La lana mineral es cualquier material fibroso formado por hilado o estirado de materiales minerales o rocosos fundidos, como escoria y cerámica. Las aplicaciones de la lana mineral incluyen aislamiento térmico (como aislamiento estructural y aislamiento de tuberías), filtración, insonorización y medio de crecimiento hidropónico.
Historia.
La lana de escoria fue fabricada por primera vez en 1840 en Gales por Edward Parry, «pero parece que no se hizo ningún esfuerzo para confinar la lana después de la producción; tuvo que ser abandonado«. Un método para hacer lana mineral fue patentado en los Estados Unidos en 1870 por John Player y producido comercialmente por primera vez en 1871 en Georgsmarienhütte en Osnabrück, Alemania. El proceso implicó soplar una fuerte corriente de aire a través de un flujo descendente de escoria de hierro líquido que era similar a la ocurrencia natural de finas hebras de escoria volcánica de Kilauea llamada cabello de Pele. Creado por fuertes vientos que separan la escoria durante una erupción.
Aplicaciones comunes de aislamiento térmico en un edificio de apartamentos.
El ingeniero químico estadounidense Charles Corydon Hall en 1897 desarrolló una tecnología para convertir roca fundida en fibras e inició la industria del aislamiento de lana mineral en Estados Unidos.
Según un fabricante de lana mineral, la primera lana mineral destinada a aplicaciones de alta temperatura se inventó en los Estados Unidos en 1942, pero no fue comercialmente viable hasta aproximadamente 1953. Más formas de lana mineral estuvieron disponibles en las décadas de 1970 y 1980.
AISLAMIENTO TÉRMICO: Lana mineral de alta temperatura.
La lana mineral de alta temperatura es un tipo de lana mineral creada para su uso como aislamiento térmico de alta temperatura y, en general, se define como resistente a temperaturas superiores a 1000 °C. Este tipo de aislamiento se suele utilizar en hornos industriales y fundiciones. Debido a que la lana mineral de alta temperatura es costosa de producir y tiene una disponibilidad limitada, se usa casi exclusivamente en aplicaciones y procesos industriales de alta temperatura.
AISLAMIENTO TÉRMICO: Definiciones.
La temperatura de clasificación es la temperatura a la que no se supera una cierta cantidad de contracción lineal (normalmente del dos al cuatro por ciento) después de un tratamiento térmico de 24 horas en un horno de laboratorio calentado eléctricamente en una atmósfera neutra. Según el tipo de producto, el valor no podrá exceder del dos por ciento para tableros y productos conformados y del cuatro por ciento para esteras y papeles.
La temperatura de clasificación se especifica en pasos de 50 °C a partir de 850 °C y hasta 1600 °C. La temperatura de clasificación no significa que el producto pueda ser utilizado continuamente a esta temperatura. En el campo, la temperatura de aplicación continua de lana mineral amorfa de alta temperatura (AES y ASW) es típicamente de 100 °C a 150 °C por debajo de la temperatura de clasificación. Los productos hechos de lana policristalina generalmente se pueden usar hasta la temperatura de clasificación y por consiguiente su grado de aislamiento térmico.
AISLAMIENTO TÉRMICO: Tipos.
Hay varios tipos de lana mineral de alta temperatura hechos de diferentes tipos de minerales. El mineral elegido da como resultado diferentes propiedades materiales y temperaturas de clasificación y de aislamiento térmico.
AISLAMIENTO TÉRMICO: Lana de silicato alcalinotérreo (lana AES).
La lana AES consta de fibras de vidrio amorfas que se producen al fundir una combinación de óxido de calcio (CaO−), óxido de magnesio (MgO−) y dióxido de silicio (SiO2). Los productos elaborados con lana AES se utilizan generalmente en equipos de funcionamiento continuo y en electrodomésticos. Algunas formulaciones de lana AES son biosolubles, lo que significa que se disuelven en los fluidos corporales en unas pocas semanas y se eliminan rápidamente de los pulmones.
AISLAMIENTO TÉRMICO: Lana de aluminosilicato (ASW).
La lana de silicato de aluminio, también conocida como fibra cerámica refractaria (RCF), consiste en fibras amorfas producidas al fundir una combinación de óxido de aluminio (Al 2 O3) y dióxido de silicio (SiO2), generalmente en una proporción de peso de 50:50 (ver también VDI 3469 Partes 1 y 5, 7 así como TRGS 521). Los productos fabricados con lana de aluminosilicato se utilizan generalmente a temperaturas de aplicación superiores a 900 °C para equipos que funcionan de forma intermitente y en condiciones críticas de aplicación para su aislamiento térmico.
AISLAMIENTO TÉRMICO: Lana policristalina (PCW).
La lana policristalina consta de fibras que contienen óxido de aluminio (Al2 O3) en más del 70 por ciento del total de materiales y se produce por el método sol-gel a partir de soluciones acuosas de hilado. Las fibras verdes hidrosolubles obtenidas como precursor se cristalizan mediante tratamiento térmico. La lana policristalina se utiliza generalmente a temperaturas de aplicación superiores a 1300 °C y en condiciones químicas y físicas de aplicación críticas para aislamiento térmico.
