Aislantes Termicos

AISLADORES TÉRMICOS

Definiciones:

Los conceptos más importantes a considerar en el aislamiento térmico son:

• Conducción Térmica:

Transmisión de calor desde una masa de temperatura más elevada a otra de temperatura inferior por contacto directo. El coeficiente de conducción de un material mide la capacidad del mismo para conducir el calor a través de la masa del mismo.

• Convección Térmica:

Transmisión de calor efectuada en forma natural o por medios mecánicos, mediante corrientes de aire o por uso de líquidos producidos por las diferencias de densidad. La convección se realiza por medio de un fluido (agua, aire u otro) transportando calor de una zona a otra de diferente temperatura.

En la convección el calor pasa a través de un fluido que al calentarse aumenta su volumen y al mismo tiempo disminuye su densidad y asciende desplazando el fluido que se encuentra en la parte superior y que está a menor temperatura. De manera tal que se produce el transporte de mayor temperatura a través de corrientes ascendentes y descendentes del fluido.

• Radiación Térmica:

Transmisión de energía calórica emitida por un cuerpo o materia mediante ondas y que es absorbida por otro cuerpo.

• Conductividad Térmica:

Cantidad de calor que se transmite a través de la unidad de espesor de un material, cuando la diferencia de temperatura entre ambas caras es de 1ºC.

• Conductancia Térmica:

Determina la transmisión térmica de una capa de material de un espesor d en metros. El coeficiente de conductancia térmica indica la cantidad de calor que fluye cada hora por 1 m2 de material dada una diferencia de temperatura de 1ºC entre las dos superficies. Unidad: W/m2.K

• Transmisión de Calor:

Determina el paso de calor a través de un elemento constructivo teniendo en cuenta la conductancia térmica y la transmisión superficial de calor (p. ej. entre el aire interior y el exterior)

Teoría general del fenómeno del cambio de calor

Entre dos cuerpos con temperatura diferentes, inevitablemente se produce un flujo calorífico, el calor se desplaza del cuerpo caliente al cuerpo frío hasta que se produce el equilibrio de temperatura.

Ningún medio impide el cambio de calor. Sólo puede modificarse su intensidad.

El cambio de calor se produce de tres formas diferentes:

a. Por conducción

El calor se propaga a través de todos los cuerpos sólidos o líquidos de molécula a molécula, suponiendo que estas últimas están inmóviles. En los gases (Teoría Cinética), los cambios de energía se producen por los choques entre las moléculas animadas por velocidades diferentes.

Ej.: Si se coloca el extremo de una barra de hierro en un fuego, al cabo de unos instantes se calienta el otro extremo, obligándonos a quitar las manos.

b. Por convección

Estas formas de propagación es propia de los fluidos (gases o líquidos), las moléculas que están directamente en contacto con un cuerpo de temperatura más alta "A" se calientan y tienden a desplazarse por gravedad.

La restitución de las calorías absorbidas al ponerse en contacto con cuerpos de temperatura inferior "B", origina la creación de un ciclo de convección que acelera los cambios térmicos entre A y B.

Ej.: El radiador de calefacción central eleva la temperatura de las moléculas de aire que se vuelven más ligeras y suben hacia el techo, siendo inmediatamente reemplazadas por otras que se han enfriado al contacto con las paredes u objetos que han encontrados en su recorrido.

c. Por radiación

La transmisión de calor por radiación se produce aun para las bajas temperaturas siempre que dos cuerpos de temperatura diferente estén en presencia del otro, estando separado por un medio permeable a la radiación. El calor se transforma en energía radiante, atraviesa el medio permeable y alcanza al otro cuerpo.

Una parte de la energía se transforma en calor y es absorbida por este segundo cuerpo. El resto de la energía se refleja bajo la forma de calor radiante.

El transporte de calor por radiación no necesita soporte material alguno: se produce, igualmente, en el vacío.

Ej.: La tierra es calentada por el sol por radiación.

Generalmente, estos tres casos posibles se producen simultáneamente.

La conducción pura tiene lugar únicamente en los cuerpos sólidos, y no siempre es cierto que sea sólo conducción.

Así se asimilan los cambios de calor en los materiales de construcción.

De hecho, se trata de cuerpos porosos. En estos poros, rellenos de aire, existen radiación y convección. Muchas veces es imposible disociar estas tres formas de transmisión y es por eso se simplifica agrupando el conjunto de fenómenos bajo el nombre de conducción.

Aislación térmica:

El objetivo de una aislación térmica es impedir en alguna medida la transferencia de calor desde o hacia el cuerpo aislado.

Los materiales de aislación térmica aprovechan en general el hecho de que el aire es un excelente aislante.

Por esta razón, la gran mayoría de los materiales usados como aislantes son porosos, manteniendo el aire atrapado en su interior.

El aire encerrado en los poros queda casi quieto en los materiales con poros cerrados (como Poliuretano y poliestireno expandido) o con muy poca movilidad en aislantes con poros abiertos (por ej.: Lana Mineral y Lana de vidrio).

Por esta razón el coeficiente de conductividad térmica será en general, tanto más pequeño como sea su masa por unidad de volumen (Densidad).

Sin embargo, existe una masa por unidad de volumen determinada para cada material de aislación térmica poroso, que por debajo de ella aumentará nuevamente la conductividad térmica.

Esto se debe a que los poros son lo suficientemente grandes para permitir en su interior, una transferencia de calor por convección natural.

Aislantes térmicos:

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