El feltre d'aerogel s'utilitza àmpliament per a canonades industrials, dipòsits, vàlvules i equips d'alta-temperatura perquè ofereix un gran rendiment tèrmic amb una capa d'aïllament relativament prima.

Tanmateix, no hi ha cap gruix de feltre d'aerogel adequat per a cada projecte. El gruix correcte depèn de la temperatura de funcionament, el diàmetre de la canonada, les condicions ambientals, la pèrdua de calor admissible i la temperatura de la superfície exterior-necessària.

Aquesta guia explica com determinar el gruix d'aïllament de feltre d'aerogel adequat i quina informació han de proporcionar els compradors quan sol·liciten una recomanació.

Gruixos comuns de feltre d'aerogel

El feltre d'aerogel està disponible habitualment en els gruixos següents:

3 mm

5 mm

6 mm

8 mm

10 mm

Alguns fabricants també poden proporcionar altres gruixos o combinar diverses capes per satisfer els requisits específics d'aïllament.

Per exemple, el feltre d'aïllament tèrmic d'aerogel es pot subministrar en gruixos de 3 mm, 6 mm i 10 mm, mentre que altres graus de manta d'aerogel poden estar disponibles en 5 mm, 8 mm i 10 mm.

El gruix seleccionat s'ha de basar en càlculs tèrmics i no només en la disponibilitat del producte.

Per què importa el gruix

El gruix de l'aïllament afecta directament tres resultats importants del projecte:

Pèrdua de calor

Una capa d'aïllament més gruixuda generalment redueix la quantitat de calor transferida des d'una canonada calenta o una superfície d'equip a l'entorn circumdant.

Una menor pèrdua de calor pot ajudar:

Reduir el consum de combustible i energia

Mantenir la temperatura del procés

Millorar l'eficiència del sistema

Reduir la càrrega de les calderes i els equips de calefacció

Costos operatius{0}}reduïts a llarg termini

Temperatura superficial-exterior

Les canonades d'alta-temperatura poden crear riscos de cremades per als treballadors. Augmentar el gruix de l'aïllament ajuda a reduir la temperatura de la superfície externa.

Els projectes de protecció del personal poden especificar una temperatura superficial màxima admissible.

Diàmetre d'aïllament acabat

Un sistema d'aïllament més gruixut augmenta el diàmetre total d'una canonada. Això pot afectar:

Espai entre canonades adjacents

Disposició del bastidor de canonades

Accés a vàlvules i instruments

Revestiment exterior metàl·lic

Disseny de suport i penjador

Autoritzacions de manteniment

Com que el feltre d'aerogel té una conductivitat tèrmica relativament baixa, sovint pot aconseguir el rendiment tèrmic requerit amb menys gruix que molts materials d'aïllament convencionals.

Què determina el gruix requerit?

1. Temperatura de funcionament

La temperatura de la canonada o de l'equip és un dels factors de selecció més importants.

Una canonada d'aigua de baixa-temperatura pot requerir només una capa d'aïllament prima, mentre que una canonada de vapor que funciona a diversos centenars de graus centígrads pot requerir diverses capes.

Els compradors han de proporcionar:

Temperatura normal de funcionament

Temperatura màxima contínua

Temperatura màxima{0}}a curt termini

Temperatura mínima de funcionament

Freqüència d'arrencada i apagada

El material ha de ser adequat per a tot el rang de temperatura, no només per al punt de funcionament normal.

2. Conductivitat tèrmica

La conductivitat tèrmica descriu la facilitat amb què la calor passa a través d'un material. Un valor més baix significa un millor rendiment d'aïllament amb el mateix gruix.

Molts productes de feltre d'aerogel tenen una conductivitat tèrmica d'aproximadament0,015–0,020 W/(m·K) a temperatura ambient o prop, depenent de la qualitat del producte.

Per exemple, Nano Airgel Felt té una conductivitat tèrmica indicada d'aproximadament0,018–0,020 W/(m·K) a 25 graus.

Tanmateix, la conductivitat tèrmica normalment augmenta a mesura que augmenta la temperatura. Per tant, el càlcul del gruix hauria d'utilitzar dades de conductivitat a la temperatura de funcionament mitjana real del projecte en lloc de només el valor mesurat a 25 graus.

