2.4.- Carga térmica interna y carga total.

Dentro de este apartado incluimos las cargas por personas que entran en la cámara, la iluminación y los motores de los ventiladores de los evaporadores.

Cargas debidas a las personas.

Las personas que trabajan dentro de la cámara, cargando y descargando género suponen una fuente de calor suplementario. El valor de ese aporte de calor dependerá de la temperatura de la cámara como puede verse en la siguiente tabla.

Ganancia por personas
Temperatura de la cámara (ºC)	Potencia liberada por la persona (W)
10	210
5	240
0	270
-5	300
-10	330
-15	360
-20	390
-25	420

La potencia total debida a las personas será:

Donde:

Q_p: Carga térmica debido a las personas (W)

n. Número medio de personas que entran en la cámara

p: Potencia disipada, según tabla anterior (W)

t: Tiempo medio de permanencia en horas al día (h)

Cargas debidas al alumbrado

Si se conoce la potencia del alumbrado instalado el valor será:

Donde:

Q_a: Carga térmica debido al alumbrado (W)

P: Potencia media de funcionamiento (W)

t: Tiempo de funcionamiento diario (h)

Para los fluorescentes se toma entre un 10% y un 25 % de incremento de la potencia instalada en los casos en que tengan reactancia o balasto electromagnético. Si se desconoce la potencia instalada se puede tomar 6 W/m² para zonas de almacenamiento y 15 W/m² para zonas de trabajo.

Cargas debidas a los motores

La potencia de los ventiladores se desconoce a priori. Su valor se calcula posteriormente junto con el resto de componentes del circuito frigorífico. Para el cálculo de la carga térmica supondremos que es un 10 % de la suma del resto de factores.

Carga total.

La carga total de la instalación será la suma de todas las cargas parciales que hemos visto. Al resultado se le añade un 10-15 % como factor de seguridad.

Caso práctico

Hay muchos programas para el cálculo de cargas térmicas en sistemas frigoríficos. Los programas más completos, lógicamente, no son gratuitos. No obstante, hay programas de cálculo que son gratuitos y pueden servir para propósitos de formación. Vamos a ver dos de ellos que, además de calcular cargas térmicas, sirven para simular diferentes posibilidades de funcionamiento. Uno es online (Intarcon) y otro es descargable (FRIO). El primero es de un fabricante y libre acceso online y el segundo requiere solicitud para acceder a su uso.

Intarcon

Frío

Ejercicios Resueltos

1.- Determinar la carga térmica de una cámara que tiene los siguientes equipos eléctricos:

* 7 ventiladores extractores de una potencia de 2 kW cada uno que funcionan 2 horas diarias

* 20 pantallas fluorescentes de 120 W cada una, que están encendidas durante 8 horas diarias

* 50 bombillas de bajo consumo de 20 W cada una que están permanentemente funcionando

2.- ¿Cuál será el calor a tener en cuenta en una cámara de refrigeración en la que introducen género durante dos horas diarias, un total de 12 personas, con un tiempo de permanencia medio de 30 minutos? La temperatura de la cámara es de - 20 ºC

3.-Un recinto frigorífico en Zaragoza, de 20 m x 10 m x 3 m, está dentro de una nave y almacena 200 tn de naranjas a 1 ºC y 90 % de humedad. Calcular la carga térmica para la situación más desfavorable del verano, a partir de los datos complementarios siguientes. Utiliza el programa online Intarcon. Decide los valores complementarios que sean necesarios:

Diariamente hay una entrada-salida de producto de 15 tn a una temperatura de 20 ºC, las cuales deben alcanzar la temperatura de almacenamiento en 24 horas.
Las paredes, puerta y techo son de poliuretano inyectado de 12 cm (λ=0,025 W/m ºC) y dan a una nave interior
El suelo no está apenas aislado (U = 1 W/m² ºC )
Los ventiladores con un total de 5,96 kW funcionan una media de 12 horas diarias y los 50 fluorescentes de 40 W lo hacen 8 horas al día.
El resto de cargas ascienden a 400 W de media diaria (operarios, sistemas de desescarche y carretilla eléctrica). La puerta, de 2 m x 2,5 m permanece abierta 30 minutos diarios en total y hay 2,5 renovaciones de aire diarias.
Los palets que contienen las naranjas pesan alrededor del 5% del peso del producto (unos 16 kg/m³)

Retroalimentación

En primer lugar ponemos los datos de temperaturas y dimensiones. Si seleccionamos España nos aparece una temperatura que no corresponde con las de las tablas climáticas. Por ello, podemos tomar la temperatura predeterminada por el programa, podemos cambiarla o podemos cambiarla y poner otro valor. Por el momento utilizaremos esta.

El valor de la temperatura interna que tomamos es de 1 ºC (ya que en tablas vemos que la temperatura de conservación están entre 0 ºC y 2 ºC). El valor de respiración vemos que es de 123 kcal/tn·día (a 0 ºC), que equivale a 0,514 kJ/kg·día. Igualmente, vamos variando el % de renovación de producto hasta que obtenemos aproximadamente los 15 000 kg.

Las temperaturas exteriores en Zaragoza son las de la tabla:

Sustituyendo en la siguiente pantalla los valores obtenidos y otros del enunciado, tenemos:

Transformando algunos valores del problema para poderlos introducir en el programa, tenemos:

Finalmente, con un funcionamiento del compresor de la cámara de 20 h sobre las 24 horas diarias (en los momentos de mayor carga térmica), tendremos una carga térmica total de 33,466 kW

4.- Resolver el problema anterior con el programa FRIO

5.- Comparar los resultados de los dos problemas anteriores y ver si las diferencias son consistentes

Ejercicios Para Resolver

1.- Tenemos una cámara frigorífica de preenfriamiento para carne de ternera, en donde el producto entra a una temperatura de 5 ºC y se enfría hasta la temperatura de almacenamiento. Calcular la cantidad máxima de carne de ternera que puede preenfriarse si el tiempo máximo para realizar este tratamiento es de 3 horas y la potencia del grupo refrigerador es de 10 kW, sabiendo que para el resto de pérdidas se emplean 3 kW.

2.- Propón un enunciado de un pequeño proyecto para mantener pescado fresco congelado. Decide los diferentes datos, partiendo del marco siguiente:

- Almacenar 300 tn de pescado con un embalaje que supone el 3% del peso

- Se renueva el 10% del género un día a la semana

Decide las dimensiones, la composición de las paredes, el emplazamiento, los tiempos, la temperatura de conservación,.... y calcula la carga térmica con ambos programas y, si quieres rizar el rizo, también puedes hacerlo analíticamente con las fórmulas que hemos visto. Luego puedes comparar resultados.