Radio Critico de Aislamiento

RADIO CRITICO DE AISLAMIENTO El radio crítico de aislamiento es la medida del radio de un aislante en el que la transferencia de calor es máxima o la resistencia del flujo de calor es muy baja, por lo que al colocar un material aislante se debe verificar que el radio externo de este sea mayor al radio radio cr itico  o que el radio radio cri tico sea menor al radio del exterior  cilindro,  cilindro, para que cumpla debidamente con su propiedad de aislante. El valor del radio crítico alcanzará un máximo cuando k sea grande y h sea pequeño. Dado que el valor más bajo de h que se encuentra en la práctica es de alrededor de 5 W/m2· °C, para el caso de convección natural de los gases y que la conductividad térmica de los materiales aislantes comunes es alrededor de 0.05 W/m · °C, el valor más grande del radio crítico que probablemente se encuentra es 1cm Si se añade también el efecto de radiación, este valor de Rcritico es aún más pequeño. Los radios críticos serían menores a ese valor porque el coeficiente externo debería sumársele el coeficiente de radiación para tener un coeficiente total o combinado Por lo que, se puede con tranquilidad, aislar tubos y/o esferas sin preocuparnos que la transferencia de calor aumenta en vez de disminuir.

PARED PLANA

En los casos de pared plana, entre más grueso sea el aislante, menor es la razón de transferencia de calor. El área A de la transferencia de calor es constante y agregar el aislamiento siempre incrementa la resistencia térmica de la pared sin incrementar la resistencia a la convección.

CILINDRO  A diferencia de lo ocurrido en pared plana, en un tubo cilíndrico o a una capa esférica el aislamiento adicional incrementa la resistencia a la conducción de la capa de aislamiento pero disminuye la resistencia a la convección de la superficie debido al incremento en área exterior.  A medida que se añade aislante a la tubería, disminuye la temperatura de la superficie exterior pero, al mismo tiempo, aumenta la extensión de la superficie de disipación del calor convector. Estos dos efectos opuestos pueden lograr aumentar o disminuir la transferencia de calor en la tubería.

Diferenciando la ecuación con respecto a r encontraremos que la perdida de calor, es máxima cuando el radio del aislante es igual a

 A lo que llamamos radio crítico del aislante. Este va a depender de la conductividad térmica del aislamiento k y del coeficiente externo de transferencia de calor por convección h. El valor del radio crítico alcanzara un máximo cuando k sea grande y h sea demasiado pequeño. Condiciones: 1.

Cuando r2=radio critico La razón de la transferencia de calor es máximo bajo estas condiciones. La resistencia va a ser mínima.

2.

Cuando r2< radio critico La razón de la transferencia de calor aumenta si aumentamos el espesor del aislante . Por lo tanto, en realidad, aislar el tubo puede aumentar la razón de la transferencia de calor del tubo en lugar de disminuirla.

3.

Cuando r2> radio critico el flujo de calor disminuye.

Cuando aumenta r 2  aumenta la resistencia térmica de la capa aislante pero disminuye la resistencia térmica del coeficiente debido a la mayor extensión de la superficie por lo tanto se logra que la razón de la transferencia de calor disminuya que es lo más deseable. Se mantiene el radio crítico tan pequeño como sea posible para que la aplicación del aislante sea una reducción y no un aumento en la perdida de calor por una tubería. Esto obviamente se puede logran usando un material aislante de baja conductividad.

Los radios críticos serán muchos menores en la convección forzada, con frecuencias menores a 1 mm debido a los valores mucho más grandes de h asociados con la convección forzada. El radio de los alambres eléctricos puede ser menor que el radio critico ósea r 2
Esfera Se repite el procedimiento analizado en el tubo cilíndrico pero en esta ocasión dirigido a una esfera:

INTRODUCCIÓN El radio crítico es aquel que nos permite disminuir el flujo de calor o corriente se da cuando el flujo de calor es máximo y la resistencia térmica es mínimo cuando el radio externo es menor que el radio critico si se le aumenta más aislante aumentara el flujo de calor si el radio critico es igual al radio externo abra un flujo de calor máximo y si el radio critico es menor que el radio externo el flujo de calor es menor que el flujo máximo y si se le aumenta aislante disminuye el flujo de calor , y solo se da en cilindros y esferas .