Aislante térmico

Aislante trmico usado en una cabina de unBoeing 747-8.

Aislante trmicoDe Wikipedia, la enciclopedia libre

Un aislante trmico es un material usado en la construccin yen la industria, caracterizado por su alta resistencia trmica.Establece una barrera al paso del calor entre dos medios quenaturalmente tenderan a igualarse en temperatura, impidiendoque el calor traspase los separadores del sistema que interesa(como una vivienda o una nevera) con el ambiente que lo rodea.

En general, todos los materiales ofrecen resistencia al paso delcalor, es decir, son aislantes trmicos. La diferencia es que delos que se trata tienen una resistencia muy grande, de modo, queespesores pequeos de material presentan una resistenciasuficiente al uso que quiere drsele. El nombre ms correcto deestos sera aislante trmico especfico. Se considera que sonaislantes trmicos especficos aquellos que tiene una conductividad trmica, < 0,08 W/mC.

Uno de los mejores aislantes trmicos es el vaco, en el que el calor slo se trasmite por radiacin, perodebido a la gran dificultad para obtener y mantener condiciones de vaco se emplea en muy pocas ocasiones.En la prctica se utiliza mayoritariamente aire con baja humedad, que impide el paso del calor porconduccin, gracias a su baja conductividad trmica, y por radiacin, gracias a un bajo coeficiente deabsorcin.

El aire transmite calor por conveccin, lo que reduce su capacidad de aislamiento. Por esta razn se utilizancomo aislamiento trmico materiales porosos o fibrosos, capaces de inmovilizar el aire seco y confinarlo enel interior de celdillas ms o menos estancas. Aunque en la mayora de los casos el gas encerrado es airecomn, en aislantes de poro cerrado formados por burbujas no comunicadas entre s, como en el caso delpoliuretano proyectado, el gas utilizado como agente espumante es el que queda finalmente encerrado.Tambin es posible utilizar otras combinaciones de gases distintas, pero su empleo est muy poco extendido.

ndice1 Cuantificacin de sus propiedades2 Familias de materiales aislantes trmicos legalmente vlidos en Europa3 Materiales aislantes trmicos

3.1 Aluminio3.2 Corcho3.3 Algodn3.4 Arlita3.5 Vermiculita3.6 Cscaras de trigo, escanda3.7 Lino3.8 Pellas de cereales3.9 Camo3.10 Virutas de madera3.11 Celulosa3.12 Fibra de madera3.13 Lana de madera3.14 Cocos3.15 Caas

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3.16 Algas3.17 Paja3.18 Hierba3.19 Lana de roca

3.19.1 Manta3.19.2 Paneles rgidos3.19.3 Coquillas

3.20 Lana de vidrio3.21 Lana natural de oveja3.22 Vidrio expandido3.23 Poliestireno expandido (EPS)3.24 Espuma celulsica3.25 Espuma de polietileno3.26 Film alveolar de polietileno3.27 Espuma de poliuretano3.28 Espuma elastomrica3.29 Aerogel

4 Comparativa de espesor aislamiento entre diferentes materiales5 Referencias6 Enlaces externos

Cuantificacin de sus propiedadesLa cuantificacin de las propiedades de un aislante es compleja, ya que cada material reacciona de maneradiferente ante las diferentes trasmisiones del calor: radiacin, conveccin, conduccin, calor latente/calorsensible y tambin segn la temperatura a la que se encuentre.

Para comparar materiales y realizar clculos se utiliza habitualmente el coeficiente de conductividadtrmica, que mide nicamente la conduccin. Para que la comparacin del coeficiente de dos materiales seacorrecta, este debe ser medido a la misma temperatura en ambos.