3. Diàmetre del tub

El diàmetre de la canonada afecta la superfície a través de la qual es transfereix la calor.

Una canonada de -diàmetre petit i una canonada de gran-diàmetre que funcionen a la mateixa temperatura poden requerir dissenys d'aïllament diferents.

El comprador hauria de proporcionar el diàmetre exterior real de la canonada, no només la mida nominal de la canonada.

4. Temperatura superficial requerida

Alguns projectes seleccionen el gruix d'aïllament segons la temperatura màxima acceptable a l'exterior del sistema d'aïllament.

Això pot ser necessari per a:

Protecció del personal

Equipament situat a prop de passarel·les

Sales de màquines

Àrees de processament interiors

Protecció de cables i instruments propers

Compliment dels requisits de seguretat del lloc

Normalment es requereix una capa més gruixuda quan s'especifica una temperatura de la superfície exterior-baixa.

5. Pèrdua de calor màxima permesa

Els projectes-d'eficiència energètica poden definir una pèrdua de calor màxima permesa per metre de canonada o per metre quadrat de superfície de l'equip.

Quan la pèrdua de calor permesa és baixa, el gruix de l'aïllament generalment ha d'augmentar.

El càlcul ha de tenir en compte tant el feltre d'aerogel com el sistema d'aïllament complet, incloses les costures, els elements de fixació, el revestiment i els ponts tèrmics.

6. Condicions ambientals

El medi ambient influeix en la transferència de calor des de la superfície aïllada.

Els factors importants inclouen:

Temperatura ambient

Instal·lació interior o exterior

Velocitat del vent

Humitat

Exposició a la pluja

Radiació solar

Moviment d'aire al voltant de la canonada

Les canonades exteriors exposades a vent fort poden perdre calor més ràpidament que les canonades idèntiques instal·lades a l'interior.

7. Espai d'instal·lació disponible

El feltre d'aerogel és especialment útil quan l'espai d'instal·lació és limitat.

Les aplicacions restringides{0}}d'espai típiques inclouen:

Bastidors de canonades congestionats

Línies de procés molt espaiades

Sales de màquines marines

Plataformes offshore

Vàlvules prop de suports estructurals

Conduccions instal·lades a prop de les parets

Sistemes existents que requereixen millores d'aïllament

En aquestes situacions, es pot preferir el gruix més baix possible que encara compleixi el requisit tèrmic.

8. Revestiment exterior

El tipus i l'estat de la superfície del revestiment extern poden afectar la radiació de calor.

Els materials de revestiment comuns inclouen:

Alumini

Acer inoxidable

Acer galvanitzat

Teixit-resistent a la intempèrie

Revestiments de jaqueta aïllant desmuntable

El material de revestiment, l'emissivitat de la superfície i el mètode d'instal·lació s'han d'incloure en un càlcul tèrmic complet.

Guia típica de selecció de gruix

La taula següent només ofereix una guia general. El gruix final s'ha de confirmar mitjançant dades reals del projecte i càlculs tèrmics.

Aquests rangs no s'han de tractar com a especificacions de producte fixes. Una capa de 10 mm pot ser suficient per a una canonada, però inadequada per a una altra que funcioni a una temperatura més alta o exposada a un vent més fort.

Capa única o capes múltiples?

El feltre d'aerogel es pot instal·lar com una capa o com a sistema multi-.

Per exemple:

6 mm de gruix total: una capa de 6 mm

10 mm de gruix total: una capa de 10 mm

20 mm de gruix total: dues capes de 10 mm

30 mm de gruix total: tres capes de 10 mm

Sovint es prefereixen diverses capes per a canonades d'alta-temperatura perquè faciliten:

Aconseguir un gruix total més gran

Escalonar les juntes entre les capes

Reduïu els camins de transferència directa de calor-

Col·loqueu el material al voltant de superfícies corbes

Substituïu només una capa externa danyada

Millorar la continuïtat de l'aïllament

Quan s'instal·len múltiples capes, les juntes longitudinals i circumferencials no s'han d'alinear.

Per què importen les articulacions esglaonades

Fins i tot quan el material aïllant té una conductivitat tèrmica baixa, els espais entre seccions poden permetre que la calor s'escapi.

Si les unions de diverses capes es col·loquen directament una sobre l'altra, creen un camí de transferència de calor més directa-.

