Los oleoductos de alta-temperatura se utilizan ampliamente en plantas de energía, instalaciones petroquímicas, refinerías de petróleo, acerías y otros sistemas industriales. Sin un aislamiento eficaz, estas tuberías pueden perder una cantidad significativa de calor, aumentar el consumo de energía y crear temperaturas superficiales inseguras.

Para el aislamiento de tuberías se utilizan habitualmente materiales tradicionales como lana mineral, lana de vidrio, fibra cerámica y silicato de calcio. Sin embargo, es posible que requieran una capa de aislamiento relativamente gruesa para lograr el rendimiento térmico objetivo.

El fieltro de aerogel proporciona una solución alternativa para proyectos que requieren un aislamiento eficiente en un espacio de instalación limitado. Su baja conductividad térmica, estructura flexible y propiedades hidrofóbicas lo hacen particularmente adecuado para tuberías industriales de alta-temperatura.

¿Qué es el fieltro de aerogel?

El fieltro de aerogel, también conocido como manta de aerogel, es un material aislante flexible fabricado combinando aerogel de sílice con una matriz de fibra de refuerzo.

El aerogel de sílice contiene una estructura porosa a nanoescala que restringe la transferencia de calor mediante conducción sólida, movimiento de gas y convección. El refuerzo de fibra mejora la flexibilidad y la resistencia al manejo, lo que permite enrollar, cortar e instalar el material alrededor de superficies curvas.

El fieltro de aerogel de sílice se suministra comúnmente en rollos con diferentes espesores, anchos, densidades y grados de temperatura.

Las aplicaciones industriales típicas incluyen:

Tuberías de vapor de alta-temperatura

Tuberías de proceso petroquímico

Sistemas de transmisión de petróleo y gas.

Tuberías de gases de escape y de combustión-

Equipos-de generación de energía

Sistemas de tuberías de refinería

Tanques, recipientes y calderas

Válvulas, bridas y accesorios para tuberías.

Chaquetas aislantes extraíbles

Por qué las tuberías-de alta temperatura necesitan aislamiento

El aislamiento de tuberías de alta-temperatura realiza varias funciones importantes.

Reducir la pérdida de calor

Una tubería caliente sin aislamiento libera calor continuamente al entorno circundante. Esto aumenta la demanda de energía y reduce la eficiencia general del sistema.

Una capa de aislamiento correctamente diseñada ayuda a retener el calor del proceso y a mantener una temperatura estable del fluido en toda la tubería.

Controlar la temperatura de la superficie

Las tuberías calientes expuestas pueden crear riesgos de quemaduras para los trabajadores. El aislamiento reduce la temperatura de la superficie externa y respalda una operación más segura en áreas de mantenimiento, talleres e instalaciones de procesamiento.

Mantenimiento de las condiciones del proceso

Algunos procesos industriales requieren que el fluido transportado permanezca dentro de un rango de temperatura específico. La pérdida excesiva de calor puede afectar la viscosidad, el caudal, la presión o la estabilidad del proceso.

Protección del equipo cercano

El calor que irradian las tuberías sin aislamiento puede dañar cables, instrumentos, revestimientos y otros componentes cercanos.

Reducir los costos de energía

Una menor pérdida de calor puede reducir la carga de la caldera, el consumo de combustible y los costos operativos. Durante la vida útil de una tubería, estos ahorros pueden compensar parte de la inversión en aislamiento.

Beneficios del fieltro de aerogel para el aislamiento de tuberías

1. Baja conductividad térmica

La conductividad térmica indica la facilidad con la que el calor pasa a través de un material. Un valor más bajo generalmente significa un mejor rendimiento de aislamiento con el mismo espesor.

Muchos productos de fieltro de aerogel proporcionan una conductividad térmica a temperatura ambiente de aproximadamente0.015–0.020 W/(m·K), según el grado del producto y las condiciones de prueba.

Por ejemplo, Nano Aerogel Felt tiene una conductividad térmica listada de aproximadamente0,018–0,020 W/(m·K) a 25 grados.

La conductividad térmica normalmente aumenta a medida que aumenta la temperatura media de funcionamiento. Por lo tanto, los compradores deben solicitar valores de conductividad que cubran la temperatura real de la tubería en lugar de confiar únicamente en el valor medido a 25 grados.