Familias de materiales aislantes trmicos legalmente vlidos enEuropa

Lana mineral (lana de roca), segn la norma EN 13162Poliestireno expandido, segn la norma EN 13163Poliestireno extruido, segn la norma EN 13164Espuma de poliuretano, de acuerdo con la norma EN 13165Espuma de resina fenlica, de acuerdo con la norma EN 13 166Espuma de vidrio (lana de vidrio), segn la norma EN 13 167Losas de lana de madera, segn la norma EN 13168 (Holzwolle-Leichtbauplatte)Placas de perlita expandida de acuerdo con la norma EN 13169Corcho expandido segn EN 13170Fibras de la madera segn la norma EN 13171 (Wood wool).

Otros materiales deben obtener una aprobacin especial del pas en concreto, o de la Organizacin Europeapara las Aprobaciones Tcnicas EOTA (European Organization for Technicals Approvals), situada enBruselas (www.eota.be).

Para el comportamiento ante incendios de los materiales, se sigue la normativa EN 13501.


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Materiales aislantes trmicosExisten muchos tipos de aislante trmico, alguno de los cuales se ha abandonado a lo largo de la historia. sonmateriales usados que se caracterizan por su alta resistencia termica

Aluminio

Aunque el aluminio es un metal de alta conductividad trmica (= 204 W/mC), puede utilizarse comoaislante en ciertas condiciones. Los aislantes de aluminio consisten en varias capas delgadas unidas por otraslminas plegadas formando algo parecido al cartn aligerado. Las prdidas trmicas pueden ser por cambiode estado (evaporacin), por contacto (o conveccin) o por radiacin (que crece con la cuarta potencia de ladiferencia de temperaturas), logrando el aluminio reflejar, y as reducir, en un 97 % las prdidas porradiacin trmica (tanto para enfriar protegiendo del sol, como ante el fro, para conservar el calor interior),siendo esta propiedad independiente del espesor de la capa de aluminio. Adems el aluminio ofrece otraventaja, al ser totalmente estanco/impermeable, e impedir el paso de agua y aire, bloqueando as las prdidaspor evaporacin. El plegado de las lminas se encarga de limitar la conveccin.

Corcho

Es el material empleado ms antiguamente para aislar. Procede de la corteza del alcornoque. Normalmentese usa en forma de aglomerados, formando paneles. Habitualmente, estos paneles se fabrican a partir decorcho triturado y hervido a altas temperaturas. En general, no es necesario aadir ningn aglomerante paracompactar los paneles.

Su contenido en agua es inferior al 8 %, y est compuesto en un 45 % por suberina. Estas dos condicioneshacen que sea un producto imputrescible, al que no hay que tratar para protegerlo de hongos omicroorganismos, al contrario que la madera.

Otra ventaja respecto a otros materiales aislantes es la elevada inercia trmica que presenta. Estacaracterstica lo convierte en un material idneo para sistemas de aislamiento trmico por el exterior.

El 53 % de la produccin mundial de corcho procede de Portugal, y el 32 % de Espaa.

Opciones de uso segn DIN 4108-10.

Densidad: 110 kg/m normal, 100-160 (en placa), 65-150 (del rbol)Coeficiente de conductividad trmica: 0,039 W/(mK) (segn EN 13170 - 0,04 a 0,055) (resistividad al paso de vapor de agua) - 30 a 75 (del rbol), de 92 MNs/gm (en placa aglomerada)c (calor especfico) de 1600 a 1800

Algodn

Se trata de papel de una manta de algodn.

Densidad: 25-40 kg/m (lana soplada), 20-60 kg/m (lana en manta)Coeficiente de conductividad trmica: 0,04 W/(mK) - 1 a 2 MNs/gmc (calor especfico) aproximadamente 840 J/(kgK)

Arlita

La arlita es un rido cermico de gran ligereza debido a su porosidad.


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Densidad: 300-800 kg/m (densidad aparente)Coeficiente de conductividad trmica: 0,08 W/(mK) = 0 MNs/gmc (calor especfico) aproximadamente 1100 J/(kgK)

Vermiculita

La vermiculita es un mineral formado por silicatos de hierro o magnesio, del grupo de las micas; durante sufabricacin se eleva rpidamente su temperatura, expandindose hasta 30 veces su tamao, mediante unproceso denominado "exfoliacin".

