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Fieltro de Aerogel como Material Aislante de Ahorro Energético en Aplicaciones de Tuberías Térmicas

Tabla de Contenidos

Descripción de la Tubería Térmica

Una tubería térmica se refiere a las tuberías de calefacción que se extienden desde salas de calderas, salas de motores de combustión directa, centros de calefacción, etc., transportando calor desde las fuentes de calor hasta los puntos de entrada térmica de los edificios. Múltiples tuberías de calefacción forman una red. Con el desarrollo económico y la promoción de políticas de calefacción centralizada, el área cubierta por la calefacción centralizada continuará creciendo. Una red de tuberías de calefacción tan extensa requiere un sistema de aislamiento robusto para garantizar la eficiencia energética y la seguridad durante el transporte.

Las tuberías de calefacción desde la planta de fuente de calor hasta los usuarios térmicos se dividen en redes primarias y secundarias. La red primaria comprende las tuberías de calefacción desde la fuente de calor hasta la estación térmica, mientras que la red secundaria abarca las tuberías desde la estación térmica hasta los usuarios térmicos. Típicamente, la red primaria tiene diámetros que van desde DN500 hasta DN1000, mientras que la red secundaria tiene diámetros más pequeños que van desde DN125 hasta DN300.

Los métodos de instalación para tuberías de calefacción generalmente incluyen métodos subterráneos y aéreos. La instalación subterránea incluye métodos de zanja y enterramiento directo, mientras que la instalación aérea implica la colocación elevada. La red primaria tiene una temperatura de agua de suministro de 120-150°C, con una temperatura de agua de retorno de 70-90°C. La alta calidad del agua de la red primaria influye significativamente en la efectividad del aislamiento, impactando tanto la eficiencia de calefacción como los beneficios económicos de las operaciones térmicas.

Materiales de Aislamiento Actuales y Problemas Existentes en Redes de Tuberías Térmicas

Rollos de manta de aerogel y aislamiento para tuberías

Actualmente, las capas de aislamiento de tuberías de calefacción centralizada utilizan predominantemente materiales como lana de roca y lana de vidrio. La lana de roca es una fibra inorgánica hecha de rocas naturales como basalto y piedra pómez mediante fusión y fibrado. La lana de vidrio, por otro lado, es una fibra inorgánica artificial producida fundiendo materiales como piedra caliza, arena de cuarzo y dolomita en vidrio, que luego se fibra y se procesa con un aglutinante.

El uso de materiales de lana de roca y lana de vidrio plantea varios problemas:

  1. Estabilidad Deficiente: Después de la instalación, la efectividad inicial cumple con los requisitos de diseño. Sin embargo, después de varios meses de operación, la pérdida de calor por radiación aumenta, lo que lleva a la falla gradual de la capa de aislamiento. La naturaleza blanda de materiales como la lana de roca y la lana de vidrio, que dependen de aglutinantes para la cohesión, los hace susceptibles a fallar a medida que los aglutinantes se degradan con el tiempo. Además, las vibraciones causadas por golpes hidráulicos y fluctuaciones de presión en la tubería resultan en el asentamiento del material, creando una capa desigual. Este asentamiento puede llevar a espacios entre la tubería y la capa de aislamiento, promoviendo el intercambio de calor por convección, lo que aumenta la pérdida de calor por radiación.

  2. Corrosión bajo la capa de aislamiento: La estructura porosa de los materiales de lana de roca y lana de vidrio permite la penetración de humedad. Cuando la humedad se infiltra en la capa de aislamiento y reacciona con las paredes de la tubería, se produce oxidación, lo que provoca corrosión y fugas. Incluso los materiales de lana de vidrio tratados para ser hidrofóbicos no pueden soportar el uso prolongado en entornos de zanja con alta temperatura y alta humedad.

  3. Vida útil corta: Debido a la rápida degradación de los materiales de aislamiento tradicionales como la lana de roca, es necesario reemplazarlos con frecuencia. El envejecimiento provoca un aumento de la pérdida de calor, mayores costos de mantenimiento y mayores riesgos de seguridad, con reemplazos requeridos cada 3-4 años.

Según las estadísticas, las pérdidas de red en los procesos de calefacción centralizada pueden representar hasta el 5% de la producción térmica total. El impacto significativo de un aislamiento deficiente en las pérdidas radiativas de la red hace necesario el uso de materiales de aislamiento superiores para reducir las pérdidas de energía, disminuir las emisiones de carbón y gas en la fuente, y proporcionar beneficios económicos y sociales positivos.