AISLAMIENTO TÉRMICO: Kaowool.
Es un tipo de lana mineral de alta temperatura hecha de caolín mineral. Fue uno de los primeros tipos de lana mineral de alta temperatura inventados y se ha utilizado hasta el siglo XXI como aislamiento térmico. Puede soportar temperaturas cercanas a los 1650 °C (3000 °F).
AISLAMIENTO TÉRMICO: Manufactura.
La lana de roca es un producto de horno de roca fundida a una temperatura de aproximadamente 1600 °C a través del cual se sopla una corriente de aire o vapor. Las técnicas de producción más avanzadas se basan en hacer girar roca fundida en cabezas giratorias de alta velocidad, algo similar al proceso utilizado para producir algodón de azúcar. El producto final es una masa de fibras finas entrelazadas con un diámetro típico de 2 a 6 micrómetros. La lana mineral puede contener un aglutinante, a menudo un terpolímero, y un aceite para reducir la formación de polvo.
AISLAMIENTO TÉRMICO: Aplicaciones.
Aunque las fibras individuales conducen muy bien el calor, cuando se prensan en rollos y láminas, su capacidad para dividir el aire las convierte en excelentes aislamiento térmico y absorbentes de sonido. Aunque no son inmunes a los efectos de un fuego lo suficientemente caliente, la resistencia al fuego de la fibra de vidrio, la lana de roca y las fibras cerámicas las convierte en materiales de construcción comunes cuando se requiere protección pasiva contra incendios, utilizándose como ignifugación por aspersión, en montantes cavidades en ensamblajes de paneles de yeso y como material de empaque en cortafuegos y aislamiento térmico.
Otros usos son en paneles aglomerados con resina, como relleno en compuestos para juntas, en pastillas de freno, en plásticos en la industria automotriz, como medio filtrante y como medio de cultivo en hidroponía.
Las fibras minerales se producen de la misma manera, sin aglutinante. La fibra como tal se utiliza como materia prima para sus fines de refuerzo en diversas aplicaciones, como materiales de fricción, juntas, plásticos, aislamiento térmico y revestimientos.
- Resistencia al calor de la lana mineral.
Material La temperatura
- Lana de vidrio 230–260°C
- Lana de roca 700–850°C
- Lana de fibra cerámica 1200ºC
- Hidroponía.
Los productos de lana mineral se pueden diseñar para contener grandes cantidades de agua y aire que ayuden al crecimiento de las raíces y la absorción de nutrientes en hidroponía; su naturaleza fibrosa también proporciona una buena estructura mecánica para mantener estable la planta. El pH naturalmente alto de la lana mineral la hace inicialmente inadecuada para el crecimiento de las plantas y requiere «acondicionamiento» para producir una lana con un pH estable y apropiado.
- Lana mineral de alta temperatura.
La lana mineral de alta temperatura se utiliza principalmente para el aislamiento térmico y revestimiento de hornos industriales y fundiciones para mejorar la eficiencia y la seguridad. También se utiliza para evitar la propagación del fuego.
El uso de lana mineral de alta temperatura permite una construcción más ligera de hornos industriales y otros equipos técnicos en comparación con otros métodos como los ladrillos refractarios, debido a su alta capacidad de resistencia al calor por peso, pero tiene la desventaja de ser más caro que otros métodos de aislamiento térmico.
- Sílice cristalina.
La lana mineral amorfa de alta temperatura (AES y ASW) se produce a partir de una corriente de vidrio fundido que se aerosoliza mediante un chorro de aire a alta presión o dejando que la corriente incida sobre las ruedas giratorias. Las gotas se dibujan en fibras; la masa de ambas fibras y las gotitas restantes se enfrían muy rápidamente para que no se formen fases cristalinas.
Cuando se instala y utiliza lana mineral amorfa de alta temperatura en aplicaciones de alta temperatura, como hornos industriales, al menos una cara puede estar expuesta a condiciones que provocan la desvitrificación parcial de las fibras. Dependiendo de la composición química de la fibra de vidrio y del tiempo y temperatura a la que se exponen los materiales, se pueden formar diferentes fases cristalinas estables.
Después de su uso, los cristales de sílice cristalina de lana mineral de alta temperatura se incrustan en una matriz compuesta por otros cristales y vidrios. Los resultados experimentales sobre la actividad biológica de la lana mineral de alta temperatura después de su uso no han demostrado ninguna actividad peligrosa que pueda estar relacionada con cualquier forma de sílice que puedan contener.
AISLAMIENTO TÉRMICO: Sustitutos de lana mineral en la construcción.
Debido a la no degradabilidad de la lana mineral y los posibles riesgos para la salud, se están desarrollando materiales sustitutos: los aislamientos térmicos de cáñamo, lino, lana, madera y corcho son los más destacados. La biodegradabilidad y el perfil de salud son las principales ventajas de estos materiales. Sus inconvenientes en comparación con la lana mineral son su resistencia al moho sustancialmente menor, mayor combustibilidad y conductividad térmica ligeramente mayor (aislamiento térmico de cáñamo: 0,040 Wm-1 k-1, aislamiento térmico de lana mineral: 0,030-0,045 Wm-1 k -1).
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