Cálculo De Cargas Por Enfriamiento

CÁLCULO DE CARGAS DE ENFRIAMIENTO



La carga de enfriamiento en un equipo de refrigeración raras veces es el resultado de una sola fuente de calor. Más bien, es la suma de las cargas térmicas en las que están involucradas diferentes fuentes. Algunas de las fuentes de calor más comunes que suministran la carga de refrigeración del equipo son:

1. Calor cedido por las personas dentro delespacio refrigerado

2. Calor que pasa del exterior al espacio refrigerado por conducción a través de las paredes.

3. Calor que llega del espacio por radiación directa a través de vidrierías o de otros materiales transparentes.

4. Calor que pasa al espacio debido al aire exterior caliente, el cual pasa a través de puertas que se abren y a través de rendijas que se tienen alrededor de puertasy ventanas.

5. Calor cedido por el producto caliente a medida que su temperatura baja hasta el nivel deseado.

6. Calor cedido por algún equipo productor de calor localizado dentro del espacio, tal como motores eléctricos, alumbrados, equipos electrónicos, etc.


No necesariamente todas estas fuentes de calor intervienen en cada caso y la importancia de cualquiera de éstas con respecto ala carga de enfriamiento total, varia considerablemente para cada aplicación especifica.
















Pérdida de carga por paredes, techo y piso.

La pérdida de carga o carga de fuga por paredes, es una medición del calor que fluye por conducción a través de las paredes del espacio refrigerado del exterior hacia el interior. Esta pérdida de carga es calculada a partir de la siguiente ecuación:Qpar = U*A*(T1-T2) (5.1)

Donde:

Qpar: Pérdida de carga a través de paredes, techo y piso (Kcal/h).
U: Coeficiente global de transmisión de calor a través de las paredes (Kcal/hm2°C)
A: Superficie de la pared en calculo (m2)
T1: Temperatura exterior de la pared (°C)
T2: Temperatura interior de la pared (°C)

U= 1 (5.2)

(1/hi + 1/he +"En/kn)

Donde:

U: Coeficiente global de transferencia decalor (Kcal/m2h°C)
hi: Coeficiente de convección interior (Kcal/m2h°C)
he: Coeficiente de convección exterior (Kcal/m2h°C)
En: Espesores de los componentes de la pared (m)
Kn: Conductividad térmica de los componentes de la pared (Kcal/mh°C)

Para la obtención del coeficiente global de transferencia de calor primero se deben determinar el coeficiente de convección tanto interiormente comoexteriormente.

El coeficiente convectivo interno guarda relación entre el aire frío y la pared interior de la cámara, y se desarrolla por convección forzada en régimen laminar y puede determinarse a partir de la siguiente ecuación:

hi = (K/L)*0.664*(Re)1/2*(Pr)1/3 (5.3)

Donde:

hi: Coeficiente convectivo interno (Kcal/hm2°C)
K: Conductividad térmica del aire (Kcal/hm°C)
L: Largo de la pared (m)

Re: Númerode Reynolds (relación entre las fuerzas cinemáticas y viscosas)
Pr: Número de Prandtl (relación entre los espesores relativos de las capas límites hidrodinámicas y térmicas).

Además para determinar el coeficiente convectivo se necesita conocer:

Ts: Temperatura de la pared (°C)
Tb: Temperatura del aire (°C)
V: Velocidad de aire (m/s)

Lo primero para la determinación del coeficiente convectivo esestablecer la temperatura de película, de la siguiente manera:

Tf = (Ts + Tb) (5.4)

Conforme a Tablas, y a una temperatura Tf, suponiendo presión atmosférica, se establecen las propiedades de conductividad térmica (K), viscosidad del aire (µ), y por último el número de Prandtl, luego se determina el número de Reynolds, de la siguiente forma:

Re = (v * L) (5.5)

Los valores que se obtienendeben ser remplazados en la ecuación (5.3), con el fin de obtener el valor del coeficiente de convección interior. La ecuación (5.3) tiene validez convenientemente para cualquier fluido cuyo Pr > 0.7.
El coeficiente convectivo externo guarda relación entre la pared exterior de la cámara y el aire de ese medio y se desarrolla por convección natural en una placa vertical.
El valor del coeficiente de...