En la primera parte de este tema, el autor resaltó aspectos relacionados con la importancia del calor y el frío en nuestro ambiente y los diferentes tipos de tecnología existentes en la actualidad para controlarlo o generarlo en diferentes espacios.
por René Ruano Domínguez*
Se abordará ahora el tema desde las diferentes formas de transmisión, y se profundizará en otro aspecto importante como lo es el ahorro de energía.
El calor se transmite desde un punto del espacio o superficie a otro. Por eso este artículo se titula Transmisión del Calor, puesto que se propone explicar los conocimientos esenciales que debemos manejar para controlar y aprovechar este fenómeno físico en beneficio nuestro.
El calor se transmite debido a que existe una diferencia de temperaturas entre dos puntos en el espacio o superficie. Si no hay diferencia de temperaturas, no hay potencial que genere la transmisión del calor, de la misma forma que si no existe una pendiente, un cuerpo no cae. El calor se transmite de tres formas: a través de las superficies sólidas, lo que se conoce por transferencia por conducción. en el espacio o ambiente que rodea a un cuerpo caliente o de un punto a otro.
El aire que se pone en contacto con el cuerpo caliente, a su vez se calienta, y se hace menos denso (más ligero), creando un potencial de circulación de flujo desde el punto más caliente al más frío, éste último, donde el aire tiene una densidad mayor. Así el calor se transporta con la corriente que circula de aire. A esta forma de transmisión se le conoce por convección.
Los cuerpos calientes emiten radiaciones calóricas. Las podemos observar cuando guiamos el auto o coche en pleno verano, con altas temperaturas, como la superficie de la vía o carretera radia calor al ambiente. Y si nos acercamos a un horno de fusión de metal, en zonas de poco o sin aislamiento, hay momentos en que no podemos seguir avanzando pues el nivel de radiación es tal que el cuerpo humano no soporta tan altos valores de temperatura. En estos ejemplos, el calor se transmite por radiación.
Cada una de estas formas o procesos de transmisión del calor obedecen a leyes físicas y se pueden medir. Por lo tanto, también podemos calcularlas y conocer cuánto calor se transmite.
¿Entonces, qué beneficios aporta a la eficiencia energética y a la reducción de las emisiones de CO2, saber sobre el calor, su transmisión y el aislamiento térmico?
En un proceso de calentamiento se quema un volumen de combustible para calentar una sustancia o un material. El calor que se genera en la combustión tiene el objetivo de realizar un proceso principal: calentar la sustancia o material. En la medida que utilicemos un volumen más cerca al que teóricamente requiere el proceso principal, más económico y eficiente será la operación. Por supuesto, más eficiencia, menos combustible quemado, y menos CO2 emitido a la atmósfera.
Recordemos que cada unidad de combustible quemado genera calor y emite CO2
como resultado del proceso de la combustión.
Si el calor que se genera en la combustión, destinado al proceso principal, se escapa y calienta la atmósfera o el ambiente exterior al equipo, cada unidad de energía que se pierde deja de realizar el trabajo principal. Al final, menos eficiencia, más emisiones. La función del aislamiento térmico es la de reducir el escape de la energía fuera de los equipos o sistemas donde se genera el calor.
Los aislamientos térmicos, a la vez que realizan la función de conservar la energía, también realizan una función de seguridad, evitando que las personas entremos en contacto con superficies calientes y ocurra un accidente doloroso.
Aislamiento térmico, materiales y sus formas
Conocida la importancia de saber sobre el aislamiento térmico, hablemos de los materiales que se emplean para aislar el calor, de las unidades técnicas que se necesitarán para medir las propiedades aislantes y del flujo calorífico.
Los materiales aislantes son de origen natural, previamente tratados, o son materiales sintéticos. Se seleccionan en función del trabajo energético que tienen que realizar. Existen diferentes materiales para regímenes de temperaturas diferentes. Por lo que hay que conocer sus propiedades para poder diferenciar cada material según la misión que realizará.
Para altas temperaturas en la industria metalúrgica y del acero se emplean los conocidos materiales refractarios, que tienen que soportar valores de temperaturas cercanas a los 2000ºC y por supuesto, con un alto nivel de resistencia a la erosión y a las roturas mecánicas. Para su fabricación se emplean las arcillas refractarias, los caolines, la magnesita, la dolomita, la cuarcita, que son compuestos inorgánicos integrados por calcio, magnesio, cromo, zirconio, silicio, carbono, y otros.
También se forman materiales granulosos refractarios que están compuestos por mezclas de polvos de calcinado de magnesita, cromita, dolomita con un material aglutinante orgánico o inorgánico.
