Cálculo de cargas Frigoríficas 1. Cálculo de la carga térmica de refrigeración en Cámaras Frigoríficas ........... 2 1.1. Carga a través de los cerramientos ................................................................... 2 1.2. Carga de servicio ................................................................................................. 2 1.2.1. Cálculo abreviado ......................................................................................... 2 1.2.2. Cálculo detallado .......................................................................................... 3 1.3. Carga a por enfriamiento y/o congelación del género.................................. 4 1.3.1. Caso de solo Enfriamiento........................................................................... 4 1.3.2. Caso de Enfriamiento y congelación.......................................................... 4 1.4. Carga por motores eléctricos ............................................................................. 4 1.5. Carga por enfriamiento del embalaje ............................................................... 4 1.6. Calor por respiración y por renovación del aire (frutas y verduras)........... 5 1.7. Carga diaria.......................................................................................................... 5 1.8. Producción frigorífica necesaria........................................................................ 5 2. Carga por enfriamiento de líquidos.................................................................... 11
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1. Cálculo de la carga térmica de refrigeración en Cámaras Frigoríficas 1.1. Carga a través de los cerramientos Q PAREDES = S x K x (T - t ) x 24horas / día S=
superficie de cerramiento (m2)
K=
coeficiente global de transmisión de calor (kcal/hm2ºC)
T=
temperatura exterior
t=
temperatura interior
Para el cálculo del coeficiente global de transmisión de calor empleamos la siguiente expresión.
K=
1 1 e1 e2 1 + + + .. + hi l1 l2 he
Donde: h=
coeficientes de película (kcal/hm2ºC)
li =
conductividad térmica del material aislante (kcal/hmºC)
e=
espesor material (m)
1.2. Carga de servicio 1.2.1. Cálculo abreviado Normalmente incluye: à
Pérdida por apertura de puestas
à
Pérdida por alumbrado eléctrico
à
Pérdidas de calor desprendido por el personal QSERVICIO = K S xQPAREDES
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Donde Ks se obtiene de la tabla siguiente: Tipo de cámara
Ks
Grandes cámaras de conservación, generalmente provistas de antecámara
0,10
Cámaras de venta al detalle (servicio elevado)
0,25
Cámaras de restaurantes, bares y pastelerías
0,40
1.2.2. Cálculo detallado 1.2.2.1 Pérdidas por apertura de puertas QPUERTAS =
N xV x (he - hi ) VE
N=
número de renovaciones/día
V=
volumen cámara (m3
Ve=
volumen específico del aire (m3/kg)
h=
entalpía del aire (kcal/kg)
1.2.2.2 Pérdidas por alumbrado eléctrico Incandescente
QALUMBRADO = Pot (kw) x 860 x HORAS
Fluorescente si balasto y cebador están en la cámara
QALUMBRADO = Pot (kw) x 860 x 1,25 x HORAS
1.2.2.3 Pérdida por personas QPERSONAS = N º Personas x q persona x HORAS
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1.3. Carga a por enfriamiento y/o congelación del género 1.3.1. Caso de solo Enfriamiento QGENERO = m x Ce x (T - t ) m=
peso de género entrante (kg/día)
Ce=
calor específico del género (Anexo 1)
T=
temperatura de entrada ºc (kcal/kgºc)
t=
temperatura de conservación ºc
1.3.2. Caso de Enfriamiento y congelación QGÉNERO = m x C +0 e x (T - Tc ) + m x L + m x C -0 e x (Tc - t ) Donde: T=
temperatura de entrada
Tc=
temperatura de congelación
t=
temperatura de la cámara
L=
calor latente de congelación
1.4. Carga por motores eléctricos QMOTORES = 632 x Pot (CV ) x 24 horas / día QMOTORES = 860 x Pot (kw) x 24 horas / día
1.5. Carga por enfriamiento del embalaje Aunque el producto se congele dentro de la cámara, se considera que el embalaje en ningún caso se congela.
