proyecto de aislamiento termico

PROYECTO DE INGENIERIA MECANICA II ALUMNOS:

- Herrera Díaz Jack - Mendoza Vera Gustavo

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INSTALACION DE AISLAMIENTO TERMICO A TUBERIA DE VAPOR DE DIÁMETRO VARIABLE ENTRE 2” A 12” EN 1627.61 ml. Página 2

1. INSTALACION DE AISLAMIENTO TERMICO A

TUBERIA DE VAPOR DE DIÁMETRO VARIABLE

ENTRE 2” A 12” EN 1627.61 ml.

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2. INDICE

PAG.

PROLOGO 5

INTRODUCCION 6

ESTUDIO DE MERCADO 6

OBJETIVO 7

DESCRIPCION DE PROCESO O SERVICIO 7

o ORGANIZACIÓN Y DISTRIBUCION DE LA PLANTA 9

DISTRIBUCION DE LA PLANTA 9

o CARACTERISTICAS TECNICAS DEL EQUIPAMIENTO QUE 10

FORMA PARTE DE LA PLANTA Y DEL PROCESO DE

PRODUCCION

SISTEMA MEJORADO APLICADO AL PROCESO 15

o ORGANIZACIÓN 15

o COMPRAS Y PROVEEDORES 16

o PROCESOS MEJORADOS 17

o AUDITORIAS INTERNAS 17

o CAPACITACIÓN Y TECNICAS MEJORADAS 17

o PROCEDIMIENTO DE MEJORA A APLICAR 17

o DESCRIPCION DE LOS PROCESOS APLICADOS A LA MEJORA 18

o OPERACIONES DE TRABAJO APLICANDO LA MEJORA 20

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ANALISIS DE COSTO 26

o COSTOS ACTUALES DE LOS PROCESOS Y OPERACIONES 26

o COSTOS QUE SE PLANTEAN CON LAS NUEVAS MEJORAS 26

o CUADROS COMPARATIVOS 26

CONCLUSIONES 26

BIBLIOGRAFIA 27

ANEXOS 27

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3. PROLOGO

El presente documento está desarrollado

para el mejoramiento técnico de la

implementación del servicio de

aislamiento térmico en caliente para la

industria, se busca reducir perdidas

energéticas de los equipos y maquinas

en funcionamiento de la empresa,

optimizar su eficiencia en el servicio

prestado y conseguir a la vez los

menores costos de mantenimiento.

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4. INTRODUCCION

El aislamiento es usado en la industria para brindar seguridad al personal que transite por esa

área y disminuir al máximo las perdidas energéticas de un bien.

El aislamiento térmico es un servicio que se brinda para contener la propagación de calor o

frio según sea conveniente.

El aislamiento térmico en caliente es el servicio en el cual el rango de temperatura es

superior a la ambiental, siendo el fluido de que se transporta por las tuberías, accesorios y

equipos un liquido o un gas.

El aislamiento térmico en frio es el servicio en el cual el rango de temperatura es inferior a la

temperatura ambiente siendo comúnmente entre los 5 °c hasta -20 °c , siendo el fluido que

se transporta por las tuberías, accesorios y equipos un liquido congelado.

5. ESTUDIO DE MERCADO

SECTORES INDUSTRIALES

% (REQUERIMIENTO DEL

SERVICIO)

Sector energético:

Centrales térmicas de energía

25 %

Sector Público:

Plantas cerveceras, industria alimentaria, plantas pesqueras.

35%

Sector Hidrocarburo:

Refinerías de petróleo.

15%

Sector Siderúrgico:

Plantas de procesamiento de ácidos y gases.

20%

Otros

5%

Todas ellas necesitan del aislamiento térmico ya que esos sectores están seriamente

regidos por normas de seguridad para el personal y el medio ambiente y los sistemas

necesitan estar protegidos para que no se propague la sensación de calor y radiación

que emiten sus equipos, además de que al aislar térmicamente sus sistemas se

genera un ahorro de energía que se traduce en ganancia de dinero para las

empresas.

