Transferencia de calor.

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Universidad de Guayaquil

Facultad de Ingeniería Química

Carrera de Ingeniería Química

Asignatura:

Transferencia de calor

Docente:

Ing. Manuel Fiallos

Alumno: Guido Joel Gómez Dunkley

Semestre: 5to    Paralelo: A   

Tema:

Aislamiento térmico en tuberías

Fecha de entrega:

 30/01/16

Objetivos.-

• Comprender el concepto de aislamiento térmico en tuberías
• Conocer las aplicaciones del aislamiento térmico en tuberías
• Comprender la importancia de aislamiento térmico en las tuberías
• Importancia de las aportaciones del aislamiento térmico en la industria
• Consultar diferentes textos de autores como el manual del Ing. Químico de Perry ,transferencia de calor de Cengel y Donald Kern

Marco teórico

Aislamiento térmico.-Es la capacidad que tiene los materiales para oponerse al paso del calor por conducción a través de ellos. Se evalúa por la resistencia térmica  que posee cada material, se considera material aislante térmico cuando su coeficiente de conductividad térmica es inferior a  medido a 20°C, la resistencia térmica es inversamente proporcional a la conductividad térmica, Todos los materiales oponen resistencia, en mayor o menor medida, al paso del calor a través de ellos. Algunos, muy escasa, como los metales, por lo que se dice de ellos que son buenos conductores; los materiales de construcción (yesos, ladrillos, morteros) tienen una resistencia media. Aquellos materiales que ofrecen una resistencia alta, se llaman aislantes térmicos específicos o, más sencillamente, aislantes térmicos. Cuando se produce un "agujero" en el aislamiento (o pérdida de continuidad), producido por un material muy conductor sin estar debidamente aislado, o un agujero físico, se habla de un puente térmico. Estos puentes térmicos pueden estar presentes también en las juntas del material aislante, si este no fuera continuo, o no estuviera correctamente colocado. Los puentes térmicos más comunes en una vivienda, suelen presentarse en la zona de puertas y ventanas (principalmente en sus marcos).[pic 3][pic 4]

Aislante térmico

Un aislante térmico es un material usado en la construcción y en la industria, caracterizado por su alta resistencia. Establece una barrera al paso del calor entre dos medios que naturalmente tenderían a igualarse en temperatura, impidiendo que el calor traspase los separadores del sistema que interesa (como una vivienda o una nevera) con el ambiente que lo rodea. En general, todos los materiales ofrecen resistencia al paso del calor, es decir, son aislantes térmicos. La diferencia es que de los que se trata tienen una resistencia muy grande, de modo, que espesores pequeños de material presentan una resistencia suficiente al uso que quiere dársele. El nombre más correcto de estos sería aislante térmico específico. Se considera que son aislantes térmicos específicos aquellos que tiene una conductividad térmica,.[pic 5]

Uno de los mejores aislantes térmicos es el vacío, en el que el calor sólo se trasmite por radiación, pero debido a la gran dificultad para obtener y mantener condiciones de vacío se emplea en muy pocas ocasiones. En la práctica se utiliza mayoritariamente aire con baja humedad, que impide el paso del calor por conducción, gracias a su baja conductividad térmica, y por radiación, gracias a un bajo coeficiente de absorción. El aire transmite calor por convección, lo que reduce su capacidad de aislamiento. Por esta razón se utilizan como aislamiento térmico materiales porosos o fibrosos, capaces de inmovilizar 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 poro cerrado formados por burbujas no comunicadas entre sí, como en el caso del poliuretano proyectado, el gas utilizado como agente espumante es el que queda finalmente encerrado. También es posible utilizar otras combinaciones de gases distintas, pero su empleo está muy poco extendido.

Aislamiento térmico en tuberías

Se conoce que al presentarse aislamiento térmico a alguna pared o al ático se produce una disminución del flujo de calor es decir la transferencia de calor es mínima, entre mayor sean las dimensiones del aislamiento térmico disminuye más y más la razón de transferencia de calor, esto se debe al área ya que al ser constante   y al agregar el aislamiento esto hará que se produzca un aumento considerable y de relevancia cuantitativamente y matemáticamente la resistencia térmica de las paredes pero no se incrementa la resistencia en la convección , en el caso de un cilindro o tubería , ya que estas presenta capas esféricas tiene sus diferencias ya que un aislamiento adicional aumenta la resistencia la conducción de la capa esférica y se disminuye la resistencia de la convección y esto se debe al incremento en el área exterior del radio 1 cuando la temperatura de la superficie exterior se mantiene constante .

Si aislamos el tubo con un material de cierta conductividad térmica y un radio exterior se produce una pérdida de calor de la tubería hacia el medio circundante que se encuentra a la temperatura ambiente con un coeficiente de transferencia de calor de convección, la razón de transferencia de calor se la puede expresar como el cociente de la diferencia entre la temperatura ambiente y la de la superficie de la tubería y la resistencias de transferencia de calor  por convección y resistencia por la agregación del aislamiento , el radio critico de aislamiento para un cuerpo cilíndrico se define como la conductividad sobre la convección. Se podrá decir que el flujo de calor que se transfiere aumenta mediante la adición de aislamiento al radio crítico, uno debería considerar el fluido que circula y la temperatura a la que circula por las tuberías a la cual agregamos el aislamiento térmico, talvez no habría que darle o tomarle mucha  importancia ya que el valor del radio critico alcanzara  un valor máximo cuando la conductividad sea mayor y la convección menor.

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