Proyecto termico solar calentamiento de agua hospital completo
PROYECTO DE AISLAMIENTO TERMICO
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INSTALACION DE AISLAMIENTO TERMICO A TUBERIA DE VAPOR DE DIÁMETRO VARIABLE ENTRE 2” A 12” EN 1627.61 ml. Página 2
1. INSTALACION DE AISLAMIENTO TERMICO A
TUBERIA DE VAPOR DE DIÁMETRO VARIABLE
ENTRE 2” A 12” EN 1627.61 ml.
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2. INDICE
PAG.
PROLOGO 5
INTRODUCCION 6
ESTUDIO DE MERCADO 6
OBJETIVO 7
DESCRIPCION DE PROCESO O SERVICIO 7
o ORGANIZACIÓN Y DISTRIBUCION DE LA PLANTA 9
DISTRIBUCION DE LA PLANTA 9
o CARACTERISTICAS TECNICAS DEL EQUIPAMIENTO QUE 10
FORMA PARTE DE LA PLANTA Y DEL PROCESO DE
PRODUCCION
SISTEMA MEJORADO APLICADO AL PROCESO 15
o ORGANIZACIÓN 15
o COMPRAS Y PROVEEDORES 16
o PROCESOS MEJORADOS 17
o AUDITORIAS INTERNAS 17
o CAPACITACIÓN Y TECNICAS MEJORADAS 17
o PROCEDIMIENTO DE MEJORA A APLICAR 17
o DESCRIPCION DE LOS PROCESOS APLICADOS A LA MEJORA 18
o OPERACIONES DE TRABAJO APLICANDO LA MEJORA 20
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ANALISIS DE COSTO 26
o COSTOS ACTUALES DE LOS PROCESOS Y OPERACIONES 26
o COSTOS QUE SE PLANTEAN CON LAS NUEVAS MEJORAS 26
o CUADROS COMPARATIVOS 26
CONCLUSIONES 26
BIBLIOGRAFIA 27
ANEXOS 27
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3. PROLOGO
El presente documento está desarrollado
para el mejoramiento técnico de la
implementación del servicio de
aislamiento térmico en caliente para la
industria, se busca reducir perdidas
energéticas de los equipos y maquinas
en funcionamiento de la empresa,
optimizar su eficiencia en el servicio
prestado y conseguir a la vez los
menores costos de mantenimiento.
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4. INTRODUCCION
El aislamiento es usado en la industria para brindar seguridad al personal que transite por esa
área y disminuir al máximo las perdidas energéticas de un bien.
El aislamiento térmico es un servicio que se brinda para contener la propagación de calor o
frio según sea conveniente.
El aislamiento térmico en caliente es el servicio en el cual el rango de temperatura es
superior a la ambiental, siendo el fluido de que se transporta por las tuberías, accesorios y
equipos un liquido o un gas.
El aislamiento térmico en frio es el servicio en el cual el rango de temperatura es inferior a la
temperatura ambiente siendo comúnmente entre los 5 °c hasta -20 °c , siendo el fluido que
se transporta por las tuberías, accesorios y equipos un liquido congelado.
5. ESTUDIO DE MERCADO
SECTORES INDUSTRIALES
% (REQUERIMIENTO DEL
SERVICIO)
Sector energético:
Centrales térmicas de energía
25 %
Sector Público:
Plantas cerveceras, industria alimentaria, plantas pesqueras.
35%
Sector Hidrocarburo:
Refinerías de petróleo.
15%
Sector Siderúrgico:
Plantas de procesamiento de ácidos y gases.
20%
Otros
5%
Todas ellas necesitan del aislamiento térmico ya que esos sectores están seriamente
regidos por normas de seguridad para el personal y el medio ambiente y los sistemas
necesitan estar protegidos para que no se propague la sensación de calor y radiación
que emiten sus equipos, además de que al aislar térmicamente sus sistemas se
genera un ahorro de energía que se traduce en ganancia de dinero para las
empresas.
