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Espesor optimo economico

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Espesor optimo economico
Realidad problemática
Los a aislamientos térmicos son materiales o combinaciones de materiales que se usan
principalmente para suministrar resistencia al flujo de calor. La mayor parte de los aislamientos
térmicos son materiales heterogéneos, los cuales tienen baja conductividad térmica y contienen
bolsas de aire. Esto no es sorprendente, ya que el aire tiene una de las conductividades térmicas
más bajas y se dispone de él con facilidad. La espuma de estireno de uso común como material de
empaque para aparatos de TV, reproductoras de video, computadoras y muchos otros artículos
debido a su poco peso también es un aislador excelente.
Los aislamientos térmicos son esas barreras y desempeñan un papel importante en el diseño y
fabricación de todos los aparatos o sistemas energéticamente eficientes y suelen ser la piedra
angular de los proyectos de conservación de la energía.
El calor se genera en hornos o calentadores al quemar un combustible como carbón mineral,
combustible o gas natural, o bien, al pasar una corriente eléctrica por un calentador de
resistencia. El calor generado es absorbido por el medio en que se encuentra en el horno y sus
superficies, lo cual causa una elevación en la temperatura por encima de la temperatura
ambiente. Esta diferencia de temperatura produce la transferencia de calor del medio caliente
hacia el ambiente y el aislamiento reduce la pérdida de calor y, de este modo, ahorra combustible
y dinero. Por lo tanto, el aislamiento se paga por sí mismo gracias a la energía que ahorra. El
período de recuperación de la inversión en aislamiento a menudo es menor de un año.
El ahorro de energía con el aislamiento no se limita a las superficies calientes.
También se puede ahorrar energía y dinero al aislar las superficies frías (superficies cuya
temperatura está por debajo de la ambiental), como las líneas de agua helada, los tanques
criogénicos de almacenamiento, los camiones refrigerados y los ductos de aire acondicionado.
El espesor de aislante que es deseable emplear para reducir las pérdidas de calor en los sistemas
de tubería y recipientes es uno de los problemas clásicos en la economía de plantas de procesos.
El problema consiste en minimizar la suma del coste anual de la pérdida de calor y las cargas
finales anuales debidas al aislante para unas condiciones determinadas.
Respecto a la economía en el diseño, se tiene que al aumentar el espesor de la aislación, resulta
una menor pérdida de calor, lo cual se traduce en un menor costo de la energía disipada, o sea los
costos disminuyen. Pero por otra parte los costos fijos, o sea los costos relacionados con el valor
de la aislación aumentan. De aquí se desprende que hay que efectuar un balance económico
entre ambos parámetros.
Cuanto mayor sea el espesor del aislamiento, mayor será su costo, pero disminuirá el valor de las
pérdidas. Hay que buscar, por tanto, aquel espesor que haga mínimo el costo total de la
instalación, ya que un aumento del coste en el aislamiento por encima del valor óptimo puede no
quedar justificado por la disminución de pérdidas que se puedan conseguir.
Ejercicio
T1= 1000°C
T2= 40°C
K= 0,0038 (W/m2
°C)
ΔX= 1’’ = 2,54cm = 2,54 X 10^(-2) m
Precio Aislante= 10$us/ m2
Costo Energía= 0,07 ($us/Kw-hr)
N= 15 años (vida útil)
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  • 3. El problema consiste en minimizar la suma del coste anual de la pérdida de calor y las cargas finales anuales debidas al aislante para unas condiciones determinadas. Respecto a la economía en el diseño, se tiene que al aumentar el espesor de la aislación, resulta una menor pérdida de calor, lo cual se traduce en un menor costo de la energía disipada, o sea los costos disminuyen. Pero por otra parte los costos fijos, o sea los costos relacionados con el valor de la aislación aumentan. De aquí se desprende que hay que efectuar un balance económico entre ambos parámetros.
  • 4. Cuanto mayor sea el espesor del aislamiento, mayor será su costo, pero disminuirá el valor de las pérdidas. Hay que buscar, por tanto, aquel espesor que haga mínimo el costo total de la instalación, ya que un aumento del coste en el aislamiento por encima del valor óptimo puede no quedar justificado por la disminución de pérdidas que se puedan conseguir. Ejercicio T1= 1000°C T2= 40°C K= 0,0038 (W/m2 °C) ΔX= 1’’ = 2,54cm = 2,54 X 10^(-2) m Precio Aislante= 10$us/ m2 Costo Energía= 0,07 ($us/Kw-hr) N= 15 años (vida útil)