Isolamento térmico: 5 fatos importantes que você deve saber

Tópico da discussão: Isolamento térmico

Definição de isolamento térmico

Quando dois objetos estão em contato térmico entre si ou sob a influência de radiação, o processo de esgotamento da transferência de calor entre as entidades é conhecido como isolamento térmico. É exatamente o oposto do que a condutividade térmica pode ser definida. Essencialmente, um objeto com condutividade térmica muito baixa pode ser considerado um material bem isolado. 

Isolante térmico

Enquanto o isolamento térmico é o processo de esgotamento da transferência de calor, os isoladores térmicos são materiais que empregam o processo de isolamento. Impede que a energia térmica seja transferida de um objeto para outro. Isso pode ser visto em detalhes de uma perspectiva da termodinâmica enquanto compreende os princípios da energia térmica e muito mais.

HEAT Isolamento

É uma forma de energia que depende de outro fator chamado temperatura. A transferência de energia na forma de calor de um corpo para outro resulta em uma diferença de temperatura. O calor geralmente flui de um corpo mais quente para um mais frio. Ele desempenha um papel significativo nos princípios da termodinâmica. Se um corpo está frio, significa que o calor é removido e não adicionado o frio, o que traz um fato curioso sobre essa forma de energia.

O calor pode ser transferido por três meios diferentes.

1. Condução
2. Convenção
3. Radiação

A condução é o processo de transferência de energia entre dois objetos, onde o meio de troca é o contato direto. Ao mesmo tempo, a convecção é a transferência de energia através do movimento da matéria, usando o ar como meio. A radiação é o processo de transferência que ocorre sem qualquer meio, mas com o auxílio de ondas eletromagnéticas.

As três equações relativas às três formas de transferência de calor são as seguintes,

Condução: Q = [k · A · (Thot - Tcold)] / d

Convecção: Q = hc · A · (Ts - Tf)

Radiação: P = e · σ · A · (Tr4 - Tc4) (usando a lei de Stefan-Boltzmann)

Exemplos dos modos de transferência que podem ser encontrados em nossa vida cotidiana sob condução podem ser tão simples quanto moléculas vibratórias aceleradas na mão quando em contato com uma caneca de café quente. Isso significa que a mão aqueceu onde a transferência de energia ocorreu por meio do contato direto. 

Um exemplo típico de convecção seria refrigeração, onde os alimentos mantidos na geladeira essencialmente esfriariam por convecção de ar e outros refrigerantes. 

A radiação é o modo de transferência através de um vazio, como o calor do sol que atinge a Terra.

Por que isolamento térmico? Seus propósitos e requisitos

O objetivo do isolamento térmico é moderar a temperatura em algo tão pequeno como uma casa individual até tão complexo como um reator nuclear. O isolamento térmico serve para fortalecer os elementos de construção contra danos causados ​​pela umidade ou impacto térmico no componente. O desgaste do objeto ou da peça pode ser diminuído durante o inverno com isolamento térmico, que tem como objetivo a conservação de energia. Ao mesmo tempo, durante o verão, o superaquecimento diminui significativamente. 

Vantagens do isolamento térmico

O isolamento térmico cria um ambiente ideal que mantém o ambiente aquecido no inverno e frio durante o verão, permitindo uma vida confortável e operacional. Devido à demanda por um ambiente de estilo de vida confortável, o isolamento térmico aumenta muito os custos de conservação e manutenção de energia. Também ajuda a prevenir a deposição de umidade nas paredes internas de uma sala ou recipiente que pode ser causada pelo efeito da temperatura e da umidade.

Isolamento térmico materiais

1. Fibra de vidro
2. Espuma de poliuretano
3. Celulose
4. Poliestireno
5. Lã mineral

Isolamento térmico de fibra de vidro: 

isto é o mais comum e freqüentemente usado para o método de isolamento térmico nas casas modernas. É derivado de silício finamente tecido, fragmentos de vidro reciclado e partículas de areia contendo pó de vidro. 

A fibra de vidro ou lã de vidro é geralmente usada como um material de isolamento acústico, um material interno aplicado sob telhados inclinados ou pisos de madeira. Como a fibra de vidro perde seu valor de isolamento quando em contato com a umidade ou umidade, ela é vista principalmente dentro de casa e não fora.