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6. OBJETIVO
Instalar aislamiento térmico en tubería de vapor de 2” a 12”.
Reducir las pérdidas energéticas y económicas a los diferentes tipos de industria
nacional.
7. DESCRIPCION DE PROCESO O SERVICIO DE LA EMPRESA
GERDIPAC INDUSTRIAL EIRL, se inició en 1993, desarrollando trabajos metalmecánicos y de
mantenimiento dirigido a diferentes empresas industriales del país. A partir de 1996
diversificó su servicio realizando trabajos en aislamientos térmicos y acústicos como
complemento a la labor metalmecánica ofrecida en ese momento.
La importante labor realizada en el desarrollo de ambos rubros, ha permitido que se establezcan dos líneas de servicio con amplia experiencia para atender las necesidades de nuestros clientes.
Siguiendo la misma línea de atención al cliente se incorporó desde el año 2001, el rubro de Obras Civiles que nos permite complementar el apoyo dado en las otras áreas brindando un servicio más completo y adecuado a los requerimientos del mercado.
Es así que podemos ofrecer a nuestros clientes esta línea de atención:
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
1
AISLAMIENTO TERMICO EN LA INDUSTRIA
Sector energético: Sector Público: Sector Hidrocarburo: Sector Siderúrgico: Otros
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Aislamiento Térmico: Suministro, diseño e instalación de revestimientos termo acústicos (Silicato de Calcio, Lana Mineral, Poliuretano, etc.).
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7.1 ORGANIZACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA.
7.1.1 DISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA.
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7.2 CARACTERÍSTICAS TECNICAS DEL EQUIPAMIENTO QUE FORMA PARTE DE LA PLANTA Y
DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN.
7.3 INFRAESTRUCTURA
7.3.1 MATERIALES
Lana mineral de roca (manta, panel, preformados)
La lana de roca, perteneciente a la familia de las lanas minerales, es un material
fabricado a partir de la roca volcánica. Se utiliza principalmente como aislamiento
térmico y como protección pasiva contra el fuego en la edificación, debido a su
estructura fibrosa multidireccional, que le permite albergar aire relativamente
inmóvil en su interior.
Fabricación
El proceso de fabricación de la lana de roca pretende emular la acción natural de un volcán. La roca basáltica (diabasa) es fundida a más de 1600 °C en un horno (cubilote) para así retornarla a su estado inicial de lava. La lava es vertida en unas ruedas que giran a gran velocidad, y se transforma en fibras debido al efecto de la fuerza centrífuga. Tras la pulverización de un ligante orgánico, se reúnen las fibras para
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formar un colchón de lana primaria. Después de haber sido más o menos comprimido, dependiendo de las prestaciones buscadas, ese colchón pasa a la última fase de curado donde el producto adopta su forma final.
La composición de la lana de roca fruto
de este proceso es aproximadamente
de 98% roca volcánica y 2% ligante
orgánico.
Comportamiento térmico
La estructura de la lana de roca contiene aire seco y estable en su interior, por lo que actúa como obstáculo a las transferencias de calor, aislando tanto de temperaturas bajas como altas.
Comportamiento ante el fuego
La lana de roca es un material no combustible, siendo Clase A1 según la clasificación europea de reacción al fuego de los materiales de la construcción (Euroclases). Se utiliza como protección pasiva contra el fuego en edificios, pues conserva sus propiedades mecánicas intactas incluso expuesta a temperaturas superiores a 1000ºC.
Densidad: 30-160 kg/m³. Según EN 13162, en fibra de 20 a 150, en piedra de 25 a 220.
Coeficiente de conductividad térmica: 0,034 a 0,041 W/(m·K). Según EN 13162, 0,035 a 0,05
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Material de cobertura:
El objetivo de la cobertura es la protección mecánica del aislamiento, el cuál
evitará el daño a los mismos, estos serán determinados por el área de
ingeniería correspondiente, el cual pueden ser los siguientes:
Aluminio
Que puede ser de tipo liso, gofrado o acanalado, calidad ASTM B 209 Alloy
3003 en su diferentes espesores como 0.4, 0.6, 0.8, 1 mm u otros
espesores según diseño.
