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Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Introducción Alrededor del mundo, industrias en general, posee la necesidad de generar energía, esta energía es utilizada en diferentes equipos y procesos industriales; los mismos que se encuentran diseñados y conformados por circuitos fríos y calientes. De ahí la necesidad de poder optimizar la energía que posee un valor de generación; siendo la manera más eficiente el uso de sistemas de aislamiento térmico. Entendiéndose como aislantes térmicos a materiales que tienen la capacidad de evitar el paso de calor por conductividad a través de ellos. Sin embargo, los sistemas de aislamiento térmico convencionales presentan fugas de energía causando perdidas económicas y eficiencia en los procesos industriales. Adicionalmente existen otros costos relacionados a los sistemas de aislamiento térmico convencionales que deben ser considerados. Costos de Adquisición Costo de Compra Costo de Instalación Costo de Calibración Costo de Colocación del Aislamiento Térmico Costo de Puesta en Funcionamiento Costo de Operación Costo de Energía para Funcionamiento Costo de Empleados que Operan Costo Proporcional a Gastos Generales Costos de Mantenimiento Costo de Limpieza Costo de Revestimiento y Pintura Costo de Cambio de Aislamiento Térmico Costo de Reparaciones y Calibraciones Costo de Reposiciones
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Sistema Convencional de Aislamiento Térmico Los sistemas convencionales de aislamiento térmico están conformados principalmente por dos componentes, el aislamiento térmico como tal, y la chaqueta de aluminio que cumple la función de proteger al aislamiento térmico.
Aislamiento Térmico Se conoce como aislamiento térmico o aislantes térmicos a materiales con capacidad de evitar el paso de calor por conductividad a través de ellos, siendo la lana de vidrio uno de los materiales más utilizados por su efectividad y bajo costo. La lana de vidrio es una lana mineral que está formada por filamentos de vidrio, las burbujas de aire que se encuentran atrapadas entre las fibras de vidrio son las que se encargan de eliminar la transmisión térmica.
Chaquetas de Aluminio El principal objetivo de las chaquetas de aluminio es proteger el aislamiento térmico contra la humedad ambiental, el agua, agentes químicos, rayos solares, degradación propia del material por su naturaleza de fabricación; así como también evitar el contacto directo de trabajadores expuestos a la fibra de vidrio que puede ocasionar irritación en la piel, ojos y vías respiratorias. Estas chaquetas están formadas por varios tramos que son ensamblados según los diámetros y formas de las tuberías, codos, bridas y válvulas a lo largo de circuitos fríos o calientes.
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Problemas Relacionados a Sistemas de Aislamiento Térmico Convencionales Existen varios problemas relacionados a los sistemas de aislamiento térmico convencionales, estos problemas se encuentra presentes en cada uno de sus componentes, ocasionando inconvenientes adicionales de una manera directa o indirecta.
Problemas con el Aislamiento Térmico .- El aislamiento térmico tiene la capacidad de absorber humedad ambiental, esta humedad se encuentra atrapada en el aislamiento térmico ocasionando incremento en los valores del coeficiente de conductividad térmica “perdida en la capacidad de aislamiento”, obligando a incurrir en gastos económicos adicionales en la generación energética, la misma que es requerida por los circuitos fríos o calientes para el correcto funcionamiento de los procesos de producción de la planta.
Aumento % de Conductividad Térmica
Aumento del Coeficiente de Conductividad Térmica 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0
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15
20
Porcentaje de Humedad por Volúmen
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Problemas con la Chaqueta de Aluminio .- El principal problema de las chaquetas de aluminio consiste en la nula capacidad que poseen para evitar el ingreso de humedad, agua o agentes contaminantes hacia el aislamiento térmico, provocando de esta manera perdida en sus características aislantes. Los materiales tradicionales de revestimiento y protección de aislamiento térmico sufren de muchas desventajas, ya que no cuentan con la capacidad de resistir impacto mecánico “no poseen flexibilidad”. La necesidad de herramientas y técnicas especializadas para su montaje, es otra limitante que presenta este tipo de sistema. Los departamentos de mantenimiento constantemente requieren realizar inspecciones, reemplazos, mantenimiento y limpieza de los circuitos, lo que les obliga a realizar el desmontaje de las chaquetas de aluminio, siendo prácticamente imposible recuperarlas en buen estado, incurriendo nuevamente en un gasto adicional. La necesidad de utilizar adhesivos, sellantes, tornillos y ribetes para proveer fuerza mecánica sin poder conseguir propiedades impermeabilizadoras es otro de los inconvenientes asociados. Otra desventaja que presentan está relacionada a su diseño, el cual esta formado por medias cañas, traslape y remaches a lo largo de toda la línea; produciéndose fugas de temperatura en cada unión del sistema, ocasionando perdida de energía.
