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Aislamiento térmico

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Chapa Aislante-Nuevo material

I+D+I, Chapa Aislante

Ojeando en el departamento de I+D+I, esta fotografía y comentando las singularidades de este tipo de residencia, nos preguntamos, si podríamos hacer algo por esta señora…

 

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Fuente: El País-Guetos de hojalata

 

Lo primero que nos llama la atención es la dignidad con que posa delante de su “casa”, pero es de los materiales de esta vivienda “arquetipo”, de las “bidonvilles” de todo el Mundo, de lo que queremos hablar. La característica principal de la misma es que esta recubierta de chapa metálica ondulada, que tiene un coeficiente de transmisión  térmica muy elevado 300-400 w/mK y eso hace que la energía recibida por radiación solar de onda corta, no sea capaz de disiparla con la misma rapidez con que incide sobre ella, por lo que aumenta la temperatura del soporte metálico y la emisividad del mismo,  hasta que alcanza un punto de equilibrio, lo que convierte esta residencia en un día canicular, en un autentico “horno” -En un día soleado a “solo” 30ºC de temperatura ambiental, un soporte de chapa puede alcanzar una temperatura de equilibrio a 50ºC +/- según la tipología y a 45ºC y puede alcanzar hasta los 70-80ºC, reemitiendo esta temperatura hacia el interior/ exterior en forma de radiación de onda larga, convirtiendo la envolvente del recinto habitacional o industrial en un enorme radiador de “calor radiante”.

 

Huevos al sol

..el soporte metálico, no disipa la temperatura a la misma velocidad que recibe la radiación solar, aquí puede haber una temperatura ambiente de 45-50ºC y el soporte metálico alcanza una temperatura de equilibrio a los 70-80ºC.

 

¿Y cuando hace frío fuera..?  La segunda ley de la termodinámica, nos dice que la naturaleza se obceca en disipar en el entorno tanta energía como recibe, en este caso, el foco emisor de energía está dentro de la vivienda -La cocina de esta señora- y como el recubrimiento metálico exterior la disipa inmediatamente por su alto coeficiente de transmisión térmica, si la señora no duerme pegada a la cocina no entrará en calor, ya que en el resto del recinto, el punto de equilibrio está..a la temperatura ambiente exterior…

 

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¿Y si pone más “candela”, para aumentar la temperatura…? Entonces, aumentaría la humedad relativa en el interior de la vivienda y condensaría contra la chapa, como si de un cristal se tratase..

 

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¡Hummm….!

Otros ejemplos

Estos perfiles metálicos son la forma más común de cubrición en recintos destinados a distintos usos, industriales o no, mediante la utilización de chapa metálica simple perfilada en frío, de acero, zinc, aluminio etc.., con distintas morfologías, sean estas trapezoidales o en onda de distinto tamaño, -El perfilado en frío, es la manera de rigidizar/estructurar la chapa simple procedente de una bobina,  para poder salvar vanos de longitud variable, según la geometría del perfil-

 

Museo

..si las “chapas” de la señora fueran de titanio, seguiría teniendo los mismos problemas…

 

Guggenheim-Bilbao-Matter-of-Time

..y no se trata de colocar más espesor porque sigue teniendo el mismo coeficiente de transmisión térmica..

 

Otra opción es el panel sanwich, compuesto de dos perfiles metálicos y un alma de aislamiento térmico -Poliuretano, poliestireno, lana de roca etc…- pero el incremento de temperatura en su cara exterior, en zonas de fuerte insolación, es el mismo que en la chapa perfilada simple, por lo que aumenta el salto térmico, afectando al espesor del material aislante, el material es caro -El poder adquisitivo de la señora no llega- llevárselo es un problema y de hecho se manufactura en líneas de fabricación que atienden mercados “regionales”

 

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Panel sanwich tipo, con alma de espuma rígida de poliuretano, para cubiertas, cerramientos exteriores, interiores, falsos techos y….

 

…para neveras, por ejemplo, en este caso el revestimiento exterior es de acero inoxidable y el alma aislante es como la que vemos en la imagen anterior..

 

Nevera-Whirlpool

Aislamiento en tubos

Los tubos, también presentan un enorme problema porque se “comen” cantidades ingentes de energía.

Tuberias Arias

Instalación de tubos en una Industria alimentaria.

 

y aislar un tubo “in situ” es una tarea complicada, el diámetro cambia, tiene codos, válvulas, depósitos..