Os valores de isolamento do material são dados por,

• Densidade = 25 kg / m³
• Capacidade de armazenamento de calor = 800 J / kgK
• Classe de fogo => A2, S1, d0 (extinguir por si mesmo e capacidade de chama baixa)
• λ = 0.032 a 0.040 W / mL-K
• Resistência à difusão: 1

Celulose:

Este tipo de método de isolamento térmico é considerado um dos processos mais ecológicos da atualidade. A celulose compreende 70-80% de denim reciclado, papel ou papelão na forma de espuma solta fortemente tratada (15% do volume) com (NH +) ₂SO₄, ácido bórico ou bórax. É considerada a melhor forma de isolamento térmico contra soluções de resistência ao fogo que são essencialmente utilizadas para moderar a perda de calor e ganho de transmissão de ruído. 

Propriedades da celulose, 

• Condutividade térmica = 40 mW / m · K 
• Valor de R = R-2.6 a R-3.8 por 100 mm 
• Densidade = 57 kg / m3

Lã mineral:

A lã de vidro ou lã mineral é amplamente utilizada por suas propriedades funcionais, fácil compra e manuseio simples. A lã mineral compreende fios fiados fabricados a partir de vidro ou pedra fundida ou reciclada (lã de rocha). A lã de rocha é feita de basalto, onde os fios são combinados de uma forma única para formar uma estrutura lanosa para isolamento. Daí em diante, a lã é comprimida em mantas ou placas minerais que podem ser compradas no mercado para fins de isolamento. 

A lã mineral é geralmente usada para isolar paredes ocas, paredes externas, paredes divisórias e pisos armazenados. Eles também são amplamente aplicados em aplicações industriais, como máquinas, condicionadores de ar, etc. 

Propriedades: 

• λ = 0.03 W / mK a 0.04 W / mK
• Densidade = 30-200 kg / m³
• R = 0.035 W / mK

Poliestireno:

Também conhecido como isopor, é uma espuma termoplástica à prova d'água que isola a temperatura e o som de maneira muito eficaz. Eles vêm em dois tipos: EPS (expandido) e XEPS (extrudado), diferindo em custo e desempenho. Possuem uma superfície de isolamento muito lisa não encontrada em nenhum outro tipo, geralmente criada em blocos cortados, o que os torna muito ideais para isolamento. A espuma às vezes é inflamável e requer um revestimento de Hexabromociclododecano (HBCD), um produto químico à prova de fogo. 

Suas vantagens significativas são que ele possui propriedades de amortecimento magníficas, leve por natureza, baixa condutividade térmica e absorve muito pouca umidade, principalmente 98% do ar e 100% reciclável. 

Propriedades: 

• R = 4-5.5
• Densidade = 0.05 g / cm3
• λ = 0.033 W / (m · K)
• Índice de refração = 1.6

Espuma de poliuretano:

É a forma mais abundante e excepcional de isolamento térmico, utilizando o não-clorofluorocarbono (CFC) como agente de expansão para diminuir os danos da camada de ozônio. Eles são espumas de baixa densidade que consistem em gás de baixa condutividade em seus invólucros que podem ser pulverizados nas áreas isoladas. 

Eles são leves na relatividade e pesam quase 2 lb / ft3. Eles também são resistentes ao fogo e usados ​​em superfícies como blocos de tijolos, concreto, etc., por fixação direta. Também é usado no caso de alvenaria não acabada, cortando-se a espuma no formato e tamanho desejados. A espuma é então recoberta com cola construtiva, pressionando-a contra a superfície da alvenaria e selando as juntas entre as folhas com a espuma expansiva. 

Propriedades:

• λ = 0.022 W / mK a 0.028 W / mK
• Densidade = 30 kg / m³ para 100 kg / m³
• R = 6.3 / polegada de espessura

Tipos de isolamento térmico

Cobertor: isolamento de manta e rolo

O tipo de isolamento mais conhecido e amplamente acessível é o isolamento de manta, que vem em mantas ou rolos. Inclui fibra flexível, fibra de vidro. Batts and Rolls também são acabados de lã mineral, plástico e fibra natural, como algodão e lã de ovelha. O isolamento de manta é mais provável de ser usado em paredes, pisos e tetos não acabados e esse isolamento pode ser facilmente instalado entre vigas, vigas e vigas. Este tipo de isolamento é muito utilizado, pois é adequado para espaçamento de vigas e vigas padrão que é comparativamente livre de obstruções diferentes. Este tipo também é relativamente caro em comparação com os outros.

Isolamento Térmico de Bloco de Concreto

O isolamento do bloco de concreto é incorporado de várias maneiras, como adicionar espuma ou ar na mistura de concreto para obter os valores R desejados. O isolamento de blocos de concreto é amplamente usado para paredes não acabadas, incluindo paredes de fundação, e também é usado principalmente para construção e reforma. A instalação requer habilidades especializadas, como empilhamento, isolamento de blocos de concreto sem o uso de argamassa e colagem de superfície. Os núcleos são isolados para atingir os valores desejados de R, o que também nos ajuda a moderar as temperaturas.