Ingreso de Humedad en Uniones, Remaches y Traslapes No Posee Flexibilidad
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Problemas en Equipos y Tuberías .- Equipos y tuberías son afectados al reducir su vida útil por efectos corrosivos, requiriendo de su remplazado de manera anticipada. Elevadas temperaturas en circuitos calientes, esfuerzos de tensión, sales que formando parte del aislamiento térmico, más aquellas sales que se encuentran presentes en el ambiente y que son llevadas hacia el interior del aislamiento con ayuda del agua que se desplaza a través de uniones y juntas de las chaquetas de aluminio, aceleran considerablemente la corrosión; la misma que puede presentarse de manera extendida o localizada. Esta corrosión es generada por la humedad que se encuentra atrapada en el aislamiento térmico, ocasionando fugas y pérdidas por remplazo de tuberías y equipos. Inspecciones, mantenimiento en los sistemas de aislamiento térmico, mantenimiento de tuberías, pintura, fugas, desecho de tuberías, de aislamiento así como de chaqueta de aluminio dañadas, más la adquisición y montaje de nuevos sistema térmico, son solo algunos de los inconvenientes relacionados a los sistemas convencionales de aislamiento térmico. Todo esto sin contar con paras no programadas ocasionadas por problemas asociados y la constante pérdida de energía, producen cuantiosos gastos cada año, sumado a la contaminación ambiental que conlleva producir dicha energía.
Corrosión en Intercambiadores de Calor Planta de Embotellado Corrosión en Codo de Tubería
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Sistema Belzona® 3211 Lagseal .- Para mantener el funcionamiento óptimo de aislantes térmicos y evitar su deterioro físico, deben ser protegidos y sellados para prevenir la absorción de humedad y filtraciones de aceites u otros materiales flamables. Estas filtraciones o contaminaciones traen como consecuencia la pérdida de protección térmica y posterior corrosión de los componentes protegidos. El Sistema Belzona® 3211 Lagseal es una emulsión polimérica de estireno acrílico con base de agua de un solo componente, microporoso, diseñado para el sellado y la protección a largo plazo de todo tipo de aislamiento térmico. Este versátil sistema es resistente al agua, a las inclemencias del clima y al fuego, y puede aplicarse sobre superficies húmedas o secas.
