meteriales de ingenieria

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El aislamiento térmico es una de las herramientas más eficaces de
la construcción sostenible para ahorrar energía. Pero también es imprescindible
para la rehabilitación energética del envejecido parque de viviendas español.
Así, se calcula que hasta el 80% de los edificios de nuestro país son ineficaces
energéticamente hablando.
La instalación de aislamiento térmico es esencial para la reducción de las
emisiones de las edificaciones vinculadas al consumo energético. Además, la
rehabilitación energética es una fuente de empleo y una herramienta eficaz para
luchar contra la pobreza energética, al reducir hasta un 30% la factura.
Los materiales aislantes térmicos son esenciales en el mundo de la construcción
necesarias para albergar unas condiciones óptimas en el interior de nuestros
edificios.
Antes de decidir qué material de aislamiento es el más adecuado es necesario
valorar en qué zona geográfica se encuentra la edificación (según el CTE los
mínimos de aislamiento varían de un lugar a otro), así como determinar
la viabilidad técnica, el tipo de actuación (aislar la envolvente, eliminar puentes
térmicos, aislar paredes, techos o suelos, etc.) y el coste.
En el mercado existe una variedad muy amplia de materiales aislantes, como la
espuma fenólica, el corcho, la fibra de madera, el vidrio celular, la celulosa, las
espumas elastoméricas, las espumas de polietileno, el aerogel… Además, se
pueden aplicar morteros aislantes y pinturas acrílicas termoaislantes para
conseguir un aislamiento térmico eficaz.

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AISLANTES TERMICOS
Se trata de los materiales que presentan una elevado resistencia
térmica: es decir, que se oponen al flujo de calor. Un material
térmico, por lo tanto, se erige como una pared entre distintos
medios, impidiendo que pase el calor para igualar las
temperaturas, como sucede de modo natural.
¿ para que sirve el aislante térmico?
La utilización de los aislantes, se debe, en parte, a que
contribuyen a la eficiencia energética, porque son capaces de
mantener una temperatura adecuada en los espacios interiores, ya
sea de una casa, un área industrial e incluso, en los aviones, que
también están hechos de aislantes.
• Conducción
• Convección
• Radiación

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PROPIEDADES:
Analizar las características comunes de estos materiales, así como las propiedades que
los establecen como singulares dentro del conjunto de los aislantes, nos permitirán
acercarnos al entendimiento y objetivo del trabajo.
Es conocido, que cada material aislante presentará unas condiciones únicas, como
hemos dicho anteriormente, dentro de la baja conductividad térmica cada uno presentará
unos valores mínimos o máximos dentro del límite de consideración de aislante térmico.
Otras de las cualidades a destacar de estos elementos:
• Conductividad térmica (λ): propiedad física de los materiales que mide su capacidad
de conducción de calor, es decir, mide como de fácil es el paso del calor a través de
ellos:

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Transmitancia térmica (U): propiedad física que mide la cantidad de energía que fluye por unidad
de tiempo y superficie, transferido a través de un elemento.
Factor de resistencia a la difusión del vapor agua (μ): se da especialmente en los aislamientos
que pretenden preservar una superficie fría; si el aislamiento permite que la humedad del aire se
ponga en contacto con la superficie fría, ésta se irá condensando y mojando todo el aislamiento,
creando problemas de pérdidas de capacidad de aislamiento.
Calor específico (cp): capacidad que tiene un material para acumular energía en su unidad de masa.
Densidad (ρ): masa de material que existe por unidad de volumen.
Resistencia térmica (Rt): cociente entre el espesor y la
conductividad térmica del material; cuanto mayor sea su valor
mayor es la capacidad aislante.

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CLASIFICACION:
Materiales de origen sintético orgánico: Todos los materiales clasificados en esta familia,
comparten en último término similitudes con materiales plásticos donde materias primas como
el petróleo se dedica la fabricación de estos compuestos.

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Materiales de origen inorgánico: Son aquellos que no proceden de células vegetales o
animales, o relacionados en el ámbito del carbón (Por ejemplo, la manta de lana de vidrio).

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Materiales de origen natural orgánico: Los
materiales clasificados en este grupo son
aquellos que provienen de compuestos
vegetales o animales.
El proceso de fabricación en estos materiales
aislantes, sigue unas fases que se encuentran
más en consonancia con términos ecológicos,
siendo unos procesos menos contaminantes,
donde el reciclaje es un gran factor del proceso.

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El aislamiento previene la transferencia de calor así se
reduce la energía requerida para aumentar
temperaturas y protege a los materiales para que no
se dañen por el calor. Desde que se identificó el
peligro de usar asbestos, se han desarrollado varias
alternativas para el aislamiento en altas temperaturas.
¿Qué son los asbestos?
“El asbesto, también
llamado amianto, es un
grupo de minerales
metamórficos fibrosos.
Están compuestos de
silicatos de cadena doble.