Espuma de concreto isolante 

O material usado para fazer isso são placas de espuma ou blocos de espuma. Este tipo de isolamento é muito utilizado para completar paredes não acabadas, bem como paredes de fundação para novas construções. Eles também são incorporados como parte da montagem do edifício. Esta categoria de isolamento é altamente utilizada para construção. Por serem embutidos nas paredes da casa, aumentam a resistência térmica.

Isolamento de fibra ou fibra rígida

A fibra de vidro e a lã mineral são usadas para assimilar o isolamento da fibra. O isolamento fibroso rígido é muito utilizado em regiões que resistem a altas temperaturas e costuma ser usado para dutos em espaços não condicionados. O isolamento de fibra é estabelecido por empreiteiros de HVAC, geralmente fabrica o isolamento e instala-o nas aberturas. Estes são utilizados principalmente devido à sua capacidade de resistir a altas temperaturas.

Painéis isolados estruturais (SIPs)

Este é principalmente o núcleo de isolamento de placa de espuma ou espuma líquida e isolamento de núcleo de palha. Eles são incorporados em paredes, tetos, pisos inacabados e na construção inicial de telhados. Eles são implementados por trabalhadores da construção que encaixam SIPs para formar paredes e telhados. As vantagens de usar este tipo de isolamento fornecem um isolamento consistente e superior em comparação com o isolamento tradicional. Os SIPs levam um tempo limitado para serem implementados.

Isolamento térmico no setor nuclear

A ideia genérica de uma usina nuclear é que ela seja utilizada para gerar eletricidade com fissão nuclear. 

Os núcleos do reator nuclear têm um propósito específico na liberação de enormes quantidades de calor e produção de trabalho. A contenção do reator nuclear em um contêiner é um grande espaço que incorpora o sistema de fornecimento de vapor nuclear (NSSS).

 O NSSS possui um reator, válvulas, tubos, bombas e outros vários componentes e equipamentos. O NSSS produz uma carga de calor positiva líquida muito substancial. O isolamento em tubo quente e equipamentos dentro do reator tem um objetivo: controlar as cargas de resfriamento de contenção. O resfriamento de contenção é realizado para remover o calor ligado diretamente a um corpo d'água (rio, lagos, etc.) ou resfriamento por compressão de vapor, como ar condicionado. As especificações técnicas das usinas nucleares serão alarmadas se a fonte de calor liberar calor mais do que a taxa de resfriamento padrão.

Propriedades térmicas do isolamento

Existem considerações primárias particulares a serem escolhidas durante o processo de seleção do isolamento. Essas propriedades variam com o material selecionado, desde lã até isolamento térmico de reator nuclear. A diferença nas propriedades térmicas dos tipos de isolamento faz diferença na quantidade de eficiência, desempenho e sustentabilidade. 

As várias propriedades a serem consideradas são: 

Emissividade (E):

Um material escrito como ε é definido como a razão entre a energia irradiada pelo material e a energia emitida por um corpo negro a uma temperatura semelhante. Em termos leigos, é útil para emitir energia como radiação térmica, como energia infravermelha.

Condutância térmica (C):

Pode ser denominado pela diferença de temperatura unitária entre dois corpos que inferem a taxa de tempo de um fluxo de calor em estado estacionário através de uma área unitária de um determinado material. 

Limites de temperatura:

os níveis superior e inferior de temperatura devem ser satisfeitos pelos materiais escolhidos para o isolamento. 

Resistência térmica (valor R): a diferença de temperatura entre duas superfícies induz uma taxa de fluxo de calor unitário através da área unitária dos objetos (Km²/C). 

Transmitância térmica (U):

através de um conjunto, a condutância geral do fluxo de calor é cunhada como transmitância térmica. 

Condutividade térmica (valor k): 

Onde, L = espessura do material, (m)

T = temperatura, (K)

q = taxa de fluxo de calor, (W / m²)

Para aprender mais sobre termodinâmica Clique aqui!

PME Núcleo TechieScience

A equipe central de PME da TechieScience é um grupo de especialistas experientes em diversos campos científicos e técnicos, incluindo Física, Química, Tecnologia, Eletrônica e Engenharia Elétrica, Automotiva e Engenharia Mecânica. Nossa equipe colabora para criar artigos bem pesquisados ​​e de alta qualidade sobre uma ampla variedade de tópicos de ciência e tecnologia para o site TechieScience.com.

Todas as nossas PME seniores têm mais de 7 anos de experiência nas respectivas áreas. Eles são profissionais da indústria ativa ou associados a diferentes universidades. Referir Nossos autores Página para conhecer nossas principais PMEs.