Isolation thermique – Présentation des classes et des domaines d’application

L’isolation est un sujet clé dans la technologie et l’industrie modernes qui va bien au-delà du simple maintien de la chaleur dans les bâtiments. Qu’il s’agisse de l’isolation électrique des moteurs, de l’isolation thermique des pipelines ou de la protection contre les températures extrêmes dans les processus industriels, une isolation correcte est essentielle à l’efficacité, la sécurité et la durabilité des systèmes et des équipements. En ingénierie électrique, les classes de matériaux isolants jouent un rôle essentiel pour garantir que les machines électriques peuvent fonctionner de manière fiable dans des conditions extrêmes. Que sont exactement les matériaux isolants et comment contribuent-ils à accroître l’efficacité et la sécurité des processus industriels ? Vous trouverez les réponses dans l’article suivant.

Qu’est-ce que l’isolation ?

L’objectif de l’isolation est de prévenir ou de réduire un flux d’énergie (électricité, chaleur) ou des substances indésirables susceptibles d’entraîner des dommages et une perte de fonction. On établit une distinction entre l’isolation thermique et l’isolation électrique. L’isolation électrique désigne exclusivement le flux d’énergie électrique, tandis que l’isolation thermique désigne le transfert de chaleur ou de froid.

Isolation thermique vs isolation électrique

L’isolation thermique désigne l’utilisation de matériaux et de systèmes qui contrôlent et minimisent le flux de chaleur entre différentes zones. Dans les applications industrielles, telles que le génie mécanique, l’isolation thermique est essentielle pour optimiser l’efficacité énergétique, assurer la stabilité des processus et augmenter la sécurité opérationnelle. En réduisant les pertes de chaleur dans les systèmes de chauffage et de refroidissement, la consommation d’énergie peut être considérablement réduite. De plus, l’isolation thermique protège à la fois le personnel et les équipements des températures extrêmes courantes dans les environnements industriels.

Classes thermiques selon la norme DIN 60085

La norme DIN EN 60085 spécifie la classification thermique des matériaux et systèmes d’isolation électriques. Elle traite de l’isolation électrique dans le cadre de sa stabilité thermique. La norme établit comment les matériaux et systèmes isolants utilisés dans les machines et équipements électriques sont classés en termes de températures d’utilisation maximales autorisées. L’objectif est de s’assurer que ces matériaux fonctionnent de manière fiable sous contrainte thermique sans perdre leurs propriétés isolantes. Les différentes classes de matériaux isolants sont identifiées par des lettres ou des chiffres, chacun correspondant à une température de fonctionnement maximale admissible.

Les classes de matériaux isolants suivantes se différentient comme suit :

Les matériaux isolants de classes F et H sont courants pour les systèmes isolants dans les machines électriques et les moteurs. Les systèmes d’isolation de cette catégorie garantissent que les machines fonctionnent de manière fiable dans les charges élevées et les conditions difficiles des environnements industriels. Par exemple, un moteur conçu pour le matériau isolant de classe F peut fonctionner en toute sécurité à une température de fonctionnement maximale de 155 °C, tandis qu’un moteur de classe H peut résister à des températures allant jusqu’à 180 °C.

Substances isolantes et matériaux isolants

Les matériaux isolants thermiques sont utilisés dans les applications industrielles pour minimiser les pertes de chaleur, augmenter l’efficacité énergétique et rendre les environnements de travail plus sûrs. Les isolants thermiques sont utilisés dans l’industrie dans une variété d’applications, y compris l’isolation des pipelines, des fours et d’autres équipements et systèmes qui génèrent ou traitent des températures élevées.

En raison de leurs propriétés, certains matériaux sont particulièrement adaptés à une utilisation en tant qu’isolation. Les caoutchoucs et les mousses polyuréthanes peuvent être utilisés sur une large plage de températures, ils sont généralement limités à des températures modérées jusqu’à environ 80-100 °C, tandis que les caoutchoucs généraux ont une très haute résistance à la température. Le caoutchouc de silicone, par exemple, peut résister à des températures supérieures à 250 °C.

Panneaux isolants en tant que composants isolants

Les panneaux isolants sont des composants spécialement développés pour l’isolation thermique. Les matériaux typiques qui se composent de panneaux isolants sont, par exemple, le polystyrène, la laine de verre, la mousse d’extrudeuse ou le polyuréthane. Chaque matériau présente des caractéristiques spéciales, non seulement liées à la conductivité thermique, mais également à la protection contre l’incendie ou à la résistance à l’humidité.

Panneaux isolants MISUMI

MISUMI propose une gamme complète de panneaux isolants. Il s’agit de films de fibre de verre laminés résistants à la chaleur (pour le cadre) et de matériaux composites à haute résistance à la chaleur. Il existe différentes variantes, comme une version standard pour une utilisation comme matériau de construction normal pour les presses chauffantes ou les entretoises. De plus, il existe également des versions conçues pour résister à des températures élevées ou très élevées. Ils peuvent avoir un degré élevé de résistance à la chaleur allant jusqu’à 1 000 °C. Les panneaux isolants thermiques MISUMI offrent une isolation thermique supérieure pour améliorer et garantir un environnement de fonctionnement plus sûr.