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6. OBJETIVO

Instalar aislamiento térmico en tubería de vapor de 2” a 12”.

Reducir las pérdidas energéticas y económicas a los diferentes tipos de industria

nacional.

7. DESCRIPCION DE PROCESO O SERVICIO DE LA EMPRESA

GERDIPAC INDUSTRIAL EIRL, se inició en 1993, desarrollando trabajos metalmecánicos y de

mantenimiento dirigido a diferentes empresas industriales del país. A partir de 1996

diversificó su servicio realizando trabajos en aislamientos térmicos y acústicos como

complemento a la labor metalmecánica ofrecida en ese momento.

La importante labor realizada en el desarrollo de ambos rubros, ha permitido que se establezcan dos líneas de servicio con amplia experiencia para atender las necesidades de nuestros clientes.

Siguiendo la misma línea de atención al cliente se incorporó desde el año 2001, el rubro de Obras Civiles que nos permite complementar el apoyo dado en las otras áreas brindando un servicio más completo y adecuado a los requerimientos del mercado.

Es así que podemos ofrecer a nuestros clientes esta línea de atención:

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

1

AISLAMIENTO TERMICO EN LA INDUSTRIA

Sector energético: Sector Público: Sector Hidrocarburo: Sector Siderúrgico: Otros

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Aislamiento Térmico: Suministro, diseño e instalación de revestimientos termo acústicos (Silicato de Calcio, Lana Mineral, Poliuretano, etc.).

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7.1 ORGANIZACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA.

7.1.1 DISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA.

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7.2 CARACTERÍSTICAS TECNICAS DEL EQUIPAMIENTO QUE FORMA PARTE DE LA PLANTA Y

DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN.

7.3 INFRAESTRUCTURA

7.3.1 MATERIALES

Lana mineral de roca (manta, panel, preformados)

La lana de roca, perteneciente a la familia de las lanas minerales, es un material

fabricado a partir de la roca volcánica. Se utiliza principalmente como aislamiento

térmico y como protección pasiva contra el fuego en la edificación, debido a su

estructura fibrosa multidireccional, que le permite albergar aire relativamente

inmóvil en su interior.

Fabricación

El proceso de fabricación de la lana de roca pretende emular la acción natural de un volcán. La roca basáltica (diabasa) es fundida a más de 1600 °C en un horno (cubilote) para así retornarla a su estado inicial de lava. La lava es vertida en unas ruedas que giran a gran velocidad, y se transforma en fibras debido al efecto de la fuerza centrífuga. Tras la pulverización de un ligante orgánico, se reúnen las fibras para

http://es.wikipedia.org/wiki/Bas%C3%A1ltica

http://es.wikipedia.org/wiki/Lava

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_centr%C3%ADfuga

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_centr%C3%ADfuga

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formar un colchón de lana primaria. Después de haber sido más o menos comprimido, dependiendo de las prestaciones buscadas, ese colchón pasa a la última fase de curado donde el producto adopta su forma final.

La composición de la lana de roca fruto

de este proceso es aproximadamente

de 98% roca volcánica y 2% ligante

orgánico.

Comportamiento térmico

La estructura de la lana de roca contiene aire seco y estable en su interior, por lo que actúa como obstáculo a las transferencias de calor, aislando tanto de temperaturas bajas como altas.

Comportamiento ante el fuego

La lana de roca es un material no combustible, siendo Clase A1 según la clasificación europea de reacción al fuego de los materiales de la construcción (Euroclases). Se utiliza como protección pasiva contra el fuego en edificios, pues conserva sus propiedades mecánicas intactas incluso expuesta a temperaturas superiores a 1000ºC.

Densidad: 30-160 kg/m³. Según EN 13162, en fibra de 20 a 150, en piedra de 25 a 220.

