004 Ciclos frigoríficos

8/16/2019 004 Ciclos frigoríficos

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CICLOS FRIGORÍFICOSCICLOS FRIGORÍFICOS

Autor: IGNACIO FERNIGNACIO FERNÁÁNDEZ SAINZNDEZ SAINZ


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BLOQUE 04:CICLO FRIGORÍFICO. DIAGRAMA DE MOLLIER.

PSICROMETRÍA. DIAGRAMA ENTÁLPICOCÁLCULO DE NECESIDADES FRIGORÍFICAS.HOJA DE CÁLCULO DE UNA INSTALACIÓN

CURSO DE PREPARACIÓN PARA EL CARNÉ DE CUALIFICACIÓNCURSO DE PREPARACIÓN PARA EL CARNÉ DE CUALIFICACIÓNINDIVIDUAL PARA INSTALACIONES FRIGORÍFICASINDIVIDUAL PARA INSTALACIONES FRIGORÍFICAS


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CICLOS FRIGORÍFICOS



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1. GENERALIDADES.1. GENERALIDADES.

Un ciclo es un proceso en el cual la sustancia queevoluciona después de sufrir una serie detransformaciones vuelve a su estado inicial.

Una máquina frigorífica tiene pormisión transportar calor de unafuente fría a otra de mayor

temperatura y ello se logra en lasmáquinas frigoríficas decompresión entregando trabajo,


Fuente caliente

Fuente Fría

Refrigerante W


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Si el efecto útil es la eliminación delcalor del foco frío, hemos definido unciclo frigorífico.

Si, por el contrario, el efecto útil es lacesión de calor a un foco caliente,hemos definido el ciclo de unabomba de calor .



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El interés del frío estáen la vaporización deun refrigerante atemperaturas (T0)

inferiores a las delambiente que sequiere refrigerar (TFF).



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El concepto de vaporización entra en consonancia con el concepto temperaturade saturación (temperatura de paso de líquido a vapor), la cual estáíntimamente relacionada con la presión de saturación

Existe una relación para cada cuerpoentre la presión y su temperatura devaporización, de forma que si aumentala presión, aumentará la temperatura de

vaporización como muestra la figura:

Un líquido puede vaporizarse siguiendo dos caminos:a) Bajando la presión y manteniendo constante su temperatura.b) Aumentando su temperatura y manteniendo constante la presión,

ya que un punto M, situado a la izquierda de la curva, se encontrará en

estado líquido a una temperatura dada, porque su presión de vapor essuperior a la del vapor saturado. Si se aumenta la temperaturamanteniendo constante la presión, el líquido pasa a vapor cuando serebase la curva de saturación. En el punto N coexisten líquido y vapor.



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Así como en la zona de líquido o vapor es necesario definirdos conceptos: presión y temperatura para poder obtenertodas las características termodinámicas de un elemento,en la fase liquido-vapor, con definir una variable la otraqueda ya fijada.



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La relación en la fase líquido-vapor entre estas variableses que a menor presión de saturación, menor temperaturade saturación, lo que implica una menor temperatura devaporización, y por lo tanto, más capacidad para rebajar latemperatura requerida.



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Debemos conseguir en el fluido refrigerante unas

presiones de saturación que produzcan temperaturasde vaporización (T0) menores que la temperaturademandada en el elemento a enfriar (TFF).



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En el caso del agua, es lógica la imposibilidad de utilizarlocomo refrigerante debido a su alta temperatura desaturación; para vaporizar el agua a temperaturas bajasharían falta presiones sumamente bajas, difíciles de obtenery mantener económicamente.

Para ello, existen otros fluidos (frigoríficos) capaces detomar presiones de saturación técnicamente favorables yque impliquen una temperatura de saturación idónea.



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2. CICLO FRIGOR 2. CICLO FRIGOR Í Í FICO. EVOLUCION TE FICO. EVOLUCION TE ÓÓRICA y REALRICA y REAL

2.1 Evolución teóricaUna máquina perfecta es aquella en la que se cumplen las siguientes

hipótesis:Los cambios térmicos entre el condensador y el

medio exterior a calentar, y entre el evaporador y sumedio exterior, se efectúan de forma reversible.

La circulación del fluido frigorífico se hace sinpérdida de carga.

La expansión es isoentrópica, incorporando unaturbina.

El compresor es isoentrópico.



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La figura representa el ciclo que describiría el fluido en esta

máquina perfecta

Sin embargo, el ciclo completo de la máquina es irreversible.



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La evolución real, queda de la siguiente forma:

2.2 Evolu ci 2.2 Evo luc i ó ón real del ciclo n real del ciclo



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1-a : Pérdida de carga en válvula de aspiración del compresor.a-b : Calentamiento debido a la transmisión de calor desde el cilindro.b-c : Compresión real no isoentrópica.c-2 : Pérdida de carga en válvula de escape del compresor.1-2 : Evolución en una compresión isoentrópica.1-2 : Evolución en una compresión real.2-3 : Enfriamiento y pérdida de carga en tuberías de descarga.3-4 : Evolución en el condensador con su pérdida de carga.4-4 : Posible subenfriamiento en el condensador.

4-5 : Transferencia de calor y pérdida de carga en tuberías más la variación de presiónpor diferencia de cotas.5-6 : Expansión isoentálpica en la válvula.6-8 : Evolución en el evaporador con su correspondiente pérdida de carga yrecalentamiento útil (evaporadores secos).7-8 : Recalentamiento útil en el evaporador.8-9 : Recalentamiento útil en línea de aspiración.9-1 : Recalentamiento no útil en línea de aspiración.

∆PK : Pérdida de carga en el condensador.∆Po : Pérdida de carga en el evaporador .∆Pa : Pérdida de carga en tuberías de aspiración.∆Pd : Pérdida de carga en tuberías de descarga,∆PT : Pérdida de carga en tuberías de líquido.



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2. CLASIFICACI 2. CLASIFICACI ÓÓN DE LOS CICLOSN DE LOS CICLOS

FRIGOR FRIGOR Í Í FICOS.FICOS.

De gas

ElectroluxDe absorción

De compresor

De fluido condensableCICLOSFRIGORÍFICOS



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Los fluidos condensables que normalmente se utilizan son: vapor deagua, amoniaco, anhídrido carbónico, freones, ...

Los diagramas más utilizados para reflejar la evolución de un ciclofrigorífico son

3. CICLOS FRIGOR 3. CICLOS FRIGOR Í Í FICOS DE FLUIDOFICOS DE FLUIDO

CONDENSABLE DE COMPRESOR CONDENSABLE DE COMPRESOR



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4. TIPOS DE CICLOS FRIGOR 4. TIPOS DE CICLOS FRIGOR Í Í FICOS CONFICOS CON

FLUIDOS CONDENSABLES FLUIDOS CONDENSABLES

4.1. PRIMER TIPO: DE UNA SOLA COMPRESI 4.1. PRIMER TIPO: DE UNA SOLA COMPRESI ÓÓN.N.

Se parte de vapor saturado seco en lascondiciones del punto 1 y se comprimeen un compresor hasta el punto 2 ó 2'(depende si la compresión ha sidoisoentrópica o adiabática) Para másgeneralizar supongamos que seaadiabática.

En 2' el fluido refrigerante ingresa en uncondensador (intercambiador) y seenfría a p = Cte hasta el punto 3.



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De 3 hasta 4 el refrigerante pasa por una

válvula de expansión (laminación a entalpíaconstante) De 4 hasta 1 el refrigerante pasapor el evaporador. En éste, el refrigeranteabsorbe calor de la cámara frigorífica y seevapora.



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En la práctica, para el buen funcionamiento de la instalación debedisponerse de otros dispositivos adicionales:

• Un filtro, ubicado antes de la entrada al compresor,destinado a impedir que entren en el mismo sustanciassólidas que puede tener el refrigerante.

• Un separador de aceite, situado a la salida delcompresor, cuya misión es impedir que llegue lubricanteal condensador ya que dificulta la transmisión del calor.

• Un depósito, situado a continuación del condensador,para garantizar una reserva de refrigerante líquido.



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a) EFECTO FRIGORa) EFECTO FRIGORÍÍFICO DEL CICLO O PODER REFRIGERANTE qFICO DEL CICLO O PODER REFRIGERANTE q22

Es la cantidad de calor que por cadakg de fluido se absorbe de la cámarafrigorífica.

q2 = h1 - h4 J/kg

Como la transformación 4-1 es una isóbara, el calor absorbido será ladiferencia de entalpías.

q2 viene representado por el área rayada en el diagrama.



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Vamos a distinguir tres tipos de trabajo del compresor:

b) TRABAJO DEL COMPRESOR.b) TRABAJO DEL COMPRESOR.

Trabajo teórico. Es el trabajo que realiza el compresor si latransformación es isoentrópica.

