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Aislamiento térmico

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¿Como funciona..?

Aislando tuberia de inox con PINTAGEL3

Aplicación de “PINTAGEL” sobre tubería de acero inox.

 

El aislamiento térmico es la característica que tienen algunos materiales de presentar una gran resistencia a  la transmisión del calor. Evitar estas perdidas supone un coste muy importante tanto de instalación, como de mantenimiento.

La industria dispone de un amplio abanico de materiales aislantes, aunque ninguno con las singularidades de “PINTAGEL”. La base aislante es de microestructuras de Aerogel (SiO2), vehiculadas en una emulsión acrílica de base agua, que permite su perfecta adherencia a cualquier soporte, el coeficiente de transmisión térmica y la forma de aplicación, conforman un nuevo material aislante innovador, para la Industria en general, la agroalimentaria, la térmica, la del petróleo, la manufacturera.

Para poder cuantificar la ganancia térmica de un material aislante, primero debemos saber la cantidad de energía que irradia el cuerpo cuya temperatura queremos atenuar.

Llamamos irradiación calorífica al intercambio de calor entre superficies “calientes” que emiten y absorben radiaciones de onda larga correspondientes al espectro del infrarrojo lejano y en términos de temperatura absoluta (K)

Todas las superficies opacas emiten energía por unidad de area y unidad de tiempo (W(J/s)/m² ) en forma de radiación en una magnitud proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta T (ºK) y en función de la propiedad superficial denominada emitanciaemisividad є y de la constante σ = 5,67 x 10-8 (w/m2xK4) según la siguiente expresión llamada Ley de Stefan-Boltznan:

Irradiación calorífica  Qe =  σ • є  •  K4  = 5,67 • 10-8 • є  •  T(W/m² )

Cuando es un material homogéneo y conocemos la diferencia de temperatura, el coeficiente de transmisión térmica del material y el espesor aplicado. El  flujo de calor a través del mismo es por conducción, por lo que acudimos a la Ley de Fourier:

H/A= ∆T x ʎ / e(w/m² )

H/A=Flujo de calor por unidad de tiempo y de area ; ∆T= Diferencia de temperatura; ʎ =Coeficiente de transmisión térmica del material ; e= Espesor (w/m )

Conociendo el espesor y el coeficiente de conductividad térmica lambda ʎ (W/mºC)  se puede estimar su Resistencia térmica R (m²ºC/W) mediante la expresión:

R(m2ºC/W) = e (m)/ʎ (W/mºC)

Cuando se conoce el espesor y la Resistencia térmica de una capa homogénea, el flujo de calor por unidad de tiempo y de área también se puede determinar por la expresión:

Q=∆T/ R (W/m² )

El flujo de calor por unidad de área (Q), es la cantidad de calor que atraviesa una superficie por unidad de tiempo en w/m2, Por semejanza 1 w/m2=0,86 Kcal/h m2ºC   y definimos una kilocaloría como la cantidad de energía necesaria para aumentar 1ºC la temperatura de un kg. de agua.

La Potencia (P) o flujo total de calor se determina por la expresión.

P=Q x S (W o Kcal/h)

P=Potencia w o Kcal.;  Q=Flujo de calor (w/m) ;  S = Superficie m2

Con estas expresiones calculamos el flujo de calor en el siguiente caso práctico:

Calderín de vapor 2

Calderín de Vapor en Industria Alimentaria

 

En esta imagen realizamos dos mediciones simultaneas de temperatura de un calderín de vapor en una Industria alimentaria, vemos que en la zona sin aislar marca 163ºC y en la parte aislada con 5 mm. de “Pintagel”  86ºC.

Para calcular la irradiación calorífica del elemento a aislar acudimos a la siguiente expresión -Ley de Stefan-Boltznan.

Irradiación calorífica del  Calderín de Vapor sin aislar Qe = 5,67 •10-8 • 0,88 • (273º+163º)(w/m² ) = 1803,06 w/m² x 0,86 = 1.550,64 Kcal./hm²

Constante σ : 5,67 • 10-8 

Emisividad Hierro oxidado є  : 0,88

Temperatura absoluta ºK  elevada a la 4ª Potencia:  (273ºK+163ºC)4.

