BALANCE TÉRMICO DE LA
INSTALACION FRIGORIFICA
Introduccion
• El balance termico tiene por objeto
determinar la potencia frigorifica del
compresor(es) necesarios para asegurar el
buen funcionamiento de la instalacion.
• Para poder realizar la eleccion de los equipos
frigorificos.
Las necesidades de una instalacion estan en funcion de :
Regimen de trabajo Clima
Tipo, cantidad y estado del producto Ce
Calor de respiracion del producto Presencia de entrada del personal
Calor desprendido por la iluminacion
Calor introducido en los desescarches, entre otros
𝑄𝑡 = 𝑄𝑖
𝑖
Donde:
𝑄𝑡: potencia frigorífica total
𝑄𝑖: potencia frigorífica a las distintas
Calculo del balance termico
Calculo de la carga térmica debida a las perdidas por transmisión por paredes, techo, suelo, Q1
El flujo de calor a través de una superficie de un determinado espesor, en régimen estacionario y en cuyos lados Te> Ti esta dado por:
𝑄1 = 𝑈 ∗ 𝑆 ∗ ∆𝑡
𝑄1: calor que atraviesa el cerramiento por unidad de tiempo(Kcal/h)
𝑈: coeficiente global de transmisión de calor(Kcal/m2hºC) 𝑆: superficie del cerramiento (m2)
Coeficiente global de transmision,U: 𝐼 𝑈 = 1 ∝𝑒 + 𝛿𝑖/𝜆𝑖 𝑖 + 1/∝𝑖 Donde:
∝𝑒 y ∝𝑖: coeficientes globales de transmisión de calor(Kcal/m2hºC) 𝛿𝑖: espesor de cada uno delos materiales(m)
𝜆𝑖: conductividad térmica de c/u de los materiales(Kcal/mhºC)
En el caso se utilicen paneles sandwich, se suele despreciar el espesor quedando la expresión anterior:
𝐼 𝑈 = 1 ∝𝑒 + 𝛿𝑎 𝜆𝑎 + 1/∝𝑖
Donde el tipo de aislante vendrá determinado por factores económicos y técnicos.
Elegido el tipo de aislante y el espesor se conoce el valor de U.
El espesor de aislante se determina para unas perdidas de calor a través de los cerramientos, q, oscilan 6,98 y14 w/m2( 6 y 12 Kcal/m2h) siendo mas frecuente fichar el valor en:
9,3 w/m2(8 Kcal/hm2), para cámaras de refrigeración 6,98 w/m2(6 Kcal/hm2) para cámaras de congelación
𝑞 = 𝑈 ∗ ∆𝑡
Donde:
𝑞: perdida de calor a través del cerramiento(w/m2 ó Kcal/hm2)
𝑈: coeficiente global de transmisión de calor a (w/m2ºC ó Kcal/hm2ºC), través del cerramiento
∆𝑡: salto térmico(ºc)
• Para determinar ∆𝑡 según la orientación de los cerramientos, existen métodos:
1º Método TABLA 11.1 Siendo:
𝑡𝑒𝑐 = temperatura exterior de calculo
𝑡𝑒𝑐 = 0,4 𝑡𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎 + 0,6 𝑡 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑎 Donde:
𝑡 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑎: tmáx del mes mas cálido de funcionamiento de la instalación frigorífica ºC.
𝑡𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎: tmedia del mes mas cálido de funcionamiento de la instalación frigorífica ºC.
2º Método
Tabla nº11,2
2º Método
Tabla nº11,2
Temperatura de techos de cámara próximos ala cubierta de la nave= 50ºC
Cuando el techo no esta protegido por una cubierta , también se considera la t por efecto de la radiación
T en techos alejados de la cubierta con buena circulación de aire = 30ºC
T de paredes interiores o intermedias = 25-30ºC T exterior sin distinción de orientación= 36ºC
Si se desea considerar el efecto dela orientación,. Se utiliza los métodos anteriores
T suelo = 18ºC. Si el suelo esta dotado de una cámara de aireación debe tomarse una temperatura superior
• Una ves ubicado el valor de q( Kcal/ hm2)se
puede calcular la carga de transmisión Q1(Kcal/ día)
𝑄1 = 𝑞 ∗ 𝑆 ∗ 24
Como la t del recinto frigorífico es cte el flujo Q ira variando con la temperatura exterior de una forma exacta:
𝑄 1,24ℎ = 𝑈 ∗ 𝑆 ∗ 𝑇𝑒 − 𝑇𝑖 ∗ 𝑑𝑡
24
Si se supone que te es cte durante el dia: te-ti=
∆𝑡 = cte, entonces:
𝑄 1,24ℎ = 𝑈 ∗ 𝑆 ∗ 𝑇𝑒 − 𝑇𝑖 ∗ 𝑑𝑡 24 0 = 𝑈 ∗ 𝑆 ∗ ∆𝑡 ∗ 24Pero realmente ocurre que te no es una temperatura cte siendo por tanto Q1 una carga térmica mayorada
Calculo de la carga térmica debida a las ne cesidades por renovación de aire, Q1
Q1 = Q21 + Q22
a) Carga térmica debida a las necesidades por renovación térmica de aire, Q21
Renovaciones técnicas aconsejables para una buena conservación del producto.