Q = me x Ceembalaje x (T - t ) Donde: me =
peso del embalaje (sin género) entrante (kg/día)
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Ce=
calor específico del embalaje
T=
temperatura de entrada del embalaje (la misma que para el género)
t=
temperatura de la cámara
1.6. Calor por respiración y por renovación del aire (frutas y verduras) QRESPIRACIÓN = m PRODUCTO x q RESPIRACIÓN QRENOVACIÓN = V ´ 4 Renovaciones ´ 20 kcal/día por m 3 Donde: mPRODUCTO= Cantidad de producto almacenado en la cámara en kg qrespiración=
Calor de respiración diaria del producto (kcal/kg día)
V=
Volumen de la cámara en m3
1.7. Carga diaria QDIARIA = QPAREDES + QSERVICIO + QGÉNERO + QMOTORES + QEMBALAJE + QRESPIRACIÓN + QRENOVACIÓN
1.8. Producción frigorífica necesaria Q0 =
Horas de funcionamiento
Cs=
QDIARIA x Cs N º Horas funcionamiento
16 horas conservación 18 horas congelación
coeficiente de seguridad, si es desconocido debe tomarse entre 1,10 y 1,15
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Tabla 1. Calores específicos y temperaturas de conservación y congelación de diversos líquidos y productos alimenticios
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Tabla 2. Conductividad térmica de materiales de construcción habituales Material ROCAS Y MATERIALES NATURALES. Rocas y terrenos - Rocas compactas - Rocas porosas - Arena con humedad natural - Suelo coherente humedad natural Arcilla
Densidad aparente
Conductividad térmica λ
kg / m³
kcal/h m ºC
(W / m ºC)
2500 - 3000 1700 - 2500 1700 1800 2100
3,00 2,00 1,20 1,80 0,80
(3,50) (2,33) (1,40) (2,10) (0,93)
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Material
Densidad aparente
Materiales suelos de relleno desecados al aire, en forjados, etc - Arena - Grava rodada o de machaqueo - Escoria de carbón - Cascote de ladrillo PASTAS, MORTEROS Y HORMIGONES Revestimientos continuos - Morteros de cal y bastardos - Mortero de cemento - Enlucido de yeso - Enlucido de yeso con perlita Hormigones normales y ligeros Hormigón armado (normal) - Hormigón con áridos ligeros - Hormigón con áridos ligeros - Hormigón con áridos ligeros - Hormigón celular con áridos silíceos - Hormigón celular con áridos silíceos - Hormigón celular con áridos siiíceos - Hormigón celular sin áridos - Hormigón en masa con grava normal: con áridos ligeros con áridos ordinarios, sin vibrar con áridos ordinarios, vibrado - Hormigón en masa con arcilla expandida - Hormigón en masa con arcilla expandida Fábrica de bloques de hormigón incluidas juntas (1) - Con ladrillos silicocalcáreos macizo - Con ladrillos silicocalcáreos perforado - Con bloques huecos de hormigón - Con bloques huecos de hormigón - Con bloques huecos de hormigón - Con bloques hormigón celular curado vapor - Con bloques hormigón celular curado vapor - Con bloques hormigón celular curado vapor - Con bloques hormigón celular curado aire - Con bloques hormigón celular curado aire - Con bloques hormigón celular curado aire Placas o paneles - Cartón-yeso - Hormigón con fibra de madera - Placas de escayola LADRILLOS Y PLAQUETAS - Fábrica de ladrillo macizo - Fábrica de ladrillo perforado - Fábrica de ladrillo hueco - Plaquetas VIDRIO (2) - Vidrio plano para acristalar METALES - Fundición y acero - Cobre - Bronce - Aluminio MADERA - Maderas frondosas - Maderas de coniferas - Contrachapado
Conductividad térmica λ
kg / m³
kcal/h m ºC
(W / m ºC)
1500 1700 1200 1300
0,50 0,70 0,16 0,35
(0,58) (0,81) (0,19) (0,41)
1600 2000 800 570
0,75 1,20 0,26 0,16
(0,87) (1,40) (0,30) (0,18)
2400 600 1000 1400 600 1000 1400 305
1,40 0,15 0,28 0,47 0,29 0,58 0,94 0,08
(1,63) (0,17) (0,33) (0,55) (0,34) (0,67) (1,09) (0,09)
1600 2000 2400 500 1500
0,63 1,00 1,40 0,10 0,47
(0,73) (1,16) (1,63) (0,12) (0,55)
1600 2500 1000 1200 1400 600 800 1000 800 1000 1200
0,68 0,48 0,38 0,42 0,48 0,30 0,35 0,40 0,38 0.48 0,60
(0,79) (0,56) (0,44) (0,49) (0,56) (0,3'5) (0,41) (0,47) (0,44) (0,56) (0,70)
900 450 800
0,16 0,07 0,26
(0,18) (0,08) (0,30)
1800 1600 1200 2000
0,75 0,65 0,42 0,90
(0,87) (0,76) (0,49) (1,05)
2500
0,82
(0,95)
7850 8900 8500 2700
50 330 55 175
(58) (384) (64) (204).
