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 (yesos, ladrillos, morteros) tienen una resistencia media. Aquellos materiales
que ofrecen una resistencia alta, se llaman aislantes térmicos
específicos o, más sencillamente, aislantes térmicos.
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.
Algunos de los tipos de aislantes de los cuales pueden variar dependiendo del material como son:
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.
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.
¿Cuáles son los
criterios técnicos para la elección del aislamiento térmico adecuado?
Los datos técnicos más importantes a tener en cuenta
para la elección del aislamiento térmico de las tuberías, son los siguientes:
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:
t= Caída total de temperatura
x= Espesor de la aislación
k=Conductividad térmica
hr=Horas trabajadas por año
p=Precio del BTU ($/BTU)
R=Resistencia térmica del aire (hr.ft2 F/BTU)
Costo de aislación por año.
B=bx +c
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.
Radio crítico.
El
aislamiento debe aportar beneficios crecientes en lugar de gastos fijos. La
medida del beneficio operacional es función directa de la cantidad de
aislamiento presente dentro de las circunstancias de funcionamiento del equipo.
Se consideran parámetros como:
- Diámetro nominal de la tubería;
- Temperatura de operación;
- Tipo de fluido y material aislante.
Para un cuerpo cilíndrico se denota:
Para un cuerpo esférico se denota:
Dónde:
k=
Coeficiente de conductividad térmica
h=
Coeficiente de transferencia de calor por convección.