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Cuando se inhalan las
fibras de asbesto, es
posible que se alojen en
los pulmones y que
permanezcan ahí por
mucho tiempo. Con el
tiempo, las fibras pueden
acumularse y causar
cicatrices e inflamación, lo
cual puede dificultar la
respiración y llevar a serios
problemas de salud.
Como cuentan los
especialistas, los amiantos
o asbestos son silicatos de
hierro, sodio, magnesio y
calcio, por lo que esos son
los elementos de la tabla
periódica que podemos
encontrar conformando
estos minerales de
tantísimo peligro para
nuestra salud.
COMPOSICIÓN
DEL AMIANTO

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Según su forma y composición podemos clasificar los
aislantes térmicos en tres grupos:
AISLANTES TERMICOS DE FIBRAS MINERALES
AISLANTES TERMICOS GRANULARES
AISLANTES TERMICOS CELULARES
La composición química de cada uno de los materiales
que se menciona varia bastante dependiendo del
material ya que existen varias diferencias entre estos,
cabe destacar que la mayoría de estos aislantes
pueden llegar a ser producidos a partir de materiales
reciclados como el vidrio, compuesto por arena de
sílice o hierro. Tenemos de ejemplo la lana de roca:

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Debido a que hablamos de aislantes térmicos a temperaturas
altas o elevadas, veremos una división dependiendo del
material que se use en el aislante, para sus usos y las
temperaturas que pueden llegar a soportar
AISLANTES TERMICOS DE FIBRAS MINERALES
LANA DE VIDRIO LANA DE ROCA
FIBRA DE CERAMICA
La manta refractaria de Fibra Cerámica es un aislante térmico
para alta temperatura, está fabricada con tecnología de
punta a base de fibras cerámicas entretejidas mediante un
proceso continuo de aglutinamiento, la cual permite una
excelente resistencia térmica.

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AISLANTES TERMICOS GRANULARES
VERMICULITA EXPANDIDA PERLITA EXPANDIDA
Gracias a estos materiales se da la creación de otros tipos de
aislantes como: el silicato de sodio (hecho a base de perlitas
expandidas de sílice aglutinado con silicato de sodio) o el
silicato de calcio (Compuesto de Silicato de Calcio hidratado
con perlitas expandidas de sílice).
FIBRA DE CERAMICA A GRANEL
Se producen por la fusión de
sílica y alúmina de alta pureza en
un moderno horno a arco
eléctrico. Los copos producidos
son excepcionalmente limpios y
consistentes en calidad y textura.
Los copos son sueltos con fibras
largas y flexibles con
propiedades sumamente
refractarias y exentos de
amianto.
SILICATO DE CALCIO SILICATO DE SODIO

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AISLANTES TERMICOS CELULARES
ESPUMA DE VIDRIO
La espuma de vidrio,
llamada foam glass en
inglés, se obtiene de la
mezcla de vidrio
triturado o granulado y
un agente químico,
normalmente carbón o
piedra caliza, que
permite lograr la
consistencia de espuma.
Podemos decir que su temperatura de funcionamiento va
desde los: -260°C a los 400°C.
Con una conductividad térmica de: 0.04 a los 0.08 W/(m*K).
Todo dependerá de la densidad de la espuma
USO COMO
AISLANTE
TERMICO
USO COMO
AISLANTE
ACÚSTICO

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Obtención de los
derivados de petróleo:
El petróleo se obtiene a
partir de pozos en los que
se degradaron restos
fósiles hasta convertirse en
crudo, la extracción del
crudo se da en tres etapas:
- Primera: Perforación
- Segunda: Instalación
- Tercera: Extracción
Una vez extraído el crudo y
almacenado en barriles
para el transporte, solo se
llega a usar el 13% de estos
para la producción de
aislantes. Ya que lo demás
se usará como
combustibles.
Producción de los
derivados de petróleo:
Todos los materiales
clasificados en esta familia,
comparten en último
término similitudes con
materiales plásticos donde
materias primas como el
petróleo se dedica la
fabricación de estos. Estos
materiales se fabrican en
industrias donde se
gestionan largos procesos
de producción, con la
obtención de las materias
primas o los elementos
necesarios para la
configuración de estos
materiales, se comienza el
ciclo de fabricación.