2. Espesor de aislamiento reducido

El fieltro de aerogel puede lograr la resistencia térmica requerida con una capa más delgada que muchos materiales aislantes convencionales.

El espesor reducido es especialmente útil para:

Tuberías muy espaciadas

Soportes de tuberías restringidos

Áreas de procesamiento congestionadas

Válvulas y bridas con juego limitado

Equipos marinos y offshore

Se están mejorando los sistemas de aislamiento existentes.

Tuberías instaladas cerca de paredes o soportes estructurales.

Un sistema de aislamiento más delgado también reduce el diámetro de la tubería terminada y puede reducir la cantidad de revestimiento externo requerido.

3. Instalación flexible

El fieltro de aerogel se puede cortar y envolver alrededor de tubos rectos, curvas y componentes irregulares.

Es adecuado para aislar:

Secciones de tubería recta

Codos

Camisetas

Reductores

válvulas

Bridas

Juntas de dilatación

Soportes para tuberías

Su flexibilidad hace que sea más fácil adaptarse a superficies complejas que las secciones de aislamiento rígido.

4. Resistencia a la humedad

La humedad es un problema común en los sistemas de aislamiento industrial. Si el agua entra en el aislamiento fibroso convencional, la conductividad térmica puede aumentar y puede desarrollarse corrosión debajo del aislamiento.

El fieltro de aerogel hidrofóbico resiste la penetración de líquido-agua. Esto lo hace adecuado para tuberías al aire libre, ambientes húmedos e instalaciones expuestas a condiciones climáticas cambiantes.

Algunos productos de fieltro de aislamiento térmico de aerogel tienen una tasa hidrófoba superior al 99%.

Sin embargo, el aislamiento hidrofóbico no hace que todo el sistema de tuberías sea impermeable. Aún así, las juntas, penetraciones y revestimientos exteriores deben sellarse correctamente.

5. Rendimiento bajo ciclos térmicos

Las tuberías industriales pueden calentarse y enfriarse repetidamente durante el arranque, el paro y los cambios de proceso.

El fieltro de aerogel tiene una estructura reforzada flexible que puede adaptarse al movimiento normal de la tubería y al ciclo térmico. A diferencia de algunos materiales aislantes rígidos, es menos probable que se agriete debido a vibraciones menores o cambios dimensionales.

Los sistemas de sujeción y revestimiento también deben diseñarse para adaptarse a la expansión de la tubería.

6. Menor volumen de aislamiento

Debido a que es posible que se requiera menos espesor, el aislamiento de aerogel puede reducir el volumen total de material utilizado alrededor de una tubería.

Esto puede proporcionar beneficios prácticos durante:

Transporte

Almacenamiento en-sitio

Manipulación de materiales

Instalación en racks de tuberías elevados

Instalación en áreas restringidas de la planta

Mantenimiento y remoción

Fieltro de aerogel versus aislamiento de tuberías tradicional

El fieltro de aerogel no es automáticamente la mejor opción para todas las tuberías. La lana mineral puede resultar más económica para instalaciones grandes y sencillas con suficiente espacio. La fibra cerámica puede ser preferible para áreas de hornos con temperaturas- extremadamente altas, mientras que el silicato de calcio es útil donde se requiere una mayor resistencia a la compresión.

El fieltro de aerogel es más valioso cuando el espesor del aislamiento, la resistencia a la humedad y la flexibilidad de la instalación son consideraciones importantes del proyecto.

Seleccionar el fieltro de aerogel correcto

Temperatura de funcionamiento

Confirme las temperaturas normal y máxima de la tubería.

La temperatura máxima indicada del producto no debe ser la única base para la selección. Los compradores también deben revisar:

Temperatura de funcionamiento continuo

Temperatura máxima-a corto plazo

Temperatura media de aislamiento

Frecuencia del ciclo térmico.

Exposición directa o indirecta al calor.

Vida útil requerida

Se diseñan diferentes formulaciones de aerogel y fibras de refuerzo para diferentes rangos de temperatura.

Conductividad térmica a temperatura de servicio

No compare productos utilizando únicamente la conductividad a temperatura ambiente-.

