Le condotte ad alta-temperatura sono ampiamente utilizzate nelle centrali elettriche, negli impianti petrolchimici, nelle raffinerie di petrolio, nelle acciaierie e in altri sistemi industriali. Senza un isolamento efficace, questi tubi possono perdere calore in modo significativo, aumentare il consumo di energia e creare temperature superficiali pericolose.

Materiali tradizionali come lana minerale, lana di vetro, fibra ceramica e silicato di calcio sono comunemente usati per l'isolamento dei tubi. Tuttavia, potrebbero richiedere uno strato isolante relativamente spesso per ottenere le prestazioni termiche desiderate.

Il feltro Aerogel fornisce una soluzione alternativa per progetti che richiedono un isolamento efficiente in uno spazio di installazione limitato. La sua bassa conduttività termica, la struttura flessibile e le proprietà idrofobiche lo rendono particolarmente adatto per tubazioni industriali ad alta-temperatura.

Cos'è il feltro Aerogel?

Il feltro di aerogel, noto anche come coperta di aerogel, è un materiale isolante flessibile realizzato combinando aerogel di silice con una matrice di fibre di rinforzo.

L'aerogel di silice contiene una struttura porosa su scala nanometrica che limita il trasferimento di calore attraverso la conduzione dei solidi, il movimento dei gas e la convezione. Il rinforzo in fibra migliora la flessibilità e la resistenza alla movimentazione, consentendo al materiale di essere arrotolato, tagliato e installato attorno a superfici curve.

Il feltro di aerogel di silice viene comunemente fornito in rotoli con diversi spessori, larghezze, densità e gradi di temperatura.

Le tipiche applicazioni industriali includono:

Condotte per vapore ad alta-temperatura

Tubazioni per processi petrolchimici

Sistemi di trasmissione di petrolio e gas

Condutture dei gas di scarico e dei gas di scarico-

Apparecchiature per la generazione di energia-

Sistemi di tubazioni di raffineria

Serbatoi, recipienti e caldaie

Valvole, flange e raccordi

Giubbotti isolanti rimovibili

Perché i tubi-ad alta temperatura necessitano di isolamento

L'isolamento dei tubi ad alta-temperatura svolge diverse funzioni importanti.

Riduzione della perdita di calore

Un tubo caldo non isolato rilascia continuamente calore nell’ambiente circostante. Ciò aumenta la domanda di energia e riduce l’efficienza complessiva del sistema.

Uno strato isolante progettato correttamente aiuta a trattenere il calore del processo e a mantenere una temperatura del fluido stabile in tutta la tubazione.

Controllo della temperatura superficiale

Le tubazioni calde esposte possono creare rischi di ustioni per i lavoratori. L'isolamento abbassa la temperatura della superficie esterna e favorisce un funzionamento più sicuro nelle aree di manutenzione, nelle officine e negli impianti di lavorazione.

Mantenimento delle condizioni del processo

Alcuni processi industriali richiedono che il fluido trasportato rimanga entro un intervallo di temperatura specifico. Un'eccessiva perdita di calore può influire sulla viscosità, sulla portata, sulla pressione o sulla stabilità del processo.

Protezione delle apparecchiature vicine

Il calore irradiato da tubi non isolati può danneggiare cavi, strumenti, rivestimenti e altri componenti vicini.

Ridurre i costi energetici

Una minore perdita di calore può ridurre il carico della caldaia, il consumo di carburante e i costi operativi. Nel corso della vita utile di una tubazione, questi risparmi possono compensare parte dell’investimento nell’isolamento.

Vantaggi del feltro aerogel per l'isolamento dei tubi

1. Bassa conduttività termica

La conduttività termica indica la facilità con cui il calore passa attraverso un materiale. Un valore più basso significa generalmente migliori prestazioni di isolamento a parità di spessore.

Molti prodotti in feltro di aerogel forniscono-una conduttività termica a temperatura ambiente di circa0.015–0.020 W/(m·K), a seconda della qualità del prodotto e delle condizioni di prova.

Ad esempio, il Nano Aerogel Felt ha una conduttività termica elencata di circa0,018–0,020 W/(m·K) a 25 gradi.

La conduttività termica normalmente aumenta all'aumentare della temperatura operativa media. Gli acquirenti dovrebbero quindi richiedere valori di conducibilità che coprano la temperatura effettiva della tubazione anziché fare affidamento solo sul valore misurato a 25 gradi.

