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T2.- Carga Trmica de Refrigeracin

T2.- Carga Trmica Refrigeracin

Tecnologa Frigorfica (I.I.)

Ingeniera Elctrica y EnergticaMquinas y Motores Trmicos

Departamento:Area:

CARLOS J RENEDO [email protected]: ETSN 236 / ETSIIT S-3 28

http://personales.unican.es/renedoc/index.htmTlfn: ETSN 942 20 13 44 / ETSIIT 942 20 13 82

Las trasparencias son el material de apoyo del profesor para impartir la clase. No son apuntes de la asignatura. Al alumno le pueden servir como gua para recopilar informacin (libros, ) y elaborar sus propios apuntes


1.- Introduccin

2.- Espacios Refrigerados

3.- Transmisin de Calor

4.- Cargas Trmicas

5.- Aislantes

6.- Ejemplos de Clculo


CAMPOS DE UTILIZACIN

DEL FRO

Productos perecederos

Climatizacin

Baja temperatura

Aplicaciones industriales

Pequeas mquinas domsticas Refrigeracin Congelacin Almacenamiento Transporte Instalaciones Industriales (cerveza, leche)

De confort Climas industriales

Superconductividad Criogenia Metalurgia Biomdicas Liofilizacin (tambin en otros usos) Usos clnicos

Industria Qumica Construccin (Fraguado) Fbricas hielo Pistas patinaje

1.- Introduccin (I)


Mtodos de clculo de cargas trmicas: Cargas instantneas Funciones de transferencia Mtodos numricos

En el caso de las cargas trmicas de refrigeracin el proceso es bastante ms sencillo.

Para equipos de pequeas dimensiones basta normalmente la utilizacin de tablas. Sin embargo, para la utilizacin de tablas han de conocerse los fundamentos tericos.

1.- Introduccin (II)


Requisitos que deben cumplir los espacios refrigerados: Aislamiento frente a la transmisin de calor. Barrera de vapor contra la humedad Sellado de juntas Puertas de acceso de dimensiones adecuadas Pero hermticas. Proteccin frente a focos de calor (pinturas, revestimientos)

2.- Espacios Refrigerados (I)


Aislamiento frente a la transmisin de calorUn buen aislante debe satisfacer ciertos requisitos:

Resistencia mxima al flujo de calor Estabilidad: no se debe pudrir No debe ser inflamable No debe absorber humedad, ya que puede perder sus propiedades Debe ser a prueba de roedores e insectos Debe ser manejable y fcil de instalar Debe tener un precio razonable De fcil disposicin

2.- Espacios Refrigerados (II)


Barrera de vapor frente a la humedad

La mayor parte de los aislantes trmicos pierden sus caractersticas aislantes por la presencia de humedad en su interior

El agua acumulada puede apelmazar el aislante y hacer que ste pierda parte de sus propiedades (desplaza el aire)

Si el agua se llega a congelar, puede destruir las paredes del espacio refrigerado al dilatarse

Es habitual sellar la pared exterior, dejando juntas en la pared interior para evacuar la humedad, que se convertir en escarcha en el evaporador

2.- Espacios Refrigerados (III)


Barrera de vapor frente a la humedad

La mayor parte de los aislantes trmicos pierden sus caractersticas aislantes por la presencia de humedad en su interior

El agua acumulada puede apelmazar el aislante y hacer que ste pierda parte de sus propiedades (desplaza el aire)

Si el agua se llega a congelar, puede destruir las paredes del espacio refrigerado al dilatarse

Es habitual sellar la pared exterior, dejando juntas en la pared interior para evacuar la humedad, que se convertir en escarcha en el evaporador

2.- Espacios Refrigerados (III)

La humedad condensa si la T superficial es inferior a la de roco del aire


2.- Espacios Refrigerados (IV)

Puertas de acceso

Deben asegurar la continuidad del aislante. Por ello, a veces su peso es excesivo y necesitan slidos sistemas de anclaje

Otros casos, como las vitrinas expositoras, no se deben empaar

El cristal es un aislante pobre, por lo que la solucin pasa por varias capas con cmara de aire, nitrgeno, argn u otros gases nobles


2.- Espacios Refrigerados (IV)

Puertas de acceso

Deben asegurar la continuidad del aislante. Por ello, a veces su peso es excesivo y necesitan slidos sistemas de anclaje

Otros casos, como las vitrinas expositoras, no se deben empaar

El cristal es un aislante pobre, por lo que la solucin pasa por varias capas con cmara de aire, nitrgeno, argn u otros gases nobles


2.- Espacios Refrigerados (V)

Proteccin frente a focos de calor

Por puro sentido comn, no se debe situar maquinaria productora de calor cerca de los espacios refrigerados (calderas, etc.)

