calculo de espesor de aislamiento económico

8/13/2019 Calculo de espesor de aislamiento econmico

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Calculo de espesor de

aislamiento econmico


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DETERMINACION DEL AISLAMIENTO TERMICO ENLAS TUBERIAS DE VAPOR

Para comprender mejor como es elcomportamiento del aislamiento trmico para

las tuberas, a continuacin daremos algunos

conceptos bsico de lo que es Transferenciade Calor en las tuberas de vapor.


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1.- Los materiales aislantes estn i!iios "or ran#os etem"erat$ra.

%.- El material &on '$e son (a)ri&aos los aislamientos tienen

'$e so"ortar el ran#o e tem"erat$ra a '$e *an sioise+aos.

,.- Como la me&la e raia&in / &on!e&&in es la mas

e(i&iente "ara $n aislamiento0 los materiales aislantes e)ene tener la &a"a&ia o *a)ilia0 e atra"ar #ases o aire ens$ interior "ara '$e tra)aen e(i&ientemente. Un material as2(ormao e)e estar en $n ran#o e ensia e ,3 a %43

5ilos "or metro &6)i&o. Los materiales mas "esaos son "or#eneral malos aislamientos t7rmi&os.


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8.- De)io a s$ "o&a ensia0 los materiales aislantes e)en

so"ortar /9o tener $na resisten&ia me&ni&a m2nima "araresistir las eta"as e la (a)ri&a&in0 trans"orte e instala&in0

sin rom"erse o eteriorarse.

4.- Por ser "oroso / e "o&a resisten&ia me&ni&a0 too

material aislante re'$iere e $na "rote&&in me&ni&ae:terior $na !e &olo&ao0 esto "ara e!itar "or a&&iente $n#ol"e o mal mo!imiento e $na ma'$ina o "ersona / lo

maltrate o rom"a.


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Por lo tanto el aislamiento a utilizar es el idrosilicato decalcio.

!l calor flu"e de la masa caliente a la masa fra . !statransferencia la puede acer de dos maneras por

radiacin o por conveccin.

RADIACI;N.- !s el paso de la energa trmica por elespacio, aire " gases. Parecido a la luz o el sonido.

CONVECCI;N.- !s el paso de el calor # energa trmica $por un slido, metlico o no metlico.


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Las e&$a&iones el &al&$lo e el (l$o t7rmi&o se"$ee re"resentar "or la si#$iente e&$a&in0 one"ies &$araos?

t < Es la i(eren&ia e tem"erat$ras entre los(l$ios > T1 - T% ?

19* < Es la resisten&ia t7rmi&a e las &a"as>&on!e&&in?


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L95 < Es la resisten&ia t7rmi&a e los materiales

= @ A>T1 - T% ? >BTU 9 *r? 19*1 L1 951 L%95% L, 9 5, 19 *%


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%e esta ecuacin podemos escribir una

ecuacin unidireccional del flujo trmico.

#!q &$ ' (A t ( t # BTU / hr )

#&) $ * #+ ) $ -

%onde ' es el flujo trmico transferido desdeun fluido al otro a travs de una pared cu"a

rea es pies cuadros, la diferencia de

temperatura entre los fluidos es t( t&/t0 "- es la resistencia total.


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La $nia e resisten&ia t7rmi&a total ser19*? es la s$ma e la resisten&ia e las

&a"as. >L95? es la s$ma e la resisten&ia e los

materiales.

19U es la $nia total e la resisten&ia el sistema.

La re&2"ro&a U es llamaa la transmitan&ia o el

&oe(i&iente total e trans(eren&ia t7rmi&a o la$nia total e &on$&ta t7rmi&a.


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+uego la primera frmula se puede escribir1

#!q0

$ ' ( 2 T # 3tu ) r $


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!squema de la Tubera


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La &on$&&in t7rmi&a en $na s$"er(i&ie &$r!a0&omo es el &aso e $na t$)er2a0 no es &onstante0&onsieramos en la (i#$ra V-13 $n &ilinro &ir&$larone la tem"erat$ra en el interior es latem"erat$ra en la e:terior es tam)i7n / al&on$&ti!ia t7rmi&a el material 0 el &alor (l$/eraialmente el interior *a&ia el e:terior0 l$e#o

e)e "asar &aa !es "or $na s$"er(i&ie mas #rane&on(orme se alea el &entro el &ilinro.


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a '$e las reas e $n &ilinro !ar2an &$ano

a$menta el imetro. Consierar la lon#it$ el&ilinro &omoz.

