L’isolamento è una parte importante di qualsiasi impianto che lavori ad alte temperature, sia in ambito domestico sia in un contesto industriale. Quando un’apparecchiatura è isolata correttamente, offre molti altri vantaggi: riduce le dispersioni di calore e quindi il consumo di energia. Il risultato è un funzionamento più ecologico ed economicamente più efficiente. Nel lungo periodo, inoltre, contribuisce a prolungare la vita utile di questi impianti, perché richiedono interventi di riparazione meno frequenti.
Vantaggi dell’isolamento termico
Prendendo come esempio un forno per pane e pizza, un corretto isolamento con materassino in fibra ceramica, rete per forni pizza e malta refrattaria per forni da esterno offre numerosi vantaggi.
Prima di tutto migliora sensibilmente la qualità e il sapore dei cibi cotti. La dispersione di calore è minore, quindi è possibile mantenere una temperatura stabile ed evitare che gli alimenti restino crudi o vengano cotti eccessivamente.
In secondo luogo, una migliore ritenzione del calore aumenta la sicurezza alimentare. In un forno poco isolato si verificano perdite di calore e possono formarsi sacche di aria fredda all’interno della camera, causando una cottura non uniforme di pizza, pane o altri alimenti. Questo aspetto è particolarmente importante per pesce e carne: se non vengono cotti correttamente in tutto il loro spessore, può esserci il rischio di intossicazioni alimentari. L’isolamento svolge quindi un ruolo importante nel garantire sicurezza e igiene alimentare.
Infine, un adeguato isolamento del forno è essenziale per la sicurezza di chi cucina o cuoce, così come di tutte le altre persone nelle vicinanze, ad esempio bambini, familiari o ospiti. Un isolamento termico insufficiente, infatti, porta a una temperatura più elevata della superficie esterna, che può causare ustioni in caso di contatto. Un isolamento efficace aiuta quindi a evitare che la superficie esterna diventi eccessivamente calda e potenzialmente pericolosa.
Come funziona l’isolamento: modalità di trasmissione del calore
Per capire meglio come funziona l’isolamento, è importante conoscere prima i principi di base. Il trasferimento di calore avviene tra corpi a temperature diverse e può verificarsi in tre modi: conduzione, convezione e irraggiamento.
Un esempio di conduzione del calore è il bollitore elettrico quando scalda l’acqua: la resistenza interna trasferisce calore all’acqua, aumentandone la temperatura. La convezione, invece, si può osservare in un radiatore che riscalda l’aria della stanza. L’irraggiamento è ciò che accade quando una persona seduta vicino al camino percepisce direttamente il calore emesso dal fuoco.
L’isolamento termico è inoltre definito come la riduzione del trasferimento di calore tra materiali a temperature diverse, ottenuta principalmente diminuendo la conduzione termica. Di solito l’isolamento funziona intrappolando aria, ad esempio tra le fibre di un tessuto in fibra ceramica o nei pori e nelle cavità dei mattoni refrattari isolanti.
Esempi comuni di isolamento in ambito domestico includono l’isolamento di un forno a legna per pane e pizza con un materassino in fibra ceramica, oppure l’isolamento intorno a un camino o a una stufa con una lastra in vermiculite o un pannello da costruzione per caminetti.
Allo stesso modo, in ambito industriale, si può citare come esempio di isolamento l’impiego di materassino agugliato in fibra di vetro nell’industria petrolchimica, nei forni delle fonderie o nelle centrali elettriche.
Come stabilire quale materiale isolante usare per una specifica applicazione?
In generale, i materiali considerati buoni isolanti termici hanno bassa conducibilità termica, bassa densità e bassa massa termica.
La domanda principale a cui vogliamo rispondere in ogni situazione è: “Se la temperatura del mio oggetto è x °C, quale materiale e quale spessore di isolamento mi servono per ridurre la temperatura esterna a y °C?”
La riduzione di temperatura che si può ottenere dipende quindi dalla conducibilità termica del materiale isolante e dal suo spessore. Un altro aspetto da considerare è che l’isolamento termico deve resistere alle temperature con cui entrerà in contatto. Il polistirene è un materiale isolante molto efficace a temperatura ambiente, ma se serve un materiale in grado di funzionare, ad esempio, a 1 000 °C, il polistirene si scioglie e brucia.
Tipi di materiali isolanti: riduzione della temperatura durante l’uso
Materiale isolante | Spessore | 200 °C | 500 °C | 1000 °C |
Lastra in vermiculite | 25 mm | 80 °C | 210 °C | 450 °C |
Pannello da costruzione per caminetti | 30 mm | 52 °C | 90 °C | 275 °C |
Materassino in fibra ceramica | 25 mm | 56 °C | 185 °C | 425 °C |
Materassino in fibra ceramica | 50 mm | 38 °C | 112 °C | 260 °C |
Pannello HT | 12 mm | 100 °C | 235 °C | Non disponibile |
Carta in fibra ceramica | 5 mm | 120 °C | 340 °C | 780 °C |
Tessuto in fibra ceramica | 2 mm | 180 °C | 450 °C | 900 °C |
Mattoni refrattari isolanti di classe 23 | 114 mm | 32 °C | 62 °C | 110 °C |
Da questo risulta chiaro che i tessuti per alte temperature con spessori compresi tra 0,4 mm e 2 mm non sono sufficienti da soli, ma trovano il loro impiego nei sistemi isolanti multistrato.
Ad esempio, un materassino in fibra ceramica può essere utilizzato insieme a un tessuto alluminizzato. In alternativa, i mattoni refrattari isolanti possono essere combinati con un pannello da costruzione per caminetti.