Si es posible, evitar el emplazamiento con el exterior expuesto al sol

Si no es posible, provocar sombras, pintar la superficie de color blanco o revestirla de aluminio


3.- Transmisin de Calor (I)

Para la transmisin de calor es necesario diferencia de T, transmitindose el calor de los cuerpos de mayor T a los de menor

La Termodinmica estudia los procesos de transferencia de energa en sistemas en equilibrio

La Transmisin de Calor complementa los principios de la Termodinmica, de manera que puedan determinarse aspectos tales como:

Velocidad de la transferencia de calor Estados intermedios

Los mecanismos de transmisin de calor: Conduccin, en el interior de los cuerpos Conveccin, entre slidos y fluidos Radiacin, a travs de un fluido, o el vaco


CONDUCCION: en el interior de los slidosConductividad trmica, (W / m C), (tablas)

es funcin de la temperatura del material

0,043

0,1280,3-5

CorchoGranito

Hormign (seco)Ladrillo

2040,14-0,35

1386

AluminioCartn

CementoCobre

(W / m C)Material (W / m C)Material

413401392

200 K273 K400 K

(W / m C)Cobre

Conductores ( ) Aislantes trmicos ( )

Casos tpicos de conduccin trmica (I)1.- Para una pared de conductividad trmica

La resistencia de conduccin de la pared Rk = / A

kRpetpit

A

petpitpetpit

AP

=

=

=

3.- Transmisin de Calor (II)


2.- Para una pared plana recubierta de un aislante de conductividad

=

=

= petptA

ptpitAP

AA

petpit

kRpetpt

kRptpit

+

=

=

=

3.- Para dos paredes en paralelo de reas A1 y A2 de material diferente, de igual espesor, , cada una de ellas con conductividad trmica, 1, 2Siendo Rk la resistencia trmica equivalente de las dos paredes

;kR

petpit

2kRpetpit

1kRpetpitPPP 21

=

+

=+=

2kR1

1kR1

kR1

+=

Casos tpicos de conduccin trmica (II)

=

=

A

petpt

A

ptpit

;kRkR

petpit

+

=

3.- Transmisin de Calor (III)


L)ir/er(Ln

petpit

)ir/er(LnpetpitL

pi

pi

2

2

=

Casos tpicos de conduccin trmica (III)

=P

4.- Para una tubera cilndrica de conductividad trmica La resistencia de conduccin del tubo

5.- Tubera cilndrica rodeada de una vaina aislante de conductividad ,

=

L)ir/er(Ln

ptpit

pi2

2

kRpetpt

kRptpit

L)ir/er(Ln

petpt =

=

=

pi

;L

)ir/er(LnkTuboR pi2=

;kR

petpit =

;kRkR

petpit

+

=

=

=

= )r/er(LnpetptL)ir/r(Ln

ptpitLP

2

2 pipi

3.- Transmisin de Calor (IV)


CONVECCION: entre slidos y fluidos

Coeficiente de transmisin de calor slido-fluido o coeficiente de conveccin, (W / m2 C); es variable con geometra del slido, la orientacin, la naturaleza del fluido y del tipo de conveccin

Existen dos tipos de conveccin:Forzada; el fluido en movimiento, una bomba, un ventilador, viento,

corriente de agua, etc; elevadoNatural, el fluido est en reposo, bajo

Dos tipos de fluidos:Gases tienen un bajo Lquidos poseen un elevadoEvaporaciones y condensaciones, ms elevado

3.- Transmisin de Calor (V)


La transmisin de calor para una pared o una tubera rodeada por un fluido

Pudindose expresar el calor transmitido en funcin de la resistencia de conveccin (Rc) entre el slido y el fluido:

Entre una superficie y un fluido, para aumentar la transmisin de calor

Pasar de conv. natural a forzada, incrementando el coeficiente

Si el fluido es gas, se colocan aletas

;cR

ftpt

A1

ftptftptAP

=

=

=

(batera)

;1Ac

R =

3.- Transmisin de Calor (VI)