Tomaremos $na &a"a m$/ el#aa el &ilinro dr&on $n raio r en "$l#aas0 el rea e este (ino es%rz El &am)io e tem"erat$ra a tra!7s e dr es $na

i(eren&ial e monto dt.


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+uego la ecuacin de 4ourier se e5presa.

' ( / K 0r z dt

dr

6eparando las variables e integrando estaecuacin ser1

' riro dr ( / 0k ta tbdt r


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' 7n ro ( 0k (TA - TB)

' ( 0k( ta - tb ) = 0k t

ri 7n # ro ) ri $ 7n # %o ) %i $

%onde1ro es el radio e5terior de la tubera8

ri es el radio interno, " ro)ri ( %o)%i , luego en

la ecuacin anterior considerando la

resistencia por una pared curva ser1


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# !q9 $ - ( T ( 7n #ro ) ri$

' 0k

rreglando la ecuacin para el flujo trmico a

travs de un cilindro compuesto, tal como una

tubera aislada, es simple cundo se sumanque las resistencias de acuerdo a la

ecuacin !q&.


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Consierar en la (i#$ra si#$iente '$e re"resenta$na t$)er2a &on s$ material aislante &on $n&oe(i&iente interior e "el2&$la *0 / $n &oe(i&ientee:terior e "el2&$la * la tem"erat$ra el (l$iointerior t '$e es ma/or a la tem"erat$ra t el(l$io en el e:terior0 >as$mimos '$e laresisten&ia e "el2&$la en el rea A es &ero?.

La resisten&ia e "el2&$la es dedimetro #L)pie lineal$ Costo mortizado

!spesor de &> L@.=@&=0 L?.@=@&=0

!spesor de &.=> LB.FB@BJ L?.BFB@BJ

!spesor de 0> LF.9JAJ@ L?.F9JAJ@

!spesor de 0.=> L&&.J&& L&.&J&& !spesor de 9> L&@.09@&B L&.@09@&B

!spesor de 9 O> L&B.B=A0 L&.BB=A0

!spesor de @> L&F.?J?@J L&.F?J?@J


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Es"esor E&onmi&o.-

6e llama espesor econmico de un aislamiento a elespesor tal que las perdidas de calor son iguales a loscostos del aislamiento.

!n el costo de producir el vapor se considera./ valorde la instalacin caldero, tuberas ,interese, petrleoo gas consumido, mano de obra, gas consumido,mano de obra, mantenimiento etc. Todo esto en unperiodo determinado entre la cantidad de vaporproducido, nos da el costo de vapor en L 26% porlibra de vapor producido o por 3T2 generado.


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Las "erias t7rmi&as0 &al&$laas &omo es&ritasanteriormente0 "or el &osto e "ro$&ir el !a"or

nos a la &$r!a e "erias e&onmi&as a istintoses"esores >&$r!a e &ostos e las "erias?.

En el &osto el aislamiento se &onsiera0 el material0s$ instala&in0 materiales e a&a)ao intereses0$rante el "erioo 6til0 nos a el &osto elaislamiento e a&$ero a s$s istintos es"esores

>&$r!a e &osto e aislamiento?.


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4inalmente en el grafico siguiente, se constru"e lacurva de Costos Totales , que es la suma del costo del

aislamiento " el costo por perdida de calor en latubera analizada, el punto mas bajo de esta curvaresultante, es el espesor econmico del aislamientoseleccionado.

Constr$&&in e C$r!as e Costos

!ntonces con los valores de Costos por perdida de

calor #L26%)pie$ " los costos por aislamiento#L26%)pie$ , allamos los Costos Totales


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!spesor Costo del islamiento L26%)pie linealCostos por perdida de Calor L26%)pie lineal

Costo TotalL)pie lineal &> L26%

?,@=@&=0L9.BAF@L@.&99=&O>[email protected]@@L9.@@?@0>[email protected]=AL9.&A@@0

O>L&.&J&&L&.F?B@L9.?JA=9>L&.@09@&BL&.BF00L9.&&=B9O>L&.BB=A0L&[email protected]&==@>L&.F?J?@JL&.@

@&0L9.9@F0


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Es"esor e&onmi&oGrafica para la determinacion del Espesor Economico del aislamiento.Grafico V-

2

0

1

2

3

4

5

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

Espesor del Aislamiento en Pulg.

Costo

alao$

/piedeLongitud

Costo por Perdida de Calor

Costo del Aislamiento

Costo Total


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El es"esor o"timo el aislamiento "ara $naT$)er2a e 4 se#6n la #r(i&a0 ser e %.

calculo de espesor de aislamiento económico

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