UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA DE LA SELVAFACULTAD DE INGENIERA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIASDEPARTAMENTO ACADMICO DE CIENCIA, TECNOLOGA E INGENIERA DE ALIMENTOSAO DE LA CONSOLIDACIN ECONMICA Y SOCIAL DEL PER

BALANCE TERMICO EN LA INSTALACION FRIGORIFICA

CURSO : REFRIGERACION Y CONGELACION DE ALIMENTOS DOCENTE : FOLLEGATI ROMERO, MIlagros

ALUMNO : SOLDEVILLA LA TORRE, Mario

CICLO : 2014 0

TINGO MARA - PERUI. INTRODUCCINEl calculo del balance trmico de una instalacin frigorfica pretende determinar la potencia frigorfica necesaria para cubrir las necesidades de la instalacin y, en consecuencia, realizar la eleccin de los equipos frigorficos de acuerdo con este calculo: compresor o compresores precisos, capaces de satisfacer las necesidades calculadas, evaporadores, condensadores, etc.Las necesidades de la instalacin ser en funcin de: Rgimen de trabajo. Clima. Tipo, cantidad y estado del producto a su entrada a la instalacin. Calor especifico del producto (antes y despus de su congelacin, si esta fuese necesaria). Calor de respiracin del producto. Renovaciones de aire precisas y calor introducido en el recinto por la apertura de puertas. Presencia o entrada de personal en el recinto. Calor desprendido por la iluminacin y otros elementos en la cmara. Calor introducido en los desescarches de los evaporadores, etc.Por tanto, se puede decir que la potencia frigorfica total ser la suma de las necesidadesfrigorficas anteriormente citadas.

Siendo:QT= potencia frigorfica total.Qi= potencia frigorfica atribuibles a las distintas aportaciones de calor al reciento frigorfico.

La determinacin de estas necesidades frigorficas o balance trmico de la instalacin frigorfica es el calculo que con mas frecuencia se realiza en los proyectos de instalaciones frigorficas, ya que con este dato resulta posible elegir de entre los equipos comerciales existentes en el mercado aquellos que se adaptan mejor a las necesidades del proyecto. Su calculo se realiza para las condicionesmas desfavorables.

II. CALCULO DEL BALANCE TERMICO

2.1. Calculo de la carga trmica debida a las perdidas por trasmisin por paredes, techo y suelo, Q1.El calor trasmitido (flujo de calor) a travs de una superficie de espesor , en rgimen estacionario, y cuyos lados existen temperaturas te y ti (exterior e interior, te>ti) viene dado, por la expresin:

Donde:Q1= Calor total que atraviesa el cerramiento por unidad de tiempo, en Kcal/h.U= Coeficiente global de trasmisin de calor, funcin de los materiales utilizados en el cerramiento, en Kcal/m2hC.S= Superficie del cerramiento, en m2.t= Variacin de temperatura entre el exterior y el interior, en C.

El coeficiente global de trasmisin , U, se obtiene de la expresin:

Donde: e y i= Coeficientes globales de trasmisin de calor por conveccin, en la cara externa e interna, respectivamente del cerramiento, Kcal/m2hC.= Espesor de cada uno de los materiales que componen el cerramiento, m.i= Conductividad trmica de cada uno de los materiales que componen el cerramiento, Kcal/m2hC.

En el caso de la utilizacin de paneles sndwich, se suele despreciar el espesor de cada una de las capas que forman el parmetro , a excepcin de la capa de aislante que es por tanto la nica considerada, simplificndose de esta forma el calculo. Bajo este supuesto, la expresin anterior quedara:

donde, la eleccin del tipo de aislante vendr determinada por los factores de tipo econmico y de tipo tcnico, indicados en el capitulo anterior.Elegido el tipo de aislante y su espesor se conoce el valor de U. Generalmente y como ya se indico anteriormente, el espesor de aislante se determina para unas perdidas de calor a travs de los cerramientos, q, comprendidas entre 6,98 y 14 w/m2 (6 y 12 kcal/hm2), siendo mas frecuente fijar dicho valor en 9,3 w/m2 (8 kcal/hm2) para cmaras de refrigeracin y en 6,98 w/m2 (6 kcal/hm2) para cmaras de congelacin o de conservacin de congelados.

siendo: q= Perdidas de calor a travs del cerramiento, w/m2 o kcal/hm2.U= Coeficientes global de trasmisin de calor a travs del cerramiento, w/m2 o kcal/hm2.t= Salto trmico, te-ti, C.

