AISLAMIENTOS TERMICOS PARA HORNOS INDUSTRIALES

AISLAMIENTOS

TERMICOS

SISTEMAS PARA EL USO EFICIENTE Y

RACIONAL DE LA ENERGIA

Horno Para Cerámica

Estructura Metálica

Aislamiento Térmico

Refractarios

Chimenea

Horno Para Alta Temperatura

INTRODUCCION

El hombre utiliza los aislamientos térmicos con las siguientes finalidades :

1- Controlar la transferencia de calor.

2- Controlar la temperatura.

3- Retardar el enfriamiento.

4- Proteger contra incendio.

5- Controlar el fuego.

6- Conservar la Energía

En casi todo los casos donde el aislamiento es utilizado hoy, es para una o más de estas finalidades.

AISLAMIENTO

Un aislamiento consiste en PROTEGER : Las superficies calientes, como la pared de un horno, ó

las frías, como la pared de un refrigerador, a través de materiales de baja conductividad térmica (k).

El objetivo de un aislamiento térmico es minimizar los

flujos de calor, debido a : Problemas técnicos (seguridad, evitar condensación) Problemas económicos (ahorro de energía) Buscar un estado confortable. Mantener la Temperatura dentro de un proceso

TIPOS DE AISLAMIENTOS TERMICOS

FIBROSOS ( Lana Mineral, Fibra de Vidrio, Fibra Cerámica)

Materiales Procesados a partir de la fusión de materiales a base de sílice, alumina, escoria o roca basaltica, convertidos en Fibras por proceso de soplado o centrifugado, para ser distribuidas de modo multidireccional

CELULARES (Vidrio Espumado, Poli estireno Expandido, Elastómeros, espuma fenolica, poliisocianurato)

Compuestos por pequeñísimas celdas individuales separadas entre si. El material celular puede ser vidrio o plástico espumado

GRANULADOS (Vermiculita Expandida, Silicato de Calcio, Perlita Expandida, tierra diatomácea)

Compuestos pro nódulos que contienen espacios vacíos. No son considerados como celulares debido a que el gas (aire) puede transitar entre los espacios individuales. Son combinados con fibras de refuerzo con lo que se consigue rigidez, estructura y forma.

FORMAS DE PRESENTACION DE LOS AISLAMIENTOS

Los aislamientos térmicos pueden ser producidos en una variedad de formas de acuerdo a su función y aplicación especifica.

Rígidos : Placas y Bloques en forma rectangular y preformados para tubería

(medias cañas, bloques curvos). Flexibles : Preformados en Hojas, rollos, tubos, o en unidades que tienen un

alto grado de flexibilidad. Colchonetas Flexibles : Están cubiertos por una o ambas caras con un

respaldo rígido (foil de aluminio, malla de gallinero, metal desplegado), o entretejidos - agujados (Mantas)

Cementos Monolíticos : Producidos con materiales fibrosos y granulares

cementados con bentonita, que mezclados con agua generan masas viscosas de gran adherencia.

Espumado en Sitio: Espuma de poliuretano vaciada o espumada en sitio

para cubrir o rellenar área irregulares.

MECANISMO DEL AISLAMIENTO TERMICO

Los materiales aislantes contienen aire aprisionado, en pequeños poros, entre las fibras o copos.

Este aire aprisionado en pequeñas células retarda el flujo de calor, debido a que poco calor es transferido por convección de un lado de la célula al otro.

El material aislante debe ser lo suficientemente opaco (o reflexivo) para reducir la transmisión de calor por radiación.

TRASFERENCIA DE CALOR

Consiste en la transferencia de energía de una región para otra, como resultado de una diferencia de temperaturas entre ellas.

Los mecanismos son:

• Conducción : depende solamente de un T

• Radiación : depende solamente de un T

• Convección : depende de un T y transporte de masa.

AISLAMIENTO TÉRMICO MECANISMOS DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR

fibras

espacios

convección

conducción a través

de las fibras

conducción a través

del aire

radiación fibra a fibra

Q

Q tot = convección +

cond fibras+

cond aire +

rad fibras

CONDUTIVIDAD TÉRMICA

Es la capacidad de los materiales para dejar pasar el CALOR. Es una propiedad intrínseca de cada material que varía en función de la temperatura a la que se efectúa la medida. La conductividad térmica es nula en el vacío ideal, y muy baja en ambientes donde se ha practicado un vacío elevado. El coeficiente de conductividad térmica caracteriza la cantidad de calor necesario por m2, para que atravesando durante 1 hora, 1m de material homogéneo obtenga una diferencia de 1ºC de temperatura entre las dos caras

Material Kcal/m h ºC Característica

Plata 360

Aluminio 166 CONDUCTOR

Latón 80

Hierro ó acero 40 - 50

Material refractario 2 - 4

Granito 1,5 - 3,4

Hielo 1,5 MAL-CONDUCTOR

Vidrio 0,3 - 1,1

Ladrillo Común 1

Material Kcal/m h ºc Característica

Vidrio 0,7

Agua 0,5

Yeso 0,32

Arena Seca 0,3

Amianto en hojas 0,14

Tolueno 0,12 AISLANTES

Alcohol etílico 0,155

Acetona 0,150

Algodón 0,048

Fibra de Vidrio 0,045

Lana Mineral 0,033

Fibra Cerámica 0,029

Aire 0,022

Gas Carbónico 0,0135

Cloro 0,0066

MATERIALES AISLANTES

PODEMOS SEÑALAR UNA SERIE DE MATERIALES DE BUENA

CALIDAD Y COMERCIALMENTE UTILIZADOS :

