Carga térmica de refrigeración
La carga de
enfriamiento es la cantidad de calor que se debe extraer del cuarto frío o
refrigerador para llevar el producto a la temperatura deseada en un tiempo
dado, por lo general 24 horas. Dicha carga se estima para cubrir la demanda del
valor máximo o pico de BTU/24h para los días más calientes del año en una
determinada zona geográfica, los horarios de uso, el volumen de producto
entrando caliente, la velocidad para enfriar y el número de personas, equipos e
iluminación.
Al dividir la carga
total en 24 horas con las horas de operación del equipo, se obtiene la
capacidad del sistema en BTU/h. Por lo general, los sistemas operan de 16 a 22
horas al día. Los cuartos y refrigeradores están expuestos a muchas fuentes de
calor, algunas de origen interno, como el producto; otras externas, como la
radiación directa del sol. La latitud o la cercanía al ecuador, ubica a
Centroamérica en una zona tropical, por lo que el calentamiento por radiación
solar es importante en cuartos y equipos ubicados cerca de paredes que
comunican al exterior. Al evaluar las oportunidades de reducción de la carga de
enfriamiento, el equipo lo hará más rápido y operará menos tiempo.
Fuentes de calor
externas
La principal fuente de calor externa es la
radiación solar. Esta depende de la hora del día y de la presencia o no de
sombras externas producidas por otros edificios, árboles o estructuras de la
construcción como techos salientes, aleros y aletas; así como de la orientación
de las paredes y la latitud (qué tan cerca o lejos estamos del ecuador).
En Centroamérica,
las paredes este y oeste reciben mucha intensidad solar y la sur está expuesta
la mayor parte del tiempo. Cuartos fríos ubicados en el exterior deberían
contar con un techo para generar sombra o estar pintados de colores claros o
reflectivos.
La reducción de calor externo se realiza por
medio del aislamiento de las superficies. Usualmente, los cuartos de media
temperatura poseen 4” (10.2 cm) de poliestireno en paredes y de 4 a 6 pulgadas
(10.2 a 15.2 cm) en los techos y pisos. Los de baja temperatura poseen iguales
dimensiones, pero el aislante es poliuretano expandido.
Dentro de las especificaciones del aislamiento
térmico que se deben cumplir para su utilización en instalaciones frigoríficas
se encuentran:
Tener baja conductividad
térmica.
Ser muy poco higroscópico.
Ser resistente a
los roedores.
Ausencia de olores.
No ser combustible.
Ser neutro
químicamente frente a otros materiales utilizados.
Ser plástico.
Tener facilidad de
colocación.
Tener resistencia a
la compresión y a la tracción.
Adicionalmente, el
diseño del espesor óptimo del aislamiento es de gran importancia, ya que a
medida de que los precios de la energía se incrementen, se requerirán mayores
espesores de aislamiento en las instalaciones frigoríficas.
Otras fuentes de
calor externas: la infiltración y /o ventilación
El aire ambiente
exterior “caliente” que entra por rendijas o al abrir las puertas se conoce
como infiltración y depende del número de puertas o del tráfico de personas
entrando y saliendo con producto.
Las puertas se sellan herméticamente por medio
de empaques en estos equipos, así como al localizar y eliminar las fuentes de
fuga de calor por infiltración, lo cual es muy importante para reducir el
consumo de energía.
Cuanta más baja sea
la temperatura y más pequeño sea el volumen del cuarto o refrigerador, más
importante será controlar la infiltración. Mecanismos para minimizarla incluyen
la instalación de cortinas plásticas para reducir la aproximadamente en un 50%,
el uso de antecámaras intermedias para el ingreso a cuartos de baja temperatura
o cortinas de aire, las cuales reducen la carga de infiltración entre un 50 y
70%.
El uso continuo o
tráfico pesado que requiere abrir continuamente las puertas, especialmente
cuando se está llenando de producto, puede aumentar la infiltración entre 150%
a 200%, de forma que es un momento crítico para confirmar si los procedimientos
son adecuados; es decir, si no retiran la cortina en esos casos y si dejan las
puertas abiertas o las cierran.
Fuentes de calor
internas
Son las fuentes que
se originan por el producto refrigerado y el uso de luces, equipos y personas
en el interior de los cuartos, por lo que están sujetas a los horarios de
permanencia y uso, más que a las condiciones climáticas predominantes. La
importancia de cada fuente interna depende del volumen del cuarto, pero por lo
general el producto será lo de mayor importancia. Las frutas y verduras son
además un caso especial, ya que se consideran producto vivo y requieren aire
exterior para respirar oxigeno y generar CO2.
El empaque de
almacenamiento es importante y en estos casos debe tener agujeros. Si las
frutas o verduras se almacenan en bolsas cerradas, el primer indicio será que
la bolsa sude por dentro y el producto se irá marchitando rápidamente.
Los líquidos
almacenados deben estar tapados herméticamente, ya que los evaporadores
deshidratan el aire y se pierde poco a poco agua en los productos. Esto acelera
la formación de escarcha en el evaporador y su eficiencia.
Durante un diagnóstico energético, la
evaluación de si el equipo está bien o mal seleccionado se puede realizar
simplemente midiendo con el termómetro y determinando si logra o no alcanzar la
temperatura adecuada del producto cuando éste ingresa y si no hay reportes de
daños por deterioro acelerado.
Normalmente no es
necesario realizar un cálculo de la carga térmica en cuartos fríos.
Refrigeradores y enfriadores comerciales son diseñados en fábrica y probados,
por lo que están construidos para un volumen determinado de producto. Es
necesario tomar en cuenta que el cálculo de la carga térmica de cuartos fríos
es un proceso que requiere recolectar diversos datos, como las dimensiones de
la construcción de área y el volumen del cuarto, los materiales usados, cuánto
personal y tiempo permanece éste dentro con las luces encendidas, cuántas luces
hay y de que potencia en vatios (Watts) y la cantidad de producto que ingresa a
una temperatura definida.
Ningún método
rápido reemplaza un estudio de carga formal y profesional y deben utilizarse
más como una referencia inicial y no como un valor exacto. Por lo general
ofrece valores mayores como un factor de seguridad del cálculo.
Resumiendo, la carga térmica total de diseño
se compone de:
Carga térmica por
pérdidas por transmisión: corresponde al calor transmitido a través de paredes
y techos aislados en régimen estacionario.
Carga térmica por
enfriamiento y/o congelación: corresponde a las necesidades frigoríficas por
enfriamiento de la mercancía.
Carga térmica por
conservación: es el desprendimiento de calor que ciertos productos experimentan
durante su conservación.
Carga térmica por
renovación de aire: corresponde a la renovación de aire que se debe llevar a
cabo en las cámaras frigoríficas con temperaturas de trabajo superiores al
punto de congelación, durante una frecuencia determinada, por el producto
refrigerado.
Carga térmica por
calor desprendido en ventiladores: es el equivalente calorífico del trabajo
realizado por los motores eléctricos. Manual Técnico de Refrigeración Comercial
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Carga térmica por
personas: corresponde al número de personas que entren diariamente a las
instalaciones frigoríficas.
Carga térmica por
iluminación: es el nivel lumínico proyectado en la instalación frigorífica, que
actualmente corresponden a 100 lux y su correspondiente potencia eléctrica
instalada.
Carga térmica por
condensación de humedad exterior: corresponde a las infiltraciones de humedad
cuando no se trabaja con barreras de vapor adecuadas
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