El valor de q varia con la temperatura exterior si se considera constante la temperatura interior del recinto frigorfico. Para determinar el valor de t, segn la orientacin de los cerramientos, existen distintos mtodos de los que se citaran dos:

1er mtodo:Los valores de las temperaturas en los distintos cerramientos, techo y suelo se indican en la tabla 11.1.Tabla 11.1- Temperaturas en los distintos parmetros segn la situacin de la pared o segn se trate de techo o sueloSuperficieOrientacionTemperatura (C)

ParedesNorte0,6 tec

Surtec

Este0,8 tec

Oeste0,9 tec

Techotec

Suelo(tec +15)/2

tec= Temperaturas exterior de calculo (C). Para la determinacin de esta temperatura se ahn desarrollado formulas empricas que tratan de evitar que se sobredimensione la instalacin frigorifca cuando se considera la temperatura mxima exterior.

donde: tmaxima= Temperatura mxima del mes mas clido de funcionamiento de la instalacin frigorfica en C.tmedia= Temperatura media del mes mas clido de funcionamiento de la instalacin frigorfica en C.

2do Mtodo:Los valores de las temperaturas en los distintos cerramientos, techo y suelo se indican en la tabla 11.2.Tabla 11.2- Temperaturas en los distintos parmetros segn la situacin de la pared o segn se trate de techo o sueloSuperficieOrientacinTemperatura (C)

ParedesNorte0,6 tec

Surtec + 5

Este0,8 tec

Oestetec + 8

Techotec + 12

Suelo(tec + 15)/2

Algunos autores asignan a los distintos cerramientos las siguiente temperaturas: Temperatura de techos de cmaras prximos a la cubierta de la nave =50C.Cuando el techo dela cmara no esta protegido por una cubierta, tambin puede tomarse esta temperatura por considerar el efecto de la radiacin. Temperatura en techos alejados de la cubierta con buena circulacin de aire = 30C. Temperatura de paredes interiores o intermedias =25-30C. Temperatura exterior sin distincin de orientacin =36C.Si desea considerar el efecto de la orientacin se utilizan mtodos expuestos anteriormente. Temperatura en suelo =18C. Si el suelo esta dotado de una cmara de aireacin debe tomarse una temperatura superior.Una ves fijado el valor de q (kcal/hm2), se pueden calcular las perdidas por trasmisin, Q1 (kcal/dia), mediante la expresin:

Destacar que el coeficiente global de transferencia de calor U ha sido calculado (para determinar el espesor de aislante) considerando constantes las perdidas a travs de los cerramientos, q y la diferencia de temperatura, t, cuando ambos parmetros suelen variar durante el da. Como la temperatura interior del recinto frigorfico es constante, el flujo Q ira variando con la temperatura exterior.De una forma exacta:

En la realidad ocurre que te no es una temperatura constante siendo por tanto Q1 una carga trmica mayorada.

2.2. Calculo de la carga trmica debida a las necesidades por renovacin de aire Q2.La carga trmica a evacuar de un recinto frigorfico debido a la renovacin de aire es una variable que puede descomponerse en suma de otras dos:

a) Carga trmica debida a las necesidades por renovaciones tcnicas de aire Q2,1.Es la debida a aquellas renovaciones que tcnicamente son aconsejables para la buena conservacin del producto.El aire de las cmaras frigorficas con temperatura de trabajo superiores al punto de congelacin, debe renovarse por aire fresco, con una frecuencia que depender del producto almacenado (tabla 11.3).Los productos almacenados, desprenden gases como etileno, CO2 y otros, ejerciendo una influencia negativa sobre su conservacin, por lo que deben ser eliminados del ambiente de la cmara, recurrindose para ello a la renovacin del aire viciado por aire mas puro del exterior.El numero de renovaciones tcnicas puede variar entre 1-5 veces el volumen total de la cmara cada 24 horas.La carga trmica debida a este concepto ser:

siendo:Q2,1= Carga trmica debida a renovaciones tcnicas de aire, kcal/da.ma= masa de aire, kg/da.V= Volumen del reciento, m3.= Densidad media el aire entre las condiciones exteriores e interiores, kg/m3.n= Numero de renovaciones tcnicas, renovaciones/da.h= diferencia de entalpias entre el aire exterior e interior, kcal/kg.

b) Carga trmica debida a las necesidades por renovaciones equivalentes de aire Q2,2.Es aquella obtenida en funcin de las perdidas por infiltraciones, segn el volumen de la cmara y numero de veces que se abren las puertas, dependiendo tambin del nivel de temperatura del reciento frigorfico (tabla 11.4).

donde:Q2,2= Carga trmica debida a renovaciones equivalentes de aire, kcal/da.ma= masa de aire, kg/da.V= Volumen del reciento, m3.= Densidad media el aire entre las condiciones exteriores e interiores, kg/m3.d= Numero de renovaciones equivalentes, renovaciones/da.h= diferencia de entalpias entre el aire exterior e interior, kcal/kg.

Tabla 11.4- Numero de renovaciones de aire diarias por aperturas de puertas e infiltraciones, segn el volumen de la cmara y su nivel de temperaturaVolumen de la cmara (m3)Renovaciones de aire diariasVolumen de la cmara (m3)Renovaciones de aire diarias

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