La estructura de los materiales aislantes tiene formas diferentes, entre ellas:
- Celular: estructura reticular, con pequeños espacios llenos de aire, parcial o independientes unos de otros.
- Fibrosa: materiales como la lana mineral, la fibra de vidrio, donde la circulación de aire dentro del material depende de la compresión.
- Granular: incluye los materiales en polvo o granos, como las resinas.
- Reflextiva: formado por un conjunto de capas delgadas de baja emisividad.
Los materiales aislantes pueden ser de diferentes formas físicas:
- Sólida: los ladrillos refractarios y duelas que recubren las tuberías
circulares, o las láminas de aluminio que reflejan la radiación calórica.
- Relleno suelto: los materiales granulosos, las perlitas expandidas y el aerogel de sílice.
- Esponjosos: las espumas elastoméricas para recubrimientos de tuberías frías principalmente.
- Flexibles: las mantas de lana mineral y fibra de vidrio.
- Pastas o cementos: los morteros y pastas aislantes, que se emplean en recubrir las paredes y sostener los ladrillos refractarios.
¿Qué cualidades deben reunir un buen asilamiento?
- Alta resistencia térmica o lo que es igual, baja conductividad térmica.
- Alta resistencia a la permeabilidad del vapor de agua.
- Alta resistencia al fuego, muy importante.
- Densidad aparente óptima.
- Resistente a la erosión, choques mecánicos, a los agentes químicos, a la absorción de agua, a las condiciones ambientes y de durabilidad aceptable.
- Facilidad en su aplicación y manejo.
- Que no dañen la salud humana y no sean tóxicos.
- Costo aceptable y que facilite una recuperación de la inversión inicial dentro de límites rentables.
Beneficios
¿Y qué beneficios aporta a nuestra economía y a la de la familia? Conocer sobre las distintas formas en que podemos reducir las pérdidas de calor se convierte en un beneficio económico ventajoso para todos. Cada unidad de energía que se aproveche, equivale a menos combustible quemado, lo que reduce el gasto y la factura energética.
Cada día que pasa, los precios de los combustibles fósiles alcanzan precios más altos, es increíble. Los precios minoristas actuales de la gasolina, del diesel de motor y para la calefacción, de la electricidad, del LPG y del gas natural siguen en ascenso y no se tiene idea clara cuándo la subida se detendrá o se invertirá. Y no hay muchas diferencias entre los distintos mercados, tanto en Europa, en Asía, África como en América.
Entonces, cada unidad de energía que ahorremos repercute en la factura energética que mensualmente todos pagamos. En verano evitamos pérdidas de frío, (o infiltraciones de calor) en el sistema de aire acondicionado, menos kWh consumidos y menos pago por la factura eléctrica.
En el invierno reducimos las pérdidas en el sistema de calefacción del local, aislando correctamente las paredes y evitando las infiltraciones de aire frío al interior, menos litros o kg de combustible, hay que quemar menos electricidad. Cada unidad de energía fósil que no se quema equivale a emitir menos CO2 a la atmósfera.
Si operamos un sistema industrial o comercial, una planta o un equipo que consume energía para generar o transportar calor o frío y evitamos las fugas de calor, elevamos su eficiencia energética y directamente su eficiencia económica. Así se reduce el costo energético en el producto o servicio.
Cada unidad de calor fósil que evitamos se pierda tiene asociado un volumen de CO2 que se deja de emitir a la atmósfera, de ahí que estaremos aliviando la contaminación ambiental que de manera inducida siempre se producirá al quemar combustibles fósiles.
Conclusión
El manejo del calor y el frío es beneficioso para todos, para la economía en general, para reducir las facturas de pago mensual de nuestras familias, aliviar la gravedad de la contaminación que nos está golpeando con fuerza y sin distinción de nacionalidad y raza.
Cada centavo que dediquemos en bien de reducir el consumo fósil y la contaminación ambiental, lo estaremos invirtiendo y multiplicando en valor agregado, en nuestros hijos, nietos, en el futuro del planeta. Es una forma de poder cooperar con nuestra responsabilidad ambiental.
* Tiene más de 35 años de experiencia en actuaciones en sistemas y equipos energéticos, tanto en los que utilizan energía fósil como fuentes renovables. Se inició como operador, posteriormente tecnólogo y gerente técnico en la industria de conversión y refinación de los combustibles. Ha sido fundador y gerente técnico de varios equipos de ingeniería energética dirigidos al proyecto, montaje y servicios técnicos en los sistemas de calor y frío. Ha realizado múltiples actuaciones en proyectos, ejecución y servicios de ingeniería energética general. Es fundador y el Ingeniero Principal de Ingeniería Energética General. ([email protected] - www.energianow.com).
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