Hemos visto que en una transformación aislada (dq = 0) el trabajo

realizado contra el fluido se emplea en aumentar la entalpía del fluido.Por tanto, el trabajo teórico será:

wTEOR = h2 - h1 J/kg

Trabajo real. Es el trabajo que realiza el compresor si la

transformación no es adiabática.

wREAL = h2’ - h1 J/kg



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de donde

Se llama rendimiento isoentrópico del

compresor al cociente entre el trabajo teóricoy el real.

Trabajo total del compresor. Se define como:

1'2

12

hh

hh

W

W

REAL

TEOR ISOENTR −

−==η

MECÁN ISOENTR

TEOR

MECÁN

REALTOTAL

W W W

ηηη ⋅==

ISOENTR

TEOR REAL

W W

η=



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c) COP o EFICACIA DEL CICLO FRIGORc) COP o EFICACIA DEL CICLO FRIGORÍÍFICO.FICO.

(Adimensional)

Eficacia real.

Hay tres tipos de COP o eficacias:

Eficacia teórica.

TEOR TEOR TEOR w

qCOP 2== ε

ISOENTR TEOR ISOENTR TEOR

ISOENTR

TEOR REALREALREAL w

qw

q

w

qCOP ηεη

η

ε ⋅===== 222

Eficacia total.

MECÁN ISOENTR TEOR MECÁN ISOENTR TEOR

MECÁN ISOENTR

TEOR TOTALTOTALTOTAL w

qw

q

w

qCOP ηηεηη

ηη

ε ⋅⋅=⋅=

⋅

=== 222



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d) POTENCIA FRIGORd) POTENCIA FRIGORÍÍFICA DEL CICLO.FICA DEL CICLO.

Por cada kg que recorre el ciclo, el calor absorbido a la cámarafrigorífica es:

q2 = h1 - h4 J/kg

Si m son los kg/h de fluido que recorren el ciclo, la potencia frigoríficadel ciclo es:

Potencia frigorífica = m ⋅ q2 (J/h)



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e) POTENCIA MECe) POTENCIA MECÁÁNICA DEL COMPRESOR.NICA DEL COMPRESOR.

Por cada kg que recorre el ciclo, el trabajo que realiza el compresor,en el caso más general de que existan los dos rendimientos, es.

Si m son los kg/h que recorren el ciclo, la potencia del compresor es:

..

12

MecanIsoentr COMPRESOR

hhw

ηη ⋅

−=

Potencia compresor = m ⋅ wCOMPRESOR (J/h)



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f) POTENCIA FRIGORf) POTENCIA FRIGORÍÍFICA ESPECFICA ESPECÍÍFICA DEL CICLO.FICA DEL CICLO.

(Adimensional)

La potencia frigorífica específica es el cociente queexiste entre la potencia frigorífica y la mecánica:

Compresor

2

Compresor

2

w

q

wm

qmespecíficaafrigoríficPotencia =

⋅⋅

=



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g) Cg) CÁÁLCULO DEL CALOR ENTREGADO AL CONDENSADOR.LCULO DEL CALOR ENTREGADO AL CONDENSADOR.

El condensador es un aparato intercambiador de calor. La teoría de la

transmisión de calor entre fluidos en movimiento establece que lamayor eficiencia de los intercambiadores se produce cuando lacirculación del fluido que se enfría y la del que se calienta se realizacon distinto sentido.

El calor cedidoen el condensadores desde el punto2' hasta el punto 3.

Como la transformación 2' - 3 es una isobara, el calor cedido seráigual a la diferencia de entalpías.

q1 = h2' - h3 (J/kg)



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Conocido q1 se puede calcular la masa de agua de refrigeración

necesaria para el condensador

q1 = m H2O ⋅ 1⋅ (ts - te)

de donde se calcula mH2O en kg de H20 / kg de fluido refrigerante



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En el diagrama T-S se observaque el subenfriamiento hasta elpunto 3' por debajo de latemperatura de condensaciónproduce un aumento del poderrefrigerante q2

3 - 3' no sería un trozo de curva, sino un trozo de isobara, pero enlas condiciones de 3' la isobara está tan pegada a la curva que seconfunde con ella.

Si saliera del condensador en las condiciones de 3', después de la

laminación llegaría hasta 4' con lo cual q2 aumentaría a igualdad detrabajo del compresor. Por lo tanto, la eficacia del ciclo aumentaría; sinembargo, para lograr el subenfriamiento 3 - 3' es preciso disponer deun agua de enfriamiento muy fría.

El coeficiente de efecto frigorífico puede mejorarse aumentando q2



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4.2. SEGUNDO TIPO: CICLO DE DOBLE COMPRESI 4.2. SEGUNDO TIPO: CICLO DE DOBLE COMPRESI ÓÓNN

DE REFRIGERACI DE REFRIGERACI ÓÓN INTERMEDIA.N INTERMEDIA .

Mediante este ciclo, se obtiene una economía en el trabajo que debesuministrarse en el compresor.

El fluido (vapor saturado seco) secomprime adiabáticamente en el compresorde baja presión hasta el punto 2`.

5 - 6 es una válvula de expansión

De 2' hasta 3 hay enfriamiento a p = Cteen un refrigerador intermedio. Del punto 3nos tienen que dar la presión y latemperatura.

3 - 4' es una compresión adiabática en elcompresor de alta presión.

4' - 5 es un enfriamiento a p = Cte en el condensador.

6 - 1 es la evaporación en el evaporador, donde se realiza el efecto frigoríficoabsorbiendo calor de la cámara frigorífica.



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La figura representa el esquema de la instalación.



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Es la cantidad de calor que por cada kg de fluido se absorbe de lacámara frigorífica.

b) TRABAJO DE LOS COMPRESORES.b) TRABAJO DE LOS COMPRESORES.

Compresor de baja:

Compresor de alta:

a) EFECTO FRIGORa) EFECTO FRIGORÍÍFICO DEL CICLO O PODER REFRIGERANTE qFICO DEL CICLO O PODER REFRIGERANTE q22

q2 = h1 - h6 J/kg

.Mecan.Isoentr

12bajader Compreso

hh w

η⋅η−

=

.Mecan.Isoentr

34

altader Compreso

hh w

η⋅η

−

=



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c) EFICACIA DEL CICLO FRIGORc) EFICACIA DEL CICLO FRIGORÍÍFICOFICO.

Adimensional

Esta eficacia puede ser teórica, real o total, según los rendimientos quenos dé el problema.d) POTENCIA FRIGORd) POTENCIA FRIGORÍÍFICA DEL CICLO.FICA DEL CICLO.

Si m son los kg/h de fluido que recorren el ciclo, la potencia frigorífica delciclo es:

e) POTENCIA MECe) POTENCIA MECÁÁNICA DE LOS COMPRESORES.NICA DE LOS COMPRESORES.

altadeCompresor bajadeCompresor

2

.Teor ww

q

+=ε

..

12 MecanIsoentr

hhmmecánicaPotencia

ηη ⋅−

⋅=

..

34 MecanIsoentr

hhmmecánicaPotencia

ηη ⋅−

⋅=

Potencia frigorífica = m ⋅ q2 J/h

Compresor de baja:

Compresor de alta:



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f) POTENCIA FRIGORf) POTENCIA FRIGORÍÍFICA ESPECFICA ESPECÍÍFICA DELFICA DELCICLO.CICLO.La potencia frigorífica específica es el cociente que existe entre lapotencia frigorífica y la mecánica:

lta

2 adeCompresor bajadeCompresor w mw m

qmespecíficaafrigorífic Potencia

⋅+⋅⋅

=



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g) OTROS DIAGRAMASg) OTROS DIAGRAMAS

La ventaja que tiene el ciclo de doble compresión respecto al deuna sola compresión es que el trabajo que realizan los doscompresores es menor que el que realizaría un solo compresor bajolas mismas presiones del evaporador y condensador.

El ciclo de doble compresión tiene mayor eficacia que el de unasola compresión.

La curvatura de la isoentrópica 1 - 2depende del tipo de fluido que recorra elciclo. Puede tener las dos formassiguientes:



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DIAGRAMAS

TERMODINÁMICOS



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1. GENERALIDADES.1. GENERALIDADES.

Un diagrama termodinámico es unarepresentación de los diferentes estados a losque es sometido el fluido a lo largo del ciclofrigorífico en función de dos variables

termodinámicas.

De la selección de las dos variablestermodinámicas tomadas como referenciadepende el tipo de diagrama que se obtiene ylos resultados que de él se pueden extraer demodo directo.

DIAGRAMAS TERMODINÁMICOSDIAGRAMAS TERMODINÁMICOS


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Los diagramas usados en las instalaciones frigoríficasson los siguientes:


• Diagrama Presión-Volumen (diagrama P-V o diagramade Andrews).

• Diagrama Temperatura-Entropía (diagrama T-S odiagrama entrópico).