La transmisin de calor para una pared o una tubera rodeada por un fluido

Pudindose expresar el calor transmitido en funcin de la resistencia de conveccin (Rc) entre el slido y el fluido:

Entre una superficie y un fluido, para aumentar la transmisin de calor

Pasar de conv. natural a forzada, incrementando el coeficiente

Si el fluido es gas, se colocan aletas

;cR

ftpt

A1

ftptftptAP

=

=

=

(batera)

;1Ac

R =

3.- Transmisin de Calor (VI)

50 a 10.000Forzada para agua10 a 200Forzada para aire20 a 100Natural para agua5 a 25Natural para aire

(W/m2C)Tipo de conveccin


Dificultad en calcular , para ello existe formulacin de carcter experimental.

Correlaciones de ASHRAE conveccin natural aire:

Superficies cilndricas de dimetro exterior D(Si D < 0,1 m se toma D = 0,1 m)

Posicin vertical:

Posicin horizontal:

Superficies planas; (Si L H < 0,1 m se toma L H = 0,1 m)

Vert, altura H:

Hor. anchura L: Calor hacia abajo:Calor hacia arriba:

[ ] 25,0Dt42,1 =[ ] 25,0Dt32,1 =

[ ] 25,0Lt59,0 =[ ] 25,0Lt32,1 =

[ ] 25,0Ht42,1 =

Unidades?

3.- Transmisin de Calor (VII)


3.- Transmisin de Calor (VIII)


RADIACION: transmite el calor incluso en el vaco

La cantidad de calor que abandona un cuerpo:

= 5,67 10-8 (W / m2 K4) emisividad superficial, depende del color

411 tAP poremitido =

Cuerpo negro: radiador perfecto, =1Cuerpo gris, 0 < < 1

0,23Acero inox. pulido

0,55Acero inox. oxidado

0,07Plomo pulido

0,43Plomo spero

0,94Ladrillo

0,95Agua

0,9Tierra0,97Hielo

0,92Madera

0,88Nieve

0,05Aluminio pulido

0,26Aluminio oxidado

0,11EmisividadAcero pulidoMaterial

0,05EmisividadAcero oxidadoMaterial

3.- Transmisin de Calor (IX)


1R =++

La energa recibida puede ser: Absorbida (), en equilibrio es igual a Reflejada (R ) Trasmitida (), [en los cuerpos opacos es nula]

Factor de forma F marca la posicin relativa de los cuerpos

F1-2 engloba 1, 2 , y la forma geomtrica y su posicin de los cuerpos

F1-2 en grficos

( )42412112 ttFAP poradoeintercept1poremitido =

3.- Transmisin de Calor (X)


2A1AF

2A1AF

D/h

D/L

b/a

b/c

bc

a

2A

1A

h2A1A

DL

F1-2 en grficos en funcin de la geometra de las superficies

3.- Transmisin de Calor (XI)


( )21121 ttAP ra = Coeficiente superficial de radiacin (r)

De esta forma:

FA1A2 en el interior de locales (20 a 30 m2, 2,5 a 3 m de altura)Techo-Suelo y 0,4Techo-Pared y 0,15

3.- Transmisin de Calor (XII)


Normalmente existe una combinacin de conduccin, conveccin y radiacinAlguno de los mecanismos puede ser despreciable

Para una pared plana que separa dos fluidos (radiacin despreciable).

;ceRkRciR

fetfit

ceRfetfit

kRpetpit

ciRpitfitP

++

=

=

=

=

Para aire acondicionado los efectos de la conveccin y los de la radiacin de forma conjunta, la norma ISO Para tuberas horizontales (0,25 < D < 1 m):Para tuberas y paredes verticales:

Unidades?tA += 05,0

tB += 09,0

5,55,3Acero galvanizado sucio2,72,5Aluminio brillanteBASuperficie

3.- Transmisin de Calor (XIII)


El coeficiente global de transmisin de calor, K, es el inverso de la suma de resistencias trmicas considerando un rea de transmisin unidad:

R engloba todas las resistencias trmicas existentes.(series y paralelo)

Cuando se trata de un tubo, hay que hacer referencia si K est referido al rea interior (Ki) o al rea exterior del tubo (Ke)El calor transmitido queda en forma ms simplificada:

Se puede hablar de la K de un edificio (los cerramientos ponderados por su rea)

=

R1K

tAKP =

3.- Transmisin de Calor (XIV)


Dificulta la transmisin de calorLa resistencia de contacto es por la mala unin de dos superficies slidas