ELASTOMERICOS 104 C

POLIESTIRENO 80 C

POLIURETANO 110 C

VIDRIO CELULAR 482 C

LANA DE ROCA / FIBRA MINERAL 538 C

FIBRA DE VIDRIO 454 C

SILICATO DE CALCIO 815 C

PERLITA EXPANDIDA 649 C

VERMICULITA EXPANDIDA 970 C

FIBRA CERAMICA 1260 C

INMAICO SAS

CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES AISLANTES

1- Bajo coeficiente de conductividad térmica (k):

Cuanto menor es "k", menor será el espesor necesario para una

misma capacidad aislante.

2- Baja masa específica

Con el fin de reducir las solicitaciones mecánica sobre la

estructura del equipo aislado, un aislante de baja densidad

presenta un menor almacenamiento de calor durante el

calentamiento del equipo

(Q = M.Cp. T).

3- Resistencia mecánica compatible con el uso.

El aislamiento debe ser dimensionado para soportar las

solicitaciones mecánicas normales de su operación, sin

deformarse.

4- Incombustibilidad

El material aislante debe presentar bajo índice de propagación de llama.

(Ex: Madera seca = 100, fibra cerámica = 0).

5- Estabilidad química y física

Las propiedades físico-químicas del material aislante no se deben

alterar a lo largo de su uso, manteniendo las características iniciales

del diseño

6- Inercia química

Los materiales aislantes no deben presentar tendencias a reaccionar

químicamente con otros materiales durante su utilización.

7- Baja higroscopocidad

La absorción de agua, ya sea en estado líquido o vapor resultará en un

deterioro de la capacidad de aislamiento, por el aumento de la

conductividad térmica. Un aislamiento completamente seco puede

aumentar su conductividad en hasta 15 veces,cuando es

humedecido. Y si es congelado, puede aumentar hasta en 50 veces.

LA FIBRA CERAMICA COMO AISLAMIENTO TERMICO y REFRACTARIO PARA ALTA TEMPERATURA

Es un producto fabricado a partir de alúmina y sílices de alta pureza fundidas a 2200ºC. Se forman así fibras de apariencia similar al algodón, que sirven para conformar los aislamientos térmicos de alta temperatura y pueden ser expuestas a temperaturas hasta de 1600ºC (policristalinas).

La Fibra Cerámica posee excelentes características aislantes y ha sido utilizada como aislamiento térmico en aplicaciones para altas temperatura en las Industrias :

Cerámica Petroquímica

Vidrio Automotriz

Siderurgia / Acerias Protección contra incendio

Agroindustria Cogeneración

Fundición de Metales no Ferrosos ( Aluminio)

TIPOS DE FIBRAS CERÁMICAS

• 50 % SiO2 - 50 % Al2O3 => p/ 1.260 ºC => Fibras Amorfas

• 53 % SiO2 - 30 % Al2O3 - 16 % ZrO2 => p/ 1.427 ºC => Fibras Amorfas

• 27 % SiO2 - 72 % Al2O3 => p/ 1.538 ºC => Fibras Policristalinas

(mulita)

FIBRA CERAMICA OBTENIDA POR EL PROCESO DE SOPLADO (10.000x)

VENTAJAS Y BENEFICIOS

1- Bajo coeficiente de conductividad térmica

2- Bajo peso por unidad de volumen.

3- Resistencia mecánica compatible con el uso.

4- No es combustible (no propaga la llama)

5- Estabilidad química y física.

6- Resistencia al choque térmico

7- Baja capacidad de almacenamiento de calor

8- Posee alta resiliencia

9- PRODUCTOS 100% LIBRES DE ASBESTO

10- No contienen Cromo

11.- Excelentes propiedades Acústicas

Línea de

Productos

1- MANTAS 6- FIBRA P / 1600 ºC

2- PLACAS 7- TEXTILE

3- MODULOS 8- FIBRA A GRANEL

4- CUERDAS / GAXETAS 9- PAPELES

5- CEMENTOS Y MOLDEABLE 10- ACCESORIOS

SISTEMA MULTI CAPAS

VENTAJAS

Bajo costo

Fácil instalación.

Fácil manutención.

Buena resistencia Térmica

DESVENTAJAS Velocidad de los gases. Exposición de las anclajes. Corrosión de la anclaje. Baja resistencia a la abrasión. Gran encogimiento. No puede recibir cemento de

protección superficial

SISTEMA MODULAR VENTAJAS • Fácil instalación. • Resistencia à altas velocidades de los gases. • Anclaje embutida / no expuesta. • Puede recibir cemento de protección superficial. • Excelente resistencia térmica. • Bajo encogimiento. • Inerte al choque térmico DESVENTAJAS • Choque mecánico. • Ácidos fluorhídrico, fosfórico, álcalis concentrados.