• Diagrama Presión-Entalpía (diagrama P-H, diagramaentálpico o de Mollier).

• Diagrama Entalpía-Entropía (diagrama H-S).

Los utilizados en la industria frigorífica son el entrópico (temperatura-entropía) para el estudio de los distintos procesos del circuito, y el

entálpico (presión o log presión-entalpía) el cual es utilizado para elcálculo de instalaciones, siendo muy práctico por medirse en éldirectamente los cambios de entalpía.


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En los ciclos frigoríficas:


• La evaporación y la condensación suceden atemperatura y presión constantes.

• La compresión sucede de modo adiabático (sinintercambio de calor con el exterior), lo que

conlleva que la entropía se puede considerarconstante.

• La expansión sucede de modo isoentálpico y/oisoentrópico.


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De un diagrama interesan las siguientes líneas:


• Isotermas (temperatura constante).• Isobaras (presión constante).

• Isoentálpicas (entalpía constante).

• Isoentrópicas (entropía constante).

• Isócoras (volumen específico constante).

A continuación se presentan los diagramascitados en párrafos anteriores


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1.1.1.1. Diagrama P Diagrama P - - V o diagrama deV o diagrama de Andrews Andrews


El diagrama P-V(presión-volumenespecífico) se utilizapara el estudio delcompresor. No espráctico emplearlo en elanálisis de ciclosfrigoríficos por variarconstantemente elvolumen específico delfluido, y además dar losresultados en unidadesmecánicas.


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1.2.1.2. Diagrama T Diagrama T - - S o diagramaS o diagrama entr entr ó ópico pico


Es un diagramatermodinámicoporque da lecturasdirectas en unidadestérmicas.

El valor dado porT∆S, medido comoárea, expresa una

cantidad deenergía térmica.


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1.3.1.3. Diagrama P Diagrama P - - H oH o DiagramaDiagrama ent en t á á lpico lpico


El diagrama de Mollier, log P-h, es más práctico en elestudio de sistemas frigoríficos con compresiónescalonada.

En el diagrama

entálpico, todas lastransformacionesproducidas en un ciclofrigorífico real sondeterminadas en

unidades térmicasdirectamente, sinnecesidad de mediráreas, midiendodistancias.


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1.4. Diagrama entalp 1.4. Diagrama entalp í í a a - - entrop entrop í í a a



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2. CICLO DE UNA M 2. CICLO DE UNA M Á Á QUINA FRIGOR QUINA FRIGOR Í Í FICA PERFECTAFICA PERFECTA


Se denomina máquina frigorífica a aquélla que es capaz detransportar calor de un foco frío a un foco caliente medianteun aporte exterior de trabajo.

El ciclo de Carnot inverso

recorrido por esta máquinaestará compuesto por unaexpansión adiabática, unaexpansión isoterma (foco frío),una compresión adiabática, y

una compresión isoterma (fococaliente).


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Las figuras representan los diagramas P-V y T -S de lastransformaciones realizadas en el ciclo de Carnot.

El trabajo vendrá indicado en el diagrama P-V por el área 1-2-3-4


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3. M 3. M Á Á QUINA REAL TE QUINA REAL TE ÓÓRICARICA


La máquina real teórica de compresión simple realiza el ciclode la figura .


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El ciclo presenta fundamentalmentedos diferencias respecto al deCarnot:

1. El compresor realiza su función en lazona de vapor seco (isoentrópica C-D),trabajando en régimen seco a diferenciadel régimen húmedo de Carnot

2. El paso de la alta presión a la baja

presión se hace utilizando una válvula delaminación en lugar de a través de uncilindro expansor , según un procesoisoentálpico (A-B).

Aunque termodinámicamente el ciclo de Carnot es más ventajoso, la justificación de no poner cilindro expansor es mecánica pues la mayorparte de las averías de la instalación frigorífica provienen del compresor,

por lo que con el cilindro expansor se duplican las posibilidades deaverías.


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4. EFECTO DE LA TEMPERATURA DE VAPORIZACI 4. EFECTO DE LA TEMPERATURA DE VAPORIZACI ÓÓNN

Y CONDENSACI Y CONDENSACI ÓÓN SOBRE LA EFICACIA DEL CICLO N SOBRE LA EFICACIA DEL CICLO


En la figura se han representado, en diagramas P-h y T -S,dos ciclos simples, con distintas temperaturas devaporización o aspiración.

Á


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Comparando estos ciclos seobserva que:

Se vaporiza menosrefrigerante al paso por laválvula, quedando una mayorproporción para vaporizarse

en el evaporador y producirmás frío útil.

El efecto refrigerante esmayor para el ciclo que tienela temperatura devaporización más alta.

ÁÁ


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Al ser mayor el efecto

refrigerante, la cantidad defluido frigorígeno que circulaha de ser menor.

ÁÁ


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Debido a que el trabajo decompresión y el peso de fluidorefrigerante que circula sonmenores, la potencia teórica

requerida también seráinferior.

La diferencia de presiones

entre Pevap y Pcond es menorpor lo que el trabajo decompresión también serámenor.

ÁÁ


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El volumen de vapor movido

por el compresor disminuye amedida que aumenta latemperatura.

Debido al menor peso defluido frigorígeno que circulay al menor calor decompresión aportado, elcalor eliminado en elcondensador debe serinferior .

ÁG S O Á COS


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Interesa que la temperatura de vaporización sea lo más altaposible

RESUMEN

G S O Á COSDIAGRAMAS TERMODINÁMICOS


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El efecto de la temperatura de condensación es inverso al

que presenta la temperatura de vaporización.



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La temperatura del

líquido que pasa através de la válvula delaminación es menor, loque aumenta el efectorefrigerante.

Esto, a su vez, hace queel peso de fluidorefrigerante que debecircular sea menor, ycomo consecuencia

disminuye el volumende vapor que debe sercomprimido.



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El trabajo de compresión esmenor a medida que diminuyela temperatura decondensación.

La cantidad de calor sensibleeliminado en el condensadordisminuye considerablemente,

La potencia teórica requeridadisminuye al hacerlo la

temperatura de condensación.

La cantidad de calor latenteaumenta ligeramente.



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5. RECALENTAMENTO DEL VAPOR 5. RECALENTAMENTO DEL VAPOR


Después que el refrigerante líquido se ha vaporizadocompletamente en el evaporador, el vapor saturado frío,continua, por lo general, absorbiendo calor en el tramo deaspiración, pasando a un estado recalentado antes de llegaral compresor.



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La temperatura del vapor

descargado a la salida delcompresor es mayor en elciclo con recalentamiento

La cantidad de caloreliminado en elcondensador por kg derefrigerante es mayorcuando existe unrecalentamiento delvapor.



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El calor adicional que debe eliminarse en el condensador porkg de refrigerante, es todo calor sensible, en el ciclo conrecalentamiento.

calor sensiblecalor latente

La cantidad de calor latente a eliminar en dicho equipo es la

misma para ambos ciclos. En el ciclo con recalentamientouna mayor porción del condensador se usará para enfriar elvapor de descarga hasta su temperatura de saturación.



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El volumen de vapor

aumenta con latemperatura.

El caudal volumétrico queel compresor debemanejar es mayor para el

ciclo frigorífico conrecalentamiento que parael ciclo saturado.



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La potencia requerida, porunidad de capacidadrefrigerante del ciclo, esmayor para el ciclo conrecalentamiento y,además, es menor elrendimiento obtenido

El compresor, el motor delcompresor y elcondensador deberán sermayores para el ciclo conrecalentamiento que parael ciclo saturado



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El recalentamiento del vapor en el tramo de aspiración puedeocurrir en los siguientes puntos

1. Al final del evaporador.

2. En la tubería de aspiracióninstalada dentro del localrefrigerado.



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3. En la tubería deaspiración situada fuera delespacio refrigerado.

4. En un intercambiador de calor, tramo de aspiración-tubería de líquido.



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Fuera del espacio refrigerado, el calor tomado por el vapores absorbido del ambiente y no se produce enfriamiento

útil.

Este recalentamiento del vapor que no produceenfriamiento útil debe eliminarse.

Puede evitarse en parte este recalentamiento aislando latubería de aspiración.



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El aislamiento del tramo de aspiración es necesario paraprevenir la formación de escarcha en la superficie de la

tubería.

El aislamiento de la tubería se deberá dimensionar deforma que, en la superficie exterior del aislamiento de la

tubería, la temperatura sea superior a la de rocío del airede los alrededores



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A veces se instala dentro delespacio refrigerado un tramo de

tubería de aspiración adicional alevaporador, llamado serpentínsecador , cuya función es la desecar.

El recalentamiento del vapor de aspiración, dentro del

espacio refrigerado, está limitado hasta 2-3°C por debajopor la temperatura del local refrigerado (temperatura derégimen).

