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8/10/2019 calculocargarefrigeracin-100309104726-phpapp02

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INSTALACIONES DE REFRIGERACIÓN INDUSTRIAL

138.- CÁLCULO DE CARGA TÉRMICA DE INSTALACIONES FRIGORÍFICAS.

Para seleccionar el equipo de refrigeración necesario, es preciso estimar o calcular lacarga térmica del espacio a refrigerar, que llamaremos “CÁMARA”. Las ganancias de

calor que forman parte de la carga térmica total, proceden de cuatro fuentes

fundamentales

!. CAR"A P#R $RA%&M'&'(% A $RA)*& + L#& PARAM%$#&

C-lculos de espesores de aislamiento transmisión o transferencia de calor a

tra/és de los paramentos e0teriores.

1. CAR"A +L PR#+2C$#

Calor contenido en el producto refrigerado almacenado.

3. CAR"A P#R R&P'RAC'(% +L PR#+2C$#

Para frutas 4ortali5as.

6. CAR"A P#R R%#)AC'(% +l A'R

Calor asociado al aire que entra en el espacio refrigerado.

7. CAR"A P#R 82%$& '%$R%A&

Carga de calor correspondiente al calor desprendido por los empleados que

tra9a:an en el interior de la c-mara, por el alum9rado, motores eléctricos, etc.

CAR"A + LA& PR&#%A& Calor desprendido por las personas que

tra9a:an en el interior de la c-mara frigor;fica.

CAR"A +L AL2M<RA+# Calor desprendido por las l-mparas en el interior

de la c-mara.

#$RA& CAR"A& P#R &R)'C'#.

CAR"A + L#& )%$'LA+#R& Calor asociado a los /entiladores de los

e/aporadores.

1=




138.1.- CÁLCULO DE CARGA POR TRANSMISIÓN A TRAVÉS DE LOS PARAMENTOS.

Para la reali5ación de éste c-lculo de9emos tener en cuenta los siguientes datos

♦ $ipo de aislamiento.

♦ Coeficientes de Conducti/idad.

♦ $emperatura e0terior.

♦ $emperatura interior.

♦ M-0ima pérdida admisi9le.

♦ Coeficientes de Con/ección.

138.1.1.- PÉRDIDA DE CALOR ADMISIBLE POR LOS PARAMENTOS.

s la cantidad de calor que podemos permitir que se pierda por un paramento por

unidad de superficie >?@&.

Muc4os autores suelen fi:ar el /alor de las pérdidas de calor en !B @m1 para

temperaturas positi/as D @m1 para temperaturas negati/asE si 9ien el 'nstituto del

8r;o de Par;s recomienda D @m1 para el primer caso F @m1 para el segundo caso.

#tros autores las marcan

Para c-maras de o9ra

♦ Para conser/ación entre G,G = Hcal@4 0 m1.

♦ Para congelación entre F G,G Hcal@4 0 m1.

I para c-maras tipo s-ndJic4♦ Para conser/ación entre G = Hcal@4 0 m1.

♦ Para congelación entre 7 G Hcal@4 0 m1.

As; con car-cter general, independientemente del tipo de construcción >de o9ra o tipo

s-ndJic4 de la unidad de c-lculo utili5ada >@m1 ó Hcal@4 0 m1, se suele tomar

♦ Para c-maras de conser/ación D.

♦ Para c-maras de congelación F.

3B




138.1.2.- DIFERENCIA DE TEMPERATURA ENTRE EL ESPACIO EXTERIOR Y EL

ESPACIO REFRIGERADO.

Las temperaturas e0teriores consideradas para aquellos paramentos que lindendirectamente con el e0terior ser-n las recomendadas por el Ministerio de 'ndustria

nerg;a para cada 5ona geogr-fica. n caso de no sa9erla se puede tomar

Tmed 0,4Tmax 0,6 teTe +==

&iendo

$ma0.K $ m-0ima de la 5ona en el tiempo de funcionamiento de la c-mara.