Aplicaciones del Sistema Belzona® 3211 Lagseal • Encapsulado de aislamiento térmico • Líneas de vapor • Tubos de escape • Válvulas • Tuberías • Calderas • Tanques • Bridas • Recipientes a presión • Intercambiadores de calor
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico ¿ Por Qué Belzona® 3211 Lagseal ? • Fácil aplicación con brocha • Puede ser aplicado con atomizador • No necesita de herramientas especiales • El fraguado a baja temperatura evita el riesgo de incendio • Impermeable al agua, resiste la erosión por vapor y a las radiaciones infrarrojas y ultravioletas • Soporta movimiento provocado por las fluctuaciones de temperatura y las vibraciones del sistema • Se puede aplicar sobre aislamientos nuevos o existentes, en tuberías de vapor, condensadas o frías • Puede utilizarse sobre cualquier sistema de aislamiento térmico, lana de vidrio, lana de roca,
lana mineral, espuma de poliuretano, mantas cerámicas, etc. • Es sencillo lograr un encapsulado totalmente continuo en codos, empalmes en T o bridas • Al aplicarlo sobre superficies húmedas permite que la humedad se evapore, manteniendo el aislamiento seco • No permite el crecimiento de bacterias o algas, por lo que brinda un acabado higiénico • Clase A de conformidad con los estándares ASTM 84 y NFPA-255 • Muy flexible, excelente resistencia al impacto mecánico • Resistente a diferentes condiciones climáticas • Excelente resistencia química y al aceite • Puede ser cortado, abierto y resellado • Reduce los riesgos de inseguridad • Los equipos se limpian fácilmente • Brinda protección a largo plazo • Sigue los contornos complejos • Ofrece un acabado continuo • Resistente al fuego • No tiene costuras • No es tóxico • Aprobado por: The Chevron Oil Refinery, US Navy,
Exxon Movil ( ESSO ), Lloyd¨s Register
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Aplicando el Sistema Belzona® 3211 Lagseal 1. Medición de Temperatura en el Sistema Convencional de Aislamiento Térmico Se realizaron varias mediciones al azar en diferentes punto de las chaquetas de aluminio, obteniendo como valor promedio 40,5ºC
Las lecturas fueron tomadas en ºC
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Aplicando el Sistema Belzona® 3211 Lagseal 2. Remoción de la Chaqueta de Aluminio Como segundo paso se procede a retirar los tramos de chaquetas de aluminio, para lo cual se emplearon destornilladores, alicatas y cortadores.
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Aplicando el Sistema Belzona® 3211 Lagseal 3. Remoción del Aislamiento Térmico Una vez retiradas las chaquetas de aluminio el siguiente paso fue la eliminación del aislamiento térmico.
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Aplicando el Sistema Belzona® 3211 Lagseal 4. Instalación de Nuevo Aislamiento Térmico En esta parte del proceso es importante realizar la protección y sellado de la lana de vidrio, la misma que es recubierta con 250 micras de espesor de Belzona 3211® Lagseal según las especificaciones técnicas del fabricante. Procediendo con el ensamblaje del nuevo aislamiento térmico.
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Aplicando el Sistema Belzona® 3211 Lagseal 5. Instalación del Belzona® 9321 Mallas de Refuerzo El Sistema Belzona® 3211 Lagseal, incluye una malla de fibra de vidrio, la misma que proporciona estructura mecánica y aporta a la flexibilidad del sistema.
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Aplicando el Sistema Belzona® 3211 Lagseal 6. Aplicación de Belzona® 3211 Lagseal La membrana polimérica de estireno acrílico se aplicó con brocha, facilitando de esta manera su instalación. Es importante mencionar que él Sistema Belzona 3211 Lagseal NO ES TOXICO, sin embargo cumplimos con todos los estándares de seguridad laboral establecidos internacionalmente.
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Aplicando el Sistema Belzona® 3211 Lagseal 7. Finalización de la Aplicación En total se realizó el cambio a 65 metros lineales de aislamiento térmico en tuberías de 4” y 6” obteniendo un encapsulamiento total en el circuito caliente.
Textura del Acabado
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Aplicando el Sistema Belzona® 3211 Lagseal Finalización de la Aplicación
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8. Medición de Temperatura en el Sistema Belzona® 3211 Lagseal Se realizaron varias mediciones al azar en diferentes punto del Sistema Belzona® Lagseal, obteniendo como valor promedio 32,5ºC. Cuando realizamos el comparativo con las mediciones obtenidas en el sistema convencional térmico 40,5ºC, podemos observar una disminución promedio de 8ºC.
