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Aislamiento de tuberías ¿por qué deben estar aisladas las instalaciones de climatización?

Tubería con aislamiento

La respuesta a esta cuestión parece simple si asumimos la influencia del aislamiento de los conductos, sobre el estado y la vida operativa de las instalaciones. Ahora bien, es importante saber que ese estado no siempre puede evaluarse a simple vista sin un análisis detallado.

En términos generales, para poder realizar una adecuada evaluación del estado de las instalaciones, debemos tener presente que, los materiales para aislamiento térmico de tuberías, cumplen funciones esenciales: mejoran la eficiencia energética del equipo, evitan la condensación, brindan protección contra la corrosión, reducen las emisiones de ruido y mantienen el equipo industrial en funcionamiento.
 

La importancia de un sistema de aislamiento, solo se percibe cuando surgen los problemas, como la aparición de hielo en las tuberías y la humedad en los techos suspendidos debido a la condensación que se forma en el equipo. La interrupción de los procesos industriales como consecuencia de este problema, conducen a costosos mantenimientos y tiempos muertos, así como al aumento en el consumo de energía.

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Según recientes estudios realizados, entre el 40 y el 60% del costo del trabajo de mantenimiento en tuberías se produce por la corrosión bajo aislamiento (CUI), la causa principal es que el aislamiento contra la humedad pasa desapercibida.

La tecnología de aislamiento disocia el aislamiento de la envolvente del edificio del aislamiento de equipos técnicos. La envolvente del edificio está aislada térmicamente para limitar el grado en que los edificios con calefacción se enfrían o los edificios con refrigeración se calientan para proporcionar un clima interior agradable. Por su parte, el equipo técnico del edificio está aislado térmicamente para garantizar un funcionamiento adecuado de las instalaciones y reducir la demanda de energía de estas.

Si el propósito principal de la calefacción o el aislamiento de tuberías de agua caliente es ahorrar energía, los sistemas de frío (como los sistemas de agua fría en los sistemas de aire acondicionado o congeladores comerciales) también deben protegerse contra la condensación y por lo tanto, contra la corrosión. Además, el aislamiento reduce las pérdidas de rendimiento en aplicaciones frías. Por su parte, el equipo industrial está aislado para estabilizar los procesos de producción (por ejemplo, para mantener las temperaturas de servicio requeridas), aumentar la eficiencia del equipo y así reducir los costos. El aislamiento de conductos, protege el equipo contra impactos mecánicos, y aumenta la vida útil de la instalación. Sin olvidar que el aislamiento de tuberías proporciona protección acústica al reducir el nivel de ruido de las instalaciones, lo que mejora el confort interior.

Debemos tener siempre presente que los materiales aislantes deben cumplir los requisitos pertinentes para la protección contra incendios, deben ser fáciles de instalar incluso en condiciones de trabajo complejas, altamente resistentes a los productos químicos y fisiológicamente seguros. En este artículo, se presentan en detalle los principales requisitos de los materiales de aislamiento de tuberías y sus características físicas más destacadas.

Reducción de pérdidas de energía

Los sistemas de aislamiento de conductos, reducen las pérdidas de energía, es decir, pérdidas de calor o frío. El calor se transfiere por conducción, convección y radiación. La propiedad física esencial para evaluar los materiales de aislamiento es la conductividad térmica.

La conductividad térmica es la cantidad de calor que circula en 1 m2 de una capa de una sustancia de 1 m de espesor durante 1 s cuando la diferencia de temperatura entre las dos superficies es 1 K. Cuanto menor es la conductividad térmica y cuanto mejores sean las propiedades aislantes de un material, más energía se ahorrará. La unidad de conductividad térmica es vatios por metro y kelvin [W / (m · K)]; su símbolo es la letra griega Lambda (λ). La conductividad térmica es una constante del material dependiente de la temperatura, es decir, aumenta (ligeramente) a medida que aumenta la temperatura.

El aislamiento elastomérico flexible (FEF) tiene excelentes propiedades aislantes. Su conductividad está entre 0.033 y 0.040 W / (m · K) a una temperatura de 0 C. Si se solicita un flujo de calor particular, es posible ganar espacio cambiando la naturaleza del aislamiento. 

Transferencia térmica

La transferencia térmica, es decir, la transferencia de calor entre un fluido y una pared sólida (por ejemplo, la pared de una tubería o tanque) depende en gran medida de la convección y radiación y se calcula con el coeficiente de transferencia de calor. Hay una distinción entre la transferencia de calor interna (transferencia de calor entre el contenido del tanque o tubería y la pared del tanque o tubería) y la transferencia de calor externa (transferencia de calor entre la tubería o la pared del tanque o su material aislante y el entorno que lo rodea). El coeficiente de transferencia de calor generalmente consiste en transferencia de calor por convección y transferencia de calor por radiación.

