Successfully reported this slideshow.
INSTITUTOTECNOLÓGICODE CIUDAD MADEROINGENIERIA MECÁNICAMATERIA:TRANSFERENCIA DE CALORPROFESOR:ING. RODRÍGUEZ DE LA TORRE J...
AISLANTESUn material aislante es aquel que, debido a que los electrones de sus átomos están fuertementeunidos a sus núcleo...
(d) Gomas libre de Halógenos:Materiales termoestables con excelentes características eléctricas y de gran flexibilidad con...
Cuantificación de sus propiedadesLa cuantificación de las propiedades de un aislante es compleja, ya que cada materialreac...
CorchoEs el material empleado desde más antiguamente para aislar. Normalmente se usa en formade aglomerados, formando pane...
CelulosaSe trata de papel de periódico reciclado molido, al que se le han añadido unas sales deborax, para darle propiedad...
Lana de rocaLa lana de roca es un material aislante térmico, incombustible e imputrescible. Estematerial se diferencia de ...
Vidrio expandidoAdemás de aislante es una barrera de vapor muy efectiva, lo que no suele ser normal en losaislantes térmic...
Espuma de polietilenoLa espuma de polietileno se caracteriza por ser económica, hidrófuga y fácil de colocar.Con respecto ...
AerogelComo aislante térmico, el aerogel se presenta en mantas flexibles (rango de servicio: -40ºCa 650ºC o -270ºC a 90ºC)...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Aislante térmico

2,847 views

Published on

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Aislante térmico

  1. 1. INSTITUTOTECNOLÓGICODE CIUDAD MADEROINGENIERIA MECÁNICAMATERIA:TRANSFERENCIA DE CALORPROFESOR:ING. RODRÍGUEZ DE LA TORRE JOSÉ JAVIERALUMNO:MAURICIO AYALA SANTIAGO10071087“AISLANTES”ABRIL 2013
  2. 2. AISLANTESUn material aislante es aquel que, debido a que los electrones de sus átomos están fuertementeunidos a sus núcleos, prácticamente no permite sus desplazamientos y, por ende, el paso de lacorriente eléctrica cuando se aplica una diferencia de tensión entre dos puntos del mismo.En estos materiales para conseguir una determinada corriente sería necesario aplicar una tensiónmuchísimo más elevada que en el conductor; ello no ocurre dado que se produce antes laperforación de la aislación que el paso de una corriente eléctrica detectable. Se dice entonces que suresistividad es prácticamente infinita.Clasificación entre los aislantes:1. Por su forma de aplicación:(a) Estratificados (fajados)(b) Sólidos (extruídos)Los aislantes estratificados, básicamente el papel, requieren, en los cables de potencia, laimpregnación con un aceite fluido o masa aislante migrante o no migrante para lograr una altarigidez dieléctrica.Este aislante, que cronológicamente fue el primero en aparecer, continúa en vigencia, especialmenteen transmisión en altísima tensión (132, 220, 500 ó 750 kV) por su gran confiabilidad, derivadaprecisamente de su estratificación.Los aislantes sólidos son normalmente compuestos del tipo termoplástico o termoestable(reticulados) con distintas características, que fueron evolucionando a través del tiempo hastanuestros días.(a) Policloruro de vinilo (PVC):Material termoplástico utilizado masivamente para la mayoría de los cables de uso domiciliario eindustrial en baja tensión. Con el agregado de aditivos especiales en su formulación se logranvariedades con resistencia a la propagación del incendio; reducida emisión de gases tóxicos ycorrosivos.La temperatura de funcionamiento normal de este aislante es de 70°C. Los cables en PVCresponden a las Normas IRAM 2178, 2268 y 2183, a la norma IEC 502, etc.(b) Polietileno reticulado (XLPE):Material termoestable (una vez reticulado no se ablanda con el calor) presenta mejorescaracterísticas eléctricas y térmicas que el PVC por lo que se lo utiliza en la construcción de cablesde baja, media y alta tensión.La ausencia de halógenos en su composición hace que los gases, producto de su eventualcombustión no sean corrosivos. Su termoestabilidad hace que puedan funcionar en formapermanente con temperaturas de 90°C en los conductores y250°C durante 5 segundos en caso de cortocircuito.Los cables aislados en XLPE responden a las Normas IRAM(c) Goma etilén-propilénica:Material termoestable con características comparables con al XLPE pero más flexible. Sutemperatura de funcionamiento es también de 90°C y 250°C durante 5 segundos para el caso decortocircuitos.Los cables en ERP responden a las Normas IRAM 2178 e IEC 502 para baja y media tensión.
