o tubos metlicos fomentar la corrosin, as
como el desarrollo de algas.
Reduccin del ruido y la vibracin
Un beneficio adicional del aislamiento trmico es su capacidad
para amortiguar el ruido y las vibraciones. Con una seleccin
apropiada del material aislante se pueden lograr, adems,
reducciones considerables de nivel de ruido.
Tipos de aislantes trmicos:
Materias minerales fibrosas o celulares, como el vidrio, la
slice, las rocas, las escorias o el asbesto (ya en desuso).
Materiales orgnicos fibrosos o celulares, como la caa, el
algodn, el caucho, la madera, la corteza de rbol y el corcho.
Tipos de aislantes trmicos(cont.)
Plsticos orgnicos celulares, como el poliestireno o
poliueretano.
Materiales que reflejan el calor (que deben dar a espacios vacos
o llenos de aire o gas).
Las formas fsicas ms comunes de los tipos de aislamiento
industriales:
De relleno suelto y cemento. Son polvos, grnulos o ndulos con
los que se puede revestir -o inyectar mediante soplado- paredes
huecas u otros espacios. El cemento aislador es un material suelto
que, cuando se mezcla con agua para obtener plasticidad o
adhesividad, se puede aplicar sobre una superficie y dejar que se
seque para que sirva como aislante.
Flexible y semirrgido:
Se pueden obtener materiales con grados variables de
compresibilidad y flexibilidad, bloques fibrosos o fieltro, tanto
orgnicos como inorgnicos (con aglutinantes o sin ellos), en lminas
y rodillos de muchos tipos y variedades. Las cubiertas y las caras
se pueden sujetar a uno o los dos lados y servir como refuerzos,
barreras de proteccin contra el vapor, superficies de reflexin o
acabados superficiales.
Rgido
Estos materiales existen en bloques, placas o lminas,
pre-conformados durante la fabricacin, de espesores, anchuras y
longitudes estndares. Estn disponibles para tuberas y superficies
curvas en segmentos o secciones medias, en los que los radios de
curvatura se ajustan a los tamaos estndares de las tuberas y los
tubos.
De reflexin:
Se dispone de material de reflexin en lminas y rodillos de
construccin de una o varias capas y en formas premoldeadas con
espacio de aire integrados.
Moldeados en el sitio.
Estos materiales existen como componentes lquidos que se pueden
verter o rociar en el sitio para formar espumas aisladoras rgidas o
semirrgidas. Tambin se pueden rociar en el sitio materiales
fibrosos mezclados con aglutinantes lquidos.
Consideraciones para la eleccin de un termo aislante
Lmites de temperatura. Es importante que los termoaislantes
mantengan sus propiedades, aun sometidos a temperaturas
extremas.
Conductividad trmica. Dato necesario para calcular la
transferencia de calor y con base en ello determinar la calidad o
eficiencia del termoaislante.
pH. grado de alcalinidad o acidez; es una propiedad muy
importante, ya que el termoaislante no debe provocar corrosin.
Apariencia. Es significativa en reas expuestas o visibles.
Capilaridad. Importante, sobre todo, cuando el termoaislante
pudiera hacer contacto con lquidos peligrosos o flamables, o en
reas de lavado frecuente.
Combustibilidad. Los termoaislantes no deben contribuir a la
propagacin del fuego.
Resistencia a la compresin. Es importante cuando el
termoaislante pueda verse sometido a compresin o abuso mecnico que
pudiera deformarlo.
Densidad. Es importante por su efecto sobre las propiedades del
termoaislante, sobre todo la conductividad trmica.
Estabilidad dimensional. Significativa cuando el material se va
a ver sometido a cambios de temperatura, torsiones y esfuerzos por
la dilatacin trmica de la tubera o equipo.
Procreacin de hongos y bacterias. Importante en las industrias
de alimentos, bebidas, medicinas y cosmticos.
Agrietamiento. Importante en aplicaciones a muy alta temperatura
y durante el manejo, transporte e instalacin del material.
Transmisin de sonido. Es importante en el tratamiento de tuberas
con manejo de fluidos a muy alta presin y velocidad, en expansiones
y contracciones de tubera.
Toxicidad. Combinada con riesgo de incendio, es muy importante
en reas transitadas y espacios cerrados.