Densidad: Oscila entre 60 y 140 kg/m, segn granulometras.Coeficiente de conductividad trmica: 0,053 kcal/h/m CAislamiento acstico: al incidir las ondas sonoras sobre las laminillas multidireccionales de lavermiculita expandida, estas son reflejadas en multitud de direcciones y absorbidas por la estructuramicroscpica de burbujas de aire del mineral. Por estas razonas la vermiculita es un excelente aislanteacstico para una amplsima gama de frecuencias.Resistencia al fuego: el punto de fusin de la vermiculita es 1.370 C y la temperatura dereblandecimiento es 1.250 C. Es un mineral incombustible y qumicamente muy estable a altastemperaturas lo que lo convierte en un material idneo para la proteccin contra el fuego, por lo quese utiliza principalmente como aislante en hornos de alta temperatura y en calderas en forma deplancha de diferentes espesores (aglomerada con resinas).Inalterabilidad: la vermiculita es insensible a los agentes atmosfricos y al paso del tiempo. Es estable,qumicamente neutra (pH = 7,2) e inerte, no es higroscpica y no produce ninguna accin sobre elhierro o el acero.

Cscaras de trigo, escanda

Densidad: 90 kg/m (prensado)Coeficiente de conductividad trmica: 0,06 W/(mK) - 1 a 2 MNs/gmc (calor especfico) aproximadamente - J/(kgK)

Lino

Densidad: 40-50 kg/m (materia prima), 20-40 kg/m (en manta)Coeficiente de conductividad trmica: 0,04-0,05 W/(mK) - 1 a 2 MNs/gmc (calor especfico) aproximadamente 1500 J/(kgK)

Pellas de cereales

Hechos a partir de cereales (en alemn - Getreidegranulat).

Densidad: 105-115 kg/m (densidad aparente)Coeficiente de conductividad trmica: 0,05 W/(mK) - 1 MNs/gmc (calor especfico) aproximadamente - J/(kgK)

Camo

Densidad: 150 kg/m (raspaduras), 20-40 kg/m (en manta)Coeficiente de conductividad trmica: 0,04-0,08 W/(mK) - 1 a 2 MNs/gm


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c (calor especfico) aproximadamente 1500 J/(kgK)

Virutas de madera

Densidad: 70 kg/m (densidad aparente)Coeficiente de conductividad trmica: 0,045 W/(mK) - 2 MNs/gmc (calor especfico) aproximadamente - J/(kgK)

Celulosa

Se trata de papel de peridico reciclado molido, al que se le han aadido unas sales de borax, para darlepropiedades ignfugas, insecticidas y antifngicas.

Se insufla en las cmaras o se proyecta en hmedo. Es un potente aislante estival e invernal, y tiene tambinpropiedades de aislamiento acstico. Su mayor ventaja es que se comporta como la madera, equilibrandopuntas de temperaturas a la vez que tiene una gran capacidad trmica de almacenamiento, se comporta deforma anticclica durante 12 horas, manteniendo as el frescor matutino en verano durante las tardes. Eninvierno protege contra el fro de forma similar a como lo hace la madera.

Densidad: 30-60 kg/m (o segn otras fuentes, de 25 a 90 kg/m)Coeficiente de conductividad trmica: 0,039 W/(mK) - 1 a 2 MNs/gmc (calor especfico) aproximadamente 1900 J/(kgK)

Fibra de madera

Segn la EN 13171. Opciones de uso segn DIN 4108-10.