$med.K $ media de la 5ona en el tiempo de funcionamiento de la c-mara.

n el caso de paramentos e0puestos al sol de9er;an tomarse una serie de factores

de corrección. n todo caso, en el c-lculo de c-maras frigor;ficas se pueden tomar

las siguientes temperaturas e0teriores

♦ n tec4os

C º 15 teTe +=

♦ n paredes orientadas al #este

C º 10 teTe +=

♦ n paredes orientadas al &ur o al ste

C º 5 teTe +=

♦ Las paredes orientadas al %orte no necesitan corrección.

Las temperaturas e0teriores consideradas para aquellos paramentos que limitencon otro local ser- la temperatura de los mismos, as;

♦ +e separación con local climati5ado

atizaciónlimc deaTemperatur Te =

♦ +e separación con local no climati5ado

fc teTe −=

fc s un /alor entre 1 7 >normalmente se toma 3,7

3!




Para el suelo se tomar-n las siguientes temperaturas

♦ n condiciones normales

C º 15 Te =

♦ n caso de que se disponga de /ac;o sanitario

2

)15 te( Te

+=

♦ n caso de que el suelo se encuentre encima de local no tengamos datos

C º 25 Te =

&e tomar- como temperatura del espacio refrigerado como aquella necesaria para

la conser/ación óptima del producto almacenado.

138.1.3.- CÁLCULO DEL ESPESOR DE AISLAMIENTO.

l c-lculo del espesor de aislamiento se de9e reali5ar para cada uno de los

paramentos que componen la c-mara frigor;fica, teniendo en cuenta las diferencias

constructi/as de temperatura que 4a en cada uno de ellos.

Partiendo de la !"#$%& '()("&% *( %& '&)&)+,& *( +&%"

t S K Q ∆××=

+onde

? 8iltraciones de calor, en Hcal@4

H Coeficiente de transmisión térmica glo9al, en Hcal@4 m1 NC

& &uperficie de transferencia en m1

Ot +iferencia entre las temperaturas del e0terior del interior de la c-mara, en NC

I dado que el /alor de /S es la cantidad de calor que podemos permitir que se pierda

por un paramento por unidad de superficie tendremos

t K S

Q ∆×=

31




Como el +(,+,()0( *( 0"&)#,,!) 0"#,+& '%&% /iene dado por

∑ ++

=

ei

i

i h

1e

h

1

1 K

λ

+onde

H Coeficiente de transmisión térmica glo9al, en Hcal@4 m1 NC

ei spesores de los materiales que componen el paramento, en m

i Conducti/idades de los materiales que componen el paramento, en Hcal@4 m NC

4i Conductancia del re/estimiento interior de la c-mara en Hcal@4 m1 NC

4e Conductancia del re/estimiento e0terior de la c-mara en Hcal@4 m1 NC

%ota

&i el fa9ricante de aislamientos nos da el /alor de H, est- despreciando !@4 i Q !@4e, con

lo que nos est- dando un /alor de H @e.

l (4(" *( &,%&#,()0 )(+(&", para cada uno de los paramentos /endr-

e0presado mediante la fórmula

∑ ++−

∆×=

ei

i

i h

1e

h

1

S Q

t e

λ λ

+onde

e spesores del aislamiento necesario, en m

Conducti/idad del aislamiento seleccionado, en Hcal@4 m NC

Ot +iferencia entre las temperaturas del e0terior del interior de la c-mara, en NC

? @ & Pérdida de calor por m1 fi:ada para la c-mara, en Hcal@4 m1

ei @ i spesores conducti/idades de los materiales que componen el paramento,

en m @ Hcal@4 m NC

4i Conductancia del re/estimiento interior de la c-mara en Hcal@4 m1 NC

4e Conductancia del re/estimiento e0terior de la c-mara en Hcal@4 m1 NC

33




Ciertos aislamientos de c-maras, consisten en una espuma de pl-stico laminada

entre dos 4o:as met-licas. Cuando se usan estos paneles, el efecto del

re/estimiento en las caracter;sticas del “s-ndJic4” es desprecia9le no es preciso

considerarlo en el c-lculo del /alor de H.

2na /e5 esta9lecido el coeficiente de transmisión térmica glo9al H >4a9iendo

considerado el espesor la conducti/idad del aislamiento térmico seleccionado, la

ganancia de calor /iene dada por la ecuación 9-sica

t S K Q ∆××=

138.2.- CÁLCULO DE CARGA TÉRMICA DEL PRODUCTO.

