17 noviembre 2011

Guía básica para diseño de aplicaciones de aislamiento térmico industrial (2ª PARTE)


Ver 1ª PARTE

TANQUES, DEPÓSITOS Y EQUIPOS

Las superficies planas, curvadas e irregulares, tales como las de los tanques, recipientes, calderas, y conectores de chimeneas, se aíslan normalmente con bloques planos o calorifugados en bloques planos o biselados, segmentos curvados, aislamiento en forma de alfombras, o aislamiento con cubiertas de fibra inorgánica mineral. En superficies operando por debajo de 85 ºC, los aislamientos celulares cerrados se usan extensamente.  Ya que no se puede aplicar a materiales y condiciones, las especificaciones e instrucciones deben ser seguidas para aplicaciones específicas.

Acabado del aislamiento por debajo de la temperatura ambiente

Para temperaturas por debajo del medio ambiente, el acabado del aislamiento debe ser adecuado para prevenir la condensación y proteger contra daños mecánicos y clima, consistente con apariencia aceptable. De acuerdo con la temperatura de operación, el acabado debe retardar el vapor para eludir la entrada de humedad del aire de alrededor, que puede causar un incremento en la conductividad térmica del aislamiento, deterioro del aislamiento, o corrosión de la superficie de equipos metálicos. Para temperaturas moderadamente bajas, el aislamiento puede ser acabado con una malla hexagonal apropiadamente asegurado, un revestimiento de cemento terminado, y varios revestimientos de pintura.

Para el mismo equipamiento exterior, el aislamiento debe ser terminado con revestimientos más pesados o revestimientos adicionales de masilla retardadora de vapor reforzada con vidrio de malla abierto u otra fábrica.

Para servicios de temperatura dual, donde los recipientes alternan entre frío y caliente, los materiales y un diseño de acabado de retardador de calor debe resistir el movimiento causado por el cambio de temperatura.

CONDUCTOS

La necesidad de aislar los conductos viene influida por (1) localización del conducto, ya sea en interior o exterior; (2) el efecto de pérdidas o ganancia en el tamaño del equipo y costes de operación; (3) la necesidad de prevenir condensación en conductos a baja temperatura (4) la necesidad de controlar el cambio de temperatura en conductos largos; y (5) la necesidad de controlar el ruido con revestimientos interiores.
Todos los conductos expuestos a condiciones de exterior, así como todos aquellos que pasan a través de espacios no acondicionados, deben ser aislados. Si bien el análisis del cambio de temperatura, pérdida o ganancia de calor, y otros factores afectando la economía del aislamiento térmico raramente se hacen en instalaciones residenciales, son esenciales para los grandes proyectos comerciales o industriales.
El factor U para conductos de láminas metálicas no aisladas queda afectado por la velocidad del aire, la emitancia del metal, y la forma del conducto. Puede usarse un valor aproximado de 5,7 W(m2K). Para conductos aislados, los factores U de 1,4 y 0,74 W/(m2K) representan un aislamiento rígido de 25 – 50 mm con conductividad térmica de 0,039 W(mK) a temperatura media de 24 ºC. Los conductos redondeados con un diámetro de hasta 760 mm y juntas en varios espesores y tamaños se usan para formar los tamaños requeridos de conductos rectangulares. La velocidad máxima recomendada es de 10 m/s, aunque ensayos a velocidades que exceden los 50 m/s no muestran erosión en las fibras. El uso primario es para sistemas de baja presión ensayados a 1,5 veces la presión estática recomendada. La temperatura del aire máxima recomendada es 120 ºC.
Materiales para aislamiento y revestimiento
Los conductos dentro de los edificios pueden aislarse con láminas metálicas o vidrio fibroso, ambos proporcionan una barrera de aire combinada, aislamiento térmico, y absorción del sonido.
También están disponibles conductos en fibra de vidrio redondeados o en paneles para formar conductos rectangulares. Los conductos redondeados y rectangulares tienen una densidad mínima de alrededor de 48 kg/m3, con una conductividad térmica de 0,033 W/(mK) a una temperatura media de 24 ºC.

AISLAMIENTO DE CÁMARAS FRIGORÍFICAS

Las instalaciones de almacenamiento requieren especial atención en aislamiento térmico y retardadores de vapor/aire, ya que ello en gran manera influyen en los costes. Muchos espacios refrigerados operan a temperaturas por debajo de – 20 ºC, lo cual incrementa la severidad de las condiciones de servicio impuestas al sistema de aislamiento. La fuente primaria de humedad es el vapor de agua transportado por el aire; sin embargo, la humedad del suelo debe considerarse porque cuando la humedad se congela se incrementan los costes de mantenimiento. El control de la entrada de humedad en el aislamiento es de principal importancia. La colocación de retardadores de vapor es crucial.
Acabado interior
La permeancia del acabado interior (ej. pintura) será mayor que la del retardador de vapor.
Los paneles en un sistema estructural de paneles llegan a ser elementos estructurales y, por lo tanto, llegan a ser las superficies de la construcción. Donde los paneles se utilizan como relleno de la construcción, no se precisa una preparación de superficie especial, asumiendo que las superficies están sanas y razonablemente lisas.
Los paneles estructurales, con exteriores de metal y caras de interior de plástico reforzado o metal, se usan comúnmente en las habitaciones más frías y en los congeladores. Esto mantiene la humedad fuera del aislamiento, así que solamente las juntas entre paneles deben estar selladas para evitar la penetración de humedad.
Resistencia térmica
Al diseñar una aplicación frigorífica debemos considerar los valores R que debemos aplicar para los diferentes tipos de instalaciones. El rango de los valores R es el resultado de variaciones en el coste de la energía, materiales aislantes, y condiciones climáticas.
Los valores R recomendados en instalaciones de refrigeración son los siguientes (m2K/Wa)
  • Cámaras frigoríficas. Rango de temperatura entre 4 y 10 ºC. Suelos (aislamiento perimetral). Paredes y techos suspendidos  (R= 3,0 a 5,3). Techos (R = 4,4 a 6,2).
  • Enfriadoras. Rango de temperatura entre - 2 y 2 ºC. Suelos (R = 2,6 a 3,5). Paredes y techos suspendidos (R = 4,4 a 6,2). Techos (5,3 a 7,0). Techos (R= 5,3 a 7,0)
  • Congeladores de mantenimiento. Rango de temperatura entre -23 y -29  ºC. Suelos (R = 5,3 a  6,2). Paredes y techos suspendidos (5,8 a 8,8). Techos (R= 7 a 8,8).
  • Congelador rápido. Temperatura - 40 ºC. Suelos (R = 6,2 a 7).  Paredes y techos suspendidos (R = 8,8 a 10,6). Techos (R= 8,8 a 10,6).

Bibliografía: 1997 Fundamentals. ASHRAE
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