Acero Inoxidable
Que puede ser brillante o mate de la calidad AISI 304L, AISI 316L en sus
diferentes espesores como 0.20, 0.25, 0.30, 0.40, 0.50, 0.80, 1, mm. etc.
AISI 316L
Acero inoxidable, aleado al cromo-níquel-molibdeno con alta resistencia a la
corrosión intercristalina hasta temperaturas de hasta 400°C. Debido a su contenido
es el más resistente a los ácidos con efectos reductores como el acido sulfúrico
diluido y el acido clorhídrico y a medios causantes de corrosión por picaduras y por
tensiones, que otros aceros sin molibdeno útil para elementos que requieren una
temperatura de hasta 900°C.
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AISI 304L
Acero inoxidable, aleado al cromo níquel, muy resistente a la corrosión intergranular
y ataques químicos del medio ambiente. Posee una buena resistencia a la acción
corrosiva del agua, ácidos y soluciones alcalinas si se emplea con superficie pulida al
espejo. Útil para elementos que exigen resistencia de temperatura de hasta 600°C.
Acero galvanizado
También en sus diferentes espesores como 0.40, 0.50, 0.80, 1, mm. etc., uso
en fabricación de paneles, coberturas ductos. Revestimiento de Zinc Mínimo
120Kg/m2 (total en ambas caras), norma técnica ASTM A653 / A 653M
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7.3.2 EQUIPOS Y HERRAMIENTAS
ROLADORA DE 1.20 m
PESTAÑADORA
TALADRO PERCUTOR DE 1/2”
TALADRO INALAMBRICO DE 3/8”
CIZALLA MANUAL
CIZALLA ELECTRICA
ANDAMIOS ULMA
MAQUINA DE SOLDAR ELECTRICA
TIJERA CURVA DE CORTE IZQUIERDO Y DERECHO
TIJERA HOJALATERA DE 14”
WINCHA DE 3, 5, 50 mt
ALICATE DE PRESION
ALICATE MECANICO
PUNTO CENTRO
COMPAS
ESCUADRA DE TOPE
ESCUADRA PLANA
EXTENSION MONOFASICA Y TRIFASICA
7.3.3 RECURSOS HUMANOS
I. AREA DE GERENCIA
GERENTE GENERAL
II. AREA DE INGENIERIA
JEFE DE CONTROL DE CALIDAD
JEFE DE OPERACIONES
JEFE DE PRESUPUESTOS
JEFE DE DISEÑO Y CÁLCULO
III. AREA DE LOGISTICA
JEFE DE ALMACEN
JEFE DE COMPRAS
IV. AREA DE VENTAS
JEFE DE VENTAS
V. AREA ADMINISTRATIVA
JEFE CONTABILIDAD
JEFE DE RECURSOS HUMANOS
VI. AREA TECNICA
CAPATAZ
OPERARIO
SOLDADOR
OFICIAL
AYUDANTE
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8. SISTEMA DE MEJORA APLICADO AL PROCESO
8.1 ORGANIZACIÓN
GERENTE GENERAL
GERENTE DE OPERACIONES
AREA ADMINISTRATIVA
J. FINANZAS
CONTADOR
RRHH
AREA DE VENTAS
EJECUTIVO DE VENTAS
AREA DE INGENIERIA
J.OPERACIONES
PRESUPUESTADOR
SUPERVISORES
C.CALIDAD
AREA TECNICA
CAPATAZ OPERARIO
OFICIAL AYUDANTE SOLDADOR
AREA DE LOGISTICA
ALMACEN
COMPRAS
ASISTENTE DE GERENCIA
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8.2 COMPRAS Y PROVEEDORES
Para la realización de adquisición de materiales el área de compras procederá a
actuar con el debido requerimiento de parte del área técnica teniendo como máximo
un plazo de 2 días para la obtención de los materiales.