  3. 3. (d) Gomas libre de Halógenos:Materiales termoestables con excelentes características eléctricas y de gran flexibilidad contemperatura de funcionamiento de 90°C para servicio contínuo y250°C durante 5 segundo para el cortocircuito. Además, debido a su composición emiten muy pocohumo y cero gases halogenados (tóxicos y corrosivos), en caso de combustión, es decir que unmaterial de tipo LOW SMOKE ZERO HALOGEN(LSOH).Aislante térmicoUn aislante térmico es un material usado en la construcción y la industria y caracterizadopor su alta resistencia térmica. Establece una barrera al paso del calor entre dos medios quenaturalmente tenderían a igualarse en temperatura, impidiendo que entre o salga calor delsistema que nos interesa (como una vivienda o una nevera).Uno de los mejores aislantes térmicos es el vacío, en el que el calor sólo se trasmitepor radiación, pero debido a la gran dificultad para obtener y mantener condiciones devacío se emplea en muy pocas ocasiones. En la práctica se utiliza mayoritariamente aireconbaja humedad, que impide el paso del calor por conducción, gracias a su baja conductividadtérmica, y por radiación, gracias a un bajo coeficiente de absorción.El aire sí transmite calor por convección, lo que reduce su capacidad de aislamiento. Poresta razón se utilizan como aislamiento térmico materiales porosos o fibrosos, capaces deinmovilizar el aire seco y confinarlo en el interior de celdillas más o menos estancas.Aunque en la mayoría de los casos el gas encerrado es aire común, en aislantes de porocerrado (formados por burbujas no comunicadas entre sí, como en el caso del poliuretanoproyectado), el gas utilizado como agente espumante es el que queda finalmente encerrado.También es posible utilizar otras combinaciones de gases distintas, pero su empleo estámuy poco extendido.Aislante térmico usado en una cabina de unBoeing 747-8.
  4. 4. Cuantificación de sus propiedadesLa cuantificación de las propiedades de un aislante es compleja, ya que cada materialreacciona de manera diferente ante las diferentes trasmisiones delcalor: radiación,convección, conducción, calor latente/calor sensible... y también según latemperatura a la que se encuentre.Para comparar materiales y realizar cálculos se utiliza habitualmente el coeficiente deconductividad térmica, que mide únicamente la conducción. Para que la comparación delcoeficiente de dos materiales sea correcta, este debe ser medido a la misma temperatura enambos.Familias de materiales aislantes térmicos legalmente válidos en EuropaLana mineral (lana de roca), según la norma EN 13162Poliestireno expandido, según la norma EN 13163Poliestireno extruido, según la norma EN 13164Espuma de poliuretano, de acuerdo con la norma EN 13165Espuma de resina fenólica, de acuerdo con la norma EN 13 166Espuma de vidrio (lana de vidrio), según la norma EN 13 167Losas de lana de madera, según la norma EN 13168 (Holzwolle-Leichtbauplatte)Placas de perlita expandida de acuerdo con la norma EN 13169Corcho expandido según EN 13170Fibras de la madera según la norma EN 13171 (Wood wool).Otros materiales deben obtener una aprobación especial del país en concreto, o de laOrganización Europea para las Aprobaciones Técnicas EOTA (European Organization forTechnicals Approvals), situada en Bruselas (www.eota.be).Para el comportamiento ante incendios de los materiales, se sigue la normativa EN 13501.Materiales aislantes térmicosExisten muchos tipos de aislante térmico, alguno de los cuales se ha abandonado a lo largode la historia.AluminioLas pérdidas térmicas pueden ser por cambio de esatado (evaporación), por contacto (oconvección) o por radiación (que crece con la cuarta potencia de la diferencia detemperaturas), logrando el aluminio reflejar, y así reducir, en un 97% las pérdidas porradiación térmica (tanto para enfriar protegiendo del sol, como ante el frío, para conservarel calor interior), siendo esta propiedad independiente del espesor de la capa de aluminio.Además el aluminio ofrece otra ventaja, al ser totalmente estanco/impermeable, e impedirel paso de agua y aire, bloqueando así las pérdidas por convección.