Dicha tubería permite una inundación más completa delevaporador con refrigerante líquido, sin que exista el peligrode arrastre de líquido por la tubería de aspiración hasta elcompresor.



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C C á á lcu lo de una ins talaci lcu lo de una ins talaci ó ón fr igor n fr igor í í f ica de compresi f ica de compresi ó ónn

simp le en los siguientes casos : simp le en los siguientes casos :

a) Funcionamiento en régimen seco.b) Funcionamiento en régimen con recalentamiento en el evaporador.c) Funcionamiento en régimen con recalentamiento en la tubería deaspiración.d) Funcionamiento en régimen con subenfriamiento en el condensador.

Aplicación a:- Temperatura de evaporación: -25°C.- Temperatura de condensación: +30°C.- Temperatura de recalentamiento: -10°C.- Temperatura de subenfriamiento: +25°C.- Potencia frigorífica: Qo = 100.000 Kcal/h.- Fluido frigorífico: Amoniaco anhidro. R-717.Los sucesivos ciclos se dibujan en el diagrama de Mollier.



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a) Funcionamiento de la instalación en régimen seco.

Los valores de las entalpías y delvolumen específico obtenidos deldiagrama P-h son:

h1= 393,72 kcal/kg;

h2 = 468,49 kcal/kg.

ve1 = 0,77 m3/Kg.

h3 = h4 = 133,84 kcal/kg.



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1. Producción frigorífica específica, qo.

q2 = h1 – h4 = 393,72 -133,84 = 259,88 kcal/kg



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2. Caudal en peso, m.

kg/h80,38488,259

000.100

2

2 ===q

Qm



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3. Producción frigorífica volumétrica, qv.

3

1,

22 kcal/m98,33677,0

88,259===

e

V v

qq



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4. Caudal en volumen, V

/hm75,29698,336

000.100 3

2

2 ===V

q

QV



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DIAGRAMAS TERMODINÁMICOS

5. Trabajo de compresión, W.

W =h2- h1= 468,49 - 393,72 = 74,77 kcal/kg



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6. Coeficiente frigorífico, ε.

47,377,74

88,2592 ====W

qCOP ε



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7. Coeficiente frigorífico referido al ciclo de Carnot, εc.

50,4

)25273()30273(

)25273(

0

0 =

−−+

−=

−

=T Tc

T C ε



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8. Rendimiento económico, η

77,050,4

47,3===

C ε

εη



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9. Potencia frigorífica específica, Ki.

Ni = 860 ε= 860 ⋅ 3,47 = 2.984,20 kcal/kwh



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10. Potencia indicada teórica, Nit.

kW50,3320,984.2

000.1002 ===i

t i N

Q N



84/461

11. Potencia en el condensador, Qc.

Q1 = Q2 + W=100.000 + 860 ⋅ 33,50 =128.810 kcal/h


85/461



86/461

1. Producción frigorífica específica, qo.

q2 = h1’ –h4 = 402,50 – 133,84 = 268,66 kcal/kg



87/461

2. Caudal en peso, G.

kg/h21,37266,268

000.100

0

0 ===q

QG



88/461


3

'1,

0 kcal/m13,32283,0

66,268===

eV v

qq



89/461


/hm43,31013,322

000.100 30 ===V q

QV



90/461

5. trabajo de compresión

W =h2’- h1’= 479,95 - 402,50 = 77,45 kcal/kg



91/461


46,345,77

66,2680 === AW

qε



92/461


50,4)25(30

25273=

−−−

=−

=TeTc

TeC ε



93/461


74,050,4

46,3===

C ε

εη



94/461

9. Potencia frigorífica específica, Ki.

Ki = 860 ε= 860 ⋅ 3,46 = 2.975,60 kcal/kWh



95/461


kW60,3360,975.2

000.1000 ===i

t i K

QN



96/461


Qc = Qo + ANit =100.000 + 860 ⋅ 33,60 =128.896 kcal/h



97/461

c) Funcionamiento de la instalación en régimen conrecalentamiento en la tubería de aspiración.

Los valores de las entalpías yvolúmenes específicos obtenidos deldiagrama P-h son:

h1 = 393,72 kcal/kg;

h1’ = 402,50 kcal/kg;

h2’ = 479,95 kcal/kg.

h3 = h4 = 133,84 kcal/kg.

ve,1= 0,77 m3/Kg

ve,1’= 0,83 m3/Kg



98/461

1. Producción frigorífica específica, q2.

q2 = h1 –h4 = 393,72 – 133,84 = 259,88 kcal/kg;



99/461


kg/h80,38488,259

000.100

0

0 ===q

QG



100/461


3

'1,

0 kcal/m60,31183,0

88,259===

eV v

qq



101/461


/hm92,32960,311

000.100 30 ===V q

QV



102/461

5. trabajo de compresión

W =h2’- h1’= 479,95 - 402,50 = 77,45 kcal/kg


103/461



104/461


50,4)25(30

25273=

−−−

=−

=TeTc

TeC ε



105/461


74,050,4

35,3===

C ε

εη


106/461



107/461


kW71,34881.2

000.1000 ===i

t i K

QN



108/461


Qc = Qo + ANit =100.000 + 860 ⋅ 34,71 =1289.851 kcal/h


d) F i i t d l i t l ió é i


109/461

d) Funcionamiento de la instalación en régimen consubenfriamiento en el condensador.

Los valores de las entalpías yvolúmenes específicos obtenidosdel diagrama P-h son:

h1 = 393,72 kcal/kgh2 = 468,49 kcal/kg

h3’ = h4’ = 128,09 kcal/kg.

ve,1= 0,77 m3/Kg.



110/461

1. Producción frigorífica específica, q2.

q2 = h1 –h4’ = 393,72 – 128,09 = 265,63 kcal/kg;



111/461


kg/h46,37663,265

000.100

2

2 ===q

Qm



112/461

3. Producción frigorífica volumétrica, qv. .

3

'1,

22 kcal/m43,34477,0

63,265===

e

V v

qq



113/461


/hm33,29043,344

000.100 32 ===V q

QV



114/461

5. trabajo de compresión, W.

W =h2- h1= 468,49 - 393,72 = 74,77 kcal/kg



115/461


55,377,74

63,2652 ===W

qε



116/461

7. Coeficiente frigorífico referido al ciclo de Carnot, εc

50,4)25(30

25273

0

0 =−−−

=−

=T Tc

T C ε



117/461


78,050,455,3 ===

C εεη



118/461


kW75,32053.3

000.1000 ===i

t i N

Q N



119/461


Q1 = Q2 + W =100.000 + 860 ⋅ 32,75 =128.165 kcal/h



120/461

Conclusiones:

- En régimen recalentado en el evaporador se obtieneuna producción frigorífica específica un 3,4% superiorque en régimen seco.

En régimen recalentado en la tubería de aspiración se

obtiene la misma producción frigorífica que en régimenseco.

- En régimen subenfriado se obtiene una producciónfrigorífica específica un 2,2% superior que en régimen

seco.



121/461

- En régimen con recalentamiento en el evaporador seobtiene una producción frigorífica volumétrica un 4,6%menor que en régimen seco.

- En régimen con recalentamiento en la aspiración se

obtiene una producción frigorífica volu

métrica un 8,1%menor que en régimen seco.

- En régimen subenfriado se obtiene una producciónfrigorífica volumétrica un 2,2% mayor que en régimen

seco.



122/461

- En régimen recalentado en el evaporador se necesita

un compresor un 4,6% mayor que en régi

men seco.

- En régimen recalentado en la tubería de aspiración senecesita un compresor un 8,1% mayor que en régimenseco.

- En régimen subenfriado se necesita un compresor un2,2% menor que en régimen seco.



123/461

- En régimen recalentado en el evaporador seconsume un 0,3% más de potencia indicada que en

régimen seco.

- En régimen recalentado en la tubería de aspiración seconsume un 3,6% más de potencia indicada que enrégimen seco.

- Debe siempre subenfriarse; debe evitarse elrecalentamiento en la tubería de aspiración.

6 SUBENFRIAMIENTO DEL L6 SUBENFRIAMIENTO DEL L QUIDOQUIDO



124/461

6. SUBENFRIAMIENTO DEL L6. SUBENFRIAMIENTO DEL LÍ Í QUIDO QUIDO

Cuando el líquido refrigerante es subenfriado antes de quellegue a la válvula de expansión, se incrementa el efectorefrigerante por unidad de masa de fluido refrigerante.

El aumento de efecto refrigerante por kilogramo derefrigerante, resultante del subenfriamiento es la diferenciaentre hB y hB, y es exactamente igual a la diferencia entre

hA y hA, que representa el calor eliminado por Kg de líquido,durante el subenfriamiento.