2. Spessore isolante ridotto

Il feltro Aerogel può raggiungere la resistenza termica richiesta con uno strato più sottile rispetto a molti materiali isolanti convenzionali.

Lo spessore ridotto è particolarmente utile per:

Tubazioni ravvicinate

Rack per tubi limitati

Aree di lavorazione congestionate

Valvole e flange con gioco limitato

Attrezzature marine e offshore

Sistemi di isolamento esistenti in fase di adeguamento

Tubi installati in prossimità di pareti o supporti strutturali

Un sistema di isolamento più sottile riduce anche il diametro del tubo finito e può ridurre la quantità di rivestimento esterno richiesto.

3. Installazione flessibile

Il feltro Aerogel può essere tagliato e avvolto attorno a tubi diritti, curve e componenti irregolari.

È adatto per isolare:

Sezioni di tubi diritti

Gomiti

Magliette

Riduttori

Valvole

Flange

Giunti di dilatazione

Supporti per tubi

La sua flessibilità facilita l'adattamento a superfici complesse rispetto alle sezioni isolanti rigide.

4. Resistenza all'umidità

L’umidità è un problema comune nei sistemi di isolamento industriale. Se l'acqua penetra nell'isolamento fibroso convenzionale, la conduttività termica potrebbe aumentare e potrebbe svilupparsi corrosione sotto l'isolamento.

Il feltro in aerogel idrofobo resiste alla penetrazione dell'acqua-liquida. Ciò lo rende adatto per condotte esterne, ambienti umidi e strutture esposte a condizioni meteorologiche variabili.

Alcuni prodotti in feltro isolante termico in aerogel hanno un tasso idrofobo superiore al 99%.

Tuttavia, l’isolamento idrofobo non rende impermeabile l’intero sistema di tubazioni. Giunti, attraversamenti e rivestimenti esterni devono essere ancora correttamente sigillati.

5. Prestazioni in condizioni di ciclismo termico

Le tubazioni industriali possono riscaldarsi e raffreddarsi ripetutamente durante l'avvio, l'arresto e le modifiche del processo.

Il feltro di aerogel ha una struttura rinforzata flessibile che può accogliere il normale movimento del tubo e il ciclo termico. A differenza di alcuni materiali isolanti rigidi, è meno probabile che si rompa a causa di piccole vibrazioni o cambiamenti dimensionali.

Anche i sistemi di fissaggio e rivestimento devono essere progettati per consentire l'espansione della tubazione.

6. Volume di isolamento inferiore

Poiché potrebbe essere necessario uno spessore inferiore, l'isolamento in aerogel può ridurre il volume totale del materiale utilizzato attorno a una tubazione.

Ciò può fornire vantaggi pratici durante:

Trasporti

Archiviazione in-sito

Movimentazione dei materiali

Installazione in pipe rack rialzati

Installazione in aree impiantistiche ristrette

Manutenzione e rimozione

Feltro in aerogel rispetto all'isolamento tradizionale dei tubi

Il feltro di aerogel non è automaticamente l'opzione migliore per ogni pipeline. La lana minerale può rimanere più economica per installazioni grandi e semplici con spazio sufficiente. La fibra ceramica può essere preferibile per aree di forni a temperature estremamente elevate-, mentre il silicato di calcio è utile dove è richiesta una maggiore resistenza alla compressione.

Il feltro in aerogel è particolarmente prezioso quando lo spessore dell'isolamento, la resistenza all'umidità e la flessibilità di installazione sono le principali considerazioni del progetto.

Selezione del feltro aerogel corretto

Temperatura operativa

Confermare sia la temperatura normale che quella massima della tubazione.

La temperatura massima dichiarata del prodotto non dovrebbe essere l'unica base per la selezione. Gli acquirenti dovrebbero anche rivedere:

Temperatura operativa continua

Temperatura di picco-a breve termine

Temperatura media di isolamento

Frequenza del ciclo termico

Esposizione al calore diretta o indiretta

Vita utile richiesta

Diverse formulazioni di aerogel e fibre di rinforzo sono progettate per diversi intervalli di temperatura.

Conducibilità termica alla temperatura di servizio

Non confrontare prodotti utilizzando solo la conduttività-della temperatura ambiente.