Hay que minimizar y eliminar las causas (filtracin y tratamiento del agua)La oxidacin y la corrosin son un problema que hay que evitar eliminando materiales que tiendan a provocarlas

Con el tiempo se deposita suciedad (incrustaciones)sobre las superficies, esto es un aislante trmico y dificulta la transferencia de calor

Su valor se determina con ensayos

3.- Transmisin de Calor (XV)


INTERCAMBIADORES DE CALORTransferir calor entre dos fluidos, con separacin fsica por medio de una pared intermedia, o una masa acumuladoraFluido primario el caliente 1, y fluido secundario el fro 2El parmetro principal es el calor intercambiado o potencia trmica del intercambiador, PT; se corresponde con el calor que cede el fluido calienteSe llama fluido monofsico, contiene slo una fase, fluido bifsico el que contiene materia y gaseosa

3.- Transmisin de Calor (XVI)


A partir de este punto es imposible realizarms intercambio trmico, t11 = t22

Tericamente la temperatura de salida de un fluido puedeigualar con la de entrada del otro, t11 = t22 y/o t12 = t21

Temperaturas caractersticas, limitan la posibilidad de intercambio trmico: La temperatura de entrada del fluido caliente, t11 en C La temperatura de salida del fluido caliente, t12 en C La temperatura de entrada del fluido fro, t21 en C La temperatura de salida del fluido fro, t22 en C

Flujos paralelos o en equicorriente; y contracorriente

3.- Transmisin de Calor (XVII)


Caudales caliente y fro, q1 y q2 en m3/s

Masas caliente y fra, m1 y m2 en kg/s

La densidad de los fluidos, 1 y 2 en kg/m3

El calor especfico de los fluidos caliente y fro, cp1 y cp2 en W/kg C

La capacidad calorfica de los fluidos caliente y fro, C1 y C2 en W/C, es el producto de masas por el calor especfico

La transferencia de calor por unidad de tiempo se utilizan las expresiones:(sin prdidas trmicas)

tAk)tt(cq)tt(cqP 21222p2m12111p1mT ===t la diferencia de T entre el fluido caliente y el fro a lo largo de la pared

Prdida de presin

3.- Transmisin de Calor (XVIII)


Tipos bsicos de intercambiadores de calor (I)Norma UNE-EN 247Medios que intercambian

Lquidos Gases (gran superficie, aletas, turbuladores) Lquido Gas (aletas, turbuladores)

Disposicin de la transferencia de calor Transferencia directa Con acumulacin o regeneracin (masa acumuladora) Lecho fluidizado

3.- Transmisin de Calor (XIX)


Tipos bsicos de intercambiadores de calor (II)

Mtodo de transferencia de calor Radiacin Conveccin Mixto

Tipo de fluidos Monofsicos Bifsicos Monofsico-bifsicoCon fluido intermedio

Posibilidades de limpieza

Posibilidad de dilatacin

3.- Transmisin de Calor (XX)


Tipos bsicos de intercambiadores de calor (III)

Tipo de diseo Carcasa y tubo Placas Flujo cruzado

Intercambiador de placasLas placas (no son planas) CavidadesCavidades alternadas por fluido caliente y froFlujo cruzadoModulares y desmontables

(si no son soldadas)Alta eficienciaSerie o paralelo

3.- Transmisin de Calor (XXI)


Tipos bsicos de intercambiadores de calor (IV)Intercambiador de carcasa y tubos (I)Normas TEMA (TUBULAR EXCHANGER MANUFACTURERS ASSOCIATION)Tubo dentro de otro tubo (curvado, enrollado) (1-1)

Equi o contracorrienteNo apto para grades caudales

Tubos concntricos Haces de tubos

3.- Transmisin de Calor (XXII)


Para incrementar la transmisin de calor: Lado de la carcasa: pantallas deflectoras, aumentar N pasos

Tipos bsicos de intercambiadores de calor (V)Intercambiador de carcasa y tubos (II)

3.- Transmisin de Calor (XXIII)


Para incrementar la transmisin de calor: Lado de los tubos; incrementar el n de pasos

Tipos bsicos de intercambiadores de calor (VI)Intercambiador de carcasa y tubos (III)

3.- Transmisin de Calor (XXIV)