800 600 600
0,18 0,12 0,12
(0,21) (0,14) (0,14)
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Material - Tablero aglomerado de partículas PLÁSTICOS Y REVESTIMIENTOS DE SUELOS - Linóleo - Moquetas, alfombras MATERIALES BITUMINOSOS - Asfalto - Betún - Láminas bituminosas MATERIALES TÉRMICOS - Arcilla expandida - Arcilla expandida - Aglomerado de corcho U.N.E. 5.690 - Espuma elastomérica - Fibra de vidrio: Tipo I Tipo II Tipo III Tipo IV Tipo V Tipo VI - Lana mineral: Tipo I Tipo II Tipo III Tipo IV Tipo V - Perlita expandida - Poliestireno expandido U.N.E 53.310: Tipo I Tipo II Tipo III Tipo IV Tipo V - Poliestireno extrusionado - Polietileno reticulado - Polisocianurato, espuma de - Poliuretano conformado, espuma de Tipo I Tipo II Tipo III Tipo IV - Poliuretano aplicado in situ, espuma de Tipo I Tipo II - Urea formol, espuma de - Urea formol, espuma de - Vermiculita expandida - Vidrio celular
Densidad aparente
Conductividad térmica λ
kg / m³
kcal/h m ºC
(W / m ºC)
650
0,07
(0,08)
1200 1000
0,16 0,04
(0,19) (0,05)
2100 1050 1100
0,60 0,15 0,16
(0,70) (0,17) (0,19)
300 450 110 60
0,073 0,098 0,034 0,029
(0,085) (0,114) (0,039) (0,034)
10 - 18 19 - 30 31 - 45 46 - 65 66 - 90 91
0,038 0,032 0,029 0,028 0,028 0,031
(0,044) (0,037) (0,034) (0,033) (0,033) (0,036)
30 - 50 51 - 70 71 - 90 91 - 120 121 - 150 130
0,036 0,034 0,033 0,033 0,033 0,040
(0,042) (0,040) (0,038) (0,038) (0,038) (0,047)
10 12 15 20 25 33 30 35
0,049 0,038 0,032 0,029 0,028 0,028 0,033 0,022
(0,057) (0,044) (0,037) (0,034) (0,033) (0,033) (0,038) (0,026)
32 35 40 80
0,020 0,020 0,020 0,034
(0,023) (0,023) (0,023) (0,040)
35 40 10 - 12 12 - 14 120 160
0,020 0,020 0,029 0,030 0,030 0,038
(0,023) (0,023) (0,034) (0,035) (0,035) (0,044)
(1) Las densidades se refieren al bloque, no a la fábrica (2) Véase tabla deresistencias térmica
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Tabla 3. Resistencias térmicas superficiales en m2·h·ºC/kcal (m2·ºC/w)
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2. Carga por enfriamiento de líquidos Q = m ´ Ce ´ (T - t ) = V ´ r ´ Ce ´ (T - t ) Donde: Q=
Carga por enfriamiento de liquido en kcal/h
m=
Peso del líquido a enfriar en kg/h
Ce=
Calor específico del líquido (kcal/kg ºC)
T=
Temperatura inicial del líquido
t=
Temperatura final del líquido
V=
Volumen del líquido a enfriar en m3/h
ρ=
Densidad del líquido (kg/m3)
Tabla 4. Propiedades de algunas salmueras
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