Las fuentes primarias de carga de refrigeración de9idas al propio producto introducido

almacenado en la c-mara son

1. Calor del producto para lle/arlo a la temperatura del espacio refrigerado.

2. Calor de respiración generado por parte de los productos refrigerados los

a almacenados.

138.2.1.- CALOR DEL PRODUCTO PARA LLEVARLO A LA TEMPERATURA DEL

ESPACIO REFRIGERADO.

La cantidad de calor a e0traer de un producto para lle/arlo a la temperatura de la 5ona

de refrigeración ser-

1.- C&%" (),%( & (50"&("6 4&"& ()",&" (% 4"*$+06 *(*( $ 0(#4("&0$"& ,),+,&%

7&0& %& *( +)'(%&+,!).

)tcte( CemQs −××=

+onde

?s Calor sensi9le en Hcal@d;a.

m Masa de producto en Hg@d;a.

Ce Calor especifico en Hcal@Hg SC

te $emperatura de entrada del producto en NC

tc $emperatura de congelación del producto en NC

36




2.- C&%" %&0()0( & (50"&("6 4&"& +)'(%&" (% 4"*$+0.

Cl mQl ×=

+onde

?l Calor latente en Hcal@d;a.


Cl Calor latente en Hcal@Hg

3.- C&%" (),%( & (50"&("6 4&"& ()",&" (% 4"*$+0 *(*( $ 0(#4("&0$"& *(

+)'(%&+,!) 7&0& %& 0(#4("&0$"& ,)&% *((&*&6 4" *(& *( &9$%.

)tf tc( CemQs −××=

+onde

?s Calor sensi9le en Hcal@d;a.


Ce Calor especifico por de9a:o del punto de congelación en Hcal@Hg SC

tc $emperatura de congelación del producto en NC

tf $emperatura final del producto por de9a:o de su punto de congelación en NC

Los /alores de los calores espec;ficos de9en de o9tenerse de las 'nformaciones

$écnicas pu9licadas por los Ministerios correspondientes o similares.

l calor latente de congelación tiene una relación directa con el contenido de agua

del productoE en ausencia de datos concretos fia9les so9re éste conociendo su

contenido de 4umedad, el calor latente puede ser estimado multiplicando el

porcenta:e de agua por DB Hcal@Hg, que es el calor latente de solidificación delagua.

La maor;a de los productos para alimentación tiene una temperatura de

congelación en la escala de K3,3 a B,7F NC, con una media de apro0imadamente de

K1,1 NC. sta Tltima es la que puede usarse para el c-lculo, cuando se descono5ca

el dato e0acto del producto a tratar.

Cuando los palets, ca:as u otro tipo cualquiera de materiales de protección o

transporte representan una parte significati/a de la masa total introducida, estaganancia de calor de estos elementos de9e ser tenida en cuenta, en el c-lculo.

37




Cuando se desconoce la esti9a de las c-maras por ta9las se toma 1BB Ug@m3 para

c-maras de temperatura positi/a 3BB Ug@m3 para c-maras de temperatura

negati/a.

&i desconocemos el dato de entrada del producto diario a la c-mara se tomar- el

!B V del producto que se almacena en la misma.

almacenadadiario producto m%10m =

Cuando se desconoce el calor espec;fico antes de la congelación del producto se

toma

100

)b4 ,0a(

Ce

+

=

&iendo

a cantidad de agua en el genero en V

9 cantidad de materia org-nica en el genero en V, se toma como calor espec;fico

de la materia org-nica B,6 Ucal@Hg NC

Cuando se desconoce el calor latente de congelación del producto en la

congelación se toma.

a80Cl =

&iendo


Cuando se desconoce el calor espec;fico del genero después de la congelación se

toma

100

)b4 ,0a5 ,0( Ce

+=

&iendo


9 cantidad de materia org-nica en el genero en V, se toma como calor espec;fico

de la materia org-nica B,6 Ucal@Hg NC

3F




&i no se conoce el dato del contenido en agua ni el calor especifico del producto se

puede tomar como calor espec;fico B,D7 Uca@Ug NC como calor latente de

congelación F7 Ucal@Ug.