125/461

AIRE HÚMEDO

1 INTRODUCCI1. INTRODUCCIÓÓNN.

AIRE HÚMEDOAIRE HÚMEDO


126/461

1. INTRODUCCI1. INTRODUCCIÓÓN.N.

El aire atmosférico es una mezcla de aire secoy de vapor de agua, constituyendo un airehúmedo.

Sea un volumen que contiene mT kg de AH. Deéstos, ma serán los kg de AS y mV los de vaporde agua.

AH = AS + VA

Si pT es la presión a la que se encuentra el AH, pa será la presión parcial queejerza el AS y pV la que ejerza el vapor de agua (como si ellos solos

ocupasen todo el volumen)

mT = ma + mV

pT = pa + pV

Peso molecular del vapor de agua = 18 g/molPeso molecular medio del aire seco = 28,96 g/molDensidad del aire húmedo = 1,2 kg/m3

La zona de temperaturas que posee importancia enlas aplicaciones del aire húmedo, se extiende desdeunos -40ºC hasta unos +50ºC.

Psicrometría es la ciencia que estudia las propiedadestermodinámicas del aire húmedo



127/461

Si se incorpora vapor de agua a un AH, se provoca un aumento de pV. Esteproceso tiene un límite en el que el aire se dice saturado:

Esta presión de saturación pS esfunción de la temperatura: cuando la

temperatura de AS aumenta, sucapacidad de incorporar vapor deagua aumenta.

Esto viene recogido en la curva tensión - vapor que aparece tabulada enlas dos primeras columnas de la tabla del AH.

La presión del vapor alcanza un valor máximo llamado presión desaturación pS a partir de la cual el AH no puede tener más agua enforma de vapor.



128/461

Una vez llegado a la saturación, si añadimos más vapor de agua al airehúmedo, el agua solo podría ser incorporada en fase líquida (NIEBLA) o enfase sólida (HIELO). En estas circunstancias se dice que el AH estásobresaturado. La presión parcial del vapor sigue siendo pS ya que no tienesentido hablar de la presión ejercida por la fase líquida o sólida.

Resumiendo, hay que distinguir los dos estados característicos del airehúmedo:

Aire húmedo nosaturado

El aire tiene vapor de agua, pero la presiónparcial del vapor de agua es inferior a lapresión de saturación.

La presión parcial del vapor de agua es

igual a la presión de saturación.

Aire húmedo

saturado


129/461



130/461

Si x > xS Aire SOBRESATURADO

Si x < xS Aire NO SATURADO

Si x = xS Aire SATURADO



131/461

PUNTO DE ROCÍO. (tR)

Se tiene un AH de humedad absoluta x a latemperatura t y en el cual la presión parcial queejerce el vapor de agua es PV

Extraemos del recipiente calor (enfriamos) sinvariar su naturaleza. Llegará un momento en quese vea la primera gota de condensado (rocío).Se dice que el AH ha alcanzado su punto derocío.

Se denomina punto de rocío del aire, o temperatura de rocío del aire, la

temperatura a la cual empieza a producirse la condensación del vapor deagua.



132/461

A la humedad que posee entonces sela denomina humedad de saturación

a la temperatura de rocío. A latemperatura se le llama temperaturade rocío y a la presión parcial delvapor se la denomina presión parcialde saturación a la temperatura de

rocío.

Un aire húmedo se lleva a su puntode rocío a humedad constante.

y también se lleva a presión constante

É



133/461

2.2. HUMEDAD RELATIVA O ESTADO HIGROMÉTRICO DE UN AIREHÚMEDO.

Se define como el cociente entre la presión parcial que ejerceel vapor a la temperatura t y la presión de saturación a esamisma temperatura.

1p

pHR

S

V ≤=



134/461

3. TEMPERATURAS QUE DETERMINAN A UN AH.3. TEMPERATURAS QUE DETERMINAN A UN AH.

v Temperatura del AH = Temperatura seca= Temperatura de termómetro seco= t

Colocando un termómetro en el interior del AH

no saturado y esperando al equilibrio, latemperatura que marca entonces el termómetroserá su temperatura de AH.


135/461



136/461

v Temperatura de saturación adiabática = Temperaturahúmeda = Temperatura de termómetro húmedo = Temperaturade saturación prácticamente isoentálpica = tSA

En el depósito de la figura se introduce muylentamente un AH no saturado a unatemperatura que puede ser alta. El aire irábarriendo la superficie del líquido absorbiendoVA, descendiendo su temperatura y el depósitoserá tan largo que salga saturada con una

humedad absoluta que será la humedad desaturación adiabática y una temperatura (desaturación adiabática)

La saturación adiabática es prácticamente isoentálpica.



137/461

Para un A.H. no saturado t> tSA > tRPara un A.H. saturado t= tSA = tR



138/461

4. TABLAS Y4. TABLAS Y ÁÁBACOS DEL AIRE HBACOS DEL AIRE HÚÚMEDO.MEDO.

Para definir los estados y parámetros del AH, tenemos laayuda de tablas y ábacos

1. Tabla del aire húmedo saturado para pT = 760 mm Hg

2. Carta psicrométrica de Carrier

3. Diagrama de Mollier para pT = 1 bar

4. Curvas K

4.1. TABLA DEL AIRE H4.1. TABLA DEL AIRE HÚÚMEDO SATURADO A 760MEDO SATURADO A 760 mmmm HgHg



139/461

1,8185

1,7055

1,5987

1,4979

1,4026

1,3128

1,2280

1,0729

0,9353

0,8135

0,7060

0,6112

0,4017

0,2599

0,1653

0,1032

kPa

pS

Presión

0,83310,73,8411,4013,63185,416

0,83010,03,6010,612,79173,915

0,8269,353,369,9711,99163,014

0,8228,733,129,3311,23152,713

0,8198,122,888,7310,52143,012

0,8157,5402,648,169,840133,811

0,8126,982,407,639,21125,210

0,8045,911,926,668,05109,48

0,7974,901,445,797,0195,46

0,7913,960,965,036,1082,94

0,7843,080,484,365,2972,02

0,7782,240,003,774,5862,30

0,7620,27-1,202,473,0140,9-5

0,747-1,46-2,401,591,9526,5-10

0,732-2,90-3,601,021,2416,8-15

0,7184,424,800,640,7810,5-20

m3 /kgkcal/kgkcal/kgg /kgmm Hgkp/m2ºC

vShShaxSpSpST

Volumenespecífico AH

EntalpíaAH

Entalpía aire secoHumedadMáxima

PresiónPresiónTemperatura


140/461



141/461

kPa

pS

Presión

--24,0-76010332100

6,270201022,83110633,7862095

3,33090921,61395525,47 15090

2,35754320,4824433,9590085

1,87536319,2544354,6483080

1,58925818,0381288,5393075

1,40119016.6215233,1317770

1,27014215,6203186,92550651,173108,714,4151,3148,8203160

1,1084,213,2114,4118,0160555

1,04265,312,086,296,511257,750

0,99550,810,865,071,88977,345

0,96639,69,6048,855,32752;240

0,94235,79,1243,549,69675,638

0,93032,38,6438,744,56605,936m3 /kgkcal/kgkcal/kgg /kgmm Hgkp/m2ºC

vShShaxSpSpST

Volumenespecífico AH

EntalpíaAH

Entalpía aire secoHumedadMáxima

PresiónPresiónTemperatura

4.2. DIAGRAMA DE CARRIER O CARTA PSICROM4.2. DIAGRAMA DE CARRIER O CARTA PSICROMÉÉTRICA DETRICA DE



142/461

CARRIER.CARRIER.

Una carta psicrométrica es un gráfico donde se representan los principales

parámetros del aire húmedo:

• Temperatura de bulbo seco• Temperatura de bulbo húmedo• Temperatura de punto de rocío• Humedad relativa.• Humedad absoluta.• Entalpía (h).• Volumen específico.

Conociendo dos de cualquiera de estas propiedades del aire, las otras pueden determinarse a partir de la carta.


143/461

Un aire húmedo definido por un punto tal como el A tendrá una



144/461

temperatura seca que se leerá verticalmente sobre el eje de abscisas yuna humedad relativa HR que se conocerá leyendo la curva que pasa

por A. La temperatura seca del airehúmedo coincidirá con sutemperatura de saturación.

Se podría saturar también el AHadiabáticamente en vez de

saturarlo a t=Cte y también se le podría saturar a humedadconstante hasta alcanzar sutemperatura de rocío.

Cuando el AH no estásaturado su t = ts > tsa >tr

Cuando el AH estásaturado t = ts = tsa = tr

EJEMPLO 1: Dibujar en el diagrama de Carrier los siguientes



145/461

EJEMPLO 1: Dibujar en el diagrama de Carrier los siguientes AH a pT = 760 mm:

a) Temperatura seca = 20 ºC y humedad relativa 0,6

b) Temperatura seca = 20 ºC y temperatura de rocío 12 ºC c) Temperatura seca = 18 ºC y temperatura húmeda 15 ºC

SOLUCIÓN



146/461

b) Temperatura seca = 20 ºC y temperatura de rocío 12 ºC

) T t 18 ºC t t hú d 15 ºC



147/461

c) Temperatura seca = 18 ºC y temperatura húmeda 15 ºC

4. 3. DIAGRAMA ENTÁLPICO O DE MOLL IER



148/461

Este diagrama está construido parauna pT = 1000 mb (milibares). Sinembargo se tolera tomarles para AHque se encuentre a 1 atm =1012mb.