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Obtención de los
derivados de materiales
inertes:
Para la obtención de esta
materia decidimos clasificar
sus lugares de obtención en
dos nichos: Los yacimientos
minerales y las canteras.
Estas dos son formadas por
alteraciones geológicas lo
que permite diferentes
modos de extracción. Lo
que nos importa de estos
dos nichos para la creación
de aislantes son la “Ganga”,
piedras que no presentan
interés minero como el
cuarzo y la calcita, al igual
que silicatos y
componentes estériles
como rocas.
Producción de los
derivados de materiales
inertes:
Materiales relacionados
con la materia inerte,
aquella que no procede de
células animales o
vegetales, o relacionadas
con el carbón. En este caso
el proceso de fabricación,
que es continuo, también
posee generalidades entre
los compuestos que se
encierran en este grupo.
Resaltar el aporte de la
industria del reciclaje
donde se puede usar la
escoria o el vidrio reciclado
para la fabricación de
algunos de estos aislantes a
temperaturas elevadas.

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Los elementos
principales en su
fabricación son los
siguientes:
• Sílice en forma de
arena, silicio (SiO₂)
• Carbonato de sodio
(Na₂CO₃) y sulfato de
sodio (Na₂SO₄) y
potasio (K)
• los más utilizados
son el carbonato
calcio y magnesio,
que es la dolomía
[CaMg(CO₃)₂]

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Las aplicaciones de este tipo de aislantes térmicos van a variar dependiendo del formato en el que estos sean
presentados, resumiremos las aplicaciones de estos aislantes en sus usos en la industria. Debido a esto
podemos decir que sus aplicaciones son las siguientes:
• En el caso de la fibra de vidrio:
Recubrimiento de tuberías de
proceso con agua caliente,
vapor, refrigerantes, gases,
tanques y paredes de horno.
• En el caso de las lanas
minerales:
Recomendado para el
aislamiento térmico y acústico
de equipos, aplicación de
generación de energía que
incluye: bolsas, sistemas de
escape, silenciadores,
depuradores, carcasas de
ventiladores y economizadores,
sector petroquímico e industria
en general, tapas de tanques,
columnas y recipientes, filtros
industriales, pilas de chimeneas
y torres.
• En el caso de la fibra cerámica:
Revestimiento para hornos de
fundición, tratamiento térmico,
empaques, sellos, protección
contra incendio, aislamiento de
ductos y tuberías.

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Existen muy diversos materiales termoaislantes, pero pocos
se ajustan a las necesidades constructivas. La selección del
material aislante deberá basarse en su costo inicial, su
eficacia, su durabilidad, su adaptabilidad y los métodos de
instalación disponibles en cada lugar.
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AISLAMIENTOS TÉRMICOS
A BAJAS TEMPERATURAS

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COMPOSICIÓN
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• Su composición depende del intervalo de
trabajo, pero en general los materiales que se
emplean para fabricar los aislamientos
térmicos deben caracterizarse por conducir
mal el calor.
• Para bajas temperaturas se usaban en un
principio productos naturales, como el
corcho, pero su resistencia mecánica es
pequeña y además es inflamable. Por eso se
han ido introduciendo otros materiales, si
bien copiando del corcho la estructura
porosa, ya que los gases son malos
conductores.

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TIPOS DEAISLANTES TÉRMICOS Y SUS CARACTERÍSTICAS
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Aislantes sintéticos:
• Poliestireno expandido (EPS).
Poliestireno extruido (XPS).
El estireno puede transformarse, mediante polimerización, en bolitas
blancas de plástico de poliestireno. Estas bolitas pueden expandirse a
continuación para formar una espuma conocida como poliestireno
expandido.
El poliestireno extruido es muy similar al expandido, pero tiene
otras propiedades. La principal es que puede mojarse, por lo que se
emplea sobre todo en la impermeabilización de cubiertas.

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FABRICACIÓN DELEPS
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• Poliuretano.
• La espuma de poliuretano.
Tiene un mayor rendimiento térmico que los anteriores, pero
se usa generalmente proyectado como espuma.
Es un aislante eficaz porque tiene una alta proporción (al
menos un 90%) de microcélulas cerradas, no conectadas entre
sí, llenas de gas inerte.

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Corcho.
El corcho es probablemente uno de los
materiales aislantes más antiguos que
se han utilizado comercialmente y hubo
un tiempo en que fue el material
aislante más utilizado en la industria de
la refrigeración. Actualmente, debido a
la escasez de alcornoques productores
de corcho, su precio es relativamente
alto comparado con otros materiales
aislantes. En consecuencia, su uso es
muy escaso, excepto como base de
algunas máquinas, para reducir la
transmisión de vibraciones.

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Los materiales aislantes se obtienen normalmente a partir de materiales no conductores
en forma de fibras o con baja compacidad.
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PROCESOS DE OBTENCIÓN
Una alta porosidad permite reducir la conductividad térmica, debido al amortiguamiento en
la vibración de la red y a la baja conductividad térmica de los gases en los poros.
Los plásticos celulares (p.ej. espuma de poliestireno expandido) se obtienen mediante la
incorporación de un gran volumen de gas en el material. Estos plásticos son excelentes
aislantes térmicos para aislamiento a bajas temperaturas.