Entre los principales proveedores de materiales tenemos:
MATERIALES
PROVEEDORES
CAÑUELA DE LANA MINERAL DE ROCA
AISLA PERU SAC
KOSTEC
IMPORTACIÓN AMERICANA Ó CHINA
PLANCHA DE ACERO INOXIDABLE
PLANCHA DE ALUMINIO
JAHESA
ABINSUR
JN ACEROS
MULTIMET
PLATINAS DE F° N°
POLIMETALES
COMASA
FIERROS Y ACEROS CENTER
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8.3 PROCESOS MEJORADOS
Instalación de material aislante a tuberías y accesorios. (cañuela de lana mineral
de roca – λ = 0.035 W/(m x K) )
Utilización del aire como material aislante. ( λ = 0.026 W/(m x K) )
Utilización de platina como material de soporteria.
Utilización de pintura anticorrosiva.
8.4 AUDITORIAS INTERNAS
Se realizaran auditorias mensuales al área de ingeniería para verificar que se estén
realizando las capacitaciones al personal, de la misma manera se verificará en campo la
realización optima de la nueva instalación de acuerdo a los procedimientos.
8.5 CAPACITACION Y TECNICAS MEJORADAS
Se realizaran capacitaciones internas al personal técnico sobre la nueva metodología de
instalación y los procedimientos para un óptimo desarrollo y aplicación. Se expondrá vía
exposiciones, y se realizara prácticas manuales en taller.
8.6 PROCEDIMIENTOS DE MEJORA A EMPLEAR
Metrado general de líneas a aislar :
Diámetros
Espesor de aislamiento
Corte y habilitación de platina de acero inoxidable de 1” x 1/8” según toma
de medidas de metrado.
Instalación de platinas a tuberías.
Montaje de cañuelas preformadas sobre soporteria de platina.
Habilitación y corte de cobertura de plancha metálica.
Montaje de cobertura metálica sobre cañuelas preformadas.
Sujeción de cobertura metálica mediante autorroscantes inoxidables.
Sellado de juntas con silicona transparente.
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8.7 DESCRIPCION DE LOS PROCESOS APLICANDO LA MEJORA
Metrado general de líneas a aislar
Se realizara en campo Se procederá a verificar con un representante del CLIENTE y un representante del contratista las tuberías y accesorios a instalar con recubrimiento térmico nuevo. El cliente deberá entregar los planos donde se pueda identificar claramente las tuberías y accesorios que serán aisladas, y los espesores de aislamiento correspondiente para cada caso. Luego de la apertura de trabajo correspondiente se deberá iniciar el prefabricado del aislamiento y cobertura, siguiendo lo indicado en los planos isométricos que indican que líneas serán aisladas y lo indicado en este procedimiento que está de acuerdo a las especificaciones técnicas entregadas por el cliente.
Corte y habilitación de platina de acero inoxidable de 1” x 1/8” según toma
de medidas de metrado.
Instalación de platinas a tuberías.
Montaje de cañuelas preformadas sobre soporteria de platina.
Se instalara cañuelas de lana mineral de roca de densidad 100 kg/mt³, esta instalación se hará verificando que no exista espacios libres entre tramos de colchoneta que originen perdida de temperatura, para tuberías, ductos y accesorios.
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Habilitación y corte de cobertura de plancha metálica.
Se utilizara como protección mecánica planchas de acero inoxidable norma AISI- 304-2B-mate de espesor 0.5 mm (tuberías-accesorios) las cuales serán bordoneadas a los extremos y se instalara a las líneas teniendo un traslape circunferencial de 1”.
Montaje de cobertura metálica sobre cañuelas preformadas.
Sujeción de cobertura metálica mediante autorroscantes inoxidables.
La cubierta metálica será asegurada con autorroscantes inoxidables de 8” x ½” (tuberías y accesorios) longitud entre plancha y plancha y plancha con platina.
Sellado de juntas con silicona transparente.
