Aislamiento para Equipos Fríos

Protección contra las infiltraciones de humedad

En aplicaciones en frío, el aislamiento debe protegerse contra la entrada de humedad. Por un lado, la humedad aparece debido a la condensación en la superficie de las tuberías cuya temperatura de línea es inferior a la temperatura ambiente. Por otro lado, el vapor de agua puede extenderse en el material de aislamiento debido a la diferencia en la presión de vapor.

Prevención de la condensación

La capacidad del aire para absorber la humedad en forma de vapor de agua es limitada. En general, el aire caliente absorbe más agua que el aire frío. En la práctica, esto significa que cuando el aire atmosférico, que tiene algo de temperatura y cierto contenido de vapor de agua, se enfría cerca de una tubería fría, su capacidad de absorción de agua disminuye.

La cantidad real de vapor de agua presente en el aire se denomina humedad absoluta y se expresa en gramos por metro cúbico de aire (g/m3). Por otro lado, la humedad máxima es la cantidad máxima de vapor de agua que puede contener un metro cúbico de aire. Depende de la temperatura, lo que significa que la cantidad es menor en aire frío que en aire caliente. Por ejemplo, el aire a 30°C puede absorber hasta 30.3 g de agua, mientras que el aire a 5°C puede absorber hasta 6.8 g. Si el aire saturado cae de 30°C a 5°C, se liberan 23.5 g de agua. Por lo general, la humedad absoluta se define en relación con la humedad máxima para obtener la humedad relativa. Este valor se multiplica por 100 para obtener un valor porcentual de la humedad relativa. El símbolo utilizado es la letra griega φ (phi).

Temperatura y condensación del punto de rocío

Si la cantidad de vapor de agua no disminuye a medida que el aire se enfría, el nivel al que se satura el aire aumenta a medida que baja la temperatura. A cierta temperatura, el aire está 100% saturado. Esta temperatura se llama «temperatura del punto de rocío». Si el aire continúa enfriándose en el objeto, parte del agua ya no se absorbe como vapor de agua sino que se vuelve líquida. Para evitar la condensación que se produce en este momento, es importante asegurarse de que la temperatura de la superficie a lo largo del aislamiento sea siempre al menos tan alta o, mejor aún, superior a la temperatura del punto de rocío del aislamiento.

La difusión del vapor de agua

También llamada transmisión de vapor de agua, es el movimiento natural del vapor de agua a través del edificio y los materiales aislantes. La fuerza motriz es la diferencia de presión del vapor de agua en ambos lados de un componente. El vapor de agua se mueve hacia el lado de mayor presión. La presión del vapor de agua depende de la temperatura y la humedad relativa. La resistencia a la difusión del vapor de agua, también llamada valor μ (mu), indica cuántas veces la resistencia a la difusión de una capa de material de construcción es mayor que la de una capa de aire estático del mismo grosor. El valor μ es una propiedad del material dependiente de la temperatura, sin dimensiones. Cuanto menor es el valor μ de un aislante, mayor es el contenido de humedad en el aislamiento debido a los procesos de difusión, lo que lleva a mayores pérdidas de energía.

Mayor ahorro de energía con un aislamiento en frío óptimo

La prevención de la condensación en la superficie es una condición básica que todos los aislamientos de tuberías deben cumplir a largo plazo, incluso en condiciones críticas. Por esta razón, es esencial tener una excelente calidad, tanto en términos de material como de mano de obra, y garantizar que se haya instalado el espesor correcto del aislamiento. Los especificadores e instaladores que descuidan la calidad para reducir costos, que no usan los materiales correctos, o que especifican e instalan espesores de aislamiento delgados, corren riesgos incalculables para las instalaciones.

Siempre que objetos con temperaturas diferentes están en contacto físico o se encuentran en el radio de influencia de la radiación, sufren un intercambio de calor. El aislamiento térmico es la reducción de esta transferencia de calor. Se consigue creando barreras térmicas entre estos objetos en caso de conducción térmica o por reflexión en caso de radiación térmica. Para aislar un objeto de su entorno, hay que evitar el intercambio de calor tanto por conducción como por radiación y convección.

La transferencia de calor por conducción es proporcional a la diferencia de temperatura, la superficie de contacto térmico y el inverso del espesor de los materiales.Se mide en vatios por metro y por Kelvin (W-m-1-K-1).

La capacidad de aislamiento de los materiales aislantes térmicos depende de sus conductividades térmicas y de su grosor. El aislamiento se consigue rodeando el objeto con materiales de baja conductividad térmica y gran grosor. El aislamiento térmico mantiene frío el material frío y caliente el material caliente.