Densidad: 30-60 kg/m (soplado), 130-250 kg/m (en manta)Coeficiente de conductividad trmica: 0,04-0,06 W/(mK) - 5 a 10 MNs/gmc (calor especfico) aproximadamente 1600-2100 J/(kgK)

Lana de madera

Segn EN 13168, opciones de uso segn DIN 4108-10

Densidad: 350-600 kg/m (normal), 60-300 kg/m (mltiples capas)Coeficiente de conductividad trmica: 0,09-0,1 W/(mK) - 2 a 5 MNs/gmc (calor especfico) aproximadamente 2100 J/(kgK)

Cocos

Densidad: 70-110 kg/mCoeficiente de conductividad trmica: 0,045-0,05 W/(mK) - 1 a 2 MNs/gmc (calor especfico) aproximadamente 1500 J/(kgK)

Caas

(Actualmente no existe ningn producto a base de caa aprobado para su uso en Alemania).


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Densidad: 190-220 kg/m (raspaduras), 20-40 kg/m (en manta)Coeficiente de conductividad trmica: 0,045-0,065 W/(mK) - 2 MNs/gmc (calor especfico) aproximadamente 1300 J/(kgK)

Algas

Usado en tejados y paredes.Densidad: 70-80 kg/mCoeficiente de conductividad trmica: 0,045 W/(mK)mu -

c (calor especfico) aproximadamente 2000 J/(kgK)

PajaDensidad: 80 a 600 kg/mCoeficiente de conductividad trmica: 0,045-0,13 W/(mK)mu - 1 a 10 (prensado de 35 a 40)c (calor especfico) aproximadamente - J/(kgK)

Hierba

Densidad: 25 a 65 kg/mCoeficiente de conductividad trmica: 0,04 W/(mK)mu - 1 a 2c (calor especfico) aproximadamente 2100 J/(kgK)

Lana de roca

La lana de roca es un material aislante trmico, incombustible e imputrescible. Este material se diferencia deotros aislantes en que es un material resistente al fuego, con un punto de fusin superior a los 1200 C.

Las principales aplicaciones son el aislamiento de cubierta, tanto inclinada como plana (cubierta europeaconvencional, con lmina impermeabilizante autoprotegida), fachadas ventiladas, fachadas monocapa,fachadas por el interior, particiones interiores, suelos acsticos y aislamiento de forjados. Cuando se tiene untecho de teja con machihembrado, se utiliza un fieltro sin revestimiento o bien otro con un papel kraft en unacara, lo que favorece la colocacin. Adems, se utiliza para la proteccin pasiva tanto de estructuras, comode instalaciones y penetraciones.

La lana de roca se comercializa en paneles rgidos o semirgidos, fieltros, mantas armadas y coquillas.Tambin es un excelente material para aislamiento acstico en construccin liviana, para suelos, techos yparedes interiores.

Densidad: 30-160 kg/m. Segn EN 13162, en fibra de 20 a 150, en piedra de 25 a 220.Coeficiente de conductividad trmica: 0,034 a 0,041 W/(mK). Segn EN 13162, 0,035 a 0,05 = 9 MNs/gmc (calor especfico) aproximadamente 840 J/(kgK)

Manta

Se trata de fibras de lana de roca entrelazadas. Es adecuada para aislar elementos constructivos horizontales,siempre que se coloque en la parte superior. En vertical necesita de sujeccin o grapas para evitar que acabeapelmazndose en la parte inferior del elemento y en la parte inferior de un elemento horizontal descolgado.


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Suelen venir protegidas por papel Kraft, papel embreado, o malla metlica ligera.

Paneles rgidos

Se trata de paneles aglomerados con alguna resina epoxdica, que da una cierta rigidez al aislante. Sirve paraelementos constructivos verticales y horizontales por la parte inferior, a cambio de tener un coeficiente deconductividad ligeramente inferior al de la manta.

Coquillas

Son tubos premoldeados con distintos dimetros y espesores. Como todo buen aislante trmico, la seccindebe de elegirse de modo que quede perfectamente ajustada a la superficie exterior de la conduccin que setrata de aislar. Como toda lana mineral, es incombustible. La lana de roca resiste temperaturas hasta1000 C.