Repelencia a la humedad. Si se tiene baja capilaridad, se tiene
alta repelencia.
Caractersticas y propiedades de los materiales termo aislantes
industriales para alta y baja temperatura.
Silicato de calcio. Granular y moldeado en formas rgidas.
Su rango de temperatura de servicio es de 308 K (35C) hasta 1088
K (815C).
Uso > 710 K (250C), puesto que absorbe agua.
Otras.
Tiene pobre estabilidad dimensional.
Es no combustible y debe colocarse con recubrimiento de
proteccin.
Fibra de vidrio.
Con aglutinantes orgnicos.
Temperatura mxima 727 K (454 C).
Su densidad comercial es comnmente entre 16 y 96 kg/m 3.
Tienen baja conductividad trmica.
Facilidad de corte.
Bajos costos de instalacin.
Buena absorcin de ruido.b) Con aceites minerales.
Densidad comercial usual es 48 kg/m 3.
Baja conductividad trmica.
Facilidad de corte.
Temperatura mxima 728 K (454 C).
Vidrio espumado
Celular, rgido sin aglutinantes ni fibras de refuerzo.
Segmentos curvos y pre-formados para accesorios de tuberas.
Temperatura mxima 755 K (482C).
Facilidad de corte.
Total impermeabilidad al agua y al vapor, no absorbe fluidos
potencialmente peligrosos, resiste a los cidos, susceptible en
medios alcalinos.
Buena estabilidad dimensional y alta resistencia a la compresin
(689 kPa)(7,0 kg/cm 2 ).
Puede instalarse sin enchaquetado metlico y en instalaciones
subterrneas.
Lana de roca.
a)Con aglutinantes orgnicos.Facilidad de corte.
Baja resistencia al impacto y a la compresin.
Buena estabilidad dimensional.
bajos costos de instalacin y buena absorcin de ruido.
Su temperatura mxima de aplicacin es hasta 923 K (650 C) para
medias caas y hasta 1255 K (982 C) paraplacas rgidas y
semirrgidas.
b) Con aceites minerales.Su densidad comercial usual es de 96 a
144 kg/m 3.
Facilidad de corte, baja resistencia al impacto y a la
compresin.
Buena estabilidad dimensional, bajos costos de instalacin y
buena absorcin de ruido.
Temperatura mxima de aplicacin es hasta 923 K (650 C).
Perlita expandida.
Silicato complejo.
Es repelente al agua, otorga facilidad de corte, no corroe al
acero inoxidable sujeto a esfuerzo.
incombustible. Se protege con enchaquetado de aluminio.
Temperatura mxima de aplicacin es hasta 922 K (649 C).
Elastomrico
Mezcla de resinas espumadas y hules sintticos.
Temperatura mxima de aplicacin es hasta 377 K (104C).
Posee baja permeabilidad al agua y al vapor de agua.
Facilidad de corte e instalacin.
Buena resistencia al ozono.
Es combustible, autoextinguible y econmico en instalaciones a
baja temperatura. No contiene clorofluorocarbonos.
Poliestireno
Temperatura mxima de aplicacin es hasta 353 K (80C).
No contiene clorofluorocarbonos.
Es un material ligero de excelentes caractersticas de corte e
impermeable al agua.
Es combustible, aunque se puede producir como
autoextinguible.
Requiere barrera de vapor y proteccin contra intemperie. Es
econmico en instalaciones a baja temperatura.Poliuretano
Espumado en sitio.
Su temperatura mxima de aplicacin es hasta 383 K (110C).
Es un material ligero de excelentes caractersticas de corte.
impermeable al agua.
Es combustible, aunque se puede producir como autoextinguible.
Requiere barrera de vapor y proteccin contra intemperie.
Determinacin de espesor ptimo de aislamiento.
La Determinacin Del Espesor ptimo De aislamiento requiere los
anlisis de la transferencia de calor y el econmico, lo cual puede
resultar tardado. Sin embargo, en Mxico se puede hacer una seleccin
en minutos mediante las tablas contenidas en la Norma Oficial
Mexicana NOM- 009-ENER-1995
Catalogo de aislamiento trmico
INSUL-THERM
OTRA COMPAA
http://youtu.be/2S3adyB-yaU
https://www.youtube.com/watch?v=2S3adyB-yaU