Equi o contracoriente


Tipos bsicos de intercambiadores de calor (VIII)Intercambiador de flujos cruzadosTpico en lquido, condensador o evaporador, y gas

a depende de la forma de la aleta (lisa, ondulada, )Se aproxima por la de la batera de tubos liso

3.- Transmisin de Calor (XXV)


La diferencia de T a lo largo de la pared, t, es variable, se llama LMTD

=

o

i

oi

ttLn

ttt la diferencia de T de ambos fluidos a la entrada y salida del fluido caliente

LMTDAkPT =

t11

t12

t21t22

Clculos con intercambiadores (I)

ti = t11 - t22 [eq. t21]to = t12 - t21 [eq. t21]

3.- Transmisin de Calor (XXVI)


Clculos con intercambiadores (II)LMTDAkPT = LMTDFAkPT =Geometra compleja

2211

2122

ttttP

=

2122

1211

ttttZ

=

3.- Transmisin de Calor (XXVII)


Cuando se conoce es la descripcin fsica del intercambiador y t11 y t21 se puede hacer uso del concepto de eficacia trmica del intercambiador, t

tranferirdeposiblemximatrmicapotenciaadorintercambieleniatranferenctrmicapotencia

=t

)tt()cq()tt(cq

)tt()cq()tt(cq

2111mnpm

21222p2m

2111mnpm

12111p1mt

=

=

mnmnpm CAk

)cq(AkNTU ==

+

=

+

mx

min

CC1NTU

T

CC1

e1

mx

mn

+

=

mx

mn

mx

mn

CC1NTU

mx

min

CC1NTU

T

eCC1

e1ContracorrienteEquicorriente

)t(t)c(qP)t(tcq)t(tcqP 2111mnpmmx2122p2m21211p1m1T ===

Clculos con intercambiadores (III)

3.- Transmisin de Calor (XXVIII)


+

=

+

mxmin

CC1NTU

T

CC1

e1 mxmn

+

=mx

mn

mx

mn

CC1NTU

mx

min

CC1NTU

T

eCC1

e1ContracorrienteEquicorriente

mnmnpm CAk

)cq(AkNTU ==

max

mn

CC

max

mn

CC

Clculos con intercambiadores (IV)

3.- Transmisin de Calor (XIX)


4.- Cargas Trmicas (I)

CARGA TRMICA

Cargas Exteriores

Cargas Interiores

- A travs de las paredes/techo/suelo- A travs de superficies acristaladas- Por infiltracin de aire exterior por las puertas- Por entradas de aire exterior por las puertas

- Por el producto a refrigerar/congelar- Por cualquier equipo productor de calor- Por iluminacin- Por personas- Otras cargas


Cargas Interiores por el Producto

( ) ( )[ ]ac0Tncongelacici0T TT'cTTcmQ ++=

4.- Cargas Trmicas (II)

Como es natural, la carga debida al producto depende de: Las condiciones en las que ste entre al espacio refrigerado (Ti) El calor especfico en refrigeracin (T > 0C), cT>o El calor latente (de congelacin, T = 0C), llllcong El calor especfico en congelacin (T < 0C), cT


Cargas Interiores por el Producto

4.- Cargas Trmicas (III)

Hay que tener en cuenta los kg de producto almacenado, y los del envoltorio

4 5Palets 0Productos congelados en general0Carnes frescas5Mantequilla congelada (cajas)

15 20Huevos frescos (cartones con alvolos)8 16Vegetales (cajas de madera)10 30Genrico

% peso delenvoltorioMaterial


En el caso de pequeos espacios refrigerados (V < 42 m3), se puede aplicar un mtodo de clculo simplificado

V es el volumen del espacio refrigeradof es un factor de uso (tablas)T es la diferencia de temperaturas

TfVQ =

1,954,86Alto1,303,57Medio0,972,92Bajo

CmaraCompartimento compactoUso

4.- Cargas Trmicas (IV)


Normalmente, ventiladores y sistemas de desescarcheOjo con los sistemas de desescarche (resistencias elctricas)

Cargas Interiores por los equipos

4.- Cargas Trmicas (V)


Normalmente, ventiladores y sistemas de desescarcheOjo con los sistemas de desescarche (resistencias elctricas)

Cargas Interiores por los equipos

4.- Cargas Trmicas (V)

ASHRAE

motor

nominalabsorbidac

PPq

==


4.- Cargas Trmicas (VI)

Depende del tipo de lmparasEs habitual considerar que toda la potencia se convierte en carga sensible