Richiedi una curva o valori di conducibilità termica a diverse temperature medie. Ciò fornisce una base più realistica per il calcolo della perdita di calore e dello spessore dell'isolamento.

Spessore dell'isolamento richiesto

Gli spessori comuni del feltro di aerogel includono:

3 mm

5 mm

6 mm

8 mm

10 mm

È possibile installare più strati per ottenere la resistenza termica richiesta. Lo spessore finale dovrà essere determinato in base a:

Temperatura della tubazione

Diametro del tubo

Temperatura ambiente

Temperatura della superficie-esterna richiesta

Perdita di calore ammissibile

Velocità del vento

Posizione di installazione

Rivestimento esterno

Requisiti di protezione del personale-

Una coperta isolante in aerogel può essere fornita in diversi spessori e gradi di temperatura in base ai requisiti del progetto.

Dimensioni e geometria del tubo

Fornire il diametro esterno del tubo nonché informazioni su gomiti, valvole, flange e supporti.

Raccordi complessi possono richiedere dime, sezioni tagliate più piccole o coperture isolanti rimovibili.

Installazione interna o esterna

Le installazioni esterne richiedono protezione contro:

Piovere

Vento

Esposizione ai raggi UV

Impatto meccanico

Contaminazione chimica

Danni durante la manutenzione

Sopra il feltro di aerogel è necessario installare un rivestimento metallico o un'altra barriera meteorologica adeguata.

Requisiti antincendio e di sicurezza

Confermare se il progetto richiede una specifica classificazione antincendio, classificazione del fumo o standard di prova.

Dovrebbe essere valutato il sistema di isolamento completo, compreso il feltro in aerogel, gli adesivi, i dispositivi di fissaggio, le barriere al vapore e il rivestimento esterno.

Procedura di installazione consigliata

Le procedure di installazione possono variare in base alle dimensioni del tubo e alle specifiche del progetto, ma i passaggi seguenti forniscono un riferimento generale.

Passaggio 1: ispezionare la superficie del tubo

Prima dell'installazione, verificare che la superficie del tubo sia:

Pulito

Asciutto

Esente da ruggine sciolta

Privo di olio e contaminanti

Rivestito adeguatamente dove è richiesta protezione dalla corrosione

Qualsiasi rivestimento protettivo danneggiato deve essere riparato prima dell'installazione dell'isolamento.

Passaggio 2: misurare e tagliare il materiale

Misurare la circonferenza del tubo e la sovrapposizione richiesta. Taglia il feltro di aerogel utilizzando un coltello isolante affilato o uno strumento da taglio adatto.

Gli installatori devono indossare guanti adeguati, occhiali protettivi e protezione dalla polvere.

Passaggio 3: avvolgere il feltro di aerogel

Avvolgere la coperta in modo uniforme attorno alla tubazione senza eccessiva compressione.

L'isolamento deve aderire perfettamente al tubo mantenendo lo spessore specificato.

Passaggio 4: sfalsare le articolazioni

In caso di posa di più strati, sfalsare le giunzioni longitudinali e circonferenziali.

Ciò riduce i percorsi diretti di trasferimento del calore-e migliora la continuità dell'isolamento.

Passaggio 5: proteggere l'isolamento

Utilizza fili, fascette in acciaio inossidabile- o un altro sistema di fissaggio approvato.

Gli elementi di fissaggio dovrebbero trattenere saldamente il materiale senza schiacciarlo o ridurne significativamente lo spessore.

Passaggio 6: trattare raccordi e supporti

Montare con attenzione il materiale attorno a gomiti, valvole, flange, ganci e supporti dei tubi.

Queste aree sono fonti comuni di ponti termici e richiedono particolare attenzione.

Passaggio 7: installare il rivestimento esterno

Applica alluminio, acciaio inossidabile-o un altro rivestimento esterno specificato per proteggere l'isolamento dalle intemperie e dai danni meccanici.

Tutti i giunti, le sovrapposizioni e le penetrazioni dovranno essere sigillati secondo i requisiti di progetto.

Errori comuni di installazione

Compressione eccessiva

La compressione della coperta riduce il suo spessore installato e quindi diminuisce la sua resistenza termica.

Spazi tra le sezioni

I giunti aperti consentono al calore di bypassare l'isolamento. Le sezioni dovrebbero essere montate strettamente insieme senza grandi spazi vuoti.