&i se desconoce el dato real de la masa diaria de em9ala:e que entra en la c-mara

diariamente, se toma un 7 V de la masa del producto diario que entra en la c-mara.

diario productoembalaje m%5m =

l calor espec;fico del em9ala:e cuando se desconoce se toma B,F Ucal@UgWSC

como calor latente de congelación del em9ala:e si no se conoce se puede tomar

!B Ucal@Ug

138.2.2.-CALOR POR RESPIRACIÓN DEL PRODUCTO.

Las frutas los /egetales continTan con /ida después de su recolección continTan

sufriendo cam9ios mientras est-n almacenadas. Lo m-s importante de esos cam9ios

son los producidos por la respiración, que es un proceso durante el cual el o0;geno del

aire se com9ina con los car9o4idratos en el te:ido de la planta dando como resultado la

formación de dió0ido de car9ono calor. l calor eliminado es llamado calor de

respiración de9e ser considerado como una parte de la carga del producto donde

cantidades considera9le de frutas @o /egetales est-n almacenados a una temperaturasuperior a la de congelación. La cantidad de calor in/olucrada en el proceso de

respiración depende del tipo temperatura del producto.

La carga del producto pro/eniente del calor de respiración se calcula multiplicando la

masa total del producto por el calor de respiración o9tenido en las $a9las, o sea

nrespiracideCalor productodel masaQ ×=

Para el producto almacenado se toma como calor de respiración B,6 Ucal@Ug

&i no se conoce el /alor del calor de respiración del producto diario de entrada en la

c-mara se toma el /alor de 1,1 Ucal@Ug

138.3.- CÁLCULO DE CARGA TÉRMICA POR RENOVACIÓN DE AIRE.

Cada /e5 que la c-mara se a9re el aire e0terior penetra en la 5ona de refrigeración. La

temperatura 4umedad relati/a de este aire c-lido de9en ser integradas en las

condiciones interiores, con el su9siguiente incremento de la carga. s dif;cil determinar

éste con cierto grado de e0actitud.

3G




La cantidad de /eces que se a9re una c-mara depende m-s de su /olumen, que del

nTmero de puertas que tenga.

Las $a9las de Reno/aciones, indican el nTmero de cam9ios de aire >reno/aciones en16 4oras, para distintos /olTmenes de c-maras, 9asados en e0periencias pr-cticas.

l calor a e0traer del aire e0terior, para adaptarlo a las condiciones interiores de la

c-mara, se o9tiene del diagrama psicrométrico, teniendo en cuenta las condiciones de

entrada del aire del mismo dentro de la c-mara.

La $a9la de Reno/aciones no de9e usarse cuando se pre/ea una /entilación con aire

e0terior. La carga de /entilación, en estas condiciones, reempla5ar- la relati/a a la

apertura, de las puertas, si es maor que ésta. Los m3

@s. de aire de /entilación de9enser utili5ados, segTn las $a9las, para o9tener la carga de calor de9ida a ésta

circunstancia.

Para reducir las infiltraciones a tra/és de las puertas, pueden utili5arse /arios sistemas,

entre los que se encuentran, las cortinas de aire o 9andas el-sticas, las antec-maras

las puertas autom-ticas.

Las reducciones conseguidas en el /olumen de aire introducido en la c-mara pueden

/ariar, en función de la aplicación método de tratamiento de la puerta que se utilice.La reducción en el caudal de aire puede ser o9tenida a tra/és del fa9ricante de las

puertas @o por la e0periencia pr-ctica.

l calor por reno/ación de aire se calcular- aplicando la fórmula

)hh( esreno!acionde" # $e

1$ Q

int e%t −×××=

+onde

? Calor por reno/aciones de aire Hcal@d;a

) )olumen de la c-mara en m3

!@)e +ensidad del aire en Hg@m3

4e0t ntalp;a del aire e0terior en Hcal@Hg

4int ntalp;a del aire interior en Hcal@Hg

3D




&i se desconoce el ni/el de infiltraciones que puede tener la c-mara podemos

estimar las pérdidas por este moti/o

♦

Para c-maras grandes de almacenamiento en un !B V.

♦ Para c-maras de almacenamiento distri9ución en un 17 V.

♦ Para las c-maras pequeXas en un 6B V.

♦ Para las c-maras de 4ortali5as o frutas se de9en de producir 6 reno/aciones

diarias de /olumen de la c-mara como m;nimo.

