Aislamiento térmico: Descripción general de las clases y áreas de aplicación

El aislamiento es un tema clave en la tecnología y la industria modernas que va mucho más allá de mantener calientes los edificios. Ya sea el aislamiento eléctrico de motores, el aislamiento térmico de tuberías o la protección contra temperaturas extremas en procesos industriales, un aislamiento correcto es fundamental para la eficiencia, seguridad y durabilidad de sistemas y equipos. En ingeniería eléctrica, las clases de materiales aislantes desempeñan un papel esencial para garantizar que las máquinas eléctricas puedan funcionar de forma fiable en condiciones extremas. ¿Qué son exactamente los materiales aislantes y cómo ayudan a aumentar la eficiencia y la seguridad de los procesos industriales? Lo encontrará en el siguiente artículo.

¿Qué es el aislamiento?

El propósito del aislamiento es prevenir o reducir un flujo no deseado de energía (electricidad, calor) o sustancias que de otro modo podrían provocar daños y pérdida de funcionamiento. Se hace una distinción entre aislamiento térmico y eléctrico. El aislamiento eléctrico se refiere exclusivamente al flujo de energía eléctrica, mientras que el aislamiento térmico se refiere a la transferencia de calor o frío.

Aislamiento térmico frente a aislamiento eléctrico

El aislamiento térmico se refiere al uso de materiales y sistemas que controlan y minimizan el flujo de calor entre diferentes áreas. En aplicaciones industriales, como en ingeniería mecánica, el aislamiento térmico es crucial para optimizar la eficiencia energética, garantizar la estabilidad del proceso y aumentar la seguridad operativa. Reduciendo las pérdidas de calor en los sistemas de calefacción y refrigeración, el consumo de energía puede reducirse significativamente. Además, el aislamiento térmico protege tanto al personal como al equipo contra temperaturas extremas comunes en entornos industriales.

Clases térmicas según DIN 60085

La norma DIN EN 60085 hace referencia a la clasificación térmica de los materiales aislantes eléctricos y los sistemas aislantes. Se ocupa del aislamiento eléctrico en el contexto de su estabilidad térmica. La norma establece cómo se clasifican los materiales y sistemas aislantes utilizados en máquinas y equipos eléctricos en términos de sus temperaturas de funcionamiento máximas permitidas. El objetivo es garantizar que estos materiales funcionen de forma fiable bajo tensión térmica sin perder sus propiedades aislantes. Las diversas clases de materiales aislantes se identifican mediante letras o números, cada uno de los cuales corresponde a una temperatura de funcionamiento máxima permitida.

Las siguientes clases de materiales aislantes se diferencian de la siguiente manera:

Las clases de material aislante F y H son comunes para sistemas aislantes en máquinas y motores eléctricos. Los sistemas aislantes de esta clase garantizan que las máquinas funcionen de manera fiable bajo las altas cargas y condiciones difíciles de los entornos industriales. Por ejemplo, un motor diseñado para el material aislante de clase F puede funcionar de forma segura a una temperatura máxima de funcionamiento de 155 °C, mientras que un motor de clase H puede soportar temperaturas de hasta 180 °C.

Sustancias aislantes y materiales aislantes

Los materiales de aislamiento térmico se utilizan en aplicaciones industriales para minimizar las pérdidas de calor, aumentar la eficiencia energética y hacer que los entornos de trabajo sean más seguros. Los aislantes térmicos se utilizan en la industria en una variedad de aplicaciones, incluido el aislamiento de tuberías, hornos y otros equipos y sistemas que generan o manejan altas temperaturas.

Debido a sus propiedades, algunos materiales son especialmente adecuados para su uso como aislamiento. Las gomas y espumas de poliuretano se pueden utilizar en un amplio rango de temperaturas, generalmente se limitan a temperaturas moderadas de hasta aproximadamente 80-100 °C, mientras que las gomas generales tienen una resistencia a temperaturas muy altas. El caucho de silicona, por ejemplo, puede soportar temperaturas de más de 250 °C.

Paneles de aislamiento como componentes aislantes

Los paneles de aislamiento son componentes desarrollados específicamente para el aislamiento térmico. Los materiales típicos que constan de paneles de aislamiento son, por ejemplo, poliestireno, lana de vidrio, espuma de extrusora o poliuretano. Cada material tiene características especiales, no solo relacionadas con la conductividad térmica, sino también con la protección contra incendios o la resistencia a la humedad.

Paneles de aislamiento MISUMI

MISUMI ofrece una amplia gama de paneles de aislamiento. Consisten en películas de fibra de vidrio laminadas resistentes al calor (para el marco) y materiales compuestos con alta resistencia al calor. Existen diferentes variantes, como una versión estándar para su uso como material de construcción normal para prensas de calentamiento o espaciadores. Además, también hay versiones diseñadas para soportar temperaturas altas o muy altas. Pueden tener un alto grado de resistencia al calor de hasta 1000 °C. Los paneles de aislamiento térmico de MISUMI proporcionan un aislamiento térmico superior para ayudar a mejorar y garantizar un entorno operativo más seguro.