En ordenadas representa entalpíasespecíficas del AH.

En una eje de abscisas giradorepresenta humedades absoluta de

AH.

El eje de abscisas se ha girado por razones de claridad del diagrama y

procurando que el comienzo de la isoterma t = 0ºC sea horizontal.



149/461

Se ha corregido laescala de x respecto a laescala de h a fin de queel giro no sea tan amplio.

Las líneas de humedadconstante son verticalesy las de entalpíaconstante son inclinadasy paralelas al eje real de

humedades.



150/461

La curva HR = 1 divide al

diagrama h-x en dos zonas:

• Zona de AH no saturado

• Zona de AH sobresaturado,que contiene AS, Vapor

saturado, agua o hielo, o aguay hielo.



151/461

CÁLCULO DE NECESIDADESFRIGORÍFICAS.

HOJA DE CÁLCULO DE UNAINSTALACIÓN

1 INTRODUCCI1 INTRODUCCIÓÓNN

CÁLCULO DE NECESIDADESCÁLCULO DE NECESIDADES FRIGORÍFICASFRIGORÍFICAS


152/461

1. INTRODUCCI1. INTRODUCCIÓÓN.N.

El cálculo de la carga térmica de una instalación

frigorífica consiste en determinar las aportaciones decalor que deben extraerse a fin de obtener latemperatura de proyecto en la cámara, nevera orecipiente a enfriar.

El calor aportado puede ser sensible o latente:

El calor sensible se manifiesta porvariaciones de la temperatura del ambienteal que se aplica.

El calor latente se manifiesta porvariaciones del contenido de humedad(vapor de agua) en el ambiente.



153/461

En la práctica, las fuentes más comunes de calor sensible son:

La radiación solar que se transmite al interior a travésde techos, vidrios y muros.

El calor transmitido a través de los diferentesmateriales que constituyen el edificio, debido a la

diferencia de temperatura entre el exterior y el interior.

El calor sensible producido en el interior de los localespor las luces, personas y eventuales disipaciones depotencia.

El calor sensible debido a las infiltraciones de aire.

Las fuentes productoras de calor latente son



154/461

normalmente:

El vapor emitido por las personas quese encuentran en los ambientesconsiderados.

El vapor introducido por las eventuales

infiltraciones de aire exterior, cuyahumedad específica es en generalsuperior a la del aire ambiente.

Los eventuales procesos que se

desarrollan en el interior de los citadosambientes que generen vapor.

E l t di li t ít l t



155/461

En el estudio que se va a realizar en este capítulo, estas cargastérmicas se van a agrupar de la forma siguiente:

Pérdidas por transmisión de calor através de cerramientos.

Pérdidas por servicio

Pérdidas por carga del género.



156/461

En refrigeración, la cantidad de calor a extraer de la

cámara se calcula por día (24 horas) y el equipo derefrigeración emplea de 16 a 20 horas diarias paravencer dicha carga, dejando las horas restantes del díapara descongelación de los serpentines.

8 horas16 horasPositiva (≥ 0ºC)

6 horas18 horasNegativa (


157/461

TRAVTRAVÉÉS DE CERRAMIENTOS.S DE CERRAMIENTOS.

El calor que entra en la cámara por transmisióna través de paredes y techo, viene dada por laexpresión:

QC= K ⋅ S ⋅ ∆t

Siendo:Q C = Flujo de calor por transmisión en (W) o (kcal/h).K = Coeficiente de transmisión de pared o techo (W /m2K

o kcal/h ⋅ m2 °C).

S = Superficie EXTERIOR de cada cerramiento en m2

.∆t = diferencia de temperatura entre el exterior y elinterior de la cámara (K o °C)



158/461

2.1. C2.1. CÁÁLCULO DEL COEFICIENTE DE TRANSMISILCULO DEL COEFICIENTE DE TRANSMISIÓÓNNDE CALOR K.DE CALOR K.

Cuando el cerramiento es heterogéneo, es decir, formado por más deun material, el coeficiente de transmisión global vendrá dado por

e3

3

2

2

1

1

i h

1eee

h

11

K+

λ+

λ+

λ+

=

donde e1, e2, e3, son los espesores y λ1, λ2, λ3 representan lasconductividades de los diferentes materiales.



159/461

En el Anexo 2 de la NBE – CT 79

“Condiciones Térmicas de los edificios”aparecen tablas que permiten en todos loscasos calcular el coeficiente de transmisión decalor K.

En las tablas siguientes, se indican losvalores del coeficiente de transmisión (K = λ/e)para diferentes tipos y espesores de

aislamiento.



160/461

0,180,200,230,260,300,360,450,610,911,82176Lana de escoria a granel

0,170,190,210,240,280,340,420,560,841,68136Lana de escoria

0,190,210,240,270,320,380,470,630,951,9048Placas de poliestireno

0100,100,120,140,160,190,240,320,470,9540Espuma de poliestireno

0,170,190,220,250,290,350,440,580,871,7588

0,180,180,210,240,270,330,410,530,821,6564

0,10,170,190,210,250,300,370,500,751,5032

0,10,180,210,240,270,330,410,550,821,6524Poliestireno

0,10,180,210,240,270,330,410,550,821,6548-80Lana de vidrio con capa bituminosa

0,10,180,210,240,270,330,410,550,821,6580Lana de vidrio

0,10,220,240,280,320,390,490,650,971,9580-96Placas de corcho expandido

0,20,270,310,350,410,490,610,821,222,4580-112Corcho granulado con granulación gruesa

0,20,270,310,350,410,490,610,821,222,45192Placas de corcho aglomerado húmedo

0,20,230,260,300,350,420,520,701,052,1144

00,20,230,260,310,370,480,620,921,8112Placas de corcho aglomerado

20018016014012010080604020

Espesor del aislante mmMasavolúmica

(kg/m2

)

Materiales aislantes

TABLA 1. Coeficiente de transmisión calórica K para materiales usuales en W/( m2⋅K)

Conductividad térmica λDensidadMATERIAL



161/461

(0,18)0,16570Enlucido de yeso con perlita

(0,30)0,26800Enlucido de yeso

(1,40)1,202.000Mortero de cemento

(0,87)0,751600Morteros de cal y bastardos

Revestimientos continuos

PASTAS, MORTEROS y HORMIGONES

(0,41)0,351.300Cascote de ladrillo

(0,19)0,161.200Escoria de carbón(0,81)0,701.700Grava rodada o de machaqueo

(0,58)0,501.500Arena

Materiales: suelos de rellenos desecados alaire, en forjados, etc.

Arcilla

(2,10)1,801.800Suelo coherente humedad natural

(1,40)1,201.700Arenas con humedad natural

(2,33)2.001.700-2.500Rocas porosas

(3,50)3,002.500-3.000Rocas compactas

Rocas y terrenos

ROCAS Y SUELOS NATURALES

W/ m ºCkcal/h m ºCaparenteMATERIAL



162/461

(0,55)0.411.500Hormigón en masa con arcilla

expandida

(0,12)0,10500Hormigón en masa con arcillaexpandida

(1,63)1,402.400con áridos ordinarios, vibrado

(1,16)1,002.000con áridos ordinarios, sin vibrar

(0,73)0,631.600con áridos ligeros

Hormigón en masa con grava normal:

(0,09)0,08305Hormigón celular sin áridos

(1,09)0,941.400Hormigón celular con áridos silíceos

(0,67)0,581.000Hormigón celular con áridos siliceos

(0,34)0,29600Hormigón celular con áridas siliceos

(0,55)0.411.400Hormigón con áridos ligeros

(0,33)0,281.000Hormigón con áridos ligeros

(0,17)0,15600Hormigón con áridos ligeros

(1,63)1,402.400Hormigón armado (normal)

Hormigones normales y ligeros

W/ m ºCkcal/h m ºC

Conductividad térmica λDensidadaparente

MATERIAL



163/461

(0,30)0,26800Placas de escayola

(0,08)0,07450Hormigón con fibra de madera

(0,18)0,16900Cartón yeso

Placas o paneles

(0,70)0,601.200Con bloques hormigón celular curadoaire

(0,56)0,.481.000Con bloques hormigón celular curadoaire

(0,44)0,38800Con bloques hormigón celular curadoaire

(0.47)0,401.000Con bloques hormigón celular curadovapor

(0,41)0,35800Con bloques hormigón celular curadovapor

(0,35)0;30600Con bloques hormigón celular curadovapor

(0,56)0,481.400Con bloques huecos de hormigón

(0,49)0,421.200Con bloqueos huecos de hormigón

(0;44)0,381.000Con bloques huecos de hormigón

(0,56)0,482.500Con ladrillos silicocalcáreos perforada

(0,79)0,681.600Con ladrillos silicocalcáreos macizo

Fábrica de bloques de hormigón incluidas juntas (1)



