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Aerogeles; materiales superaislantes térmicos

Aerogeles como aislantes térmicosEn la Unión Europea, existe un amplio consenso sobre el hecho de que el crecimiento económico futuro debe venir impulsado por paradigmas de mayor eficiencia energética.

La industria europea necesita nuevas tecnologías, productos y materiales con el objetivo de reducir y / o minimizar su dependencia energética. La eficiencia energética constituye un medio rentable para obtener una mayor independencia energética para los proveedores externos, para ganar competitividad económica o para lograr reducciones en las emisiones de gases de efecto invernadero.

En los últimos años, la Comisión Europea ha impulsado medidas innovadoras para mejorar la eficiencia energética de Europa y contribuir a los objetivos 40-27-27 [1] para 2030. Las directivas específicas, las etiquetas de energía y las normas para los productos ayudan al ahorro económico. En este contexto el desarrollo de nuevos materiales y productos se hace evidente.

Aerogeles 

Los aerogeles son materiales pertenecientes a la familia de los superaislantes térmicos avanzados.

Son materiales sólidos nano-estructurados, porosos, coloidales y amorfos con una estructura entrecruzada que da lugar a una red abierta de nanoporos. Como consecuencia de esta red interna de nanoporos, se produce un efecto denominado Knudsen, el cual provoca que los aerogeles sean los sólidos con el menor valor de conductividad térmica a presión ambiental (λ< 0,018Wm-1K-1), es decir, su resistencia térmica es superior a la de los materiales aislantes térmicos tradicionales como por ejemplo las espumas de poliestireno, lana de roca etc.

Otras propiedades [2] relevantes de un aerogel son su alta porosidad (típicamente entorno al 90% de su volumen es aire); como consecuencia, su baja densidad (el aerogel de sílice puede alcanzar valores de densidad de hasta 0.003g/cm3, es decir, tres veces superior a la densidad del aire a temperatura ambiente); una superficie especifica alta (alrededor de 800 m2 por cada gramo de aerogel); una muy baja constante dieléctrica (k = 1.0–2.0) y bajo índice de refracción (1–1.08).

Este conjunto de propiedades (ligereza, aislamiento térmico…) es el motivo de las múltiples aplicaciones que se están desarrollando para este atractivo material en sectores industriales dispares.

A modo de ejemplo se pueden citar los siguientes: aislante térmico y acústico en el sector de la construcción (p.ej. en fachada por el interior y/o exterior); colector de muestras de polvo cósmico; aislante térmico en la industria química y petrolera; en la industria farmacéutica, cosmética etc.

Los materiales de aislamiento convencionales tienen una conductividad térmica mínima en torno a 0,03 m-1K-1. Sin embargo, muchas aplicaciones industriales y de consumo de energía, tales como la construcción, automotriz, energía (petróleo y gas, almacenamiento de energía) o electrodomésticos, requieren materiales aislantes de menor espesor, que garanticen una mayor eficiencia de resistencia térmica, con el objetivo de optimizar los espacios utilizables, lograr una mayor eficiencia energética y contribuir a la reducción global de CO2.

Por lo tanto, la demanda, por parte de diversos sectores industriales de materiales superaislantes, está creciendo a escala global para lograr productos más competitivos y eficientes. En este contexto, los aerogeles, prometen ser la solución a estos nuevos retos.

Un proceso versátil

Respecto a la fabricación de los aerogeles, el proceso es muy versátil permitiendo la fabricación de aerogeles a partir de diferentes materias primas, es decir, se pueden obtener aerogeles puramente inorgánicos de sílice; poliméricos, de carbón, híbridos, etc. Así mismo, los aerogeles se presentan en diferentes formatos: granos, mantas, polvos, monolito (ver Figura 1).

Aerogeles

Figura 1. Imágenes de aerogeles en diferentes formatos: mantas, monolitos, polvo y granos (by TECNALIA R&I).

En la actualidad, el mercado global de los aerogeles ocupa una pequeña porción del mercado global de materiales de aislamiento como consecuencia de su alto coste de producción.