Lana de vidrio

Cuando se tiene un techo de tejas con un machihembrado y se lo desea aislar con lana de vidrio se debe usarun producto para tal fin, que es una lana de vidrio en paneles con mayor densidad, hidrfugo e higroscpico.Cuando se tiene un techo de chapa, la lnea de producto que se debe utilizar es el trasdosado con una hoja dealuminio reforzado en una cara para que acte de resistencia mecnica, como barrera de vapor y comomaterial reflectivo. Como en el caso anterior se vende en forma de manta, de paneles aglomerados ycoquillas de aislamiento de tuberas.

Coeficiente de conductividad trmica lana vidrio: 0,032 W/(mK) a 0,044 W/(mK) [cita requerida]

Lana natural de ovejaEs la versin natural y ecolgica de los aislamientos lanosos. A diferencia de la lana de roca o la lana devidrio, la lana de oveja se obtiene de forma natural y no necesita de un horneado de altas temperaturas. Esmuy resistente y un potente regulador de humedad, hecho que contribuye enormemente en el confortinterior de los edificios. Apenas se utiliza en construccin en comparacin con las lanas de vidrio o roca.

Como en los casos anterior se vende en forma de manta, de paneles aglomerados y a copos.

Coeficiente de conductividad trmica: 0,043 lana vidrio tipo I W/(mK)1Densidad: 20-80 kg/m.2Coeficiente de conductividad trmica: 0,040 a 0,045 W/(mK) de 1 a 2c (calor especfico) aproximadamente 1000 J/(kgK)

Vidrio expandido

Adems de aislante es una barrera de vapor muy efectiva, lo que no suele ser normal en los aislantestrmicos y le hace muy adecuado para aislar puentes trmicos en la construccin, como pilares en muros defachada. Est formado por vidrio, generalmente reciclado y sin problemas de tratar el color, puesto que noimporta el color del producto, que se hace una espuma en caliente, dejando celdillas con gas encerrado, queactan como aislante. Su rigidez le hace ms adecuado que otros aislantes para poder recubrirlo de yeso. Espoco utilizado en la construccin. Es conocido tambin como Vidrio Celular y an se fabrica actualmente,2013, en Espaa bajo esta ltima denominacin.

Densidad: 20 kg/m.Coeficiente de conductividad trmica: 0,045 W/(mK)


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Fragmento de poliestireno expandido.

Estructura qumicadel polietileno, aveces representadaslo como(CH2-CH2)n.

Poliestireno expandido (EPS)El material de espuma de poliestireno es un aislante derivado delpetrleo y del gas natural, de los que se obtiene el polmero plsticoestireno en forma de grnulos. Para construir un bloque se incorporaen un recipiente metlico una cierta cantidad del material que tienerelacin con la densidad final del mismo y se inyecta vapor de aguaque expande los grnulos hasta formar el bloque. Este se corta enplacas del espesor deseado para su comercializacin mediante unalambre metlico caliente.

Debido a su combustibilidad se le incorporan retardantes de llama, yse le denomina Difcilmente Inflamable.

Posee un buen comportamiento trmico en densidades que van de 12 kg/m a 30 kg/mTiene un coeficiente de conductividad de 0,034 a 0,045 W/(mK), que depende de la densidad (porregla general, a mayor densidad menor coeficiente de conductividad) de 140 a 250 MNs/gm segn densidadEs fcilmente atacable por la radiacin ultravioleta por lo cual se debe proteger de la luz del solPosee una alta resistencia a la absorcin de aguaNo forma llama ya que al quemarse se sublima

Espuma celulsica

El material de espuma de celulosa, posee una aceptable poder aislante trmico y es un buen absorbenteacstico. Es ideal para aplicar por la parte inferior de galpones por ser un material completamente ignfugode color blanco y por su rapidez al ser colocado. Se funde a temperaturas superiores a 45 C. Se utiliza pocoen construccin.