Instrucciones de uso para paneles de aislamiento

Hay algunas características especiales disponibles en los paneles de aislamiento que deben tenerse en cuenta para una aplicación exitosa, como por ejemplo:

• los paneles aislantes térmicos pueden romperse fácilmente. Por lo tanto, siempre debe utilizarse una arandela al apretar el panel. No lo atornille demasiado.
• Tan pronto como los paneles de aislamiento se saturan de humedad, pueden producirse grietas y el rendimiento puede reducirse. Por lo tanto, solo deben almacenarse y utilizarse en un entorno seco.
• Pueden generarse humo u olores a temperaturas muy altas. Aunque no son perjudiciales para su salud, los paneles de aislamiento solo deben utilizarse en entornos bien ventilados.

Características del aislamiento térmico

El aislamiento térmico se puede describir o cuantificar utilizando diferentes parámetros. Estos parámetros proporcionan la base para tomar decisiones al seleccionar el material de aislamiento adecuado para diversas aplicaciones. Las características del aislamiento térmico incluyen, por ejemplo:

• Conductividad térmica: La conductividad térmica es una medida de la capacidad de un material para conducir calor. Se mide en vatios por metro por Kelvin (W/m x K). Los valores más bajos significan un mejor aislamiento.
• Resistencia térmica: La resistencia térmica, o también llamada valor R, es una medida de la resistencia de una sustancia o un material al flujo de calor. Se indica en metros cuadrados Kelvin por vatio (m²K/W). Cuanto mayor sea la resistencia térmica, mejor será el aislamiento.
• Coeficiente de transmisión de calor: El coeficiente de transmisión de calor, también llamado valor U, indica el flujo de calor a través de un componente si la temperatura exterior es diferente de la temperatura interior. Un coeficiente de transmisión de calor bajo indica que el material permite que pase poco calor y es un buen aislante.
• Capacidad de calor específica: La capacidad de calor específica se refiere a la cantidad de calor requerida para aumentar la temperatura de una masa particular de un material. Este valor se indica en julios por kilogramo y Kelvin (J/kgK). Cuanto mayor sea la capacidad de calor específica, más calor puede ser absorbido por el material.
• Comportamiento contra incendios: El comportamiento contra incendios se refiere a la capacidad de un material para soportar incendios y altas temperaturas. Indica si es inflamable o emite humo y toxinas en caso de incendio.

Al seleccionar un material aislante adecuado, se deben evaluar cuidadosamente los requisitos específicos de una aplicación. Al planificar aplicaciones de aislamiento, siempre deben incluirse reservas de seguridad para hacer frente a tensiones inesperadas o condiciones extremas. Estas reservas garantizan que el material aislante funcione de forma fiable incluso en condiciones desfavorables y cumpla los requisitos del sistema. También debe tenerse en cuenta el efecto de las expansiones térmicas y la posibilidad de fallos debidos a tensiones mecánicas. La integración de las reservas de seguridad en la fase de planificación aumenta la robustez del sistema y garantiza que el aislamiento funcione de manera eficiente y fiable.

Aplicaciones del aislamiento térmico

El aislamiento térmico se aplica en diversas áreas. En ingeniería mecánica y fabricación industrial, el aislamiento térmico mejora la eficiencia energética, optimiza los procesos y aumenta la seguridad general. En ingeniería mecánica, los paneles de aislamiento mejoran la eficiencia de los sistemas de calefacción y refrigeración minimizando las pérdidas de calor y mejorando el control de la temperatura.

Aislamiento térmico en máquinas de moldeo por inyección

Las máquinas de moldeo por inyección se utilizan para la producción de piezas de plástico complejas. Este proceso requiere cantidades significativas de energía e implica altas temperaturas. Calentando el granulado plástico hasta el punto de fusión, el plástico puede procesarse en la máquina de moldeo por inyección. Por un lado, el aislamiento térmico se utiliza en máquinas de moldeo por inyección para garantizar una distribución uniforme de la temperatura y evitar que la fusión se enfríe. Por otro lado, el aislamiento debe minimizar las pérdidas de calor, aumentar la seguridad operativa y reducir el consumo de energía.

Para obtener más información y consejos sobre los ajustes de la máquina para máquinas de moldeo por inyección, consulte el Blog Moldeo por inyección de plástico: Ajustes de la máquina.

Aislamiento de tuberías industriales

En los procesos industriales, las tuberías se aíslan, entre otras cosas, para reducir la transferencia de calor de medios calientes o fríos al entorno. Esto no solo aumenta la protección de los trabajadores contra las temperaturas superficiales potencialmente peligrosas de las tuberías, sino que también evita la condensación en el exterior de las líneas de refrigeración, lo que puede provocar corrosión.

Paneles de aislamiento en procesamiento de metales

En la industria de procesamiento de metales se utilizan hornos de calentamiento para el tratamiento térmico con el fin de cambiar las propiedades mecánicas de los metales a través de procesos como el endurecimiento, el templado y el recocido. El aislamiento térmico es especialmente importante en este caso. Los paneles de aislamiento hechos de materiales compuestos resistentes a altas temperaturas reducen la pérdida de calor y, al mismo tiempo, permiten una distribución más uniforme de la temperatura en el horno. Los materiales compuestos utilizados en los paneles de aislamiento para hornos están diseñados específicamente para soportar temperaturas extremas. Los compuestos de fibra cerámica, por ejemplo, son conocidos por su excelente resistencia al calor y baja conductividad térmica.