Incandescencia: x 1 Fluorescencia convencional: x 1,25

Fluorescencia electrnica: x 1,05Luminarias especiales para bajas temperaturas (estancas)

Cargas Interiores por la iluminacin


4.- Cargas Trmicas (VI)

Depende del tipo de lmparasEs habitual considerar que toda la potencia se convierte en carga sensible

Incandescencia: x 1 Fluorescencia convencional: x 1,25

Fluorescencia electrnica: x 1,05Luminarias especiales para bajas temperaturas (estancas)

Cargas Interiores por la iluminacin


4.- Cargas Trmicas (VII)Cargas Interiores por personas trabajando

[ ]WNqQ ppP =

1,6 km/h3,2 km/h4,8 km/h6,4 km/h

8090120140185255

80708080110170

SedentarioLigero de pieMedio de pieManualLigero (en fbrica)Pesado (en fbrica)

110130180270

5080110150

Andando

7075Paseando5575De pie, relajado3565Sentado, sin trabajar

Q LATENTEW

Q SENSIBLEWACTIVIDAD

Las personas desprende calor (sensible) y humedad (latente)

ASHRAE

390-20360-15330-10300-52700240521010

Q pers(W)T cmara

[ ]W)C(T6272q cmarap =


A modo de coeficiente de seguridad se puede considerar un valor tpico del 10%

4.- Cargas Trmicas (VIII)Otras cargas trmicas interiores


4.- Cargas Trmicas (IX)Cargas trmicas exteriores por cerramientos

TAUQ =

U (W/m2C) es la transmitancia trmica

=

TR1U

intconn1extconT RR...RRR ++++=RT es la resistencia trmica total (m2C/W)

R1 a Rn son las resistencias trmicas de los diferentes elementos que componen el cerramiento

Rcon ext y Rcon ext son las resistencias trmicas superficiales correspondientes al aire exterior e interior respectivamente

0,170,04Techo0,100,04Suelo0,130,04Pared vertical

Rcon intRcon estCerramiento


En este caso es necesario efectuar una correccin de la T de diseoSe deben sumar los siguientes valores a la T, teniendo en cuenta que el sol no puede incidir al mismo tiempo desde el este y desde el oeste

Acabado de la pared

1,633,3Pared sur35,56,6Pared este u oeste

5,51114TechoReflectanteMediaOscura

4.- Cargas Trmicas (X)Cargas trmicas exteriores por cerramientos expuestos al Sol


En este caso es necesario efectuar una correccin de la T de diseoSe deben sumar los siguientes valores a la T, teniendo en cuenta que el sol no puede incidir al mismo tiempo desde el este y desde el oeste

Acabado de la pared

1,633,3Pared sur35,56,6Pared este u oeste

5,51114TechoReflectanteMediaOscura

4.- Cargas Trmicas (X)Cargas trmicas exteriores por cerramientos expuestos al Sol

ASHRAE


4.- Cargas Trmicas (XI)Cargas trmicas exteriores por superficies acristaladas

En vitrinas, botelleros y expositores comercialesEntra calor por conduccin a travs del cristal (doble y triple vidrio con cmaras de aire), y directamente por radiacin (evitar radiacin directa de iluminacin)


4.- Cargas Trmicas (XII)

QA es el calor en kW entrante con la puerta totalmente abierta ( ) ]h24/kW[FHg1)hh(A221,0Q m

5,05,0

int

extintintextA

=

( )5,1

33,0extint

m /12F

+=

A rea de la puerta (m2)hint entalpa del aire interior (kJ/kg)hext entalpa del aire exterior (kJ/kg)int densidad del aire interior (kg/m3)ext densidad del aire exterior (kg/m3)g gravedad (9,8 m/s2)H altura de la puerta (m)

Cargas trmicas exteriores por infiltraciones de aire exterior

Aperturas - cierres

]h24/kW[)E1.(DDQQ ftA =





QA es el calor en kW entrante con la puerta totalmente abierta

s

sA R

1

AQ)m(Alto)m(Ancho577,0Q =

ASHRAE



s

sA R

1

AQ)m(Alto)m(Ancho577,0Q =




ASHRAE





Dt es el tiempo de permanencia de la puerta abierta t600.3

t60tPD abiertaaperturat

+=

P n de pasos por la puerta en el tiempo tTapertura puertas normales de 15 a 25 sTapertura puertas rpidas 5 a 10 s