Solicite una curva de conductividad térmica o valores a varias temperaturas medias. Esto proporciona una base más realista para calcular la pérdida de calor y el espesor del aislamiento.

Espesor de aislamiento requerido

Los espesores de fieltro de aerogel comunes incluyen:

3mm

5mm

6mm

8mm

10mm

Se pueden instalar varias capas para lograr la resistencia térmica requerida. El espesor final deberá determinarse según:

Temperatura de la tubería

Diámetro de la tubería

Temperatura ambiente

Temperatura de la superficie exterior-requerida

Pérdida de calor permitida

Velocidad del viento

Ubicación de instalación

Revestimiento exterior

Requisitos de protección-del personal

Una manta aislante de aerogel se puede suministrar en diferentes espesores y grados de temperatura según los requisitos del proyecto.

Tamaño y geometría de la tubería

Proporcione el diámetro exterior de la tubería, así como información sobre codos, válvulas, bridas y soportes.

Los accesorios complejos pueden requerir plantillas, secciones cortadas más pequeñas o cubiertas aislantes removibles.

Instalación interior o exterior

Las instalaciones exteriores requieren protección contra:

Lluvia

Viento

exposición a los rayos ultravioleta

Impacto mecánico

Contaminación química

Daños durante el mantenimiento

Se debe instalar una cubierta metálica u otra barrera climática adecuada sobre el fieltro del aerogel.

Requisitos de seguridad y fuego

Confirme si el proyecto requiere una clasificación de incendio, una clasificación de humo o un estándar de prueba específicos.

Se debe evaluar el sistema de aislamiento completo, incluido el fieltro de aerogel, los adhesivos, los sujetadores, las barreras de vapor y el revestimiento exterior.

Procedimiento de instalación recomendado

Los procedimientos de instalación pueden variar según el tamaño de la tubería y las especificaciones del proyecto, pero los siguientes pasos proporcionan una referencia general.

Paso 1: inspeccionar la superficie de la tubería

Antes de la instalación, confirme que la superficie de la tubería sea:

Limpio

Seco

Libre de óxido suelto

Libre de aceite y contaminantes

Recubierto adecuadamente donde se requiere protección contra la corrosión.

Cualquier capa protectora dañada debe repararse antes de instalar el aislamiento.

Paso 2: medir y cortar el material

Mida la circunferencia de la tubería y la superposición requerida. Corte el fieltro de aerogel con un cuchillo aislante afilado o una herramienta de corte adecuada.

Los instaladores deben usar guantes adecuados, gafas protectoras y protección contra el polvo.

Paso 3: envuelva el fieltro de aerogel

Envuelva la manta uniformemente alrededor de la tubería sin comprimirla excesivamente.

El aislamiento debe ajustarse perfectamente a la tubería manteniendo su espesor especificado.

Paso 4: escalonar las articulaciones

Cuando se instalen varias capas, escalone las juntas longitudinales y circunferenciales.

Esto reduce las rutas directas de transferencia-de calor y mejora la continuidad del aislamiento.

Paso 5: Asegure el aislamiento

Utilice alambre, bandas u otro sistema de sujeción aprobado-de acero inoxidable.

Los sujetadores deben sujetar el material de forma segura sin aplastarlo ni reducir significativamente su espesor.

Paso 6: Trate los accesorios y soportes

Coloque con cuidado el material alrededor de codos, válvulas, bridas, soportes colgantes y soportes de tuberías.

Estas áreas son fuentes comunes de puentes térmicos y requieren atención especial.

Paso 7: instalar el revestimiento externo

Aplique aluminio, acero inoxidable-u otra cubierta exterior especificada para proteger el aislamiento de la intemperie y daños mecánicos.

Todas las juntas, superposiciones y penetraciones deben sellarse de acuerdo con los requisitos del proyecto.

Errores comunes de instalación

Compresión excesiva

La compresión de la manta reduce su espesor instalado y por tanto disminuye su resistencia térmica.

Espacios entre secciones

Las juntas abiertas permiten que el calor pase por alto el aislamiento. Las secciones deben encajarse muy juntas sin grandes espacios.