Debido al crecimiento esperado del mercado de aerogel (pasando de los 80 millones de euros actuales a alrededor de 550 millones de euros en Europa y alrededor de 1.896 a escala mundial en 2020), surgen nuevas iniciativas comerciales que pretenden obtener productos de aerogel más eficientes en función de los costes.

Estas estrategias están basadas en:

  • precursores más baratos que garantizan un alto rendimiento de los aerogeles finales
  • procesos de producción optimizados
  • integración de diversas tecnologías
  • procesos flexibles
  • mejor rendimiento
  • estrecha colaboración junto con los usuarios finales.

Un nuevo material superaislante, innovador, sostenible y competitivo

En TECNALIA consideramos que existe una ventana de oportunidad para desarrollar aerogeles de coste efectivo que puedan ser aceptados por diferentes sectores industriales de forma masiva. Junto a la compañía francesa KEEY AEROGEL hemos desarrollado un nuevo proceso que permite la fabricación de un aerogel altamente competitivo basándose en un proceso productivo sostenible e innovador, partiendo de una materia prima de muy bajo coste que incluye material reciclado con alto contenido en sílice.

Esta gran revolución supone un ahorro en costes de producción de este material cercano al 60%, fruto de este proceso pionero que permite integrar conceptos de economía circular, producción de precursores de bajo coste, optimización energética en proceso, así como minimización de costes logísticos.

Este desarrollo conjunto nos ha valido el reconocimiento con la consecución del segundo premio del Business Ideas Competition for Innovation organizado por la EIT Raw Materials (Berlín, Mayo 2017). Además de este galardón, también hemos conseguido uno de los tres premios concedidos en el World Materials Forum celebrado en Nancy (Francia) a finales de junio.

Referencias:
[1] Change our Energy System - Decarbonisation Energy Supply System - A policy framework for climate and energy in the period from 2020 to 2030 – COM(2014) 15 http://ec.europa.eu/clima/policies/2030/documentation_en.htm]
[2] G. M. Pajonk, S. J. Teichner “Proceedings of the first international symposium on Aerogels“ Springer 1985; 193.

 Artículo realizado por Eunate Goiti, Senior Researcher at Tecnalia

 
Modificado por última vez enViernes, 12 Junio 2020 10:24

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Impermeabilización de cubiertas: sistemas, materiales y características | PODCAST

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Aislamiento para tabiquería interior ONDUTHERM® WALL de Onduline ¡Más eficiente y resistente!

ONDUTHERM® WALL es un innovador sistema de aislamiento para trasdosados y tabiquería interior en seco que aporta múltiples ventajas respecto a los sistemas tradicionales, destacando por la mejora de la eficiencia energética, una instalación rápida y sencilla y una mayor resistencia a cargas e impactos frente a los sistemas tradicionales. El sistema resulta ideal para la rehabilitación energética por el interior de las viviendas o edificios industriales, aunque es perfectamente válido para obra nueva. Con la instalación del sistema ONDUTHERM® WALL se asegura el cumplimiento del CTE ya que está ensayado y certificado en resistencia al fuego, a cargas, aislamiento acústico y térmico, obteniendo unas excelentes prestaciones tanto térmicas como de resistencia a cargas e impactos. Más información: https://es.onduline.com/es/profesio...

UPONOR Soluciones sostenibles para la edificación

Uponor participó en la feria Berdeago de sostenibilidad, un sector en el que Uponor quiere ser líder, desde los objetivos que se ha fijado como empresa. El año pasado Uponor logró producir un 93% de energía certificada verde, con un objetivo ambicioso de ser 100% verdes en 2025. También han apostado por ahorrar consumos hídricos en el proceso de producción. "Esperamos estar en 2027 muy por debajo de las emisiones que pide la ONU en 2030. Todo esto, estamos buscando la acreditación EPDs que serán de obligado cumplimiento", nos explica en este vídeo Koldo Puente, gestor de cuentas de la Zona Norte de Uponor. Conscientes de que la construcción supone el 40% de las emisiones de carbono, Uponor implementa sus soluciones para apostar por la sostenibilidad en la construcción y favorecer la descarbonización de los edificios. Así, se está orientando a la industrialización de la construcción con soluciones de descentralización de edificios o de suelo radiante (climatización invisible). Destaca el sistema de autofijación para climatización por suelo radiante. Con ausencia de tetones, el contacto es directo de la plancha con la tubería, lo que da más libertad de diseño de la instalación y el contacto de tubería con el mortero es total. Otra novedad es el sistema de tubería Ecoflex Termo Twin, en el que conseguimos reducir el diámetro exterior y la envolvente con una nueva estructura interior de células de vacío con células de silicio. Logramos un valor de landa extremadamente bajo de 0,04. Esto es que en un km de tubería somos capaces de perder sólo 0,1 grados, lo que es una autentica revolución. #berdeago2022 #uponor