Esglaonar les articulacions ajuda a:

Reduir el pont tèrmic

Millorar la uniformitat de la temperatura

Limiteu les fuites de calor a través de les costures

Millorar l'eficiència global del sistema d'aïllament

Totes les seccions s'han d'ajustar de prop sense una compressió excessiva o grans espais oberts.

Eviteu la compressió excessiva

El feltre d'aerogel s'ha de fixar fermament, però no s'ha de comprimir molt.

Una compressió excessiva redueix el gruix instal·lat. Com que la resistència tèrmica està directament relacionada amb el gruix, una manta comprimida pot proporcionar menys aïllament del que s'esperava.

Per exemple, si una capa nominal de 10 mm es comprimeix a 7 mm durant la instal·lació, el sistema instal·lat ja no proporciona la resistència tèrmica calculada per a 10 mm.

Les bandes, els cables o altres elements de fixació-d'acer inoxidable han de mantenir el material en posició sense aixafar-lo.

Feltre d'aerogel vs gruix d'aïllament tradicional

El feltre d'aerogel generalment requereix menys gruix que la llana mineral, la llana de vidre o el silicat de calci per aconseguir una resistència tèrmica similar.

L'exemple següent només pretén explicar el principi de selecció:

Aquestes xifres suposen que tots els materials s'avaluen a la mateixa temperatura i en condicions de prova comparables.

Els càlculs industrials reals són més complexos perquè la conductivitat tèrmica canvia amb la temperatura. La densitat, la humitat, la compressió i la qualitat de la instal·lació també poden afectar el resultat.

Gruix per al control de la condensació

Per a canonades fredes, la selecció del gruix sovint es basa en la prevenció de la condensació més que en la conservació de la calor.

La condensació es produeix quan la temperatura de la superfície externa cau per sota del punt de rosada de l'aire circumdant.

El gruix requerit depèn de:

Temperatura de la canonada

Temperatura ambient

Humitat relativa

Moviment d'aire

Rendiment de la barrera de vapor

Conductivitat tèrmica de l'aïllament

El feltre d'aerogel pot proporcionar un bon rendiment tèrmic dins d'una capa fina, però el sistema complet ha d'incloure juntes degudament segellades i una barrera de vapor adequada.

Fins i tot una petita obertura pot permetre que el vapor d'aigua entri al sistema i es condense a prop de la superfície del tub fred.

Gruix per a la protecció del personal

Per a les canonades calentes situades a prop dels treballadors, és possible que el sistema d'aïllament hagi de reduir la temperatura de la-superfície exterior a un nivell segur.

El gruix requerit depèn de:

Temperatura de funcionament de la canonada

Diàmetre del tub

Hora de contacte

Condicions ambientals

Superfície de revestiment

Requisits de seguretat del lloc

La protecció del personal i l'estalvi d'energia no sempre requereixen el mateix gruix. Una capa suficient per evitar cremades pot permetre encara més pèrdues de calor que l'objectiu d'eficiència energètica-del projecte.

Per tant, tots dos requisits s'han d'avaluar per separat.

Gruix per a vàlvules i brides

Les vàlvules i les brides són més difícils d'aïllar que les seccions rectes de canonades perquè tenen formes irregulars i han de romandre accessibles per a la inspecció i el manteniment.

El feltre d'aerogel és adequat per a aquestes zones perquè es pot tallar i formar al voltant de components complexos.

Per a vàlvules i brides, els compradors haurien de tenir en compte:

Dimensions dels components

Punts d'accés necessaris

Lliurament de perns i tija

Disseny de coberta extraïble

Nombre de capes d'aerogel

Revestiment exterior de teixit o metall

Mètode de fixació

Extracció i instal·lació repetides

Una jaqueta d'aïllament extraïble que conté diverses capes d'aerogel pot ser més pràctica que un sistema instal·lat permanentment.

Errors de selecció-comuns de gruix

Selecció només per temperatura

La temperatura més alta no indica el gruix que ha de tenir l'aïllament. Només mostra si el material pot tolerar la temperatura.

Ús de la conductivitat de la temperatura de l'habitació{0}

La conductivitat tèrmica a 25 graus no s'ha d'utilitzar directament per a una canonada que funciona a diversos centenars de graus centígrads.