Coeficiente de conductividad trmica: 0,065 a 0,056 W/(mK)

Espuma de polietileno

La espuma de polietileno se caracteriza por ser econmica, hidrfuga y fcil decolocar. Con respecto a su rendimiento trmico se puede decir que es de carctermedio. Su terminacin es de color blanco o aluminio.

Coeficiente de conductividad trmica: 0,036 a 0,046 W/(mK)

Film alveolar de polietileno

De la misma manera, que la espuma de polietileno, como aislante trmico se utilizasimplemente el plstico de burbujas recubierto con el papel de aluminio. Las ventajasque tiene frente los otros aislantes son: espesor muy reducido (3-5 mm), instalacinsencilla, su coste muy reducido; adems es no inflamable y reciclable. ste film seutiliza en construccin, y ms habitualmente en equpos de aire acondicionado.

Espuma de poliuretano

La espuma de poliuretano es conocida por ser un material aislante de muy buen rendimiento. Tiene mltiplesaplicaciones como aislante trmico tanto en construccin como en sectores industriales. Destaca en toda lacadena del fro por su alta eficiencia energrica

Coeficiente de conductividad trmica: 0,023 W/(mK)


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Muestra de espuma de poliuretano dealta densidad.

de 96 a 180 MNs/gm segn densidad

Espuma elastomrica

Es un aislante con un excelente rendimiento en baja y mediatemperatura y de fcil instalacin, reduciendo al mximo los costosde mano de obra. Posee en su estructura una barrera de vapor y uncomportamiento totalmente ignfugo.

Coeficiente de conductividad: 0,035 W/(mK)Temperatura de trabajo ptima: -40 a 115 C

Es fcilmente atacable por la radiacin ultravioleta por lo cual se debe proteger de la luz del sol.

Aerogel

Como aislante trmico, el aerogel se presenta en mantas flexibles (rango de servicio: -40 C a 650 C o-270 C a 90 C). Solo se presenta en espesores de 5 mm y 10 mm. Tiene propiedades mecnicas grandespara el rendimiento que ofrece, es hidrfobo (repele la humedad), es permeable (deja pasar el aire/vapor),previene la corrosin bajo el aislamiento, es ignfugo (no se incendia) y es sumamente resistente al trato duro(pisotones, golpes, etctera). Su instalacin es intuitiva como sencilla, el material se puede cortar con tijeraso cteres, disminuyendo el tiempo y los costos de mano de obra excesivos.

Densidad: 0,020 g/cm (Aerogel monoltico), de 0,13 g/cm a 0,18 g/cm (Aerogel en manta flexible)

Comparativa de espesor aislamiento entre diferentes materialesPara conseguir el aislamiento de 2 cm de aislante clsico (0,045 W/(mK)), comparando con:

Bloques ligeros de hormign, se requieren 6 cm.Madera, necesitamos 6,5 cm.Cermica porosa se requieren 8 cm.Adobe, se requieren 23,5 cm.Ladrillos con agujeros verticales se necesitan 29 cm.Ladrillo recocido compacto normal son 90 cm.Y con un bloque masivo de hormign, el espesor equivalente de aislamiento es 105 cm.

Referencias[1] (http://www.termofitex.com/aillament_de_llana/b_productes/a_construccions/a_lan40.html), Ens. ApplusCTC.LGAI Technological Center, Expediente n06 / 32300346. Victermofitex

1.

Kai Schild, Wolfgang M. Willems. Wrmeschutz: Grundlagen, Berechnung, Bewertung.2.

Enlaces externos Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Aislante trmico.

Catlogo de Elementos Constructivos del CTE, elaborado por el Ministerio de la Vivienda de Espaa.(http://www.elementosconstructivos.codigotecnico.org/)Aislantes, experimento sencillo de comparacin, El Rincn de la Ciencia. (http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/practica2/pr-66/pr-66.htm)


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