FIBRA CERÁMICA SOBRE REFRACTÁRIOS

VENTAJAS

• Fácil instalación. • No es necesario la remoción del concreto. • Reducción del calor almacenado y perdido. • Bajo costo

DESVENTAJAS

• Aumenta el espesor del aislamiento. • Baja resistencia a la abrasión. • Preparación de la superficie. • Reducción del volumen de la cámara.

BARRERA DE VAPOR

CONCEPTO

Mantener la temperatura de SOx arriba del punto de condensación de los gases, evitando la producción de H2SO4 en la chapa.

Temp. de Condensación: 132 ºC

Temp. de la Barrera: 180 a 400 ºC

SISTEMA MODULAR ALTA DENSIDAD

VIGAS RÍGIDAS DE FIBRA CERÁMICA

ENCAJE ENTRE VIGAS Y PANELES

MOLDEADOS AL VACIO

REPARACIONES DE

PUNTOS CALIENTES

EN CARCAZAS

BOMBA NEUMÁTICA PARA

INYECCIÓN DE MASA

MASAS MOLDEABLES

DOS SISTEMAS PARA ECONOMIZAR

HASTA UN 40% DE ENERGIA

Comparativo de Eficiencia Térmica

1000ºC

Sistema Fibra Cerámica Refractario Convencional Sistema L.O.R.

Calor Perdido 602 Kcal/m2-H 694 Kcal/m2-H 556 Kcal/m2-H

Calor Almacenado 2.675 Kcal/m2 73.175 Kcal/m2 61.487 Kcal/m2

Refra

cta

rio

Ais

lante

1260ºC

Ais

lante

1092ºC

Refra

cta

rio

Ais

lante

1260ºC

Ais

lante

1092ºC

Manta

128 K

g/m

3

Manta

128 K

g/m

3

1000ºC 1000ºC

81ºC

90ºC 80ºC

SISTEMAS PARA ECONOMIZAR

HASTA UN 40% DE ENERGIA

COMPARATIVO DE EFICIENCIA TÉRMICA

1000ºC

Sistema Fibra Cerámica Refractario Convencional Sistema L.O.R.

Calor Perdido 504 Kcal/m2-H 1.151 Kcal/m2-H 820 Kcal/m2-H

Calor Almacenado 2.797 Kcal/m2 67.100 Kcal/m2 52.895 Kcal/m2

Ahorro de Energía

Cp 56,2% 28,7%

Ca 95,6% 21,2%

Refra

cta

rio

Ais

lante

1260ºC

Ais

lante

1092ºC

Refra

cta

rio

Ais

lante

1260ºC

Ais

lante

1092ºC

Manta

128 K

g/m

3

Manta

128 K

g/m

3

1000ºC 1000ºC

76ºC

120ºC 99ºC

ESPESOR ECONOMICO DE UN

AISLAMIENTO TERMICO PARA ALTA

TEMPERATURA

Temperatura Fase Caliente (ºC) 1200

Temperatura ambiente (ºC) 27

Velocidad del Aire (m/s) 0

Emisividad de la superficie 0.9

Rata de operación (días / año) 330

Rata de operación (horas / día) 24

Tipo de Combustible ACPM

Poder Calorífico Combustible (kcal/kg....) 10100

Rendimiento de la Combustión (%) 50

Costo Combustible (col$ / kg....) 850

Aislamiento Fibra Cerámica

Densidad del aislamiento (kg. / m3) 128

ESPESOR ECONOMICO DE UN AISLAMIENTO

TERMICO PARA ALTA TEMPERATURA

Espesor Costo aislamiento Perdidas de Calor Costo Total

1 113.20 2055.28 2168.48

2 151.15 1037.83 1188.98

3 189.10 692.41 881.51

4 210.87 519.11 729.98

5 263.56 415.21 678.77

6 316.25 345.42 661.67

7 369.05 296.02 665.07

8 421.74 258.77 680.51

9 474.43 230.15 704.58

10 527.12 207.02 734.14

11 579.81 187.81 767.62

12 632.61 172.12 804.73

ESPESOR ECONOMICO DE UN AISLAMIENTO

TERMICO PARA ALTA TEMPERATURA

Espesor Económico

0,00

500,00

1000,00

1500,00

2000,00

2500,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Espesor (pulgadas)

$

Costo Aislameinto

Pérdidas Calor

Costo Total

ESPESOR ECONOMICO DE UN AISLAMIENTO

TERMICO PARA ALTA TEMPERATURA

APLICACIONES INDUSTRIALES

HORNO PARA

PRODUCCION DE

ABRASIVOS

AGLOMERADOS

T= 1270ºC

HORNO PARA LA

PRODUCCION DE

PIGMENTOS

T = 900ºC

HORNO ELECTRICO PARA TEMPLE Y CURVADO DE VIDRIO

HORNO PARA PRODUCCION DE CERAMICA Y PORCELANA

HORNO PARA

PRODUCCION DE

PORCELANA DE

MESA

T = 1200ºC

INMAICO SAS