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Aislamiento térmico: espesor económico

Calcule la pérdida de calor de tuberías o paredes con y sin aislamiento, la temperatura superficial y el espesor con el menor costo total, sumando la inversión anualizada y el calor perdido.

Herramienta de predimensionamiento y estimación: los resultados no sustituyen al proyecto, cálculo o informe firmado por un técnico competente ni la verificación conforme a las normas aplicables.

Predimensionamiento
Superficie
Aislante

Valores típicos de catálogo; use la curva de conductividad del fabricante.

Costos

Costo del calor = precio del combustible por GJ ÷ rendimiento de la caldera. La calculadora de costo del vapor da este valor.

Análisis económico
—Ahorro anual con el espesor propuesto
—

Costo total anual según el espesor

Barras: inversión anualizada con la tasa de descuento y la vida útil, más el costo del calor perdido. La barra más baja es el espesor económico.

Toque el gráfico para ver los valores.

Temperatura superficial y pérdida de calor

La línea discontinua marca 60 °C, límite habitual para la protección de personas.

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Resultados por espesor

Rentabilidad del proyecto

Flujo de caja de la mejora: inversión en el año 0 y ahorro anual actualizado con la subida indicada, descontado a la tasa de descuento.

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La memoria reúne entradas, resultados, ecuaciones, hipótesis y referencias de esta página, con campos para proyecto, responsable y revisión. En la ventana de impresión, elija Guardar como PDF.

Método, hipótesis y referencias

Ecuaciones utilizadas

Tubo: q = (Tf − Ts) × 2πλ ÷ ln(r2/r1) = h × 2πr2 × (Ts − Ta) [W/m]
Pared: q = (Tf − Ts) × λ ÷ e = h × (Ts − Ta) [W/m²]
λ = λ50 + (λ200 − λ50) × (Tm − 50) ÷ 150, con Tm = (Tf + Ts) ÷ 2
h = hc + hr; hr = ε σ (Ts⁴ − Ta⁴) ÷ (Ts − Ta)
Convección natural (Churchill–Chu): cilindro horizontal Nu = [0,60 + 0,387 Ra^(1/6) ÷ (1 + (0,559/Pr)^(9/16))^(8/27)]²; pared vertical Nu = [0,825 + 0,387 Ra^(1/6) ÷ (1 + (0,492/Pr)^(9/16))^(8/27)]²
Convección forzada: cilindro (Churchill–Bernstein) y placa plana; combinación Nu = (Nu_nat³ + Nu_forz³)^(1/3)
Costo total anual = inversión × FRC(i, n) + q × L × horas × 3600 ÷ 10⁹ × costo del calor; FRC = i(1+i)ⁿ ÷ ((1+i)ⁿ − 1)

Hipótesis y límites

  • Cara interior del aislante a la temperatura del fluido: se desprecian la resistencia de la película interior y de la pared del tubo (conservador).
  • Tubo de acero con diámetro exterior según ASME B36.10M (equivalente a la serie de EN 10220); tubo desnudo con emisividad 0,8.
  • Propiedades del aire a la temperatura de película (Sutherland), presión atmosférica al nivel del mar.
  • Conductividad lineal entre 50 °C y 200 °C, extrapolada fuera de ese rango; los valores por defecto son típicos de catálogo.
  • No considera puentes térmicos de soportes, bridas y válvulas, ni la degradación del aislante con la humedad.

Normas y documentos técnicos

  • ASTM C680-23: Standard Practice for Estimate of the Heat Gain or Loss and the Surface Temperatures of Insulated Flat, Cylindrical, and Spherical Systems
  • ISO 12241:2022: Thermal insulation for building equipment and industrial installations — Calculation rules
  • ASTM C1055: Standard Guide for Heated System Surface Conditions that Produce Contact Burn Injuries; ISO 13732-1:2006: Ergonomics of the thermal environment — Hot surfaces
  • ASTM C335 / ISO 8497: medição da condutividade térmica de isolamento de tubulações / thermal transmission of pipe insulation
  • Churchill, S. W.; Chu, H. H. S. (1975); Churchill, S. W.; Bernstein, M. (1977): correlações de convecção / convection correlations (Incropera, Fundamentals of Heat and Mass Transfer)
  • VDI 2055 Part 1: Thermal insulation of heated and refrigerated operational installations — Calculation rules (economic thickness)

Legislación aplicable

  • Consulte la legislación vigente en su país sobre seguridad y salud en el trabajo, equipos a presión, instalaciones eléctricas y medio ambiente que se aplique a esta instalación.

Preguntas frecuentes

¿Qué es el espesor económico de aislamiento?

Es el espesor con el menor costo total anual: la inversión en aislamiento, anualizada con la tasa de descuento y la vida útil, más el costo del calor que todavía se pierde. La calculadora prueba los espesores comerciales de 25 a 150 mm y muestra el de menor costo.

¿Por qué el recubrimiento de aluminio deja la superficie más caliente?

El aluminio liso tiene una emisividad baja (en torno a 0,1) e intercambia poco calor por radiación. El calor que atraviesa el aislante sale solo por convección y la cara exterior queda más caliente que con un acabado pintado.

¿Qué temperatura superficial es segura?

La práctica habitual limita a 60 °C las superficies que pueden tocarse, según la ISO 13732-1 y la ASTM C1055. La calculadora muestra el espesor mínimo para alcanzar ese valor.