Df es el factor de flujo de aire por la puerta comparado con apertura total

para flujo sin obstruir 1para 1 entrada por min en puertas rpidas

0,8 para saltos trmicos mayores de 11C1,1 para saltos trmicos menores de 11C

E es la efectividad de cierre la proteccin (cortina, cortina de aire, ) Entre 0,7 y 0,95, y 0 si no hay sistema


Aperturas - cierres


4.- Cargas Trmicas (XIII)Cargas trmicas exteriores por entrada directa de aire por las puertas

( )( ) ( ) apertura3intintext2inf Fgm/kg.kg/kJhh)m(Area)s/m(V)kW(Q =FApertura es la fraccin decimal del tiempo en que la puerta est abierta

Puerta directamente abierta


Son materiales con un coef. Conduc. Tr. llll bajo (depende de la T)Los efectos de su instalacin son:

Disminuir las prdidas trmicas Evitar temperaturas de contacto peligrosas Evitar la condensacin sobre las superficies fras Impedir emisiones de calor incontroladas

5.- Aislantes Trmicos (I)

65Bronce

230Aluminio17Acero inoxidable

160Aleaciones de Al

50Acero

llll

(W/mC)Material

380Cobre1,3Azulejo1Plaqueta o baldosa

0,29Madera > 870 kg/m3

0,23Madera < 870 kg/m3

llll

(W/mC)Material


5.- Aislantes Trmicos (II)

10305

1111

100100202020

Resistencia al vapor de agua

1250,050Panel de vidrio celular

1900,062Perlita expandida

537,50,148Arcilla

300,029Poliestireno expandido 220,038

100,046

404040

37,537,5

Densidad(kg/m2)

0,050

0,031MW Lana mineral

0,025XPS expandido con HFC

0,041

0,034XPS expandido con CO2

llll

(W/mC)Material


5.- Aislantes Trmicos (III)

PUR, Plancha con HFC o Pentano y revestimiento impermeable a gases

2017,50,040PUR inyectado en tabique con CO2

PUR proyectado con CO2

1030

606010010060

Resistencia al vapor de agua

450,025

450,030

450,028Poliuretano, PUR proyectado con HFC500,032500,03545

Densidad(kg/m2)

0,027PUR, Plancha con HFC o Pentano y revestimiento permeable a gases

llll

(W/mC)Material


PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS MATERIALES AISLANTES ARTIFICIALES

Interponer capas intermedias en las que exista el vaco (el mejor aislante, pero es difcil de lograr y mantener); es decir, se interponen capas entre las que el calor se trasmite nicamente por radiacin

Normalmente se sustituye el vaco por aire, entre las capas de material se produce transmisin de calor por radiacin y por conveccinImportante que el aire est en reposo, y que no exista humedad dentro del aislante

Tambin se utilizan agentes espumantes, como el CO2

5.- Aislantes Trmicos (IV)


Aislantes ms utilizados:- Lana de roca- Lana de vidrio- Poliestireno expandido- Poliestireno extruido- Espuma de poliuretano- Espuma elastmera

5.- Aislantes Trmicos (V)


Lana de Roca Producto obtenido a partir de roca volcnica (roca basltica)Fabricacin: fusin (1.600C), formacin de fibras, aglomeracin y conformado

5.- Aislantes Trmicos (VI)


Lana de Roca Producto obtenido a partir de roca volcnica (roca basltica)Fabricacin: fusin (1.600C), formacin de fibras, aglomeracin y conformadoSe presenta en forma de mantas, paneles de diferente rigidez, coquillas, a granel e incluso mezclada con mortero para proyectarSe caracteriza por su gran resistencia al fuegoConductividad: 0,030 a 0,050 W/(mK)

5.- Aislantes Trmicos (VI)


Lana de VidrioProducto obtenido a partir de la slice (vitrificante) y el carbonato sdico (fundente)Fabricacin: fusin, formacin de fibras, aglomeracin y conformado

5.- Aislantes Trmicos (VII)


Lana de VidrioProducto obtenido a partir de la slice (vitrificante) y el carbonato sdico (fundente)Fabricacin: fusin, formacin de fibras, aglomeracin y conformadoSe presenta en forma de mantas, paneles de diferente rigidez, coquillas y a granelSe caracteriza por su buen comportamiento frente a la humedadConductividad: 0,040 a 0,060 W/(mK)

5.- Aislantes Trmicos (VII)