  5. 5. CorchoEs el material empleado desde más antiguamente para aislar. Normalmente se usa en formade aglomerados, formando paneles. Habitualmente, estos paneles se fabrican a partir decorcho triturado y hervido a altas temperaturas. En general, no es necesario añadir ningúnaglomerante para compactar los paneles.Su contenido en agua es inferior al 8%, y está compuesto en un 45% por suberina. Estasdos condiciones hacen que sea un producto imputrescible, al que no hay que tratar paraprotegerlo de hongos o microorganismos, al contrario que la madera.Otra ventaja respecto a otros materiales aislantes es la elevada inercia térmica que presenta.Esta característica lo convierte en un material idóneo para sistemas de aislamiento térmicopor el exterior S.A.T.E.El 53% de la producción mundial de corcho se realiza en Portugal, y el 32% en España.Opciones de uso según DIN 4108-10.Densidad: 110 kg/m3 Normal, 100-160 (en placa), 65-150 (del árbol)Coeficiente de conductividad térmica: 0,039 W/(m·K) (según EN 13170 - 0,04 a 0,055)mu (resistividad al paso de vapor de agua) - 2 a 8 (del árbol), de 5 a 10 (n placa)c (calor específico) de 1600 a 1800AlgodónSe trata de papel de una manta de algodón.Densidad: 25-40 kg/m3 (lana soplada), 20-60 kg/m3 (lana en manta)Coeficiente de conductividad térmica: 0,04 W/(m·K)mu - 1 a 2c (calor específico) aproximadamente 840 J/(kg·K)ArlitaLa arlita es un árido cerámico de gran ligereza. .Densidad: 300-800 kg/m3 (densidad aparente)Coeficiente de conductividad térmica: 0,08 W/(m·K)mu - 2 a 8c (calor específico) aproximadamente 1100 J/(kg·K)Cáscaras de trigo, escandaDensidad: 90 kg/m3 (prensado)Coeficiente de conductividad térmica: 0,06 W/(m·K)mu - 1 a 2c (calor específico) aproximadamente - J/(kg·K
  6. 6. CelulosaSe trata de papel de periódico reciclado molido, al que se le han añadido unas sales deborax, para darle propiedades ignífugas, insecticidas y antifúngicas. Se insufla en lascámaras o se proyecta en húmedo. Es un potente aislante estival e invernal, y tiene tambiénpropiedades de aislamiento acústico. Su mayor ventaja es que se comporta como la madera,equilibrando puntas de temperaturas a la vez que tiene una gran capacidad térmica dealmacenamiento, se comporta de forma anticíclica durante 12 horas, manteniendo así elfrescor matutino en verano durante las tardes. En Invierno protege contra el frío de formasimiliar a como lo hace la madera.Densidad: 30-60 kg/m3 (o según otras fuentes, de 25 a 90 kg/m3)Coeficiente de conductividad térmica: 0,039 W/(m·K)mu - 1 a 2c (calor específico) aproximadamente 1900 J/(kg·K)Fibra de maderaSegún la EN 13171. Opciones de uso según DIN 4108-10.Densidad: 30-60 kg/m3 (soplado), 130-250 kg/m3 (en manta)Coeficiente de conductividad térmica: 0,04-0,06 W/(m·K)mu - 5 a 10c (calor específico) aproximadamente 1600-2100 J/(kg·K)Lana de maderaSegún EN 13168, opciones de uso según DIN 4108-10Densidad: 350-600 kg/m3 (normal), 60-300 kg/m3 (múltiples capas)Coeficiente de conductividad térmica: 0,09-0,1 W/(m·K)mu - 2 a 5c (calor específico) aproximadamente 2100 J/(kg·K)CocosDensidad: 70-110 kg/m3Coeficiente de conductividad térmica: 0,045-0,05 W/(m·K)mu - 1 a 2c (calor específico) aproximadamente 1500 J/(kg·K)Cañas(Actualmente no existe ningún producto a base de caña aprobado para su uso en Alemania).Densidad: 190-220 kg/m3 (raspaduras), 20-40 kg/m3 (en manta)Coeficiente de conductividad térmica: 0,045-0,065 W/(m·K)mu - 2c (calor específico) aproximadamente 1300 J/(kg·K)