Una vez instaladas las planchas inoxidables en las tuberías y accesorios se
procederá a sellar las uniones o aberturas con silicona color aluminio o
transparente para no permitir el ingreso de agua a la parte interior del forro
porque ocasionaría el deterioro del material aislante.
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8.8 OPERACIONES DE TRABAJO APLICANDO LA MEJORA
Para poder implementar y verificar el ahorro de energía tanto en la instalación tradicional como en el
nuevo proceso de instalación se toma como referencia el “PROYECTO DE AISLAMIENTO TERMICO DE
TUBERIAS Y ACCESORIOS” para procesadora industrial RIO SECO que se dedica a la actividad de
extracción de sulfato de manganeso, que se ubica en Huacho.
En la siguiente imagen se nota una vista general de la planta donde se va a realizar el proceso de
instalación de aislamiento térmico. Para mayores detalles de cantidad de tuberías, diámetros y
especificaciones técnicas de las líneas a colocar recubrimiento térmico se adjunto ANEXO 5- PLANOS
Y ESPECIFICACIONES TECNICAS.
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INSTALACIÓN TRADICIONAL: Entre los espesores óptimos de aislamiento según el grado de temperatura y diámetro tenemos.
TABLA DE ESPESORES DE AISLAMIENTO
D(Pulg) 65-100
(°C) 101-150
(°C) 151-200
(°C) 201-250
(°C) 251-300
(°C) 301-350
(°C) 351-400
(°C) 401-450
(°C) 451-500
(°C) 501-550
(°C) 551-600
(°C) 601-650
(°C)
1/2-3/4 30 30 30 40 50 60 60 70 80 90 90 100
1-1 1/2 30 30 40 40 50 60 70 70 80 90 100 100
2 30 30 40 50 60 70 80 80 90 100 110 110
3 30 40 40 50 70 70 80 90 110 120 120 130
4 30 40 50 60 70 80 90 100 120 130 140 150
6 40 50 60 70 80 90 100 120 130 140 150 160
8 40 50 60 70 80 100 110 130 140 160 160 170
10 50 60 70 80 80 110 120 130 150 170 170 180
12 50 60 70 100 110 120 140 160 180 180 190
14 50 60 70 100 110 130 150 170 180 180 190
16 50 70 80 110 120 130 150 170 190 190 200
18 60 70 80 110 120 140 160 170 190 200 200
20 60 70 80 110 120 140 160 180 200 210 220
24 60 70 90 120 130 150 170 190 200 220 230
24-a+ 70 70 90 120 130 150 180 190 210 220 230
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Calculo de ahorro de energía según instalación de aislamiento tradicional.
AISLAMIENTO-LANA DE ROCA PREFORMADA (CAÑUELAS)
DESCRIPCION Simbología Valores Und
Temperatura de superficie del asilamiento Ts,o 30 (°C)
Temperatura del aire T ∞,o 25 (°C)
Emisividad de la funda ε 0.25 -
Constante Stefan-Boltzmann σ 5.67E-08 (w/m^2 .k^4)
Temperatura de superficie (ambiente) Tsur 25 (°C)
Temperatura superficie interna Ts,i 400 (°C)
Diámetro exterior del ducto D2 50 mm
Diámetro interior del ducto d1 46 mm
Conductividad de la superficie(ducto) ks,t 50 (w/m °k)
Conductividad del aislamiento kins 0.035 (w/m °k)
Coeficiente de convección de la superficie exterior h o 25 (w/m2 °k)
RESULTADO ESPESOR OPTIMO
AISLADO r3- r2 3 (PULG)
Transferencia de calor por unidad de longitud q' 96.69849382 (w/m )
Transferencia de calor TOTAL q' (TOTAL) 29361.53066 W
SIN AISLAR Transferencia de calor por unidad de longitud q' 310.4377041 (w/m )
Transferencia de calor TOTAL q' (TOTAL) 94261.30446 W
INGRESAR LONGITUD
LONGITUD DE TUBERIA L 303.64 m
Calculo de ahorro de Energía
Ahorro de energía (%) 64899.7738 (w)
69%
Se puede observar que la cantidad de energía ahorrada para una tubería de 2” de diámetro y 3” de
espesor es del 69%.