Coeficiente de conductividad térmica: 0,034 a 0,041 W/(m·K). Según EN 13162, 0,035 a 0,05

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Material de cobertura:

El objetivo de la cobertura es la protección mecánica del aislamiento, el cuál

evitará el daño a los mismos, estos serán determinados por el área de

ingeniería correspondiente, el cual pueden ser los siguientes:

Aluminio

Que puede ser de tipo liso, gofrado o acanalado, calidad ASTM B 209 Alloy

3003 en su diferentes espesores como 0.4, 0.6, 0.8, 1 mm u otros

espesores según diseño.

Acero Inoxidable

Que puede ser brillante o mate de la calidad AISI 304L, AISI 316L en sus

diferentes espesores como 0.20, 0.25, 0.30, 0.40, 0.50, 0.80, 1, mm. etc.

AISI 316L

Acero inoxidable, aleado al cromo-níquel-molibdeno con alta resistencia a la

corrosión intercristalina hasta temperaturas de hasta 400°C. Debido a su contenido

es el más resistente a los ácidos con efectos reductores como el acido sulfúrico

diluido y el acido clorhídrico y a medios causantes de corrosión por picaduras y por

tensiones, que otros aceros sin molibdeno útil para elementos que requieren una

temperatura de hasta 900°C.

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AISI 304L

Acero inoxidable, aleado al cromo níquel, muy resistente a la corrosión intergranular

y ataques químicos del medio ambiente. Posee una buena resistencia a la acción

corrosiva del agua, ácidos y soluciones alcalinas si se emplea con superficie pulida al

espejo. Útil para elementos que exigen resistencia de temperatura de hasta 600°C.

Acero galvanizado

También en sus diferentes espesores como 0.40, 0.50, 0.80, 1, mm. etc., uso

en fabricación de paneles, coberturas ductos. Revestimiento de Zinc Mínimo

120Kg/m2 (total en ambas caras), norma técnica ASTM A653 / A 653M

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7.3.2 EQUIPOS Y HERRAMIENTAS

ROLADORA DE 1.20 m

PESTAÑADORA

TALADRO PERCUTOR DE 1/2”

TALADRO INALAMBRICO DE 3/8”

CIZALLA MANUAL

CIZALLA ELECTRICA

ANDAMIOS ULMA

MAQUINA DE SOLDAR ELECTRICA

TIJERA CURVA DE CORTE IZQUIERDO Y DERECHO

TIJERA HOJALATERA DE 14”

WINCHA DE 3, 5, 50 mt

ALICATE DE PRESION

ALICATE MECANICO

PUNTO CENTRO

COMPAS

ESCUADRA DE TOPE

ESCUADRA PLANA

EXTENSION MONOFASICA Y TRIFASICA

7.3.3 RECURSOS HUMANOS

I. AREA DE GERENCIA

GERENTE GENERAL

II. AREA DE INGENIERIA

JEFE DE CONTROL DE CALIDAD

JEFE DE OPERACIONES

JEFE DE PRESUPUESTOS

JEFE DE DISEÑO Y CÁLCULO

III. AREA DE LOGISTICA

JEFE DE ALMACEN

JEFE DE COMPRAS

IV. AREA DE VENTAS

JEFE DE VENTAS

V. AREA ADMINISTRATIVA

JEFE CONTABILIDAD

JEFE DE RECURSOS HUMANOS

VI. AREA TECNICA

CAPATAZ

OPERARIO

SOLDADOR

OFICIAL

AYUDANTE

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8. SISTEMA DE MEJORA APLICADO AL PROCESO

8.1 ORGANIZACIÓN

GERENTE GENERAL

GERENTE DE OPERACIONES

AREA ADMINISTRATIVA

J. FINANZAS

CONTADOR

RRHH

AREA DE VENTAS

EJECUTIVO DE VENTAS

AREA DE INGENIERIA

J.OPERACIONES

PRESUPUESTADOR

SUPERVISORES

C.CALIDAD

AREA TECNICA

CAPATAZ OPERARIO

OFICIAL AYUDANTE SOLDADOR

AREA DE LOGISTICA

ALMACEN

COMPRAS

ASISTENTE DE GERENCIA

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8.2 COMPRAS Y PROVEEDORES

Para la realización de adquisición de materiales el área de compras procederá a

actuar con el debido requerimiento de parte del área técnica teniendo como máximo

un plazo de 2 días para la obtención de los materiales.