  7. 7. Lana de rocaLa lana de roca es un material aislante térmico, incombustible e imputrescible. Estematerial se diferencia de otros aislantes en que es un material resistente al fuego, con unpunto de fusión superior a los 1.200 °C.Las principales aplicaciones son el aislamiento de cubierta, tanto inclinada como plana(cubierta europea convencional, con lámina impermeabilizanteautoprotegida), fachadasventiladas, fachadas monocapa, fachadas por el interior,particiones interiores, suelos acústicos y aislamiento de forjados. Cuando se tiene un techode teja con machihembrado, se utiliza un fieltro sin revestimiento o bien otro con un papelkraft en una cara, lo que favorece la colocación. Además, se utiliza para la protecciónpasiva tanto de estructuras, como de instalaciones y penetraciones.La lana de roca se comercializa en paneles rígidos o semirígidos, fieltros, mantas armadas ycoquillas. También es un excelente material para aislamiento acústico en construcciónliviana, para suelos, techos y paredes interiores.Densidad: 30-160 kg/m³. Según EN 13162, en fibra de 20 a 150, en piedra de 25 a 220.Coeficiente de conductividad térmica: 0,034 a 0,041 W/(m·K). Según EN 13162, 0,035 a0,05Mu de 1 a 2c (calor específico) aproximadamente 840 J/(kg·K)MantaSe trata de fibras de lana de roca entrelazadas. Es adecuada para aislar elementosconstructivos horizontales, siempre que se coloque en la parte superior. En vertical necesitade sujección o grapas para evitar que acabe apelmazándose en la parte inferior del elementoy en la parte inferior de un elemento horizontal descolgado. Suelen venir protegidas porpapel Kraft, papel embreado, o malla metálica ligera.Paneles rígidosSe trata de paneles aglomerados con alguna resina epoxídica, que da una cierta rigidez alaislante. Sirve para elementos constructivos verticales y horizontales por la parte inferior, acambio de tener un coeficiente de conductividad ligeramente inferior al de la manta.Lana de vidrioCuando se tiene un techo de tejas con un machihembrado y se lo desea aislar con lana devidrio se debe usar un producto para tal fin, que es una lana de vidrio en paneles con mayordensidad, hidrófugo e higroscópico. Cuando se tiene un techo de chapa, la línea deproducto que se debe utilizar es el trasdosado con una hoja de aluminio reforzado en unacara para que actúe de resistencia mecánica, como barrera de vapor y como materialreflectivo. Como en el caso anterior se vende en forma de manta, de paneles aglomerados ycoquillas de aislamiento de tuberías.Coeficiente de conductividad térmica lana vidrio:0,032 W/(m·ºK) a 0,044W/(m·ºK) [cita requerida
  8. 8. Vidrio expandidoAdemás de aislante es una barrera de vapor muy efectiva, lo que no suele ser normal en losaislantes térmicos y le hace muy adecuado para aislar puentes térmicos en la construcción,como pilares en muros de fachada. Está formado por vidrio, generalmente reciclado y sinproblemas de tratar el color, puesto que no importa el color del producto, que se hace unaespuma en caliente, dejando celdillas con gas encerrado, que actúan como aislante. Surigidez le hace más adecuado que otros aislantes para poder recubrirlo de yeso. Es pocoutilizado en la construcción. Es conocido también como Vidrio Celular y aún se fabricaactualmente, 2013, en España bajo esta última denominación.Poliestireno expandido (EPS)El material de espuma de poliestireno es un aislante derivado del petróleo y del gas natural,de los que se obtiene el polímero plásticoestireno en forma de gránulos. Para construir unbloque se incorpora en un recipiente metálico una cierta cantidad del material que tienerelación con la densidad final del mismo y se inyecta vapor de agua que expande losgránulos hasta formar el bloque. Este se corta en placas del espesor deseado para sucomercialización mediante un alambre metálico caliente.Debido a su combustibilidad se le incorporan retardantes de llama, y se ledenomina Difícilmente Inflamable.Posee un buen comportamiento térmico en densidades que van de 12 kg/m³ a 30 kg/m³Tiene un coeficiente de conductividad de 0,034 a 0,045 W/(m·K), que depende de ladensidad (por regla general, a mayor densidad