Sección aislamiento de tuberia

Y todo surge del mismo sitio..

 

Trén de laminación

Alto horno y tren de laminación donde se malea el material hasta alcanzar el espesor deseado…

Tenemos así chapa “chapa” gruesa como vimos anteriormente o bobinas.para todo tipo de usos.

Bobinas de chapa

Pasa a una linea de pintado, se vuelve a rebobinar y después se puede llevar a cualquier sitio…

Pintadora INCO

Con estos ejemplos, como un somera exposición del “Estado de la Técnica” , se pretende encontrar un nuevo material compuesto que permita paliar el elevado coeficiente de transmisión térmica del soporte metálico, que se trate, cambiando la naturaleza y las propiedades que tienen sus componentes por separado.

Recurrimos a un material extraordinario, una microesfera hueca de cerámica, que ya se utiliza en pinturas para el aislamiento térmico y se emplean en el sector industrial, nosotros prescindimos del Polímero/Pintura, al no alcanzar los valores deseados y usamos la microesfera a nuestra manera, para el material que buscamos.

 

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Microesfera hueca de cerámica seccionada para mostrar su morfología

 

La microesfera hueca de cerámica, tiene un espesor variable a partir de 20 micras, vacío en su interior, como si fuera un micro-termo, las paredes exteriores e interiores son reflexivas, tienen un bajísimo coeficiente de conductividad térmica y permite preconformar el soporte metálico sin romper el revestimiento, porque también tiene una excelente resistencia a la compresión

 

Web

Textura de la microesferas huecas de cerámica, al tacto es lo mismo que si tuviéramos “harina” entre las manos.

 

Queremos que “funcione” de esta manera, el valor lambda “ƛ” es el coeficiente de transmisión térmica de cada material, en este gráfica podemos apreciar la diferencia entre el revestimiento cerámico y el soporte metálico, a partir de este valor se calculan las demás ecuaciones de la transmisión térmica, el composite debiera acercarse al valor del revestimiento.

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Incorporamos las microesferas al final de linea continua de pintado de bobinas de chapa, de tal manera que nos proporcione un acabado continuo cerámico, más o menos de esta manera, en un espesor medio de 80 micras o más, por cara.

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y eso nos proporciona unos resultados sorprendentes.

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Chapa perfilada a una temperatura ambiente de 30ºC, en un día soleado, la parte izquierda es una chapa lacada normal, la derecha tiene acabado cerámico.

 

Ya solo queda volver a rebobinar la chapa con el revestimiento cerámico y así se puede llevar, a todo el Mundo.

 

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Y en cualquier parte con un “porta/bobinas”, una perfiladora y una máquina de corte a la medida, podemos suministrar al cliente final, chapas de todo tipo de geometría según sus necesidades.

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El tubo soldado, y la chapa para otras aplicaciones, van por otro camino.

CONCLUSIONES:

Es un nuevo material aislante, que se obtiene en un linea de pintado de bobinas metálicas de distinto tipo y espesor variable, con un acabado continuo de microesferas huecas de cerámica, que permiten preconformar el material resultante sin romper el revestimiento cerámico aislante, para distintos usos , chapa lisa, paneles sanwichs, tubos, chapa perfilada, cerramientos, cubiertas etc..

La incorporación de microesferas huecas de cerámica le otorgan aislamiento térmico al soporte metálico y este proporciona a las microesferas un soporte que le aporta maleabilidad para distintos usos específicos, donde se precise un tipo de chapa estas cualidades aislantes.

El aislamiento cerámico mantiene el soporte metálico a temperatura ambiente evitando el aumento de temperatura del soporte metálico.

Al incorporase a procesos industriales sistematizados, permite la homogeneidad de características y valores uniformes de transmisión térmica.

Optimiza el Packaging, pudiendo transportarse en forma de bobinas de acero, para su manufactura en destino, o como chapa perfilada a medida.

Enlaces:

http://www.lavanguardia.com/vida/20150808/54434793566/cuando-el-coche-se-convierte-en-un-horno-mortal.html

Zircotec – UK’s largest thermal barrier ceramic coating offerings

https://es.wikiversity.org/wiki/Refractarios.

http://nissin-sangyo.jp/archives/category/info_all

http://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/16662/DiazOsttuhen_TFM.pdf  -“La cubierta metálica en el clima cálido húmedo: análisis del comportamiento térmico del techo de zinc de la vivienda vernácula dominicana”.

PATENTE INTERNACIONAL PCT.

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