Entre los principales proveedores de materiales tenemos:

MATERIALES

PROVEEDORES

CAÑUELA DE LANA MINERAL DE ROCA

AISLA PERU SAC

KOSTEC

IMPORTACIÓN AMERICANA Ó CHINA

PLANCHA DE ACERO INOXIDABLE

PLANCHA DE ALUMINIO

JAHESA

ABINSUR

JN ACEROS

MULTIMET

PLATINAS DE F° N°

POLIMETALES

COMASA

FIERROS Y ACEROS CENTER

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8.3 PROCESOS MEJORADOS

Instalación de material aislante a tuberías y accesorios. (cañuela de lana mineral

de roca – λ = 0.035 W/(m x K) )

Utilización del aire como material aislante. ( λ = 0.026 W/(m x K) )

Utilización de platina como material de soporteria.

Utilización de pintura anticorrosiva.

8.4 AUDITORIAS INTERNAS

Se realizaran auditorias mensuales al área de ingeniería para verificar que se estén

realizando las capacitaciones al personal, de la misma manera se verificará en campo la

realización optima de la nueva instalación de acuerdo a los procedimientos.

8.5 CAPACITACION Y TECNICAS MEJORADAS

Se realizaran capacitaciones internas al personal técnico sobre la nueva metodología de

instalación y los procedimientos para un óptimo desarrollo y aplicación. Se expondrá vía

exposiciones, y se realizara prácticas manuales en taller.

8.6 PROCEDIMIENTOS DE MEJORA A EMPLEAR

Metrado general de líneas a aislar :

Diámetros

Espesor de aislamiento

Corte y habilitación de platina de acero inoxidable de 1” x 1/8” según toma

de medidas de metrado.

Instalación de platinas a tuberías.

Montaje de cañuelas preformadas sobre soporteria de platina.

Habilitación y corte de cobertura de plancha metálica.

Montaje de cobertura metálica sobre cañuelas preformadas.

Sujeción de cobertura metálica mediante autorroscantes inoxidables.

Sellado de juntas con silicona transparente.

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8.7 DESCRIPCION DE LOS PROCESOS APLICANDO LA MEJORA

Metrado general de líneas a aislar

Se realizara en campo Se procederá a verificar con un representante del CLIENTE y un representante del contratista las tuberías y accesorios a instalar con recubrimiento térmico nuevo. El cliente deberá entregar los planos donde se pueda identificar claramente las tuberías y accesorios que serán aisladas, y los espesores de aislamiento correspondiente para cada caso. Luego de la apertura de trabajo correspondiente se deberá iniciar el prefabricado del aislamiento y cobertura, siguiendo lo indicado en los planos isométricos que indican que líneas serán aisladas y lo indicado en este procedimiento que está de acuerdo a las especificaciones técnicas entregadas por el cliente.

Corte y habilitación de platina de acero inoxidable de 1” x 1/8” según toma

de medidas de metrado.

Instalación de platinas a tuberías.

Montaje de cañuelas preformadas sobre soporteria de platina.

Se instalara cañuelas de lana mineral de roca de densidad 100 kg/mt³, esta instalación se hará verificando que no exista espacios libres entre tramos de colchoneta que originen perdida de temperatura, para tuberías, ductos y accesorios.

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Habilitación y corte de cobertura de plancha metálica.

Se utilizara como protección mecánica planchas de acero inoxidable norma AISI- 304-2B-mate de espesor 0.5 mm (tuberías-accesorios) las cuales serán bordoneadas a los extremos y se instalara a las líneas teniendo un traslape circunferencial de 1”.

Montaje de cobertura metálica sobre cañuelas preformadas.

Sujeción de cobertura metálica mediante autorroscantes inoxidables.

