22 marzo 2011

Factores de selección de los sistemas de aislamiento industrial (I)




Ver también soluciones de aislamiento térmico industrial en Todoproductividad.com
Un nuevo artículo dedicado al aislamiento y esta vez nos centramos en la selección de sistemas para aplicaciones industriales, una temática bastante menos conocida que sus equivalentes en edificación.

Los sistemas de aislamiento son fundamentales para disminuir pérdidas económicas en los equipos y tuberías industriales. Pero además son importantes para controlar los procesos, proteger a los trabajadores, reducir emisiones, condensación, proteger frente al riesgo de congelación y reducir el ruido.
Pero la selección del aislamiento en la industria está sujeta en muchas ocasiones a severas condiciones ambientales que pueden incluir temperaturas de servicio muy altas o muy bajas, exposición al clima, alteraciones físicas, exposición a químicos corrosivos, y, en caso de accidente, fuego.
Como consecuencia de todo ello, el aislamiento industrial es una cuestión importante pero también delicada. En este artículo vamos a tratar con cierto detalle las cuestiones esenciales a tener en cuenta sobre la selección de aislamiento que permiten asegurar que se consiguen los objetivos previstos en las especificaciones de diseño.
¿Es importante el aislamiento industrial?
Según nuestra experiencia, no siempre es fácil convencer a la propiedad de la importancia que tiene el aislamiento térmico.
Hemos entrado muchas veces en grandes salas de calderas de vapor donde la falta de aislamiento permitía que durante muchos años se produjesen pérdidas continuas muy importantes. Lo primero que debemos conocer respecto al aislamiento térmico es que la primera pulgada reduce las pérdidas de calor en al menos un 85 % y varias pulgadas las reducen en un 95 %.
En sistemas a temperatura por debajo de la ambiental, el aislamiento nos permite minimizar la condensación superficial del agua del aire ambiental de los alrededores.
Los sistemas de aislamiento
Los sistemas de aislamiento térmico están formados por componentes que podemos agrupar en las siguientes categorías:
·         Aislamiento térmico.
·         Revestimientos protectores.
·         Retardadores de vapor de agua.
·         Sellantes.
·         Masillas.
·         Adhesivos.
·         Cementos.
·         Acoplamiento.
Los materiales térmicos aislantes proporcionan ahorro energético. Cada material diferente tiene una curva conductividad-térmica respecto a la temperatura, que puede usarse en los cálculos para determinar el espesor de aislamiento requerido para conseguir el ahorro energético previsto. Si bien algunos materiales tienen conductividades térmicas más bajas que otras, en el rango de temperatura de aplicación, en la mayoría de las aplicaciones hay un adecuado espaciamiento de varias pulgadas de aislamiento. Cuando no está disponible el espacio de aislamiento, entonces puede seleccionarse un material de menor conductividad térmica.
Propiedades físicas de algunos materiales aislantes
Los principales materiales de aislamiento usados en la industria son los que indicamos a continuación. Cada uno tiene unas propiedades diferentes.
·   Tubería de fibra mineral. Conductividad térmica a 93 ºC: 0.31.
·   Manta de fibra mineral. Conductividad térmica a 93 ºC: 0.31. 0.34.
·   Tablero de fibra mineral. Conductividad térmica a 93 ºC: 0.30 a 0.34.
·   Bloque & tubería de silicato de calcio. Conductividad térmica a 93 ºC:  0.55.
·   Bloque y tubería de perlita. Conductividad térmica a 93 ºC: 0.66.
Revisando estas propiedades, es aparente que hay diferencias significativas entre estos materiales aislantes. Por ejemplo, mientras que el silicato de calcio tiene un mayor valor de conductividad térmica a una temperatura media dada, y tiene una mayor densidad que la mayoría de los materiales de fibra mineral; tiene también valores muy altos de resistencia a la compresión y a la flexión. Otra diferencia importante es que todos los materiales de aislamiento de silicato de calcio y perlita se clasifican como no combustibles. También que los aislamientos de perlita y silicato de calcio utilizados para ayudar a prevenir la ocurrencia de la corrosión bajo el aislamiento.
En aplicaciones con temperaturas de servicio de 260 ºC, se recomienda un aislamiento de doble capa. Cuando se usan materiales de aislamiento rígido a estas temperaturas, el uso de juntas de expansión de fibra mineral previene que se abran grandes huecos durante las operaciones de planta.
Diseño de materiales por debajo de la temperatura ambiente
