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Conductividad térmica

Dentro de un material aislante puede generarse transmisión de calor por los tres mecanismos nombrados en Mecanismos de transmisión de calor: conducción, convección y radiación.

Los materiales aislantes están conformados por una estructura fibrosa, celular o porosa, que encierra espacios con aire. La conducción se da a través de la estructura sólida del material; por ende, para reducir la transmisión por conducción el aislante debe estar formado por una cantidad pequeñas de fibras, tener baja densidad y que el material de base sea de baja conductividad.

La convección se da por una diferencia de temperaturas entre las fibras que genera una transmisión de calor a través de los espacios llenos de aire. El tamaño, la forma y la orientación de estos huecos afectan la transmisión de calor. En general para disminuir la convección se buscan que las celdas sean chicas y con una gran cantidad de estructura sólida; es decir que el material aislante debe tener una elevada densidad (a la inversa que la conducción).

La radiación, cobra peso a altas temperaturas y se reduce por apantallamiento; es decir, colocando en el camino de la radiación elementos sólidos que absorban y transmitan la energía reduciendo su nivel térmico.

Entonces para crear un buen aislante se minimiza la radiación mediante absorbedores, se crean celdas pequeñas que reduzcan la convección y se coloca la menor masa posible de material para reducir la conducción, manteniendo al mismo tiempo la resistencia mecánica. Todos estos efectos sumados se engloban bajo el término de conductividad térmica. Y como se ve, es una característica propia de cada material pero que está afectada por un gran número de variables.

Para la correcta elección del aislante debe contarse con valores de conductividad térmica de cada material en función de la temperatura. Dado que un aislante puede ser efectivo a altas temperaturas (donde predomina el mecanismo de radiación) pero no serlo a bajas temperaturas. En general, son los mismos proveedores quienes nos facilitan los datos de conductividad térmica para el material aislante deseado.