A diferencia de la conductividad térmica, el coeficiente de transferencia de calor no es una constante del material; depende de la mitad del flujo, la velocidad del flujo, la estructura de la superficie (rugosa o lisa, brillante o mate) y otros parámetros. 

Radiación térmica

La radiación térmica es una transferencia de calor donde el calor es transferido por ondas electromagnéticas. La transferencia de energía de radiación no se limita a un solo medio de transferencia. A diferencia de la conducción térmica, o convección (flujo de calor), la radiación térmica también puede propagarse en el vacío.

La medida de emisión de un material es el coeficiente de emisión ε. La medida del poder de absorción es el coeficiente de absorción a. La emisión de un cuerpo de cierto color corresponde exactamente a su poder de absorción. Un tanque completamente negro tiene la mayor potencia de absorción o emisión. 

Protección contra las infiltraciones de humedad

En aplicaciones en frío, el aislamiento debe protegerse contra la entrada de humedad. Por un lado, la humedad aparece debido a la condensación en la superficie de las tuberías cuya temperatura de línea es inferior a la temperatura ambiente. Por otro lado, el vapor de agua puede extenderse en el material de aislamiento debido a la diferencia en la presión de vapor. 

Prevención de la condensación

La capacidad del aire para absorber la humedad en forma de vapor de agua es limitada. En general, el aire caliente absorbe más agua que el aire frío. En la práctica, esto significa que cuando el aire atmosférico, que tiene algo de temperatura y cierto contenido de vapor de agua, se enfría cerca de una tubería fría, su capacidad de absorción de agua disminuye.

La cantidad real de vapor de agua presente en el aire se denomina humedad absoluta y se expresa en gramos por metro cúbico de aire (g / m3). Por otro lado, la humedad máxima es la cantidad máxima de vapor de agua que puede contener un metro cúbico de aire. Depende de la temperatura, lo que significa que la cantidad es menor en aire frío que en aire caliente. Por ejemplo, el aire a 30 ° C puede absorber hasta 30.3 g de agua, mientras que el aire a 5 ° C puede absorber hasta 6.8 g. Si el aire saturado cae de 30 ° C a 5 ° C, se liberan 23.5 g de agua.

Por lo general, la humedad absoluta se define en relación con la humedad máxima para obtener la humedad relativa. Este valor se multiplica por 100 para obtener un valor porcentual de la humedad relativa. El símbolo utilizado es la letra griega φ (phi).

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Instalación de climatización aislada
Imagen: Armacell  

Temperatura y condensación del punto de rocío

Si la cantidad de vapor de agua no disminuye a medida que el aire se enfría, el nivel al que se satura el aire aumenta a medida que baja la temperatura. A cierta temperatura, el aire está 100% saturado. Esta temperatura se llama "temperatura del punto de rocío". Si el aire continúa enfriándose en el objeto, parte del agua ya no se absorbe como vapor de agua sino que se vuelve líquida. Para evitar la condensación que se produce en este momento, es importante asegurarse de que la temperatura de la superficie a lo largo del aislamiento sea siempre al menos tan alta o, mejor aún, superior a la temperatura del punto de rocío del aislamiento. 

La difusión del vapor de agua

La difusión del vapor de agua (también llamada transmisión de vapor de agua) es el movimiento natural del vapor de agua a través del edificio y los materiales aislantes. La fuerza motriz es la diferencia de presión del vapor de agua en ambos lados de un componente. El vapor de agua se mueve hacia el lado de mayor presión. La presión del vapor de agua depende de la temperatura y la humedad relativa. La resistencia a la difusión del vapor de agua, también llamada valor μ (mu), indica cuántas veces la resistencia a la difusión de una capa de material de construcción es mayor que la de una capa de aire estático del mismo grosor. El valor μ es una propiedad del material dependiente de la temperatura, sin dimensiones. Cuanto menor es el valor μ de un aislante, mayor es el contenido de humedad en el aislamiento debido a los procesos de difusión, lo que lleva a mayores pérdidas de energía. 

Mayor ahorro de energía con un aislamiento óptimo

La prevención de la condensación en la superficie es una condición básica que todos los aislamientos de tuberías deben cumplir a largo plazo, incluso en condiciones críticas. Por esta razón, es esencial tener una excelente calidad, tanto en términos de material como de mano de obra, y garantizar que se haya instalado el espesor correcto del aislamiento. Los especificadores e instaladores que descuidan la calidad para reducir costos, que no usan los materiales correctos, o que especifican e instalan espesores de aislamiento delgados, corren riesgos incalculables para las instalaciones.

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Modificado por última vez enMiércoles, 05 Mayo 2021 12:04
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