menor coeficiente de conductividad)Es fácilmente atacable por la radiación ultravioleta por lo cual se lo debe proteger de la luzdel solPosee una alta resistencia a la absorción de aguaNo forma llama ya que al quemarse se sublimaEspuma celulósicaEl material de espuma de celulosa, posee una aceptable poder aislante térmico y es unbuen absorbente acústico. Es ideal para aplicar por la parte inferior de galpones por ser unmaterial completamente ignífugo de color blanco y por su rapidez al ser colocado. Se fundea temperaturas superiores a 45 ºC. Se utiliza poco en construcción.Coeficiente de conductividad térmica: 0,065 a 0,056 W/(m·K)
  9. 9. Espuma de polietilenoLa espuma de polietileno se caracteriza por ser económica, hidrófuga y fácil de colocar.Con respecto a su rendimiento térmico se puede decir que es de carácter medio. Suterminación es de color blanco o aluminio.Coeficiente de conductividad térmica: 0,036 a 0,046 W/(m·KEstructura química del polietileno, a veces representada sólo como (CH2-CH2)n.Film alveolar de polietilenoDe la misma manera, que la espuma de polietileno, como aislante térmico se utilizasimplemente el plástico de burbujas recubierto con el papel de aluminio. Las ventajas quetiene frente los otros aislantes son: espesor muy reducido (3-5 mm), instalación sencilla, sucoste muy reducido; además es no inflamable y reciclable. Éste film se utiliza poco enconstrucción, y más habitualmente en equípos de aire acondicionado.Espuma de poliuretanoLa espuma de poliuretano es conocida por ser un material aislante de muy buenrendimiento. Tiene múltiples aplicaciones como aislante térmico tanto en construccióncomo en sectores industriales. Destaca en toda la cadena del frío por su alta eficienciaenergéricaCoeficiente de conductividad térmica: 0,023 W/(m·KEspuma elastoméricaEs un aislante con un excelente rendimiento en baja y media temperatura y de fácilinstalación, reduciendo al máximo los costos de mano de obra. Posee en su estructura unabarrera de vapor y un comportamiento totalmente ignífugo.Coef. de conductividad: 0,030 kcal/h·m·°CTemperatura de trabajo óptima: -40 a 115 °CEs fácilmente atacable por la radiación ultravioleta por lo cual se lo debe proteger de la luzdel sol.
  10. 10. AerogelComo aislante térmico, el aerogel se presenta en mantas flexibles (rango de servicio: -40ºCa 650ºC o -270ºC a 90ºC). Solo se presenta en espesores de 5mm y 10mm. Tienepropiedades mecánicas grandes para el rendimiento que ofrece, es hidrófobo (repele lahumedad), es permeable (deja pasar el aire/vapor), previene la corrosión bajo elaislamiento, es ignífugo (no se incendia) y es sumamente resistente al trato duro (pisotones,golpes, etcétera). Su instalación es intuitiva como sencilla, el material se puede cortar contijeras o cutters, disminuyendo el tiempo y los costos de mano de obra excesivos.Densidad: 0.020g/cm³ (Aerogel monolítico), de 0.13g/cm³ a 0.18g/cm³ (Aerogel en mantaflexible)Comparativa de espesor aislamientoEspesores equivalentes entre materiales:Para un material aislante clásico, valen 2 cm de espesorEl espesor equivalente para Bloques ligeros de hormigón, hacen falta 6 cm.Para una viga de madera son 6,5 cmPara cerámica porosa se requieren 8 cmPara el adobe, se requieren 23,5 cmPara los ladrillos con agujeros verticales se necesitan 29 cmPara el ladrillo recocido compacto normal son 90 cmY para un bloque masivo de hormigón, el espesor equivalente de aislamiento es 105 cmBIBLIOGRAFÍAhttp://es.wikipedia.org/wiki/Aislante_t%C3%A9rmicohttp://www.electropar.com.py/pdf/electricidad/Aislantes.pdfhttp://personales.unican.es/rodrigma/PDFs/Aislantes%20y%20conductores.pdfhttp://www.iesdolmendesoto.org/wiki/index.php?title=Archivo:4._Conductores_y_aislantes.pdfhttp://www7.uc.cl/sw_educ/educacion/grecia/plano/html/pdfs/cra/fisica/NM4/RF4E_001.pdf

×