Las lecturas fueron tomadas en ºC
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Importante Prueba de Fuego del Sistema Belzona® 3211 Lagseal Belzona® 3211 Lagseal enviado para una prueba de clasificación de fuego en un laboratorio independiente para determinar su rendimiento relativo al exponerlo a un fuego estandarizado. • Recibe Certificación ASTM 84 • Galardonado con la más alta clasificación: Clase A Un laboratorio independiente aprobó a Belzona® 3211 Lagseal (Revestimiento Aislante) - Protección de una Pieza Flexible Para Todo Tipo de Aislamiento Térmico con la Certificación ASTM 84. La Aprobación ASTM 84 representa un Método de Prueba Estándar para las características de Quemado de Superficie de Materiales de Construcción, una respuesta a una prueba de fuego que es estándar para el comportamiento de quemado de superficie comparativo a materiales de construcción que es aplicable a las superficies expuestas como paredes y a los cielos rasos. Es el sistema de clasificación más ampliamente aceptado y es el arquetipo del NFPA 10, el Código de Seguridad de Vida de la Asociación Nacional para la Protección contra el Fuego ( National Fire Protection Assosation Life Safety Code ). Para nuestro agrado, la prueba del laboratorio reveló que el producto no solamente cumple con los requisitos para la aprobación ASTM 84, sino que los resultados estuvieron entre los rangos más altos de la clasificación de la certificación: la Clase A. Para apreciar estos resultados, explicaremos en detalle cómo se realizo la prueba. Un panel de prueba de Belzona® 3211 (Revestimiento Aislante) reforzado con Belzona® 9321 ( Lámina del Refuerzo del Revestimiento Aislante ) de 24 pies ( 7,32 metros ) de largo y 20 1/2 pulgadas ( 52 cm ) de ancho fue colocado dentro de un túnel de 25 pies ( 7,62 metros ). Ubicado en la posición de cielo raso y con la superficie a ser evaluada expuesta hacia abajo, de frente a la prueba de ignición, la prueba simuló el efecto de una exposición a un fuego estandarizado. Los resultados fueron expuestos en dos formatos, un indice de llama y uno de humo. Estos valores cuyos puntajes oscilan entre 0 y 100, son relativos y representan una comparación con una plancha de cemento inorgánico reforzado de 1/4 de pulgada ( 6,35 mm ) expresado como cero y con un piso de madera de roble rojo expresado como 100. Como se mencionó anteriormente los resultados de los indices de la llama y del humo se consiguieron de la siguiente manera: después de precalentar el horno a un mínimo de 150ºF ( 66ºC ) y de luego bajar la temperatura a 105ºC ( 41ºC ), (⧧ 5ºC ), las prueba periódicas de 10 minutos con una plancha de cemento inorgánico reforzado de 1/4 de pulgada ( 6,35 mm ) y con un piso de madera de roble rojo de primera calidad sin acabado establecieron la referencia del rango entre 0 y 100 para la propagación de la llamas y para la cantidad de humo producido respectivamente.
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PUBLICACIONES - COSTERA Ahorro de Energía en Aislamiento Térmico Importante Prueba de Fuego del Sistema Belzona® 3211 Lagseal La distancia de la propagación de las llamas fue observada y registrada al menos cada 15 segundos o a cada 2 pies ( 61 cm ) de avance, mientras que la distancia máxima fue registrada en el momento en el que ocurrió. La cantidad de humo producida durante la prueba fue determinada por la reducción del mismo sobre una célula fotoeléctrica. Un rayo de luz orientado verticalmente atravesando el conducto de escape de la caldera atenuado por el paso del humo y recibido por una célula fotoeléctrica en el lado opuesto midió la atenuación de la fuente de luz a través del conducto causada por el humo. Al referenciar las tres clases de categorías los estándares aplicables, como se puede ver a continuación, los resultados de la prueba de Belzona® 3211 Lagseal recibieron aprobación Clase A debido a su observancia del índice de Propagación de Llamas ( Flame Spread Index ) de 25 o inferior y del índice de Producción de Humo ( Smoke Developed Index ) de 450 o inferior. Este sistema de clasificación de propagación de llamas, está basado en la premisa de que mientras más altos son los valores de propagación de llamas, más alto es el potencial e propagación del fuego. Debemos mencionar que la relación real entre los valores producidos por esta prueba y la seguridad de vida por incendio no ha sido establecida adecuadamente. l NF l
Dennis Moncayo Ortiz. Gerente General COSTERA Soluciones Industriales S.A.
Representante Autorizada por: DMC Asistencia Técnica Industrial - Representante Exclusivo de Belzona Molecular para el Ecuador desde 1987.
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