Conductividad térmica

La conductividad térmica puede variar desde casi cero (para los gases) hasta algunos cientos de W/(m*K) para los materiales de mayor conductividad, como los metales. Los gases tienen las conductividades térmicas más bajas, seguidos de los líquidos (para la mayoría de los líquidos orgánicos) y los sólidos. Los sólidos orgánicos como los polímeros, el betún y el caucho tienen conductividades térmicas más bajas que los sólidos inorgánicos como las piedras (mármol, granito, etc.) y el hormigón.

Atrapando gases (aire) en sólidos se consiguen buenos materiales aislantes, principalmente si se limita la convección haciendo celdas pequeñas, lo mejor es utilizar sólidos orgánicos que tengan malas conductividades térmicas. Este principio se utiliza para la mayoría de los materiales aislantes, como las espumas (espuma de uretano, espuma de poliestireno expandido (EPS), corcho), los aislamientos para la construcción (lana de roca y de vidrio, fibra de vidrio y amianto) y para los tejidos (como la lana, el plumón, el vellón).

Los aerogeles son un tipo especial de material aislante. Se derivan de un gel en el que la fase líquida se sustituye por un gas sin cambiar la estructura. Los aerogeles tienen una densidad extremadamente baja combinada con una baja conductividad térmica y, a menudo, una gran transparencia.

Transmitancia térmica, valor R y U

La transmitancia térmica o valor R se utiliza para caracterizar la capacidad aislante de un material. Mide la resistencia al flujo de calor (conductivo) a través de un objeto bidimensional como una pared, una ventana o un panel aislante. El valor R se mide en condiciones estacionarias y describe el flujo de calor entre su superficie caliente y fría con una diferencia de temperatura dada. Su unidad es K⋅m2/W. Cuanto mayor es el valor R, mejores son sus propiedades aislantes. El coeficiente global de transferencia de calor o valor U es el inverso de R y sus unidades SI son W/(m2*K).

Espuma rígida de poliuretano: ¿qué es? La mezcla de los dos componentes POLIOL e ISOCIANATO, que son líquidos a temperatura ambiente, produce una reacción química exotérmica que da lugar a la espuma rígida de poliuretano. Esta reacción química se caracteriza por la formación de enlaces entre el poliol y el isocianato, consiguiendo una estructura sólida, uniforme y muy resistente. Si el calor que desprende la reacción se utiliza para evaporar un agente hinchante, se obtiene un producto rígido que posee una estructura celular, con un volumen muy superior al que ocupaban los productos líquidos. Es lo que denominamos espuma rígida de poliuretano, o PU.

La espuma rígida de poliuretano es un material sintético duroplástico, altamente reticulado espacialmente y no fusible. En las densidades habituales, para aislamiento térmico, la espuma contiene solamente una pequeña parte del volumen de materia sólida (con una densidad de 35 kg/m3, sólo el 3% del volumen es materia sólida).

Dos procesos de fabricación para dos aplicaciones
Existen dos sistemas de fabricación que conducen a dos productos diferenciados:

Espuma rígida de poliuretano aplicada in situ por proyección, o poliuretano proyectado, que se obtiene mediante pulverización simultánea de los dos componentes sobre una superficie denominada sustrato.
Espuma rígida de poliuretano aplicada in situ por colada, o poliuretano inyectado, en el que los dos componentes se mezclan físicamente por batido y se introducen en una cavidad donde se realiza la expansión.Ventajas de la espuma de poliuretano
Elegir un material con un alto rendimiento térmico como el poliuretano para el aislamiento ofrece numerosas ventajas:

Ayuda a reducir el consumo de energía y, por lo tanto, aumenta la eficiencia energética de las edificaciones.
Gracias a sus características impermeables, la espuma de poliuretano es capaz de evitar que la humedad entre y, al mismo tiempo, deja que respire a nivel microscópico, por lo que no se acumularán microorganismos ni hongos.
Al contrario que otros aislantes térmicos que requieren de un gran número de elementos auxiliares y complejas aplicaciones, el poliuretano es fácil de instalar.
El poliuretano crea una capa de sellado que evita posibles fisuras y fugas de aire o agua.
Gracias a su rendimiento térmico y a su estructura celular, con el poliuretano se obtiene un máximo aislamiento con espesores que no sean de gran magnitud.

Si tienes un proyecto de aislamiento en frío, contáctanos.