MATERIAL


164/461

Conductividad térmica λDensidadMATERIAL



165/461

(0,047)0,040130Perlita expandida

(0,038)0,033121-150qTipo V

(0,038)0,03391-120qTipo IV

(0,038)0,03371-90q

Tipo III

(0,040)0,03451-70qtipo II

(0,042)0,03630-50qTipo I

Lana mineral

(0,036)0,03191qTipo VI

(0,033)0,92866-90qTipo V

(0,033)0,02846-65qTipo IV

(0,034)0,02931-45qTipo III

(0,037)0,03219-30qtipo II

(0,044)0,03810 -18qTipo I

Fibra de vidrio:

(0,034)0,02960Espuma elastomerica

(0,039)0,034110Aglomerado de corcho UNE 5.690

(0,114)0,098450Arcilla expandida

(0,85)0,073300Arcilla expandida

MATERIALES AISLANTES TÉRMICOS

(0, 19)0, 161.100Laminas bituminosas

(0,17)0,161.050Betún

(0,70)0,602.100Asfalto

MATERIALES BITUMINOSOS

W/ m ºCkcal/h m ºCaparenteMATERIAL



MATERIAL



166/461

(0,044)0,038160Vidrio celular

(0,035)0,030120Vermiculita expandida

(0,035)0,03012-14Urea formol, espuma de

(0,034)0,02910-12Urea formol, espuma de

(0,023)0,02040qtipo II

(0,023)0,02035qTipo I

Poliuretano aplicado in situ,espuma de

(0,040)0,03480qTipo IV

(0,023)0,02040qTipo III

(0,023)0,02035qtipo II

(0,023)0,02032qTipo I

Poliuretano conformado, espuma

de

(0,026)0,02235Polisocianurato, espuma de

(0,038)0,03330Poliestireno reticulado

(0,033)0,02833Poliestireno extrusionado

(0,033)0,02825qTipo V

(0,034)0,02920qTipo IV

(0,037)0,03215qTipo III

(0,044)0,03812qtipo II

(0,057)0,04910qTipo I

Poliestireno expandido UNE53.310

TABLA 2 VALORES DE K DE LOS AISLAMIENTOS PARA MUROS SUELOS



167/461

0,170,140,110,09254

0,190,160,130,10229

0,210,180,140,11203

0,240,200,160,13178

0,280,240,190,15152

0,340,280,230,18127

0,430,350,280,23102

0,570,470,380,3076

0,850,710,560,4551

1,731,441,150,9225

Corchoλ = 0,0433

Fibra de vidrio yPoliestireno

globular λ = 0,0361

Poliestirenoextruido

λ = 0,0268

Poliestirenoexpandidoλ = 0,0231

Espesoraislamiento

mm

TABLA 2. VALORES DE K DE LOS AISLAMIENTOS PARA MUROS, SUELOS Y TECHOS EXPRESADOS EN W/m2 ⋅ ºC



168/461

1,18Suelo de hormigón, sin aislamiento, de152 mm de espesor

1,66Vidrio triple

2,60Vidrio doble

6,39Vidrio sencillo

k W/m2ºCMATERIAL

TABLA 3.



169/461

127127-40 a -26

102102-26 a -18

10276-18 a -9

7676-18 a -9

7676-9 a -4

7651-4 a 4

51514 a 10

512510 a 16

Zonas cálidasZonas frías

ESPESOR DE POLIURETANOEXPANDIDO (mm)TEMPERATURA DE ALMACENAJE ºC

TABLA 4. ESPESORES DE AISLAMIENTO MÍNIMOS RECOMENDADOSPARA POLIURETANO EXPANDIDO

2.2. C2.2. CÁÁLCULO DE LA TEMPERATURA EXTERIOR.LCULO DE LA TEMPERATURA EXTERIOR.



170/461

Los valores de temperaturas exteriores medias, según susituación y orientación, pueden obtenerse de las siguientes tablas.

28391003-114433738Cáceres

20422048-615374032Burgos

15438200-407130Bilbao

234165628366832Barcelona

5238767-117464738Badajoz

39402127-617354130Ávila

493620858426535Almería

2138338-13-6031Alicante

59381377-718423635Albacete

Temp. de

bulbosecoºC

HRTemp. de

bulbosecoºC

Gradosdía conuna 2ª

base de15ºC

Temp. debulboseco

ºC

MáximaNormal

MinutosGradosCondiciones normalesVariación diariade la

temperatura

Condiciones

Latitud NorteInviernoVeranoCiudad

TABLA 5. TEMPERATURAS Y HUMEDADES RELATIVAS EN LAS CIUDADES ESPAÑOLAS

MinutosGradosCondicionesnormalesVariaciónCondiciones




171/461

27421405-314405933Logroño

37411226-514394536Lérida

35422143-616384033León.

11280154-6524Las Palmas

4537830015433736Jaén

08421350-514417331Huesca

1537402114425831Huelva

38401469-4-383734Guadalajara

11371042-218404936Granada

5941939-310415833Gerona

04401828-718385233Cuenca

224382729-6323Coruña

5237663-117443339Córdoba

59381313-420435637Ciudad Real.

593945249-6029Castellón

2836227212-5532Cádiz

Temp. de

bulbo secoºC

HRTemp. de

bulbo secoºC

Grados díacon una 2ª

base de 15ºC

Temp. debulboseco

ºC

MáximaNormal

MinutosGradosCondiciones normalesVariacióndiaria de latemperatura

Condiciones

GradosTemp. deMáximaNormal

MinutosGradosCondiciones normalesVariación diariade la

t t

Condiciones




172/461

39411151-314445934Zaragoza

29411501-618396532Zamora

39411709-513394533Valladolid.

2839516011386832Valencia

51391158-416413434Toledo

154162617336526Tarragona

2337438118474340Sevilla

57401866-617403633Segovia

274372427397425Santander

57401662-718414634Salamanca

49421535-512395132Pamplona

343952748-6028Palma de Mallorca

00421781-616394034Palencia

21431200-2-366528Oviedo

2042967-3-44-36Orense

5937432-114455936Murcia.

4336248136-5828Málaga

25401405-315384334Madrid

00431771-214-6030Lugo

Temp. debulboseco

ºC

HRTemp. debulboseco

ºC

Gradosdía conuna 2ª

base de15ºC

Temp. debulboseco

ºC

MáximaNormal temperatura

TABLA 6 Temperaturas exteriores en los locales en Europa



173/461

+ 18ºCSol contra los muros de una cámara

+ 15 °CSol sobre una cámara fría

+ 35 °C a + 40°C

Bajo el techo de un edificio+ 15 °CCueva completamente enterrada

+ 20 °CCueva parcialmente enterrada

+ 20 °C a + 25°C

Temperatura interior

+ 30 °CTemperatura con exposición principal al sol

+ 25 °CTemperatura exterior con exposiciónprincipal a la sombra

TABLA 6. Temperaturas exteriores en los locales en EuropaCentral para el cálculo de cámaras frías.

2.2.1. TRANSMISI2.2.1. TRANSMISIÓÓN DE CALOR POR RADIACIN DE CALOR POR RADIACIÓÓN SOLAR.N SOLAR.



174/461

En nuestra latitud es necesario estudiar la ganancia de calor del

ambiente en que se encuentra la instalación frigorífica debida a laradiación solar que llega a través de los cerramientos translúcidos,puertas acristaladas, ventanas, claraboyas, etc.

Este viene dado por la expresión:

QR = FI ⋅ C ⋅ A

Donde:QR = Es la cantidad de calor radiante realmente recibida en el interior de un ambiente

a través de una superficie acristalada (kW o kcal/h)FI = Factor de insolación (kW/m2 o kcal/hm2) que está tabulado para cada latitud (en

la tabla 7 se adjunta el correspondiente a 45º).C = Factor de corrección (ver tabla 8) A = Superficie translúcida que recibe la radiación solar a una hora determinada

TABLA 7. RADIACIÓN SOLAR A TRAVÉS DEL VIDRIOSENCILLO para 45º latitud norte (kcal/h m2 superficie deventana incluyendo el marco)



175/461

ventana incluyendo el marco)



176/461

Cortina exterior detela con circulaci6n

Persiana exterior(lamas

Persianaveneciana exterior

Persiana veneciana interna(con lamas horizontales

Sinpantallas

Tipo de vidrio

TABLA 8. Factores de corrección de la radiación solar a través del vidrio con y sin pantalla de protección (Aplicar estos coeficientes alos valores indicados en la tabla 7)



177/461

Vidrio tripleordinario

0,200,160,120,180,110,120,640,560,480,83Vidrio tripleordinario

Exterior:absorbente48%-56%

Interior:vidrioordinario:

0,130,100,100,110,100,100,430,390,360,52Exterior:absorbente48%-56%

Interior:vidrioordinario:

Ordinario0,220,180,140,200,120,140,670,610,540,90Ordinario

Vidr io doble:

0,160,120,100,140,100,100,560,540,510,6256%-70%

0,180,150,110,160,100,110,620,590,530,7348%-56%

0,200,160,120,180,110,120,720,620,560,840%-48%

porcentajesde absorción

Vidr io absorbente

0,240,190,140,210,120,140,740,650,560,94Vidrio de 6mm.

