La capacidad de refrigeración es un factor crítico a la hora de diseñar una cámara frigorífica. Se refiere a la cantidad de calor que un sistema de refrigeración puede eliminar de un espacio en un tiempo determinado. Se expresa normalmente en kilovatios (kW) o unidades térmicas británicas (BTU) por hora.
La capacidad de refrigeración necesaria depende de varios factores, entre ellos el tamaño de la cámara frigorífica, la temperatura deseada y el tipo de productos que se almacenan.
En este artículo, exploraremos cómo calcular la capacidad de refrigeración necesaria para una cámara frigorífica y los factores a tener en cuenta.
Proceso de cálculo de la capacidad de refrigeración (paso a paso)
Para calcular la capacidad de refrigeración necesaria, debe tener en cuenta los siguientes elementos:
1. Tamaño de la cámara (volumen de la cámara frigorífica)
El primer paso es calcular el volumen de la cámara frigorífica en metros cúbicos (m³) o pies cúbicos (ft³). Para ello, se multiplican la longitud, la anchura y la altura de la cámara frigorífica:
Volumen (m³) = Longitud × Anchura × Altura
Ejemplo: si la cámara mide 5 metros de largo, 4 metros de ancho y 3 metros de alto:
Volumen = 5 m × 4 m × 3 m = 60 m³
2. Diferencia de temperatura (ΔT)
La diferencia de temperatura es la diferencia entre la temperatura deseada en la cámara fría y la temperatura ambiente (la temperatura de la habitación que rodea la zona de almacenamiento en frío). A menudo se denomina «diferencia de temperatura» (ΔT). Cuanto más fría sea la temperatura deseada en la habitación, mayor será la capacidad de refrigeración necesaria.
Por ejemplo:
- Si la temperatura ambiente es de 25 °C y la temperatura deseada dentro de la cámara frigorífica es de 5 °C, entonces ΔT = 20 °C.
3. Carga térmica de los productos almacenados
La cantidad de calor que introducen los productos en la cámara frigorífica depende de su tipo, volumen y frecuencia con la que se añaden o se retiran. La carga térmica de un producto también tiene en cuenta factores como la temperatura a la que los productos entran en la cámara frigorífica y su masa térmica.
La carga térmica de los productos se puede calcular teniendo en cuenta su peso y la diferencia de temperatura con respecto a la temperatura de la cámara fría. Por lo general, se calcula con la siguiente fórmula:
Q = m×C×ΔT
Donde:
- Q es la carga térmica (en kilojulios o BTU por hora)
- m es la masa del producto (en kilogramos o libras)
- C es la capacidad calorífica específica del producto (en kJ/kg·°C o BTU/lb·°F)
- ΔT es la diferencia de temperatura entre el producto y la cámara frigorífica
Por ejemplo, para almacenar 1000 kg de productos a 20 °C que entran en una cámara frigorífica a 5 °C, es necesario calcular la carga térmica basándose en la capacidad calorífica específica de los productos.
4. Carga térmica de la iluminación y los equipos
La iluminación y otros equipos eléctricos de la cámara frigorífica generan calor. La carga térmica de las luces se puede estimar de la siguiente manera:
- Las luces incandescentes suelen liberar entre 0,5 y 1,5 vatios de calor por cada vatio de energía consumida.
- Las luces fluorescentes suelen generar entre 0,1 y 0,2 vatios de calor por cada vatio consumido.
Por ejemplo, si tiene 10 luces fluorescentes, cada una de las cuales consume 40 vatios, la carga térmica total de la iluminación sería:
Carga térmica de las luces = 10 × 40 × 0,2 = 80 vatios
5. Otros factores a tener en cuenta
Además de la carga térmica de los productos, la iluminación y el aire ambiente, hay otros factores que pueden afectar a la capacidad de refrigeración:
- Calidad del aislamiento: Las salas bien aisladas requieren menos capacidad de refrigeración.
- Frecuencia y tamaño de las puertas: Las aperturas frecuentes de las puertas permiten la entrada de aire caliente en la sala, lo que aumenta la carga de refrigeración.
- Ventilación: Unos sistemas de ventilación adecuados evitan la acumulación de condensación, que puede afectar al rendimiento de la cámara frigorífica.
- Niveles de humedad: Los niveles elevados de humedad también pueden aumentar la carga de refrigeración debido al calor latente de la humedad del aire.
6. Cálculo de la carga total de refrigeración
La capacidad de refrigeración total necesaria es la suma de todas las cargas térmicas individuales:
Carga frigorífica total (W o BTU/h) = Carga térmica de los productos + Carga térmica de la iluminación + Carga térmica de la temperatura ambiente + Otros factores
Para convertir la carga total en capacidad de refrigeración (normalmente medida en toneladas de refrigeración o kW), divida por los factores de conversión adecuados:
- 1 tonelada de refrigeración = 3,517 kW
- 1 tonelada de refrigeración = 12 000 BTU/h
7. Selección de la capacidad de refrigeración
Una vez que tenga la carga térmica total en vatios o BTU, puede seleccionar el sistema de refrigeración con la capacidad necesaria. Asegúrese de que el sistema esté diseñado con un ligero exceso de capacidad para tener en cuenta variables imprevistas, como temperaturas ambientales más altas o cargas de productos inesperadas.
Ejemplo
Para una cámara frigorífica con un volumen de 60 m³, una diferencia de temperatura de 20 °C y una carga térmica procedente de los productos almacenados, la iluminación y la infiltración de aire, la capacidad de refrigeración calculada podría ser la siguiente
- Carga térmica procedente de los productos almacenados: 1500 W
- Carga térmica procedente de la iluminación: 80 W
- Carga térmica procedente de la infiltración de aire y otros factores: 500 W
Carga fría total:
Carga fría total = 1500 + 80 + 500 = 2080 W
Conversión a capacidad de refrigeración:
Capacidad de refrigeración = 2080/1000 = 2,08 kW
Esta sería la capacidad de refrigeración necesaria para la cámara frigorífica en kilovatios. Probablemente se seleccionaría un sistema de 2,5 kW para proporcionar un margen de seguridad.