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APLICACIONES
1. Como resumen podemos decir que se puede utilizar el Poliestireno extruido como material
aislante en techos, cubiertas, muros enterrados, tabiquería, etc.
2. Las principales aplicaciones de estos tipos de espumas de poliuretano son en cámaras
frigoríficas, almacenes de hielo y almacenes frigoríficos.
• Buques:
Tanques de almacenamiento
Tanques de combustible
Sistemas de tuberías
• Terminales:
Sistemas de tuberías
Tanques de almacenamiento
Terminales
• Aplicaciones en alta mar:
Tanques flotantes de almacenamiento de gas natural licuado y buques de gas licuado de petróleo
Soportes para buques petroleros
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AISLAMIENTO TÉRMICO A NIVEL NACIONAL
Resistencia a Temperaturas:
La manta de Fibra Cerámica
para alta temperatura, están
fabricados para aplicaciones
en temperaturas máximas de
operación de 1260° C.
Producida a base de finas
fibras de Rocas Basálticas
fundidas y entrelazadas entre
sí, revestida por una malla de
acero galvanizado cocina con
hilo de acero galvanizado.

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AISLAMIENTO TÉRMICO A NIVEL NACIONAL
Temperatura
de Operación
– 40 °C a 105 °C
Conductividad
Térmica
0,039 w/m°k
Temperatura
de Operación
– 30 °C a 90 °C
régimen continuo
Conductividad
Térmica
0,015 – 0,017
Kcal/m.hr °C

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AISLAMIENTO TÉRMICO A NIVEL INTERNACIONAL
Conductividad
Térmica
K= menor a 0.065
w/m.k
- Aislamiento de baja y alta
temperatura.
- Eficiencia constante de
aislamiento.

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AISLAMIENTO TÉRMICO A NIVEL INTERNACIONAL
Conductividad
Térmica
K= 0.034 W/m ºC a
24 ºC
Conductividad
Térmica
K: 0.16 BTU/Hr Pie²
a temperatura
media.

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AISLAMIENTO TÉRMICO A NIVEL MUNDIAL
Este producto puede ser usado
para aplicaciones en donde la
temperatura continua de uso es
de 1260 °C (2300 °F).
Los Tablas, de formado al vacío
son fabricadas a base de una
mezcla de alúmina y sÍlica para
aplicaciones con temperaturas
mayores a los 1650 °C (3000 °F).

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AISLAMIENTO TÉRMICO A NIVEL MUNDIAL
¿Qué podemos aislar?
Gracias a sistemas de insuflación de última generación
podemos:
 Aislar todo tipo de viviendas antiguas o nuevas, pisos, casas,
etc.
 Inyectar aislantes térmicos en paredes con cámara, falsos
techos, tejados, buhardillas, registros, etc.
 Aislamiento de cajas de persianas.
 Proyectar celulosa en húmedo.
 Utilizando materiales como: celulosa, bolas EPS con grafito,
lana de roca.

33. BANCO
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Otra pregunta que siempre nos hacemos es existe un
material aislante que sea globalmente óptimo?, Los
materiales aislantes se han convertido en los protagonistas de
estos últimos años debido a la necesidad de reducir el
consumo energético por eso los hace muy importantes en la
actualidad.
El mundo de la construcción está evolucionando hacia
nuevas formas de trabajo, ha intentado acercarse a la rama
de la tecnología de materiales preocupándose por las nuevas
exigencias que sea, y procurando aportar un documento que
sirva de apoyo en medida de lo posible, a este cambio hacia
los márgenes más sostenibles de la arquitectura
Los nuevos materiales aislantes que Aparecen en la
actualidad tales como el aerosol, están siendo tímida mente
aplicados en las soluciones de confort de los edificios. En los
casos de estudio que se han expuesto hemos podido observar
cómo existía un material que era el mejor posible con
respecto a las demás y que para este caso concreto era el que
mejor se adaptaba a los requisitos que se exigen.
También podemos ver las distintas normativas que se vienen
aplicando día a día, que establecen las recomendaciones de
uso de sistemas de materiales, pero como se observa en el
largo de los años, estos cambian se establecen nuevos
criterios y normas normativas con la intención de mejorar el
desarrollo de nuestros edificios y relaciones que se establecen
con el medio, por ello debemos tener consideración que estas
recomendaciones de hoy son aplicables para el día de
mañana que seguramente no lo serán, por eso hemos seguido
tratando de evolucionar para mejorar la relaciones de lo
edificado con sus sistemas, como se mejoró el ahorro de
energía, por el cual ahora es muy importante los materiales
aislantes.