La cubierta metálica será asegurada con autorroscantes inoxidables de 8” x ½” (tuberías y accesorios) longitud entre plancha y plancha y plancha con platina.

Sellado de juntas con silicona transparente.

Una vez instaladas las planchas inoxidables en las tuberías y accesorios se

procederá a sellar las uniones o aberturas con silicona color aluminio o

transparente para no permitir el ingreso de agua a la parte interior del forro

porque ocasionaría el deterioro del material aislante.

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8.8 OPERACIONES DE TRABAJO APLICANDO LA MEJORA

Para poder implementar y verificar el ahorro de energía tanto en la instalación tradicional como en el

nuevo proceso de instalación se toma como referencia el “PROYECTO DE AISLAMIENTO TERMICO DE

TUBERIAS Y ACCESORIOS” para procesadora industrial RIO SECO que se dedica a la actividad de

extracción de sulfato de manganeso, que se ubica en Huacho.

En la siguiente imagen se nota una vista general de la planta donde se va a realizar el proceso de

instalación de aislamiento térmico. Para mayores detalles de cantidad de tuberías, diámetros y

especificaciones técnicas de las líneas a colocar recubrimiento térmico se adjunto ANEXO 5- PLANOS

Y ESPECIFICACIONES TECNICAS.

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INSTALACIÓN TRADICIONAL: Entre los espesores óptimos de aislamiento según el grado de temperatura y diámetro tenemos.

TABLA DE ESPESORES DE AISLAMIENTO

D(Pulg) 65-100

(°C) 101-150

(°C) 151-200

(°C) 201-250

(°C) 251-300

(°C) 301-350

(°C) 351-400

(°C) 401-450

(°C) 451-500

(°C) 501-550

(°C) 551-600

(°C) 601-650

(°C)

1/2-3/4 30 30 30 40 50 60 60 70 80 90 90 100

1-1 1/2 30 30 40 40 50 60 70 70 80 90 100 100

2 30 30 40 50 60 70 80 80 90 100 110 110

3 30 40 40 50 70 70 80 90 110 120 120 130

4 30 40 50 60 70 80 90 100 120 130 140 150

6 40 50 60 70 80 90 100 120 130 140 150 160

8 40 50 60 70 80 100 110 130 140 160 160 170

10 50 60 70 80 80 110 120 130 150 170 170 180

12 50 60 70 100 110 120 140 160 180 180 190

14 50 60 70 100 110 130 150 170 180 180 190

16 50 70 80 110 120 130 150 170 190 190 200

18 60 70 80 110 120 140 160 170 190 200 200

20 60 70 80 110 120 140 160 180 200 210 220

24 60 70 90 120 130 150 170 190 200 220 230

24-a+ 70 70 90 120 130 150 180 190 210 220 230

UTP


Calculo de ahorro de energía según instalación de aislamiento tradicional.

AISLAMIENTO-LANA DE ROCA PREFORMADA (CAÑUELAS)

DESCRIPCION Simbología Valores Und

Temperatura de superficie del asilamiento Ts,o 30 (°C)

Temperatura del aire T ∞,o 25 (°C)

Emisividad de la funda ε 0.25 -

Constante Stefan-Boltzmann σ 5.67E-08 (w/m^2 .k^4)

Temperatura de superficie (ambiente) Tsur 25 (°C)

Temperatura superficie interna Ts,i 400 (°C)

Diámetro exterior del ducto D2 50 mm

Diámetro interior del ducto d1 46 mm

Conductividad de la superficie(ducto) ks,t 50 (w/m °k)

Conductividad del aislamiento kins 0.035 (w/m °k)

Coeficiente de convección de la superficie exterior h o 25 (w/m2 °k)

RESULTADO ESPESOR OPTIMO

AISLADO r3- r2 3 (PULG)

Transferencia de calor por unidad de longitud q' 96.69849382 (w/m )

Transferencia de calor TOTAL q' (TOTAL) 29361.53066 W

SIN AISLAR Transferencia de calor por unidad de longitud q' 310.4377041 (w/m )


INGRESAR LONGITUD

LONGITUD DE TUBERIA L 303.64 m

Calculo de ahorro de Energía

Ahorro de energía (%) 64899.7738 (w)

69%

Se puede observar que la cantidad de energía ahorrada para una tubería de 2” de diámetro y 3” de

espesor es del 69%.

