Izolație termică – Prezentare generală a claselor și a zonelor de aplicare

Izolația este un subiect cheie în tehnologia și industria modernă, care înseamnă mult mai mult decât menținerea căldurii clădirilor. Indiferent dacă este vorba despre izolația electrică a motoarelor, izolația termică a conductelor sau protecția împotriva temperaturilor extreme în procesele industriale, izolația corectă este esențială pentru eficiența, siguranța și durabilitatea sistemelor și a echipamentelor. În ingineria electrică, clasele de materiale izolatoare joacă un rol esențial în asigurarea faptului că mașinile electrice pot funcționa fiabil în condiții extreme. Ce sunt mai exact materialele izolatoare și cum ajută acestea la creșterea eficienței și a siguranței proceselor industriale? Veți afla în următorul articol.

Ce este izolația?

Scopul izolației este de a preveni sau a reduce un flux nedorit de energie (electricitate, căldură) sau substanțe care ar putea duce altfel la deteriorarea și pierderea funcției. Se face o distincție între izolația termică și cea electrică. Izolația electrică se referă exclusiv la fluxul de energie electrică, în timp ce izolația termică se referă la transferul de căldură sau frig.

Izolație termică vs. izolație electrică

Izolația termică se referă la utilizarea materialelor și sistemelor care controlează și minimizează fluxul de căldură între diferite zone. În aplicațiile industriale, cum ar fi ingineria mecanică, izolarea termică este esențială pentru optimizarea eficienței energetice, asigurarea stabilității procesului și creșterea siguranței operaționale. Prin reducerea pierderilor de căldură în sistemele de încălzire și de răcire, consumul de energie poate fi redus semnificativ. În plus, izolația termică protejează atât personalul, cât și echipamentele împotriva temperaturilor extreme comune în mediile industriale.

Clase termice în conformitate cu DIN 60085

DIN EN 60085 se referă la clasificarea termică a materialelor izolatoare electrice și a sistemelor izolatoare. Se ocupă de izolația electrică în contextul stabilității sale termice. Standardul stabilește modul în care materialele izolatoare și sistemele utilizate la mașinile și echipamentele electrice sunt clasificate în funcție de temperaturile lor maxime de funcționare permise. Obiectivul este de a garanta funcționarea fiabilă a acestor materiale sub stres termic, fără a-și pierde proprietățile izolatoare. Diferitele clase de materiale izolatoare sunt identificate prin litere sau cifre, fiecare dintre acestea corespunzând unei temperaturi maxime de funcționare permise.

Următoarele clase de materiale izolatoare sunt diferențiate după cum urmează:

Clasele de material izolator F și H sunt comune pentru sistemele de izolare din mașinile electrice și motoare. Sistemele de izolare din această clasă asigură funcționarea fiabilă a utilajelor în condiții de sarcini ridicate și condiții dificile ale mediilor industriale. De exemplu, un motor proiectat pentru clasa de material izolator F poate funcționa în siguranță la o temperatură maximă de funcționare de 155 °C, în timp ce un motor din clasa H poate rezista la temperaturi de până la 180 °C.

Substanțe izolatoare și materiale izolatoare

Materialele termoizolante sunt utilizate în aplicații industriale pentru a minimiza pierderile de căldură, pentru a crește eficiența energetică și pentru a face mediile de lucru mai sigure. Izolatoarele termice sunt utilizate în industrie într-o varietate de aplicații, inclusiv izolarea conductelor, a cuptoarelor și a altor echipamente și sisteme care generează sau au parte de temperaturi ridicate.

Datorită proprietăților lor, unele materiale sunt potrivite în special pentru utilizarea ca izolație. Cauciucurile și spumele din poliuretan pot fi utilizate într-o gamă largă de temperaturi, fiind în general limitate la temperaturi moderate de până la aproximativ 80-100 °C, în timp ce cauciucurile generale au o rezistență foarte ridicată la temperatură. Cauciucul siliconic, de exemplu, poate rezista la temperaturi de peste 250 °C.

Panouri izolatoare ca și componente izolatoare

Panourile de izolare sunt componente dezvoltate special pentru izolarea termică. Materialele tipice care constau din panouri izolatoare sunt, de exemplu, polistiren, vată de sticlă, spumă extruder sau poliuretan. Fiecare material are caracteristici speciale, nu doar legate de conductivitatea termică, ci și de protecția împotriva incendiilor sau de rezistența la umezeală.

Panouri izolatoare MISUMI

MISUMI oferă o gamă completă de panouri de izolare. Acestea constau din pelicule din fibră de sticlă laminate rezistente la căldură (pentru cadru) și materiale compozite cu rezistență ridicată la căldură. Există diferite variante, cum ar fi o versiune standard pentru utilizare ca material de construcție normal pentru prese de încălzire sau distanțiere. În plus, există și versiuni concepute pentru a rezista la temperaturi ridicate sau foarte ridicate. Acestea pot avea un grad ridicat de rezistență la căldură de până la 1000 °C. Panourile termoizolante MISUMI asigură o izolare termică superioară pentru a ajuta la îmbunătățirea și asigurarea unui mediu de operare mai sigur.