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GRAFICO DE RESISTENCIA TERMICA
GRAFICO REPRESENTATIVO DEL PROYECTO
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Calculo de ahorro de energía según nueva instalación de aislamiento
AISLAMIENTO-LANA DE ROCA PREFORMADA (CAÑUELAS)
DESCRIPCION Simbología Valores Und
Temperatura de superficie del asilamiento Ts,o 30 (°C)
Temperatura del aire T ∞,o 25 (°C)
Emisividad de la funda ε 0.25 -
Constante de Stefan-Boltzmann σ 5.67E-08 (w/m^2 .k^4)
Temperatura de superficie (ambiente) Tsur 25 (°C)
Temperatura superficie interna Ts,i 400 (°C)
Diámetro Exterior del ducto D2 50 mm
Espesor del aire e 1 pulg
Conductividad de la superficie(ducto) kaire 0.026 (w/m °k)
Conductividad del aislamiento kins 0.035 (w/m °k)
Coeficiente de convección de la superficie exterior h o 25 (w/m2 °k)
RESULTADO ESPESOR OPTIMO
AISLADO r3- r2 1 (PULG)
Transferencia de calor por unidad de longitud q' 60.96123642 (w/m )
Transferencia de calor TOTAL q' (TOTAL) 18510.26983 W
SIN AISLAR Transferencia de calor por unidad de longitud q' 310.4377041 (w/m )
Transferencia de calor TOTAL q' (TOTAL) 94261.30446 W
INGRESAR LONGITUD
LONGITUD DE TUBERIA L 303.64 m
Calculo de ahorro de Energía
Ahorro de energía (%) 75751.03464 (w)
80%
Se puede observar que en las mismas condiciones de operación, se obtiene un ahorro del 80% de
energía, siendo la única diferencia la utilización del aire como nuevo material aislante.
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GRAFICO DE RESISTENCIA TERMICA
GRAFICO REPRESENTATIVO DEL PROYECTO CON MEJORA
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9. ANALISIS DE COSTO
9.1 COSTOS ACTUALES DE LOS PROCESOS Y OPERACIONES
o ANEXO 1
9.2 COSTOS QUE SE PLANTEAN CON LAS NUEVAS MEJORAS
o ANEXO 2
9.3 CUADROS COMPARATIVOS
o ANEXO 3
10. CONCLUSIONES
Este proyecto solo es aplicable en el caso que se aisle tuberías con material de cañuelas
preformadas de lana mineral.
El espesor mínimo requerido de aislamiento para este proyecto es de 2” ya que espesores
menores no harían viable el proyecto.
Las dimensiones de las tuberías se deben de encontrar en el rango de 2” a 12” de diámetro
ya que las cañuelas preformadas solo se confeccionan como máximo hasta 12”.
Se observa que el aire es el mejor material aislante que existe, aprovechando sus cualidades
térmicas para este proyecto.
La cantidad de materiales disminuye considerablemente al implementar este nuevo tipo de
instalación.
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11. BIBLIOGRAFIA
http://es.wikipedia.org/wiki/Aislante_t%C3%A9rmico
http://www.aislaperu.com/detalles_productos.php?Id_prod=3
Manual de aislamiento en la industria ISOVER
Calor y termodinámica – Zemansky Dittman
12. ANEXOS
o ANEXO 1 COSTO DE INSTALACION TRADICIONAL DE AISLAMIENTO
o ANEXO 2 COSTO DE NUEVA INSTALACION DE AISLAMIENTO
o ANEXO 3 CUADRO COMPARATIVO DE COSTOS
o ANEXO 4 METRADO PARA CALCULODE AHORRO DE ENERGIA
o ANEXO 5 PLANOS Y ESPECIFICACIONES TECNICAS
o ANEXO 6 CUADROS DE CALCULOS DE AHORRO DE ENERGIA