Aislación 2017

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Unidad III – Aislaciones
Tecnología de la Energía Térmica´17
UTN - FRRe
Unidad N°3: Aislaciones térmicas y frigoríficas en la industria.- Motivos de su
utilización.- Materiales aislantes, propiedades, presentación y campo de
aplicación.- Criterios para la selección y especificación de aislantes.- Aislación de
tanques, cañerías y equipos de proceso.- Ingeniería de detalles de las aislaciones.-
Cálculo de aislaciones, selección de aislantes, pérdidas de calor y determinación
de espesores.- Análisis técnico-económico.- Aislación de tanques API.
Unidad III
Aislaciones
I - Justificación:
URE
Necesidades de la operación/proceso
Seguridad industrial
Seguridad del personal
II- Aplicaciones:
Reactores
Tanques de proceso
Cañerías
intercambiadores de calor
Cámaras frigoríficas
Cámaras de combustión
Hornos de proceso
Recintos para equipos especiales
Construcciones en general.
yes
não
.
I-1- URE: Concepto de energía útil : EXERGIA
Q = QU + QUN Q = Ex + An
Ex = QU = Q ( 1 – T0/T)
ϕ = Ex / Q índice exergético
Ejemplo: Aislar a 500 °C y a 50 °C
Comprobamos que desde el punto de vista exergético 1,00 Kcal. a
500°C contiene .......veces más energía útil que a 50 °C.
A mayor rendimiento exergético, mejor aprovechamiento de la energía.
I- 3- Seguridad industrial:
Para mantener a baja temperatura fluidos licuados o líquidos de bajo
punto de inflamación.
Prevención de condensación o congelamiento en líneas.
Prevención o reducción del deterioro de equipos o instalaciones en
atmósferas agresivas.
I- 4- Seguridad del personal:
Superficies a elevadas temperaturas son potenciales causas de
accidentes laborales.
La adopción del aislante a utilizar debe garantizar temperaturas
superficiales que oscilen entre los 50 – 60°C.
III- Clasificación:
La clasificación que utilizaremos es la relacionada con la temperatura de trabajo.
Tipo Rango de temperaturas Aplicación
Criogénicas t < - 70 °C Licuación de gases
Térmicas Baja
-70 < t < 15°C
Instalaciones frigoríficas, 
refrigeración
-70 a 0 °C
Conservación de alimentos y agua 
de enfriamiento de 
0 a 15 °C
Media
50°C < t < 300 °C 
Agua caliente, vapor condensado
50 < t < 100°C
Vapor saturado y sobrecalentado
100 < t < 300 °C
Alta
300°C < t < 815 °C
Vapor recalentado, calderas, 
turbinas, escapes, etc.
Refractarias ≥ 815 °C Hornos, cámaras de combustión
• IV- Propiedades de los aislantes:
• Bajo coeficiente de conductibilidad térmica.
• Resistente a las elevadas temperaturas.
• Químicamente inerte.
• No tóxico.
• Bajo peso específico.
• No combustible.
• Resistente a esfuerzos mecánicos.
• No higroscópico.
• Resistente al ataque de microorganismos
• De sencilla colocación.
dr
dTkAqr .−=
dr
dTLrkqr )...2( π−=
∫∫ −=
To
Ti
ro
ri
r dTk
r
dr
L
q
..2π
To
Ti
ro
ri
r Tkr
L
q
−=ln
..2π
( )
( )riro
oi
r
TTLk
q
ln
2 −
=
π
( )bpr TThAq −=
( )
ooi
o
bi
r
Lhrr
r
Lk
TT
q
ππ 2
1ln
2
1
+
−
=
( )
01
ln
2
22 =





−






+
−
−=
ooo
ooi
o
bi
o
r
rh
k
r
rh
k
r
r
TTkL
dr
dq π
V-Espesor crítico y espesor económico de un aislante:
V-1-Espesor crítico:
( ) CONVAISLc hkr /=
E s p e s o r
C
o
s
t
o
CT = CF + CO
V-2- Espesor económico de un aislante:
Los catálogos recomiendan espesores en función de la diferencia de
temperaturas de la cara interna y externa del aislante.
VAN (valor actual neto)
INCREMENTO >
DE X COEF. VAN = INCREMENTO DE LA INVERSION
AHORRO <
Material
Rango de 
temperatur
as °C
Características Presentación
Mín Máx
Poliuretano - 70 80 Polímero de alto PM k= 0.027 Kcal/(hm°C)
Presentación tubos
premoldeados, placas, suelto
Poliestireno -70 80
Espuma de poliestireno o 
poliestireno expandido, 
k= 0.035 Kcal/(hm°C) 
Lana/fibra de 
vidrio -20 250
Obtenida por trefilado de varillas 
de vidrio. Fibras de longitud 
comprendida entre 2 a 20 
mm con diámetros de 0. 1 
mm. 
Colchonetas
Paneles premoldeados
Tubos premoldeados
Suelta
Lana mineral -20 450
Aislante más difundido en la 
industria. Son silicatos de 
Ca, Mg y Fe. 
Se aglomeran con resinas
Mantas, colchonetas, 
premoldeados 
( ½ y ¼ caña)
Silicato de 
calcio -20 700
Estructura granular Premoldeados
Perlita 
expandida -20 850
Silicatos obtenidos de la 
actividad volcánica.
Estrutura globular, rígidos
Premoldeados, paneles, 
placas y ½ caña,
Cementos 
refractarios 400 1800
Derivados de la actividad 
volcánica
Ladrillos, tejuelas,
placas, cemento.
Materiales: 
Presentación:
VII- Instalación:
En cañerías por cuestión de tiempo conviene utilizar premoldeados.
Para colocar colchonetas es necesario preparar la superficie metálica 
soldando segmentos de alambre para la fijación. La lana debe quedar bien compactada, 
sin dejar zonas de metal sin cubrir.
Para fijar definitivamente el aislante se utilizan zunchos de alambre.
VIII- Recubrimientos:
•Capa asfáltica: Servicio de importancia secundaria
•Chapa galvanizada: Servicio de media temperatura
•Chapa de aluminio pulido: Servicio de alta temperatura, no corrosivo.
Disponible en espesores desde 0.4 a 6.0 mm
•Chapa de acero inoxidable: Servicio de alta temperatura, ambiente corrosivo.
Disponible en espesores desde 0.4 a 6.0 mm
Ventajas:
•Mecánicas: evitando golpes y roturas
•Químicas: evitar contacto con el ambiente, humedad, derrame de fluidos y
polvos.
•Térmicas: al ser reflectantes.
Bibliografía
•Çengel, Junus- Transferencia de Calor y Masa – México - McGraw Hill- 2007-
•Kern, Donald - Procesos de Transferencia de Calor. México. CIA Editorial Continental . 1997
•Levenspiel, Octave. Flujo de Fluidos. Intercambio de Calor. Barcelona, Ed. Reverté. 1993.
•Molanes, C. Compendio de Vapor y Máquinas Térmicas. ABRN Producciones Gráficas 
Buenos Aires 2009.
•Green D, Perry R. Perry´s Chemical Engineers Handbook 8thEd. New York.McGraw Hill- 2008.
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