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GRAFICO DE RESISTENCIA TERMICA

GRAFICO REPRESENTATIVO DEL PROYECTO

UTP


Calculo de ahorro de energía según nueva instalación de aislamiento

AISLAMIENTO-LANA DE ROCA PREFORMADA (CAÑUELAS)

DESCRIPCION Simbología Valores Und

Temperatura de superficie del asilamiento Ts,o 30 (°C)

Temperatura del aire T ∞,o 25 (°C)

Emisividad de la funda ε 0.25 -

Constante de Stefan-Boltzmann σ 5.67E-08 (w/m^2 .k^4)

Temperatura de superficie (ambiente) Tsur 25 (°C)

Temperatura superficie interna Ts,i 400 (°C)

Diámetro Exterior del ducto D2 50 mm

Espesor del aire e 1 pulg

Conductividad de la superficie(ducto) kaire 0.026 (w/m °k)

Conductividad del aislamiento kins 0.035 (w/m °k)

Coeficiente de convección de la superficie exterior h o 25 (w/m2 °k)

RESULTADO ESPESOR OPTIMO

AISLADO r3- r2 1 (PULG)

Transferencia de calor por unidad de longitud q' 60.96123642 (w/m )


SIN AISLAR Transferencia de calor por unidad de longitud q' 310.4377041 (w/m )


INGRESAR LONGITUD

LONGITUD DE TUBERIA L 303.64 m

Calculo de ahorro de Energía

Ahorro de energía (%) 75751.03464 (w)

80%

Se puede observar que en las mismas condiciones de operación, se obtiene un ahorro del 80% de

energía, siendo la única diferencia la utilización del aire como nuevo material aislante.

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GRAFICO DE RESISTENCIA TERMICA

GRAFICO REPRESENTATIVO DEL PROYECTO CON MEJORA

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9. ANALISIS DE COSTO

9.1 COSTOS ACTUALES DE LOS PROCESOS Y OPERACIONES

o ANEXO 1

9.2 COSTOS QUE SE PLANTEAN CON LAS NUEVAS MEJORAS

o ANEXO 2

9.3 CUADROS COMPARATIVOS

o ANEXO 3

10. CONCLUSIONES

Este proyecto solo es aplicable en el caso que se aisle tuberías con material de cañuelas

preformadas de lana mineral.

El espesor mínimo requerido de aislamiento para este proyecto es de 2” ya que espesores

menores no harían viable el proyecto.

Las dimensiones de las tuberías se deben de encontrar en el rango de 2” a 12” de diámetro

ya que las cañuelas preformadas solo se confeccionan como máximo hasta 12”.

Se observa que el aire es el mejor material aislante que existe, aprovechando sus cualidades

térmicas para este proyecto.

La cantidad de materiales disminuye considerablemente al implementar este nuevo tipo de

instalación.

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11. BIBLIOGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Aislante_t%C3%A9rmico

http://www.aislaperu.com/detalles_productos.php?Id_prod=3

Manual de aislamiento en la industria ISOVER

Calor y termodinámica – Zemansky Dittman

12. ANEXOS

o ANEXO 1 COSTO DE INSTALACION TRADICIONAL DE AISLAMIENTO

o ANEXO 2 COSTO DE NUEVA INSTALACION DE AISLAMIENTO

o ANEXO 3 CUADRO COMPARATIVO DE COSTOS

o ANEXO 4 METRADO PARA CALCULODE AHORRO DE ENERGIA

o ANEXO 5 PLANOS Y ESPECIFICACIONES TECNICAS

o ANEXO 6 CUADROS DE CALCULOS DE AHORRO DE ENERGIA

proyecto de aislamiento termico

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