DAIKIN en la vivienda sostenible: Purificación, climatización, ventilación y aerotermia

Daikin España presentó en la feria berdeago las soluciones y tecnologías de su catálogo para la vivienda sostenible y eficiente. Los purificadores de aire Daikin, portátiles, cuentan con la tecnología Flash Streamer, patentada por Daikin, que elimina prácticamente el 100% de los virus y bacterias. Una tecnología silenciosa, con filtros electrostáticos y abalada por el Instituto Pasteur de Francia. También prodemos ver los aparatos split de climatización, equipos de alta eficiencia energética con un control muy avanzado con distintos filtros de calidad del aire que aseguran un ambiente saludable en las estancias, eliminan virus y bacterias, y combaten lo olores. Continuamos el recorrido por las soluciones de Daikin con los equipos de ventilación con recuperación de calor DUCO Box, que admiten diferentes configuraciones a nivel de conductos y de difusión de aire. Finalmente, la solución de aerotermia Daikin Altherma. En este evento, Daikin presentó el modelo de HidroKit con depósito de agua caliente integrado. Se trata de un depósito disponible en distintos tamaños y volúmenes, desde 180 l a 230 l. Todas las conexiones se ubican en la parte superior del equipo, lo cual facilita su instalación y su ubicación dentro de la vivienda. El equipo es combinable también con distintas unidades exteriores, permitiendo trabajar a diferentes rangos de temperatura. Visita la siguiente página web para más información sobre DAIKIN: https://www.daikin.es #berdeago2022 #daikin

Tecnología InCare de URSA que mejora la calidad del aire interior

URSA ha lanzado al mercado español nuevos conductos de lana mineral URSA AIR con la nueva y exclusiva tecnología InCare, que mejora la calidad del aire en espacios cerrados. Esta innovación elimina de forma más rápida hasta el 99,99 % de las bacterias mediante una tecnología a base de iones de cobre aplicada a los paneles de lana mineral de los sistemas de climatización. Conscientes de la importancia, cada vez mayor, de la calidad del aire interior y sus efectos sobre la salud de las personas, URSA añade un componente extra de seguridad y salubridad a su gama de conductos URSA AIR® y ayuda a sensibilizar a la sociedad de que la calidad del aire es un factor clave de su bienestar en los entornos cerrados. Laia Recasens, Product Manager de URSA, nos descubre en este vídeo sus beneficios: ● Inactivación microbiana El cobre de la tecnología InCare inhibe la reproducción bacteriana, por lo que ayuda a reducir el riesgo de alergias, enfermedades infecciosas y cuida la salud de las personas. ● Durabilidad Las propiedades del cobre no se deterioran y perduran en el tiempo y durante toda la vida útil. ● Material seguro El cobre es un material mineral natural respetuoso con la salud y el medioambiente. Ramón Ros, director general de URSA Ibérica afirma que “la pandemia nos ha hecho darnos cuenta de la urgente necesidad que existe de mejorar la calidad del aire en espacios cerrados. Hemos aprendido que protegernos de los virus y otras sustancias que contaminan el aire que respiramos es una prioridad para mantenernos sanos y tener calidad de vida. Por esta razón hemos apostado por desarrollar una tecnología que nos ayude a minimizar la transmisión de patógenos hoy y mañana”. Estudios realizados por un instituto de investigación independiente de acuerdo a la norma ISO 20743:2013 avalan que los nuevos paneles URSA AIR con tecnología InCare muestran una capacidad de reducción microbiana de hasta más del 99,99% en las paredes internas del conducto. A mayor rapidez biocida, mayor cuidado de la calidad del aire que circula por su interior. La tecnología InCare es una medida complementaria al mantenimiento y limpieza de conductos. No reemplaza las pautas marcadas por las normas ni las recomendaciones proporcionadas por los expertos. Los paneles fabricados con la tecnología InCare para la construcción de conductos mantienen, además, las tradicionales ventajas de la gama: gran absorción acústica, resistencia térmica y excelentes valores de reacción al fuego. Estos conductos contribuyen a mejorar la calificación obtenida por los edificios con certificaciones de eficiencia energética, sostenibilidad y salud como LEED, BREEAM, VERDE o WELL y disponen de Declaraciones Ambientales de Producto (DAP). “La OMS nos recuerda continuamente que mantener una correcta ventilación y climatización de los espacios interiores, a través de ventanas o mediante ventilación mecánica, es clave para prevenir el SARS-CoV. Para nosotros es una auténtica satisfacción responder a esta necesidad social y poder ofrecer a nuestros clientes y usuarios esta nueva tecnología que nos ayudará a habitar espacios más seguros, saludables y sostenibles”, asegura Ramón Ros. El lanzamiento de la tecnología InCare es resultado de la apuesta de URSA por la innovación que mejora la vida de las personas y da respuestas a los retos actuales y futuros de sostenibilidad, eficiencia y seguridad. Más información: https://bit.ly/3aY3UIg #innovacioncaloryfrio #ursa #calidaddelaireinterior