0,250,200,150,220,130,150,750,650,561Vidrioordinariosimple

Colormedio uoscuro

Colorclaro

Coloroscuro

Colormedio

Exteriorclaro einterioroscuro

Colorclaro

Coloroscuro

Colormedio

Colorclaro

del aire lateral ysuperiormente

horizontales,inclinadas 17°empleadas enUSA)

(con lamashorizontalesinclinadas 45°)

inclinadas 45°) o persianaenrollable interna


178/461

IMPORTANTE:



179/461

Normalmente, las cámaras de refrigeración comercial no estánexpuestas a las radiaciones solares, y si lo están es débilmente,debido a la protección de los elementos del edificio donde esténubicadas; por lo que no se suele considerar el efecto solar en elcálculo de la carga térmica.

Sin embargo, se habrá de tener éste en cuenta, cuando unapared de la cámara forme parte del cerramiento del local, o nave;ya que estará expuesta al Sol según la orientación de esta pared yafectará a la transmisión de calor a través del cerramiento.

En la práctica, se suele incrementar, con los valores queaparecen en la tabla 9, la diferencia de temperaturas entre elexterior y el interior de esta pared de la cámara.

TECHOORIENTACIÓN DESUPERFICIE TÍPICA

TABLA 9. CORRECTORES POR EFECTO SOLAR (ºC)



180/461

Los valores de la tabla expresados en ºC, deben añadirse a la diferencia detemperaturas interior/exterior establecida para el cálculo de transferencias de calor a

través de los paramentos, a fin de compensar el efecto solar.Estos datos no deberán usarse en el diseño de aire acondicionado.

5323DE COLORES CLAROS:Piedra blanca.Cemento blanco.Pintura blanca

9434DE COLORES MEDIOS:Madera sin pintar LadrilloTeja rojaCemento comúnPintado de rojo gris o verde

11535DE COLOR OSCUROTejados de pizarraTejados alquitranadosPintado de negro

OesteSur Este

TECHOPLANO

ORIENTACIÓN DEPAREDES

SUPERFICIE TÍPICAEXPUESTA AL SOL

2.3. C2.3. CÁÁLCULO DE LA TEMPERATURA INTERIOR.LCULO DE LA TEMPERATURA INTERIOR.



181/461

Los valores de las temperaturas interiores de la cámara, pueden

obtenerse de la siguiente tabla.

-0,998 a 1000Col tardía

-0,895 a 1000Coles de Bruselas-0,695 a 1000Bróculí

-0,4950Ramillete

-0,995 a 1000Raíz

Remolacha

7010Secas

-0,690 a 953 a 4Lima

-0,790 a 954 a 7Verdes

Judías -0,695 a 1000 a 2Espárragos

-2,590 a 950Jerusalén

-1,295 a 1000Globo

Alcachofas

Principio de Congelación ºCHumedad relativa %Temperatura Almacenam. °CProducto

TABLA 10. TEMPERATURAS DE CONSERVACIÓN Y CONGELACIÓN DE DIVERSOS PRODUCTOS ALIMENTICIOS Y LÍQUIDOS

3. P3. PÉÉRDIDAS POR SERVICIOS.RDIDAS POR SERVICIOS.

3 1 P3 1 PÉÉRDIDAS POR RENOVACIRDIDAS POR RENOVACIÓÓN DEL AIRE Y APERTURAN DEL AIRE Y APERTURA



182/461

Siendo:QR = Potencia calorífica aportada por el aire (kJ/d).V = Volumen INTERIOR de la cámara (m3) .

n = Número de renovaciones de aire por día.∆h = Calor del aire en (kJ/m3), obtenido por el diagrama psicrométrico o

por tablas.

3.1. P3.1. PÉÉRDIDAS POR RENOVACIRDIDAS POR RENOVACIÓÓN DEL AIRE Y APERTURAN DEL AIRE Y APERTURADE PUERTASDE PUERTAS

La cantidad de calor que entra en la cámara por este conceptodepende del número de veces que se abran las puertas para laentrada y salida de género y personas.

La expresión a utilizar sería:

QR = V ⋅ n ⋅ (∆h) ⋅ ρ cuando (∆h) = kJ/kgQR = V ⋅ n ⋅ (∆h) cuando (∆h) = kJ/m3

En la tabla 11 aparecen los valores normalmente empleados para laevaluación del número de renovaciones de aire por día, para cámaras detemperatura negativa y positiva en función del volumen de las mismas



183/461

temperatura negativa y positiva, en función del volumen de las mismas.

En caso de tráfico intenso de personal o mercancías, multiplíquense los valores de la tabla por 2Si los periodos de almacenaje son muy largos, deben multiplicarse por 0,6

0,800,8714.0003,24,2375

0,810,9112.0004,15,3250

0,830,9710.0004,65,9200

0,851,058.0005,47,0150

0,861,116.0006,07,7125

0,931,175.0006,78,7100

0,991,234.0008,010,175

1,111,353.00010,212,850

1,221,432.40011,714,340

1,421,661.80013,516,730

1,72,21.25014,918,725

1,92,51.00016,921,220

2,32,975019,625,315

2,53,3,62524,231,110

2,83,750038,050,15

TemperaturaNEGATIVA

t < 0ºC

TemperaturaPOSITIVA

t ≥ 0ºC

Volumeninterior

m3

TemperaturaNEGATIVA

t < 0ºC

TemperaturaPOSITIVA

t ≥ 0ºC

Volumeninterior

m3

TABLA 11. ESTIMACIÓN MEDIA DEL NÚMERO DE RENOVACIONES DEL AIRE DE LA CÁMARA, DEBIDO A LAAPERTURA DE PUERTAS E INFILTRACIONES CADA 24 HORAS

En la siguiente tabla se indican los valores del calor del aire en (kJ/m3) quepenetra en la cámara para distintas condiciones de temperatura y humedadrelativa. Este dato también puede obtenerse de la utilización en términos



184/461

23122020118717116114713812612111711310097,185,483,3-40ºC

22520718817415914913512711511010610289,686,775,373,3-35ºC

21519517716314813812511710599,896,592,680,1775,566,264,2-30ºC

20118316515213712711410795,190,186,882,970,868,057,155,1-25ºC18917115414112711710496,685,380,477,173,461,558,848,046,1-20ºC

17716014313111610794,687,276,171,368,264,552,850,239,737,8-15ºC

16514813212010696,684,277,066,161,458,454,843,440,830,528,7-10ºC

15313612010894,485,573,566,455,851,248,244,633,531,020,919,2-5ºC

14112510997,483,774,962,955,945,440,837,934,423,320,810,99,10ºC

12711195,483,970,662,150,543,733,529,026,222,812,09,6--5ºC

11296,581,370,157,248,837,530,920,916,613.810,5----10ºC

96,581,466,456,442,734,523,316,87,02,77------15ºC

60%50%60%50%60%50%60%50%60%50%80%70%80%70%80%70%

HRHRHRHRHRHRHRHRHRHRHRHRHRHRHRHR

+40ºC+35ºC+30ºC+25ºC+20ºC+15ºC+10ºC+5ºC

AIRE EXTERIOR

TEMPERATURADE LA

CÁMARA

TABLA 12. VARIACIÓN DE ENTALPÍA (kJ/m3) PARA EL AIRE EXTERIOR QUE ENTRA EN LA CÁMARA

pdiferenciales del diagrama psicrométrico. Los valores obtenidos representanel calor necesario para bajar la temperatura de 1 m3 de aire de lascondiciones de entrada hasta las condiciones de temperatura final de lacámara.


185/461

3.3. P3.3. PÉÉRDIDAS POR CALOR LIBERADO POR PERSONAS.RDIDAS POR CALOR LIBERADO POR PERSONAS.



186/461

Las personas desprenden calor en distintas proporciones

dependiendo de la temperatura de la cámara, vestido, corpulencia,grado de actividad, etc.

El calor liberado es:

Siendo:q = Calor por persona en (W) según la tabla adjunta. Cuando el

004 Ciclos frigoríficos

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