Instrucțiuni de utilizare pentru panourile izolatoare

Există câteva caracteristici speciale disponibile în panourile izolatoare care trebuie luate în considerare pentru o aplicare reușită, cum ar fi:

• panourile termoizolante se pot sparge ușor. Prin urmare, trebuie utilizată întotdeauna o șaibă la strângerea panoului. Nu îl înșurubați prea strâns.
• Imediat ce panourile de izolație devin saturate cu umiditate, pot apărea fisuri și performanța poate fi redusă. Prin urmare, acestea trebuie depozitate și utilizate numai într-un mediu uscat.
• Fumul sau mirosurile pot apărea la temperaturi foarte ridicate. Deși nu vă afectează sănătatea, panourile de izolare trebuie utilizate numai în medii bine ventilate.

Caracteristici de izolare termică

Izolația termică poate fi descrisă sau cuantificată utilizând parametri diferiți. Acești parametri oferă fundamentul pentru luarea deciziilor atunci când se selectează materialul de izolare adecvat pentru diverse aplicații. Caracteristicile izolației termice includ, de exemplu:

• Conductivitate termică: Conductivitatea termică este o măsură a capacității unui material de a conduce căldura. Se măsoară în wați per metru per Kelvin (W/m * K). Valorile mai mici înseamnă o izolare mai bună.
• Rezistență termică: Rezistența termică, denumită și valoare R, este o măsură a rezistenței unei substanțe sau a unui material la fluxul de căldură. Este indicat în metri pătrați Kelvin per watt (m²K/W). Cu cât rezistența termică este mai mare, cu atât mai bună este izolația.
• Coeficientul de transmitere a căldurii: Coeficientul de transmitere a căldurii, numit și valoare U, indică fluxul de căldură printr-o componentă dacă temperatura din exterior este diferită de temperatura din interior. Un coeficient scăzut de transmitere a căldurii indică faptul că materialul permite trecerea unei cantități mici de căldură și este un bun izolator.
• Capacitate de încălzire specifică: Capacitatea de căldură specifică se referă la cantitatea de căldură necesară pentru a crește temperatura unei mase particulare dintr-un material. Această valoare este indicată în jouli pe kilogram și Kelvin (J/kgK). Cu cât capacitatea de căldură specifică este mai mare, cu atât mai multă căldură poate fi absorbită de material.
• Comportamentul în caz de incendiu: Comportamentul în caz de incendiu se referă la capacitatea unui material de a rezista la foc și la temperaturi ridicate. Indică dacă este inflamabil sau emite fum și toxine în caz de incendiu.

Atunci când selectați un material izolator adecvat, trebuie evaluate cu atenție cerințele specifice ale unei aplicații. La planificarea aplicațiilor de izolare, rezervele de siguranță trebuie întotdeauna incluse pentru a face față solicitărilor neașteptate sau condițiilor extreme. Aceste rezerve garantează faptul că materialul izolator funcționează fiabil chiar și în condiții nefavorabile și îndeplinește cerințele sistemului. De asemenea, trebuie luat în considerare efectul expansiunilor termice și posibilitatea de defectare din cauza tensiunilor mecanice. Integrarea rezervelor de siguranță în faza de planificare crește robustețea sistemului și asigură funcționarea eficientă și fiabilă a izolației.

Aplicații ale izolației termice

Izolația termică este aplicată într-o varietate de zone. În ingineria mecanică și în producția industrială, izolarea termică îmbunătățește eficiența energetică, optimizează procesele și crește siguranța generală. În ingineria mecanică, panourile izolatoare îmbunătățesc eficiența sistemelor de încălzire și răcire prin minimizarea pierderilor de căldură și îmbunătățirea controlului temperaturii.

Izolația termică din mașinile de turnat prin injecție

Mașinile de turnare prin injecție sunt utilizate pentru producția de piese din plastic complexe. Acest proces necesită cantități semnificative de energie și implică temperaturi ridicate. Prin încălzirea plasticului granulat până la punctul de topire, plasticul poate fi procesat în mașina de turnare prin injecție. Izolația termică este utilizată la mașinile de turnare prin injecție pentru a asigura o distribuție uniformă a temperaturii și pentru a împiedica topirea să se răcească pe de o parte. Pe de altă parte, izolația ar trebui să reducă pierderile de căldură, să crească siguranța în funcționare și să reducă consumul de energie.

Pentru mai multe informații și sfaturi privind setările mașinii pentru mașini de turnare prin injecție, consultați Blogul Turnare prin injecție - Setări utilaj.

Izolarea conductelor industriale

În procesele industriale, conductele sunt izolate, printre altele, pentru a reduce transferul de căldură al mediilor fierbinți sau reci în mediu. Acest lucru nu numai că sporește protecția lucrătorilor împotriva temperaturilor potențial periculoase de suprafață ale conductelor, dar previne și condensul pe exteriorul liniilor de refrigerare, ceea ce poate duce la coroziune.

Panouri de izolație în prelucrarea metalelor

În industria de prelucrare a metalelor, cuptoarele de încălzire sunt utilizate pentru tratamentul termic pentru a schimba proprietățile mecanice ale metalelor prin procese precum întărirea, călirea și răcirea. Izolația termică este deosebit de importantă aici. Panourile izolatoare realizate din materiale compozite rezistente la temperaturi ridicate reduc pierderile de căldură și, în același timp, permit o distribuție mai uniformă a temperaturii în cuptor. Materialele compozite utilizate în panourile de izolare pentru cuptoare sunt proiectate special pentru a rezista la temperaturi extreme. Materialele compozite din fibră ceramică, de exemplu, sunt cunoscute pentru rezistența lor excelentă la căldură și conductivitatea termică scăzută.