Aislamiento Termico

¿Que es el Aislamiento Térmico?

Es el método con el cual tratamos de aislar térmicamente una superficie reduciendo la transferencia de calor hacia o desde el ambiente mediante el uso de materiales aislantes o de baja conductividad térmica

Objetivos

• Minimizar las pérdidas de energía por transferencia de calor hacia o desde el ambiente

• Proteger al personal y bienes

• Proteger el ambiente

Razones para su utilización

Necesidades del proceso

Seguridad de personas y bienes

Reducción de las pérdidas energéticas

Reducción de la contaminación ambiental

El CO2 y el Efecto Invernadero

El SO2 y la Lluvia Acida

MATERIALES AISLANTES

Se define así a aquellos materiales cuya principal característica física es su baja conductividad térmica.

La conductividad térmica es la característica que expresa la mayor o menor dificultad del material para permitir la transferencia de calor

SELECCIÓN DEL MATERIAL AISLANTE

La conductividad térmica es bastante parecida entre los materiales aislantes, por lo que no es esta característica la principal diferencia entre ellos.

La diferencia radica en sus características físico - químicas. Por lo que se deben tener en cuenta lo siguiente.

• Las contracciones y dilataciones del aislante.

• Su resistencia al fuego.

• La acción de disolventes y agentes atmosféricos.

• Las solicitaciones mecánicas.

• Máxima temperatura de empleo.

NORMAS TÉCNICAS QUE DEBEN CUMPLIR LOS MATERIALES AISLANTES

Todo material aislante debe cumplir ciertos requisitos mínimos para ser considerado como tal, los cuales deben ceñirse a normas técnicas de evaluación elaboradas por entidades especializadas.

Estos requisitos están dirigidos a obtener información acerca de lo siguiente:

• Características dimensionales.

• Densidad.

• Propiedades de transferencia de calor

• Máximas temperaturas de uso.

• Análisis químicos.

• Resistencia al fuego.

• Absorción de agua, etc.

Las entidades técnicas que han elaborado normas de calificación de materiales aislantes son varias en el mundo, sin embargo la más conocida y difundida a nivel nacional son las normas ASTM.

DISEÑO DEL AISLAMIENTO TERMICO

Determinación del espesor del aislamiento

La Transmisión de calor se genera por:

• Por conducción

• Por convección

• Por radiación

TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONDUCCION

CONDUCCIÓN: Flujo de calor a través de medios sólidos por la vibración interna de las moléculas y de los electrones libres y por choques entre ellas. Las moléculas y los electrones libres de la fracción de un sistema con temperatura alta vibran con más intensidad que las moléculas de otras regiones del mismo sitema o de otros sistemas en contacto con temperaturas más bajas. Las moléculas con una velocidad más alta chocan con las moléculas menos excitadas y transfieren parte de su energía a las moléculas con menos energía en las regiones más frías del sistema. Las moléculas que absorben el excedente de energía también adquirirán una mayor velocidad vibratoria y generarán más calor (energía potencial -absorbe calor- energía cinética -emite calor).

q = (Tsi - Tse)*k/d

q = flujo de calor por conducción

Tsi = temperatura interna

Tse = temperatura externa

k = Conductividad térmica del material.

d = Espesor del material.

TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN Y POR RADIACIÓN

CONVECCIÓN: Es el flujo de calor mediante corrientes dentro de un fluido (líquido o gaseoso). La convección es el desplazamiento de masas de algún líquido o gas. Cuando una masa de un fluido se calienta al estar en contacto con una superficie caliente, sus moléculas se separan y se dispersan, causando que la masa del fluido llegue a ser menos densa. Cuando llega a ser menos denso se desplazará hacia arriba u horizontalmente hacia una región fría, mientras que las masas menos calientes, pero más densas, del fluido descenderán o se moverán en un sentido opuesto al del movimiento de la masa más caliente (el volumen de fluido menos caliente es desplazado por el volumen más caliente). Mediante este mecanismo los volúmenes más calientes transfieren calor a los volúmenes menos calientes de ese fluido (un líquido o un gas).

Por ejemplo, cuando calentamos agua en una estufa, el volumen de agua en el fondo de la olla adquirirá el calor por conducción desde el metal de la olla y se hará menos denso. Entonces, al ser menos denso, se moverá hacia la superficie del agua y desplazará a la masa superior menos caliente y más densa hacia el fondo de la olla.

RADIACIÓN: Es la transferencia de calor por medio de ondas electromagnéticas. No se requiere de un medio para su propagación. La energía irradiada se mueve a la velocidad de la luz. El calor irradiado por el Sol se puede intercambiar entre la superficie solar y la superficie de la Tierra sin calentar el espacio de transición.

Por ejemplo, si colocamos un objeto (tal como una moneda, un coche, o a nosotros mismos) bajo los rayos del Sol directos; al poco tiempo notaremos que el objeto se calentará. El intercambio de calor entre el Sol y el objeto ocurrirá por medio de radiación.

Un Depósito de Calor es un sistema capaz de absorber calor de un objeto con el que está en contacto térmico sin que ocurra un cambio de fase o una variación significativa en su temperatura.

h = hr + hcv

donde:

h = Coeficiente superficial de transmisión de calor.

hr = Parte radiactiva del coef. superficial. Depende de la temperatura, del acabado superficial y de su emisividad .

hcv = Parte convectiva del coef. superficial. Depende de la velocidad el aire, la orientación de la superficie, el tipo de material, la diferencia de temperatura, etc.

COBERTURAS DEL AISLAMIENTO

Existen varios tipos de coberturas que son válidas para los diversos tipos de aislamiento. Las coberturas más usadas son:

• Planchas de aluminio.

• Planchas de acero galvanizado.

• Planchas de acero Inoxidable.

• Tela de tocuyo impregnado con un mastic.

Los espesores de las planchas varían desde 0.4mm hasta 1mm dependiendo las exigencias de la zona.

De acuerdo a lo mencionado se pueden encontrar normas elaboradas por empresas particulares o por entidades o asociaciones de fabricantes e instaladores. Entre las normas conocidas en el Perú estas las siguientes:

- Estándar E13-04-01 de Petroperu S.A.

- Especificación de Construcción EC-N1 de Repsol S.A.

- Standard Specification 9-11-1 de la UOP.

AISLAMIENTO DE TANQUES Y DEPÓSITOS DE ALMACENAMIENTO

Para el aislamiento de tanques y depósitos se recomienda lo siguientes:

A. El material aislante a utilizar debe ser en forma de bloques o paneles semirrígidos o en su defecto utilizar mantas reforzadas con malla galvanizada.

B. La fijación podrá ser con platinas distanciadoras y pines soldables.

Con este sistema los pines soldados al tanque y el aislamiento se clavan en dicho pines y se asegura con arandelas planas. Posteriormente se coloca la cobertura que se asegura con tornillos a las platinas distanciadoras.

C. Mediante Fijación con flejes y anillos distanciadores

Mediante este sistema el material aislante es asegurado primero con flejes que son tensionados adecuadamente mediante el uso de resortes de expansión y posteriormente se coloca la cobertura que es asegurada a los anillos distanciadores previamente instalados mediante tornillos autoroscantes.

D. Cobertura

La cobertura podrá ser delisa u ondulada, aunque en algunos sistemas se demanda el uso de ésta última.

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