Mantenimiento

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN SUPERIOR
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO”
PUERTO ORDAZ-EDO BOLÍVAR
SEMESTRE 8º
PLANTAS INDUSTRIALES
ESC: 45 I

PROFESOR:
ING. REINALDO SALAZAR
SECCION IBACHILLER:
CORDOVA HELEM
ORTA RAFAELCUIDAD GUAYANA, JULIO DEL 2011
ESPESOR CRÍTICO DE AISLAMIENTO EN TUBERÍAS

Supóngase una tubería de espesor despreciable y radio R por cuyo interior circula un fluido caliente a temperatura constante T (Figura 2.13). La tubería está situada en un ambiente exterior de condiciones conocidas (h, T), mientras que la resistencia térmica de convección en elinterior de la tubería es despreciable (es decir, la temperatura del fluido interno coincide con la de la tubería). Se propone aislar (material aislante de conductividad K) dicha tubería para disminuir las pérdidas de calor del fluido interno. A medida que se añade aislante a la tubería (es decir, aumenta r), disminuye la temperatura de la superficie exterior pero aumenta el área de transmisión decalor por convección, teniendo ambos efectos contrarios en la transmisión de calor. Por tanto, existe un determinado espesor de aislamiento para el cual se produce un optimo (se comprueba más adelante que es un máximo relativo) en la transmisión
De calor. El aumento del área, unido a la disminución de la temperatura de la superficie en contacto con el ambiente, hace que aparezca un máximo en latransferencia de calor, la cual se puede calcular como

Para calcular el radio critico (rc) que proporciona el máximo mencionado, se expresa el calor transmitido en función del radio, ecuación (2.66), se impone que la primera derivada sea nula, ecuación (2.67). El valor así obtenido para el radio critico de aislamiento es rc=K/h, y se comprueba que la segunda derivada evaluada en rc es negativa(condición de máximo relativo).

Ecuación general de conducción del calor. Aplicación al régimen permanente unidireccional

Si el tamaño de la tubería es tal que R<rc, entonces la adición de aislante hasta alcanzar el radio critico no consigue más que aumentar la perdida de calor (Figura 2.14), lo cual puede ser contraproducente. Después de alcanzar el radio crítico la perdida de calorcomienza a disminuir. Si R>rc, cualquier adición de aislante reduce la perdida de calor. En el caso de cuerpos cilíndricos de pequeño diámetro (D/2< rc), como es el caso de cables de alta tensión conductores de electricidad, la adición de aislante hará aumentar la perdida de calor (o, si la condición inicial fuese calor transmitido constante, haría disminuir la temperatura del hilo). Por elcontrario, las tuberías y conducciones de fluidos suelen tener radios mayores al radio crítico, por lo que cualquier adición de aislante disminuye la transferencia térmica.

ESPESOR CRITICO DE AISLAMIENTO

Con mucha frecuencia se plantea la situación de disminuir el flujo de calor, los elementos más importantes para llevar a feliz término el diseño y la escogencia del aislante. Para iniciar ladiscusión comenzaremos presentando el caso de añadir aislante a una pared plana, tal como se muestra en la Figura2.12

En la Figura 2.12 se muestra una pared plana, material A, al cual se le agrega un material aislante, B. La expresión para el flujo de calor viene dado por:

Si la expresión anterior La, Ka, A y h son conocidos se puede construir la gráfica del flujo de calor versus la longitud...