Duchas con recuperador de calor integrado CERIAN

Las tecnologías de recuperación de calor de las aguas grises ofrecen un potencial de ahorro significativo de la "necesidad de energía" para calentar el agua caliente sanitaria, desde un mínimo del 37% para elementos horizontales hasta un 75% para elementos verticales. Cerian es la primera empresa española que ha desarrollado un plato de ducha que incorpora un elemento recuperador de energía integrado con un 40% de potencial de ahorro energético y una columna de ducha con el 72% de eficiencia. El plato de ducha es un elemento ideal para reformas de cuartos de baño y nueva construcción en los que se elige una solución minimalista completamente integrada, sin elementos móviles, fácilmente accesible y en la que el usuario no aprecia que este realizando ninguna acción y a la vez ahora energía. En viviendas se puede instalar de dos formas diferentes, esquema A y Esquema B.   Dependiendo de la cercanía del plato de ducha al calentador de agua. La instalación no cambia casi nada respecto de un plato de ducha tradicional, simplemente hay que desviar el agua fría y dirigirla hasta el plato de ducha y una vez recuperada la energía el agua vuelve a subir por la tubería hasta la válvula mezcladora. Las tuberías quedan ocultas detrás del alicatado de la pared y quedan ocultas.   Si el calentador está cerca del plato de ducha, opcionalmente podemos realizar una instalación más eficiente, por una parte, no se pierde energía en la tubería y por otra ganaremos unos puntos la eficiencia energética. En este caso, la salida del plato de ducha se dirige hacia el calentador de agua y a la válvula mezcladora. Se consigue precalentar el agua fría que va hacia el calentador y la de la ducha.   Cerian también ha desarrollado un sistema recuperador vertical que será comercializado próximamente, con este sistema se consiguen tasas de eficiencia energética del 72,5 % en las duchas y más del 60% en el conjunto de la vivienda. De esta forma, los técnicos dispondrán de otra alternativa más para diseñar viviendas con los objetivos marcados por el Código técnico de la edificación, el 60 % de energía renovable o con recuperadores. Cerian nace como una empresa comprometida con la sociedad y con el planeta, actualmente es la única empresa española que forma parte de la asociación de fabricantes europeos de recuperadores de calor de aguas grises, ha sido seleccionada por solar impulse como una de las 1000 soluciones innovadoras para salvar el planeta. Actualmente tiene en marcha un proyecto de transferencia tecnológica con 4 centros de formación profesional promovido por el ministerio de educación con fondos Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia. Es nuestro objetivo devolver a la sociedad, todo el apoyo que nos está prestando para investigar y desarrollar esta tecnología que tendrá un gran impacto positivo en el medioambiente. Más información en: http://passiveshower.com/ #berdeago2022 #cerian #duchas

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