Giunti allineati in più strati

Se tutti i giunti degli strati sono allineati, creano un percorso di trasferimento del calore-più diretto. I giunti dovrebbero essere sfalsati laddove possibile.

Dati di conducibilità errati

L'utilizzo di un valore di conduttività termica a-temperatura ambiente per una tubazione ad alta-temperatura può comportare uno spessore di isolamento insufficiente.

Rivestimento e sigillatura scadenti

Anche il feltro di aerogel idrofobo richiede una protezione esterna installata correttamente. Un rivestimento scarsamente sigillato può consentire l'ingresso di acqua nel sistema.

Ignorare i supporti dei tubi

Scarpette, pendini e supporti per tubi possono creare ponti termici. Queste aree dovrebbero essere affrontate nella progettazione dell'isolamento.

Informazioni richieste per un preventivo sull'isolamento delle tubazioni

Gli acquirenti devono fornire le seguenti informazioni:

Applicazione della pipeline

Mezzo trasportato

Temperatura operativa normale

Temperatura massima a breve-termine

Diametro esterno del tubo

Lunghezza totale della tubazione

Numero di gomiti, T, valvole e flange

Temperatura della superficie-esterna richiesta

Perdita di calore massima consentita

Installazione interna o esterna

Condizioni della temperatura ambiente e del vento

Spazio isolante disponibile

Classificazione antincendio richiesta

Spessore e larghezza del rotolo preferiti

Requisiti del rivestimento esterno

Quantità del progetto e luogo di consegna

Le informazioni complete sul progetto consentono al produttore di consigliare il prodotto e lo spessore più appropriati.

Domande frequenti

Il feltro in aerogel è adatto per i tubi del vapore?

SÌ. Il grado di aerogel corretto può essere utilizzato per condutture di vapore ad alta-temperatura. La selezione deve basarsi sulla temperatura operativa continua, sulla temperatura massima e sulla perdita di calore o sulla temperatura superficiale richiesta.

Quanto dovrebbe essere spesso l'isolamento dei tubi in aerogel?

Lo spessore corretto dipende dal diametro del tubo, dalla temperatura di processo, dalle condizioni ambientali e dalla perdita di calore consentita. Prima della selezione finale è necessario completare un calcolo termico.

È possibile installare il feltro in aerogel su più strati?

SÌ. Sono comunemente usati più strati. I giunti dovranno essere sfalsati per ridurre i ponti termici.

Il feltro di aerogel richiede un rivestimento in metallo?

Il rivestimento metallico è generalmente consigliato per tubazioni industriali esterne e aree esposte a danni meccanici. Il rivestimento protegge l'isolamento e migliora la durata del sistema.

Il feltro di aerogel può prevenire la corrosione sotto l'isolamento?

Il feltro di aerogel idrofobo può ridurre la ritenzione di umidità, il che può aiutare a ridurre il rischio di corrosione sotto l'isolamento. Tuttavia, sono ancora necessari un adeguato rivestimento, sigillatura, ispezione e rivestimento dei tubi.

L'aerogel feltro è più costoso della lana minerale?

Il suo prezzo materiale iniziale è normalmente più alto. Tuttavia, il confronto completo dovrebbe includere lo spessore dell'isolamento, lo spazio di installazione, la manodopera, la perdita di calore, le dimensioni del rivestimento e la manutenzione a lungo-termine.

Conclusione

Il feltro Aerogel è un materiale isolante pratico per tubi industriali ad alta-temperatura dove l'efficienza termica, lo spessore ridotto e la resistenza all'umidità sono importanti.

La sua bassa conduttività termica consente ai progettisti di creare sistemi di isolamento più sottili, mentre la sua struttura flessibile facilita l'installazione attorno a tubi, gomiti, valvole e altri componenti complessi. I gradi idrofobici forniscono inoltre una protezione aggiuntiva in ambienti esterni e umidi.

Tuttavia, il successo delle prestazioni dipende dalla corretta selezione e installazione del materiale. Gli acquirenti devono verificare la conduttività alla temperatura di servizio effettiva, calcolare lo spessore richiesto e utilizzare sistemi di fissaggio e rivestimento adeguati.

Fornendo informazioni complete sulla pipeline e sul funzionamento, gli ingegneri di progetto possono selezionare una soluzione in feltro di aerogel che bilancia il controllo della perdita di calore-, la sicurezza della superficie, lo spazio di installazione e i costi del ciclo di vita.