El aire de cámaras frigoríficas con t de trabajo superiores a punto de congelamiento debe renovarse por aire fresco, con una frecuencia en función del producto.
El numero de renovaciones variara entre 1-5 veces el volumen total dela camara cada 24h.
La carga térmica quedara:
Q21 = 𝑚𝑎 ∗ ∆ℎ = 𝑉 ∗ 𝜌 ∗ 𝑛 ∗ ∆ℎ
Donde:
Q21: carga térmica debida alas renovaciones técnicas de aire(Kcal/dia)
𝑚𝑎: masa de aire( Kg/ dia) 𝑉: volumen del recinto ( m3)
𝜌: densidad ,media del aire entre las condiciones exteriores e interiores ( Kg/ m3)
𝑛: numero de renovaciones tecnicas ( renovaciones/ dia)
∆ℎ: diferencia de entalpia entre el aire exterior y el aire interior
b) Carga térmica debida a las necesidades por renovaciones equivalente de aire , 𝐐𝟐𝟐
Aquella perdida debido a las infiltraciones, según el V de la cámara y al nº de veces que abren las puertas, dependiendo también del nivel de T del recinto.
Q22 = 𝑚𝑎 ∗ ∆ℎ = 𝑉 ∗ 𝜌 ∗ 𝑑 ∗ ∆ℎ
Donde:
Q22: carga térmica debida alas renovaciones técnicas de aire(Kcal/dia)
𝑚𝑎: masa de aire( Kg/ dia) 𝑉: volumen del recinto ( m3)
𝜌: densidad ,media del aire entre las condiciones exteriores e interiores ( Kg/ m3)
𝑑: numero de renovaciones equivalentes ( renovaciones/ día) ∆ℎ: diferencia de entalpia entre el aire exterior y el aire interior
• Formulas empírica en función de la dimensión de la puerta y el tiempo de apertura 𝑄22 = 𝜃 1 3 𝜌1 ∗ 𝐴 𝐻(1 − 𝜌𝑒 𝜌𝑖)∆ℎ Siendo:
𝑄22: carga térmica debida a renovaciones equivalentes de aire(Kw)
𝜃: tiempo de apertura e la puerta (24h) 𝜌𝑖: densidad el aire interior ( kg/m3) 𝜌𝑒: densidad el aire exterior( kg/m3) 𝐴: área de la puerta(m2)
𝐻: altura de la puerta(m)
∆ℎ: diferencia de entalpias entre el aire interior y el exterior (Kj/Kg)
• En la ecuación de Tamm, el volumen de aire que penetra en el reciento frigorífico por apertura de la puerta(m3/s)se calcula: 1 3𝐴 𝐻(1 − 𝜌𝑒 𝜌𝑖) Siendo: 𝑚𝑎 = 𝜌𝑖 ∗ 𝜃 ∗ 𝑉
Posteriormente, Fritzche y Liliemblum establecieron el factor de corrección de la ecuación anterior:
𝐾 = 0,48 + 0,004 𝑡𝑒 − 𝑡𝑖
Siendo:
𝑄"22 = 𝐾 ∗ 𝑄22
Existen otras ecuaciones debido a renovaciones equivalentes de aire:
𝑄22 = 𝑚𝑎 ∗ ∆ℎ
Siendo:
𝑚𝑎 = 𝜌𝑖 ∗ 𝜃 ∗ 𝑉
Donde:
𝑚𝑎: masa de aire( Kg/ día) 𝑉: volumen del recinto ( m3)
𝜌: densidad ,media del aire entre las condiciones exteriores e interiores ( Kg/ m3) 𝜃: tiempo de apertura de la puerta(s/dia)
