Conocemos que al adicionar más
aislamiento a un objeto por ejemplo una pared, siempre disminuirá la
transferencia de calor. Mientras más
grueso es el aislamiento, más bajo se transfiere calor. Esto se puede demostrar
dado que el área de transferencia de calor es constante, pero mientras vamos
poniendo aislamiento, el área va aumentando, por lo tanto aumenta la
resistencia térmica de la pared. Pero cuando añadimos aislamiento a un cilindro
o una esfera sucede algo muy diferente. El aislamiento que se añade, incrementa
la resistencia térmica de conducción y también aumenta la resistencia de convección
del cilindro/ esfera, cosa que no ocurre en la pared térmica.
La razón dela transferencia de calor del tubo aislado hacia el aire
circundante se puede expresar como
Ahora pára hallar el radio critico de aislamiento derivamos Q=0 y nos quedara:
Para una esfera, se realiza el mismo proceso dando como resultado:
El valor del radio crítico alcanzará un máximo
cuando k sea grande y h sea pequeño. Dado que el valor más bajo de h que se
encuentra en la práctica es de alrededor de 5 W/m2· °C, para el caso de
convección natural de los gases y que la conductividad térmica de los materiales
aislantes comunes es alrededor de 0.05 W/m · °C, el valor más grande del radio
crítico que probablemente se encuentra es
Si se añade también el efecto de radiación, este
valor de Rcritico es aún más pequeño. Los radios críticos serían menores a ese
valor porque el coeficiente externo debería sumársele el coeficiente de radiación
para tener un coeficiente total o combinado
Por
lo que, se puede con tranquilidad, aislar tubos y/o esferas sin preocuparnos
que la transferencia de calor aumenta en vez de disminuir.
El mantenimiento y depreciación en el aislante deberá
ser aproximadamente 15-20% del costo inicial del aislante instalado. Esto se
puede observar con mayor entendimiento en la siguiente gráfica
TIPOS DE AISLANTES TERMICOS
Atendiendo al tipo de material con el que se pretenda aislar podemos distinguir
- Poliestireno extruido
- Poliestireno expandid
- Lanas minerales:
- Lana de roca
- Lana de vidrio
- Otros productos:
- Poliuretano
- Paneles sándwich
- Productos ligeros reflectantes
- Eco aislamiento
Las
aplicaciones del radio critico de aislamiento por paredes, puede ser
habitualmente encontrado en uso domestico, mientras que la aplicación en tuberías
y esferas:
- Proporcionar aislamiento térmico que mejore la eficiencia energética, reduciendo las pérdidas de calor y las emisiones de CO2
- La seguridad, protegiendo al personal de las superficies calientes - frias
- Evitar y reducir la corrosión ocasionada por la humedad y la condensación
- Reducir los niveles de ruido causados por la turbulencias, vibraciones,etc.
- Ofrecer una protección pasiva contra incendios, mejorando la seguridad de la planta.
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