1 w/m ² = 0.86 Kcal/hm²

Y como “PINTAGEL” es una capa homogénea,  utilizamos, para calcular el flujo de calor la Ley de Fourier:

Q= 77ºC x 0,037 w/mºC / 0,005 m(w/m2 ) = 569,80 w/m2 x 0,86 = 490 Kcal./hm.

Q=Flujo de calor ; ∆T= Diferencia de temperatura 77ºC; ʎ =Coeficiente de transmisión térmica de “PINTAGEL” 0,037 w/mºC; e= Espesor 0,005 m-5 mm.

Como conocemos el espesor y el coeficiente de conductividad térmica (ʎ) de “PINTAGEL” se puede estimar su resistencia térmica R (m² ºC/W), mediante la expresión:

R(m² ºC/W) = e(m) / ʎ (W/mºC) = 0,005 m (5 mm)/ 0,037 w/mºC = 0,14 w/m²

Y el flujo de calor Q con este valor de resistencia térmica para el espesor indicado también podemos estimarlo por la expresión:

  Q= ∆T / R (W/m² ) = 550 w/m.² x 0,86 = 639,53 kcal.m² h ºC

1 w/m ² = 0.86 Kcal/hm²

La Potencia o flujo total de calor emitido P se determina por la expresión:

P = Q • S (W o Kcal/h)

Q= Flujo de calor .

S = Superficie total del elemento aislado en .

Y obtenido este valor total en vatios, nos permite calcular el ahorro de energía en unidades monetarias.

Vemos como una aplicación de “PINTAGEL” en un espesor de 5 mm. supone una disminución en la temperatura superficial del soporte de 163ºC a 86ºC +/- un 47,24%, suficiente para evitar quemaduras al tacto a un operario. Si aumentamos el espesor del aislamiento, aumenta su resistencia térmica, disminuyendo el flujo de calor desde el elemento tratado.

Las ecuaciones anteriores nos permiten calcular por sustitución de forma sencilla el espesor de aislamiento “PINTAGEL” necesario para reducir el flujo de calor. En el ejemplo que se expone a continuación vemos la dificultad de aislar, con los aislamientos disponibles en el mercado, un conjunto de válvulas y tubos de suministro de agua en un sistema anti-incendios, para evitar la posible congelación del agua en su interior.

Para elaborar un presupuesto, medimos la superficie a aislar y como sabemos el consumo de “PINTAGEL” x mm. y m2 y si hay algún tratamiento adicional, lo medimos en m2, y estimando la mano de obra de ejecución en horas hombre,  deducimos el precio final.

Al ser un revestimiento continuo con una perfecta adherencia a cualquier soporte metálico e impermeable al agua, “PINTAGEL” es una buena opción para el calorifugado de válvulas, tuberías, codos o depósitos metálicos a media temperatura (Hasta 200ºC +/-), naturalmente siguiendo los procesos que requieren este tipo de elementos, como el saneado y limpieza previa del soporte según norma, el tratamiento del soporte con una imprimación previa protectora de óxido “Lymuse”  -Fosfato de Zinc- de Europea de Pinturas Especiales y la aplicación de “PINTAGEL” en capas de 400 µm +/- hasta alcanzar el espesor predeterminado.

Si el elemento objeto del calorifugado/aislamiento está a temperaturas positivas >10ºC no hace falta ningún tipo de revestimiento de acabado y se puede aplicar directamente sobre el soporte sin tener que cortar el flujo o fluido de trabajo del elemento tratado, si  está a temperaturas negativas, hay que cortar el fluido interno para que pueda aplicarse “PINTAGEL” al soporte a una temperatura superior a >10ºC y que al aplicar las capas dePINTAGEL” que se precisen, vaya “secando” perfectamente cada mano aplicada para disipar el porcentaje acuoso de la emulsión , una vez aislado el elemento que va a trabajar a temperaturas negativas es necesario aplicar por el exterior de la aplicación, una “BARRERA DE VAPOR” final, Emulex B.Vapor de Europea de Pinturas especiales.

 

 

Tuberias y depositos, en una Empresa Lactea

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