Sobre los aerogeles: esto es lo que usted quiere saber
¿Qué es un aerogel?
El aerogel es un material poroso continuo tridimensional compuesto por poros de tamaño nanométrico y una nanoestructura. Su estructura única le confiere propiedades incomparables frente a los materiales convencionales, y la más destacada es una conductividad térmica extremadamente baja.
Tamaño de poro del aerogel (20-50 nm)
Microestructura del aerogel
Conductividad térmica de distintos materiales aislantes
Principio de aislamiento del aerogel
«Efecto de camino de longitud infinita»:
La estructura reticular del aerogel prolonga indefinidamente el camino de conducción del calor, lo que dificulta que el calor se conduzca en la interfaz gas-sólido.
«Efecto de convección cero»:
El tamaño de poro del aerogel (20-50nm) es menor que el recorrido libre medio del aire (70nm), lo que impide que el aire interno fluya libremente.
«Efecto de barrera térmica infinita»:
La estructura reticular del aerogel crea un «efecto de barrera térmica infinita» que protege frente a la radiación térmica.
Materiales compuestos de aerogel
Al combinar aerogel de tamaño nanométrico con materiales base como fibra de vidrio, fibra cerámica, etc., el excelente rendimiento del aerogel se integra a la perfección con sustratos flexibles. De este modo se maximizan la ligereza y el aislamiento térmico del aerogel, a la vez que se le confieren flexibilidad y tenacidad. Presenta además otras características, como una vida útil extraordinariamente larga, un rendimiento de aislamiento superior, una elevada resistencia al fuego y unas propiedades mecánicas excepcionales, y se aplica ampliamente en ámbitos como el aeroespacial, las redes de energía térmica, la petroquímica, los vehículos de nueva energía, el transporte ferroviario, la electrónica de consumo, los textiles y muchos otros.
Ejemplo de aplicación
Para el aislamiento de tuberías y equipos industriales, en comparación con las soluciones tradicionales de lana aislante, el aerogel ofrece seguridad, respeto medioambiental, eficiencia energética y una elevada eficacia.
Tomando como ejemplo una tubería industrial de vapor de temperatura media-alta, tendida en superficie elevada, con una temperatura del vapor de 465°C, una presión de 5.3Mpa, un caudal de 60t/h y un diámetro de DN250. El aislamiento original era de 150mm de silicato de aluminio. La comparación del efecto de aislamiento con la manta aislante de aerogel es la siguiente:
Tomando como ejemplo una tubería industrial de vapor de temperatura media-alta, tendida en superficie elevada, con una temperatura del vapor de 465°C, una presión de 5.3Mpa, un caudal de 60t/h y un diámetro de DN250. El aislamiento original era de 150mm de silicato de aluminio. La comparación del efecto de aislamiento con la manta aislante de aerogel es la siguiente:
En comparación con la pérdida térmica con 150mm de silicato de aluminio, la tasa de ahorro energético con la solución de aerogel puede superar el 40%.
En el cálculo comparativo de los dos esquemas, en relación con el esquema de silicato de aluminio, calculado por kilómetro de longitud de tubería, el ahorro energético anual y los beneficios del esquema de aerogel son los siguientes:
*Calculado sobre la base de un funcionamiento constante de 8000h, con un precio del calor de 70 RMB/GJ.
Debido a su larga vida útil y su alta eficiencia, los materiales de aerogel pueden generar un mayor valor económico para los clientes a lo largo de un período de tiempo más prolongado. Calculado sobre la base de una vida útil efectiva del silicato de aluminio de 3 años y una vida útil efectiva de la manta de aerogel de 15 años: a lo largo de 15 años, el uso de manta aislante de aerogel reduce el número de instalaciones en 4 en comparación con el uso de mantas de silicato de aluminio. La inversión total en mantas aislantes de aerogel es aproximadamente un 55% menor que la de los materiales tradicionales. Esto se traduce en un ahorro anual medio de 91,770 RMB en costes de material y construcción. El uso de manta de aerogel en lugar de silicato de aluminio genera un beneficio anual de 362,150 yuanes, y la inversión adicional que supone el uso de manta de aerogel puede recuperarse en 1.7 años. Durante la vida útil de los materiales de aerogel (15 años en este ejemplo), el uso de materiales aislantes de aerogel en tuberías puede acumular aproximadamente 4.81659 millones de RMB (362,150 RMB*13.3 años≈4.81659 millones de RMB) en beneficios económicos adicionales para los usuarios.
Si se considera todo el ciclo de vida de los materiales de aerogel, la solución de aerogel reduce el número de ciclos de mantenimiento y sustitución en comparación con las soluciones tradicionales de lana aislante, lo que reduce los costes operativos y de mantenimiento del aislamiento de tuberías. Además, permite ahorrar energía, lo que genera mayores beneficios económicos para los clientes y reduce significativamente los costes de gestión operativa de las empresas.
Además, gracias a las propiedades únicas de hidrofobicidad y transpirabilidad de los materiales de aerogel, se maximiza la prevención de la corrosión bajo aislamiento (CUI).
Las mantas aislantes de aerogel son el material aislante más idóneo para el aislamiento de tuberías industriales, el aislamiento de tanques, la protección y el aislamiento térmico en automoción y el aislamiento de edificios, entre otros campos.
Aerogel de sílice: la base comercial
El aerogel de sílice, basado en SiO2, es la base comercial para casi todos los productos de aerogel térmico aquí. Su red nanoporosa proporciona las propiedades anteriores a un coste viable.
Estructura del nano aerogel
El término nano aerogel se refiere a esa red de poros inferior a 70 nm. Es la estructura, no un material separado, y es lo que alarga la trayectoria del calor y bloquea la convección.
Conductividad térmica del aerogel de un vistazo
Para los especificadores, la conductividad térmica del aerogel de 0,019 a 0,021 W por m K a 25 C es la cifra principal para comparar con la lana mineral o la espuma.
Lecturas adicionales: ¿Qué es el aerogel? Guía para compradores
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