138.:.- CÁLCULO DE CARGA TÉRMICA POR FUENTES INTERNAS.

138.:.1.- GANANCIAS DE CALOR POR PERSONA.

Las personas desprenden calor en distintas proporciones, dependiendo de la

temperatura, tipo de tra9a:o, /estido, corpulencia, etc. dado el grado de aleatoriedad de

esta /aria9le suele tomarse como calor desprendido por persona el de !7BHcal@4.

Cuando el ocupante penetre en la c-mara por cortos espacios de tiempo, arrastrar-

consigo grandes cantidades de calor, mu por encima de las indicadas en las $a9las.

Por ello, éstas de9en se aumentadas cautelarmente si el tr-nsito de este tipo de cargases importante.

l calor total de las personas ser-

t &nQ ××=

&iendo n el nTmero de personas que entran en la c-mara t el tiempo medio de

permanencia.

138.:.2.- GANANCIAS DE CALOR POR EL ALUMBRADO.

&i se conoce la potencia del alum9rado instalado el /alor ser-

t ' Q ×=

&iendo P la potencia instalada t el tiempo de funcionamiento diario.

Para los fluorescentes se toma un 17 V de incremento de la potencia instalada.

3=




&i se desconoce la potencia instalada se puede tomar

♦ Para 5onas de almacenamiento !1 @m1.

♦ Para 5onas de tra9a:o 1G @m1.

n este Tltimo c-lculo, 4emos de tener en cuenta que ! en l-mparas incandescentes

normales equi/alen apro0imadamente a B,1 en l-mparas de 9a:o consumo.

138.:.3.- GANANCIAS DE CALOR POR SERVICIO.

$oda energ;a, disipada en el interior del espacio refrigerado >aperturas de puertas,

maquinaria, calentadores, etc. de9e ser incluida en la carga térmica.

n todo caso la ganancia por este tipo de cargas, si no se dispone de la información

suficiente, se puede calcular como un 7 ó !B V de la carga por transmisión de los

paramentos, enfriamiento del produ:o por respiración del producto. >$omaremos un

7 V cuando cono5camos la maquinaria un !B V cuando no la cono5camos

n caso de no conocer las cargas por personas alum9rado se puede tomar un !7 V.

( )nrespiraci producto paramentos

QQQ

15 ,0

10 ,0

05 ,0

Q ++×

=

Recordar que para poder reali5ar esta operación > las siguientes de9emos pasar el

calor por paramentos a Hcal@d;a.

138.:.:.- GANANCIAS DE CALOR POR LOS VENTILADORES DE LOS

EVAPORADORES.

Como la potencia de los /entiladores se desconoce a priori se considerar- para este

concepto un !B V de la suma de las potencias calculadas en los apartados anteriores.

As;

ser!icioacinminilu personasreno!acinnrespiraci producto paramentos QQQQQQQ10 ,0Q ++++++×=

138.;.- OBTENCIÓN DE LA CARGA TÉRMICA TOTAL.

Para o9tener la carga térmica total de9en sumarse todas las cargas o9tenidas

anteriormente aplicarle un factor de seguridad del !B V, con o que nos quedar-

es!entilador ser!icioacinminilu personasreno!acinnrespiraci producto paramentos QQQQQQQQ10 ,1Q +++++++×=

6B




&e de9en tener en cuenta para calcular la carga térmica total las 4oras de

funcionamiento de los equipos.

6!




TABLA I< DENSIDAD DE ALMACENAMIENTO.

61




TABLA II< CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO DEL PRODUCTO.

63




66




TABLA III< TEMPERATURAS EXTERIORES.

67




TABLA IV< COEFICIENTES DE CONDUCTIVIDAD DE LOS MATERIALES.

6F




6G




TABLA V< RESISTENCIAS TERMICAS DE LOS CERRAMIENTOS DE LADRILLO.

TABLA VI< RESISTENCIAS TERMICAS DE LOS FOR=ADOS.

#2 7 >C / ?+&% @#2 >C /

6D




TABLA VI< COEFICIENTES DE CONVECCIÓN.

TABLA VI< RENOVACIONES DE AIRE EN 2: ORAS

6=




TABLA VI< CALOR POR PERSONA.

7B

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