Balance Térmico de La Instalacion Frigorifica

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 aportaciones del calor al recinto frigorífico

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) ∆𝑡: diferencia de temperaturas(ºC)

Coeficiente global de transmision,U: 𝐼 1 = + 𝛿𝑖/𝜆𝑖 + 1/∝𝑖 𝑈 ∝𝑒 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 1 𝛿𝑎 = + + 1/∝𝑖 𝑈 ∝𝑒 𝜆𝑎

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: 24

𝑄 1,24ℎ = 𝑈 ∗ 𝑆 ∗

𝑇𝑒 − 𝑇𝑖 ∗ 𝑑𝑡 0

Si se supone que te es cte durante el dia: te-ti= ∆𝑡 = cte, entonces: 24

𝑄 1,24ℎ = 𝑈 ∗ 𝑆 ∗

𝑇𝑒 − 𝑇𝑖 ∗ 𝑑𝑡 = 𝑈 ∗ 𝑆 ∗ ∆𝑡 ∗ 24 0

Pero 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 = Q 21 + Q 22 a) Carga térmica debida a las necesidades por renovación térmica de aire, Q 21 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: Q 21 = 𝑚𝑎 ∗ ∆ℎ = 𝑉 ∗ 𝜌 ∗ 𝑛 ∗ ∆ℎ Donde: Q 21 : 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. Q 22 = 𝑚𝑎 ∗ ∆ℎ = 𝑉 ∗ 𝜌 ∗ 𝑑 ∗ ∆ℎ Donde: Q 22 : 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

1 𝜌𝑒 = 𝜃 𝜌1 ∗ 𝐴 𝐻(1 − )∆ℎ 3 𝜌𝑖

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 𝜌𝑒 𝐴 𝐻(1 − ) 3 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)

El volumen del aire infiltrado en función dela temperatura y dimensiones de la puerta: 𝑎∗𝐻 𝑉= 0,0072 ∗ 𝐻 ∗ ∆𝑡 4 Siendo: 𝑉: volumen del recinto ( m3) 𝑎: anchura de la puerta (1,2-2m) 𝐻: altura de la puerta (2,2-3,5m) ∆𝑡 : diferencia de temperatura entre el aire interior y el aire exterior(ºc)