Mode d’emploi des panneaux isolants

Certaines caractéristiques spéciales disponibles dans les panneaux isolants doivent être prises en compte pour une application réussie, par exemple :

• les panneaux isolants thermiques peuvent se casser facilement. Par conséquent, une rondelle doit toujours être utilisée lors du serrage du panneau. Ne pas trop la serrer.
• Dès que les panneaux isolants sont saturés d’humidité, des fissures peuvent se produire et les performances peuvent être réduites. Par conséquent, ils ne doivent être stockés et utilisés que dans un environnement sec.
• La fumée ou les odeurs peuvent se développer à des températures très élevées. Bien qu’ils ne soient pas nocifs pour votre santé, les panneaux isolants ne doivent être utilisés que dans des environnements bien ventilés.

Caractéristiques de l’isolation thermique

L’isolation thermique peut être décrite ou quantifiée à l’aide de différents paramètres. Ces paramètres constituent la base de la prise de décision lors de la sélection du matériau d’isolation approprié pour diverses applications. Les caractéristiques de l’isolation thermique comprennent, par exemple :

• Conductivité thermique : La conductivité thermique est une mesure de la capacité d’un matériau à conduire la chaleur. Elle est mesurée en watts par mètre par Kelvin (W/m * K). Des valeurs plus faibles signifient une meilleure isolation.
• Résistance thermique : La résistance thermique, également appelée valeur R, est une mesure de la résistance d’une substance ou d’un matériau au flux de chaleur. Elle est exprimée en mètres carrés Kelvin par watt (m²K/W). Plus la résistance thermique est élevée, meilleure est l’isolation.
• Coefficient de transmission thermique : Le coefficient de transmission thermique, également appelé valeur U, indique le flux de chaleur à travers un composant si la température extérieure est différente de la température intérieure. Un faible coefficient de transmission thermique indique que le matériau laisse passer peu de chaleur et est un bon isolant.
• Capacité thermique spécifique : La capacité thermique spécifique désigne la quantité de chaleur requise pour augmenter la température d’une masse particulière d’un matériau. Cette valeur est indiquée en joules par kilogramme et Kelvin (J/kgK). Plus la capacité thermique spécifique est élevée, plus la chaleur peut être absorbée par le matériau.
• Comportement au feu : Le comportement au feu désigne la capacité d’un matériau à résister au feu et aux températures élevées. Il indique s’il est inflammable ou s’il émet de la fumée et des toxines en cas d’incendie.

Lors du choix d’un matériau isolant approprié, les exigences spécifiques d’une application doivent être soigneusement évaluées. Lors de la planification des applications d’isolation, des réserves de sécurité doivent toujours être incluses afin de faire face à des contraintes inattendues ou à des conditions extrêmes. Ces réserves garantissent que le matériau isolant fonctionne de manière fiable même dans des conditions défavorables et répond aux exigences du système. L’effet des dilatations thermiques et la possibilité de défaillances dues aux contraintes mécaniques doivent également être pris en compte. L’intégration des réserves de sécurité dans la phase de planification augmente la robustesse du système et garantit que l’isolation fonctionne efficacement et de manière fiable.

Applications de l’isolation thermique

L’isolation thermique est appliquée dans une variété de domaines. Dans le domaine du génie mécanique et de la fabrication industrielle, l’isolation thermique améliore l’efficacité énergétique, optimise les processus et augmente la sécurité globale. En génie mécanique, les panneaux isolants améliorent l’efficacité des systèmes de chauffage et de refroidissement en minimisant les pertes de chaleur et en améliorant le contrôle de la température.

Isolation thermique dans les machines de moulage par injection

Les machines de moulage par injection sont utilisées pour la production de pièces plastiques complexes. Ce processus nécessite des quantités importantes d’énergie et implique des températures élevées. En chauffant le granulat de plastique jusqu’au point de fusion, le plastique peut être traité dans la machine de moulage par injection. L’isolation thermique est utilisée dans les machines de moulage par injection pour garantir une distribution uniforme de la température et, d’une part, pour empêcher la fonte de refroidir. D’autre part, l’isolation doit minimiser les pertes de chaleur, augmenter la sécurité de fonctionnement et réduire la consommation d’énergie.

Pour plus d’informations et de conseils sur les réglages de la machine pour les machines de moulage par injection, consultez le blog Moulage par injection de plastique – Réglages de la machine.

Isolation des tubes industriels

Dans les processus industriels, les tuyaux sont isolés, entre autres, pour réduire le transfert de chaleur des milieux chauds ou froids dans l’environnement. Cela augmente non seulement la protection des travailleurs contre les températures de surface potentiellement dangereuses des tuyaux, mais empêche également la condensation à l’extérieur des lignes de réfrigération, ce qui peut entraîner la corrosion.

Panneaux isolants dans le traitement des métaux

Dans l’industrie du traitement des métaux, les fours chauffants sont utilisés pour le traitement thermique afin de modifier les propriétés mécaniques des métaux par le biais de processus tels que le durcissement, le trempage et le recuit. L’isolation thermique est particulièrement importante ici. Les panneaux isolants fabriqués à partir de matériaux composites résistants aux températures élevées réduisent la perte de chaleur tout en permettant une répartition plus uniforme de la température dans le four. Les matériaux composites utilisés dans les panneaux isolants pour les fours sont spécialement conçus pour résister aux températures extrêmes. Les composites en fibre céramique, par exemple, sont connus pour leur excellente résistance à la chaleur et leur faible conductivité thermique.