Poliestireno Expandido (EPS)Producto derivado del petrleo y del gas natural, del cual se obtiene el polmero plstico estireno en forma de grnulosSe introduce en un molde y se inyecta vapor de agua, expandindose los grnulos y adoptando la forma del molde

5.- Aislantes Trmicos (VIII)


Poliestireno Expandido (EPS)Producto derivado del petrleo y del gas natural, del cual se obtiene el polmero plstico estireno en forma de grnulosSe introduce en un molde y se inyecta vapor de agua, expandindose los grnulos y adoptando la forma del moldeSe presenta en forma de paneles de diferente rigidez y en formas varias mediante la utilizacin de moldes (bovedillas, etc. etc.)OJO: Es inflamable. Adems, es atacable por los rayos UV. Adems, tiene el inconveniente de absorber la humedad

5.- Aislantes Trmicos (VIII)

Adems de cmo aislante trmico, se utiliza en el embalaje de objetos frgilesConductividad: 0,030 a 0,045 W/(mK)


5.- Aislantes Trmicos (IX)Poliestireno Extrusionado (XPS)Composicin similar al EPS, se diferencia en el proceso de conformado.La extrusin da lugar a una estructura de celda cerrada, lo cual supone que este aislante puede mojarse sin perder sus propiedades trmicasConductividad: 0,025 a 0,035 W/(mK)


5.- Aislantes Trmicos (X)Espuma De Poliuretano (PUR)Producto obtenido mediante la reaccin qumica de un poliol y un isocianato, la cual produce CO2, que va formando las burbujasSus aplicaciones son muchas (gomaespuma en colchones, muebles, automocin, etc)Conductividad: 0,030 a 0,040 W/(mK)


5.- Aislantes Trmicos (XI)Espuma ElastmeraProducto de celda cerrada obtenido a partir de caucho sinttico flexibleSe emplea para el aislamiento trmico de tuberas y depsitosConductividad: 0,030 a 0,040 W/(mK)


Qu capacidad de refrigeracin hace falta para producir diariamente 68 kg de hielo a -9C partiendo de agua a 21 C?

6.- Ejemplos de Clculo (I)


Cunto calor entra por la paredes de un refrigerador domstico de 1,5 m de altura, 0,9 m de ancho y 0,75 m de fondo, aislado con poliestireno expandido de 4 cm de espesor, llll = 0,037 W/mK, si la temperatura en el interior es de 4C y en el exterior de 24C?

6.- Ejemplos de Clculo (II)


6.- Ejemplos de Clculo (III)

Calcular el coeficiente de transmisin trmica de una pared compuesta de: Tablero contrachapado de alta densidad de espesor 2 cm Poliestireno extrusionado con CO2 de espesor 8 cm Revestimiento de PVC de espesor 0,2 cm


6.- Ejemplos de Clculo (IV)

Una pared est formada por un tabicn de LHD de 7 cm y una plancha de poliestireno expandido de media densidad y espesor 3 cmCalcular el espesor de poliestireno equivalente


Calcular la carga de refrigeracin de una cmara de 6x6 m de planta y 2,5 m de altura que se utilizar para refrigerar 12.000 kg de albaricoques diariamente, desde la temperatura ambiente (26C) hasta 1,5C. Los cerramientos de la cmara tienen 10 cm de EPS de media densidad.Considerar que la cmara es de color blanco y su uso espordicocp = 3,85 kJ/kg/C

6.- Ejemplos de Clculo (V)


Revista:Coxemar

6.- Intercambiadores de calor (V)Bibliografa del Tema

Cmaras Frigorficas y Tneles de Enfriamiento RpidoP. Melgarejo

Gua del Transporte FrigorficoInstituto Internacional del Fro


Ingeniera Trmica P. Fernndez, UC

DTIE 12.01. Clculo del Aislamiento Trmico de Conducciones y EquiposA. Viti

Gua Tcnica: Diseo y Clculo del AislamientoTrmico de Conducciones, Aparatos y EquiposIDAE

Bibliografa del Tema


Revistas nacionales: El Instalador Montajes e Instalaciones

http://www.armaflex.es/http://www.isover.net/http://www.rockwool.com/http://www.ursa.es/

http://www.lym.com.mx/index.htmlhttp://www.hoval.es/default.htmhttp://www.sedical.com/web/inicio.aspx

Catlogos Sedical

Bibliografa del Tema

uc - tecnología frigorífica.pdf

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