Apropiadamente instaladas, selladas, y mantenidas en tuberías y equipos por debajo de la temperatura ambiente, el vidrio celular proporciona una excelente barrera contra la migración del vapor de agua. La permeabilidad del vidrio celular es 0.005 perm-inch (perm-inch es la unidad de USA para el coeficiente de permeabilidad del vapor de agua a través de un material a una temperatura dada.
Factores afectando al diseño del  sistema
Generalmente, las instalaciones químicas desearían un sistema de aislamiento que proporcionase el rendimiento térmico de diseño durante tanto tiempo como fuese posible sin tener efectos adversos en equipos y tuberías. Diseño del sistema de aislamiento:
·   ¿Dónde se instala el sistema de aislamiento?
·   ¿Cuáles son los requerimientos térmicos del sistema?
·   ¿Cuánto durará el sistema?
·   ¿Es la corrosión de las superficies bajo el aislamiento una preocupación?
·   ¿Cuáles son los requerimientos de salud y seguridad?
·   ¿Cuáles son los requerimientos de resistencia química?
SISTEMAS POR ENCIMA DE LA TEMPERATURA AMBIENTE
Determinación del espesor en diseño
Los requerimientos térmicos del sistema se expresan a menudo como una pérdida de calor máxima aceptable por longitud de tubería o pérdida de calor por área unitaria de un recipiente. O, puede expresarse como una temperatura superficial máxima, para la protección del personal en sistemas a temperatura por encima de la temperatura ambiente.
Un software útil gratuito interesante para realizar estos cálculos es 3E Plus, una herramienta útil para calcular el espesor de aislamiento requerido.
Un sistema de aislamiento debe diseñarse para durar un mínimo de diez años. Generalmente, una mayor resistencia a la compresión y resistencia a la flexión. Generalmente, se buscará una mayor resistencia a la compresión y la mayor resistencia a la flexión. Por ejemplo, ya que el silicato de calcio tiene una resistencia a la compresión mínima de 100 psi, resiste a la compresión de una forma mucho más efectiva que los materiales de aislamiento de fibra de vidrio y lana mineral, que tienen una resistencia a la compresión de 100 a 1000 veces menos. Si bien la lana mineral y el aislamiento de fibra de vidrio aíslan de forma efectiva, no tienen la resistencia física del silicato de calcio.
Corrosión
La corrosión bajo el aislamiento es siempre una preocupación para todas las aplicaciones de exterior y en aplicaciones por debajo de la temperatura ambiente. La corrosión bajo el aislamiento es una consecuencia del agua, oxígeno, temperaturas entre 67 y 167 ºC y tiempo. Además, la corrosión se acelera con la presencia de cloruros lixiviables. La prevención de la corrosión se consigue manteniendo seca la superficie del aislamiento. Esto puede conseguirse manteniendo el sistema de envolvente metálico sellado, incluyendo las juntas. Si bien es simple en teoría, es un desafío en la práctica.
Ya que la perlita contiene un agente hidrófugo, repele el agua. Si se absorbe el agua, la corrosión se inhibe por silicato de sodio, que se contiene cantidades significativas de un inhibidor de corrosión. Si el material está húmedo, los agentes químicos solubles comienzan la inhibición de la corrosión.
Los materiales de aislamiento inorgánico tienen resistencia a una gran variedad de agentes químicos corrosivos y disolventes.
Los materiales aislantes inorgánicos tienen resistencia a una gran variedad de agentes químicos corrosivos y disolventes. Los materiales aislantes de fibra de vidrio y lana mineral (fibra mineral), silicato de calcio, perlita, y vidrio celular son altamente resistentes a una gran variedad de tales agentes químicos. Las espumas de goma y plástico, tales como los elastoméricos flexibles, poliestireno, y poliisocianurato, son susceptibles de ser atacados por disolventes orgánicos. Por lo tanto, cuando están presentes tales solventes, se usará una de los aislamientos inorgánicos.
En la mayoría de los casos, la resistencia química del sistema de aislamiento comienza con la envolvente. Como se discutió previamente, si los líquidos ácidos o alcalinos ponen bajo amenaza la envolvente de aluminio, se usará acero inoxidable. Sin embargo, algunas de las láminas multi-capa más recientemente desarrolladas no están comercialmente disponibles y son altamente resistentes a la corrosión. Muchos tienen también adhesivos sensibles a la presión en una superficie y, por ello, sellan extremadamente bien. Uno de tales revestimientos multi-capa consiste en 13 capas con un espesor cada una de 0,015”
El aislamiento de silicato de calcio es un tipo de revestimiento destinado a ser instalado en factoría. Está también disponible de forma que se disminuyen los costes de instalación y se proporciona un revestimiento altamente resistente a la corrosión y estrechamente sellado.

Continua 2ª PARTE
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