Ignorant el vent exterior

El vent augmenta la pèrdua de calor per convecció de la superfície aïllada i pot afectar el gruix requerit.

Comparant només el gruix nominal

Dos productes amb el mateix gruix nominal poden tenir conductivitat, densitat i comportament de compressió diferents.

Ignorant la compressió de la instal·lació

El gruix després de la instal·lació pot ser inferior al gruix indicat a la fitxa del producte.

No aïllar els accessoris

Les vàlvules, brides i suports no aïllats poden suposar una pèrdua de calor important, fins i tot quan les seccions rectes de canonades estan correctament aïllades.

Escollir l'opció més fina en funció només del preu

El cost de material inicial més baix pot comportar un consum d'energia més elevat-a llarg termini si l'aïllament és massa prim.

Informació a proporcionar al proveïdor

Per rebre una recomanació de gruix fiable, proporcioneu:

Aplicació de canonades o equips

Mitjà de procés

Temperatura normal de funcionament

Temperatures màximes i mínimes

Diàmetre exterior del tub

Longitud total del tub

Nombre de vàlvules, colzes, brides i tees

Temperatura de la-superfície exterior necessària

Pèrdua de calor màxima admissible

Temperatura ambient

Velocitat del vent per a instal·lacions exteriors

Entorn interior o exterior

Autorització d'instal·lació disponible

Classificació de foc requerida

Material de revestiment exterior

Quantitat del projecte i lloc de lliurament

Aleshores, el proveïdor pot recomanar el feltre d'aerogel adequat, el nombre de capes i el mètode d'instal·lació.

Preguntes freqüents

Se sent un aerogel de 10 mm suficient per a un tub d'-alta temperatura?

Pot ser suficient per a algunes aplicacions, però cal tenir en compte la temperatura de la canonada, el diàmetre, les condicions ambientals i la pèrdua de calor admissible. Els sistemes d'alta-temperatura sovint requereixen diverses capes.

Es poden utilitzar dues capes de 10 mm en lloc d'una de 20 mm?

Sí. Dues capes de 10 mm poden proporcionar un gruix nominal total de 20 mm. Les seves juntes s'han d'escalonar per reduir els ponts tèrmics.

El feltre d'aerogel més gruixut sempre proporciona un millor aïllament?

Un gruix més gran generalment augmenta la resistència tèrmica, però el sistema s'ha d'optimitzar segons l'objectiu tècnic i el cost del projecte. La instal·lació de més material del necessari pot no proporcionar un benefici addicional suficient.

Quin és el gruix mínim de feltre d'aerogel?

Alguns productes estan disponibles a partir d'aproximadament 3 mm. Els graus prims són útils per a espais limitats, equips complexos i aplicacions on només es requereix una resistència tèrmica moderada.

S'ha de comprimir l'aïllament durant la instal·lació?

No. El material s'ha de subjectar de manera segura sense una compressió excessiva perquè reduir el gruix instal·lat disminueix la resistència tèrmica.

Com puc comparar el gruix del feltre d'aerogel amb la llana mineral?

Compareu la resistència tèrmica a la mateixa temperatura mitjana en lloc de comparar només el gruix. El feltre d'aerogel generalment pot aconseguir un rendiment d'aïllament similar amb una capa més fina.

Conclusió

El gruix correcte del feltre d'aerogel depèn de molt més que la temperatura de funcionament. S'han de tenir en compte el diàmetre de la canonada, la conductivitat tèrmica, la pèrdua de calor admissible, els requisits de temperatura de la superfície-, les condicions ambientals i l'espai d'instal·lació disponible.

Els graus prims de 3 a 10 mm poden ser adequats per al control de la condensació, espais restringits o components d'equips individuals. Les canonades, els dipòsits i els vaixells d'alta-temperatura poden requerir dues o més capes per aconseguir el rendiment requerit.

Per a una selecció fiable, els compradors haurien de proporcionar dades completes d'operació i instal·lació i sol·licitar un càlcul tèrmic basat en els valors de conductivitat a la temperatura de servei real. Això garanteix que el sistema de feltre d'aerogel ofereix l'equilibri adequat entre el rendiment tèrmic, el gruix de la instal·lació i el cost del cicle de vida.