Juntas alineadas en múltiples capas

Si todas las uniones de las capas están alineadas, se crea una ruta de transferencia de calor-más directa. Las uniones deben escalonarse siempre que sea práctico.

Datos de conductividad incorrectos

El uso de un valor de conductividad térmica a temperatura ambiente-para una tubería de alta-temperatura puede dar como resultado un espesor de aislamiento insuficiente.

Mal revestimiento y sellado

Incluso el fieltro de aerogel hidrofóbico requiere una protección externa correctamente instalada. Un revestimiento mal sellado puede permitir que entre agua al sistema.

Ignorar los soportes de las tuberías

Los soportes, colgadores y soportes para tuberías pueden crear puentes térmicos. Estas áreas deben abordarse en el diseño del aislamiento.

Información requerida para una cotización de aislamiento de tuberías

Los compradores deben proporcionar la siguiente información:

Aplicación de canalización

Medio transportado

Temperatura de funcionamiento normal

Temperatura máxima-a corto plazo

Diámetro exterior de la tubería

Longitud total de la tubería

Número de codos, tes, válvulas y bridas.

Temperatura de la superficie exterior-requerida

Pérdida de calor máxima permitida

Instalación interior o exterior

Temperatura ambiente y condiciones de viento.

Espacio de aislamiento disponible

Clasificación de fuego requerida

Espesor y ancho de rollo preferidos

Requisitos de revestimiento exterior

Cantidad del proyecto y lugar de entrega.

La información completa del proyecto permite al fabricante recomendar un producto y un espesor más adecuados.

Preguntas frecuentes

¿El fieltro de aerogel es adecuado para tuberías de vapor?

Sí. Se puede utilizar el grado de aerogel correcto para tuberías de vapor de alta-temperatura. La selección debe basarse en la temperatura de funcionamiento continuo, la temperatura máxima y la pérdida de calor-o la temperatura de superficie-objetiva.

¿Qué espesor debe tener el aislamiento de las tuberías de aerogel?

El espesor correcto depende del diámetro de la tubería, la temperatura del proceso, las condiciones ambientales y la pérdida de calor permitida. Se debe completar un cálculo térmico antes de la selección final.

¿Se puede instalar el fieltro de aerogel en varias capas?

Sí. Generalmente se utilizan varias capas. Las uniones deben estar escalonadas para reducir los puentes térmicos.

¿El fieltro de aerogel requiere un revestimiento metálico?

El revestimiento metálico generalmente se recomienda para tuberías industriales al aire libre y áreas expuestas a daños mecánicos. El revestimiento protege el aislamiento y mejora la durabilidad del sistema.

¿Puede el fieltro de aerogel prevenir la corrosión debajo del aislamiento?

El fieltro de aerogel hidrofóbico puede reducir la retención de humedad, lo que puede ayudar a reducir el riesgo de corrosión debajo del aislamiento. Sin embargo, todavía se requiere un revestimiento, sellado, inspección y revestimiento adecuados de las tuberías.

¿El fieltro de aerogel es más caro que la lana mineral?

El precio inicial del material suele ser más elevado. Sin embargo, la comparación completa debe incluir el espesor del aislamiento, el espacio de instalación, la mano de obra, la pérdida de calor, las dimensiones del revestimiento y el mantenimiento-a largo plazo.

Conclusión

El fieltro de aerogel es un material aislante práctico para tuberías industriales de alta-temperatura donde la eficiencia térmica, el espesor reducido y la resistencia a la humedad son importantes.

Su baja conductividad térmica permite a los diseñadores crear sistemas de aislamiento más delgados, mientras que su estructura flexible facilita la instalación alrededor de tuberías, codos, válvulas y otros componentes complejos. Los grados hidrofóbicos también brindan protección adicional en ambientes exteriores y húmedos.

Sin embargo, el rendimiento exitoso depende de la correcta selección e instalación del material. Los compradores deben confirmar la conductividad a la temperatura de servicio real, calcular el espesor requerido y utilizar sistemas de fijación y revestimiento adecuados.

Al proporcionar información operativa y de tuberías completa, los ingenieros de proyectos pueden seleccionar una solución de fieltro de aerogel que equilibre el control de la pérdida de calor-, la seguridad de la superficie, el espacio de instalación y el costo del ciclo de vida.