Ventajas del uso de fieltro de aerogel en redes de tuberías térmicas

Aislamiento con fieltro de aerogel para tuberías de vapor

  1. Excelente rendimiento de aislamiento térmico: Comparación de los indicadores de rendimiento de aislamiento térmico entre materiales de aislamiento tradicionales y material de aislamiento de aerogel:

    Material de aislamientoFieltro de lana de rocaFieltro de lana de vidrioFieltro de aerogel
    Conductividad térmica a temperatura ambiente (25°C) (W/(m·K))0.0490.0440.020
    Conductividad térmica a alta temperatura (300°C) (W/(m·K))0.09040.08310.036
    Densidad (kg/m³)60-12050-120≤220
    Temperatura máxima de operación (°C)≤400≤300-195~650
    HidrofobicidadPobrePobreBuena
    Vida útil (años)2-52-510-20

  2. Mayor eficiencia energética y económica: Tomando como ejemplo la tubería principal de calefacción de una ciudad, al comparar lana de vidrio de 60 mm y aislamiento de aerogel de 30 mm para instalación aérea con un diámetro de DN800, los resultados son los siguientes:

    Material de aislamientoFieltro de lana de vidrioFieltro de aislamiento de aerogel
    Espesor del aislamiento (mm)6030
    Diámetro exterior después del aislamiento (mm)940880
    Temperatura del agua de suministro (°C)150150
    Pérdida de calor por unidad de longitud (W/m)323.8211.7
    Temperatura ambiente (°C)2020
    Velocidad del viento (m/s)00
    Temperatura superficial después del aislamiento (°C)42.736.6
    Tasa de ahorro de energía (%)—34.6

    El uso de fieltro de aerogel en lugar de fieltro de lana de vidrio no solo reduce el espesor del aislamiento en un 50%, sino que también logra una tasa de ahorro energético del 34,6%.

  3. Resistencia al fuego hasta grado A: El material en sí casi no contiene sustancias orgánicas, y su comportamiento frente a la combustión cumple con los requisitos de nivel A2 de la norma GB 8624-2012, garantizando la seguridad durante la instalación y operación.

  4. Reducción de la corrosión bajo la capa de aislamiento: Como el material en sí está libre de iones de cloruro y presenta una hidrofobicidad extremadamente alta, con una tasa de repelencia al agua superior al 99,6%, un sellado adecuado puede prevenir la acumulación de vapor de agua en el lado interior de la capa de aislamiento, minimizando la corrosión debajo del aislamiento.

  5. Larga vida útil: El fieltro aislante de aerogel demuestra una excepcional resistencia al envejecimiento y estabilidad dimensional, proporcionando una vida útil de hasta 10 años, lo que supera significativamente a los materiales tradicionales.

  6. Seguridad mejorada en operación y mantenimiento: Para tuberías instaladas en zanjas, el espacio limitado presenta peligros inherentes, y las operaciones en espacios confinados conllevan un alto riesgo de asfixia e intoxicación. En comparación con materiales tradicionales como la lana de vidrio, el fieltro de aerogel, con su mayor vida útil y rendimiento estable, reduce la frecuencia de reemplazo de materiales, minimizando eficazmente las operaciones en espacios confinados y disminuyendo la incidencia de accidentes de seguridad, garantizando una operación y mantenimiento seguros.

  7. Verde y respetuoso con el medio ambiente: El fieltro de aerogel utiliza sílice como materia prima, sin contener sustancias tóxicas o nocivas. Es un material verde y respetuoso con el medio ambiente, similar a la arena, que puede ser depositado en vertederos o reciclado por los fabricantes. En contraste, el gran volumen y la corta vida útil de los materiales de aislamiento inorgánicos como la lana de vidrio imponen una presión ambiental significativa.

En conclusión, el fieltro aislante de aerogel, con su excepcional rendimiento integral, puede reemplazar eficazmente los materiales aislantes tradicionales como la lana de roca y la lana de vidrio. Proporciona sólidos beneficios económicos y seguridad operativa para las redes de tuberías térmicas, al tiempo que promueve la sostenibilidad ambiental. Su adopción en la industria térmica merece una amplia promoción y uso.

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Proporcionamos 2 muestras gratuitas de fieltro de aerogel, cada una de tamaño 150 mm × 200 mm × T (o tamaño A4). Si necesita una cantidad mayor o muchas piezas, por favor indíquenos el motivo; estaremos encantados de apoyarle. Sin embargo, si nunca ha visto nuestra muestra antes y solo quiere echar un vistazo, por favor no solicite grandes cantidades a la ligera. Un colega dedicado debe preparar cada muestra, lo cual requiere un esfuerzo considerable. Puede echar un vistazo primero; una vez que confirme que probablemente sea adecuada para su proyecto, puede solicitarnos más.

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