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Cálculo de carga térmica — Cámaras de refrigeración

Método Emerson / ASHRAE · Motor interno en unidades imperiales · Resultados en ambos sistemas

Cálculo de carga térmica

Cámara de refrigeración · Método Emerson AE-103 / ASHRAE

Empieza por aquí

Esta herramienta calcula la carga térmica de una cámara de refrigeración: cuánto calor hay que sacar y, por lo tanto, qué equipo se necesita. Sirve para anteproyecto: para decidir tamaños, comparar alternativas y cotizar con fundamento. No reemplaza el diseño definitivo ni la selección con el software del fabricante.

Cámara de brócoli en Ambato a 0,5 °C, con ingreso de 6 t al día. Se llena todo y puedes revisar los resultados.

Orden de trabajo

  1. ¿No sabes qué cámara necesitas? Empieza en Dimensionar: dices producto, toneladas y temperatura, y te propone medidas, espesor de panel y niveles de estiba. El botón Aplicar lo escribe todo en la pestaña siguiente. Si ya tienes las medidas, sáltate este paso.
  2. Cámara. Datos del proyecto, país y ciudad, medidas, temperaturas y panel. Al elegir la ciudad se calculan solas la presión, la temperatura exterior y la humedad.
  3. Productos. Agrega todo lo que conviva en la cámara. Cada producto se calcula por separado: enfriamiento, congelación si la hay, y calor de respiración. Ojo con la masa: se carga la que entra en el día, no la que está almacenada. Una cámara de 25 t que recibe 6 t diarias se calcula con 6.000 kg. Poner las 25 t da la carga de llenarla entera en un día, que es un túnel de preenfriado y no una cámara de conservación.
  4. Cargas internas. Iluminación, motores, personas, apertura de puertas y desescarche.
  5. Resultados. La capacidad requerida, el reparto de cargas, el evaporador, la energía, el CO₂ y el costo estimado de la cámara. Aquí se guarda e imprime.
  6. Energía y CO₂. El detalle del consumo y el comparador de espesor de panel.
  7. Catálogo y Manual. Las tablas completas para consultar, y la guía de cálculo.

Cuatro cosas que conviene no perderse

  • El ícono que está junto a casi todos los campos. Ábrelo: explica qué es ese dato, en qué fórmula entra, de qué tabla sale y en qué página del manual está. Pruébalo aquí mismo, este de al lado funciona.
  • El botón Usar condiciones sugeridas, en la pestaña Cámara. Rellena la temperatura exterior, la humedad y la del terreno a partir de la ciudad. Si tienes el dato real de una estación meteorológica cercana, escríbelo a mano: ese siempre manda.
  • El conmutador Métrico / Imperial, arriba a la derecha. Convierte todo lo que ya escribiste. Los resultados salen siempre en los dos sistemas.
  • No se pierde el trabajo. Se guarda solo en tu navegador y al volver a abrir te ofrece retomar donde quedaste. Igual conviene usar Guardar proyecto para dejar el archivo en la carpeta de la obra.

Qué tiene esto que un calculador corriente no tiene

  • Corrige por altura. A 2.500 m el aire pesa un cuarto menos, así que la carga por infiltración cae cerca de 26 %. Casi ningún calculador lo hace: en la sierra se sobredimensiona.
  • Infiltración por Gosney-Olama, el método que usa ASHRAE hoy, con psicrometría real, en vez de suponer un número de cambios de aire. Y con el efecto de cortinas, puertas rápidas y antecámaras.
  • 132 productos con sus propiedades térmicas: punto de congelación, calor específico antes y después de congelar, calor latente y calor de respiración. Varios productos conviviendo en la misma cámara, cada uno con su masa, su temperatura de entrada y su plazo.
  • Separa pull-down de régimen. La capacidad para bajar el producto que entra no es la misma que mantiene la cámara fría. El compresor se elige por una; el consumo anual lo manda la otra.
  • Dice cuánto cuesta operarla: kWh al año, dólares al año y toneladas de CO₂. Y compara espesores de panel con su retorno en años.
  • Dimensiona al revés: de toneladas de producto a medidas de cámara, considerando el sistema de almacenamiento y los niveles de estiba.
  • Muestra de dónde sale cada número. Tabla y página del manual en cada dato, y las anomalías del original quedan advertidas en vez de corregidas en silencio.

Si estás evaluando esta herramienta

Nos sirve muchísimo que nos respondas tres cosas concretas:

  1. ¿Los resultados cuadran con obras que ya hiciste? Si algo se va lejos, dinos cuál y cuánto.
  2. ¿Qué campo te sobra, cuál te falta, y qué no se entiende?
  3. ¿Qué producto tuyo no está en el catálogo? Esta es la más importante: el manual base es estadounidense de 1968 y no trae buena parte de lo que se guarda en la región.

¿Qué cámara necesito?

Cámara sugerida

Escribe las dimensiones, el espesor de panel, la temperatura y carga el producto.

Proyecto

Estos datos y la fecha del día encabezan el informe al imprimir o exportar a PDF.

Ubicación y clima del lugar

Copia la temperatura exterior y la humedad a los campos de abajo.

Dimensiones exteriores

Temperaturas y clima

Estos son los valores que manda el cálculo. El bloque de ubicación de arriba solo sugiere: si tienes el dato de una estación meteorológica cercana, escríbelo aquí y prevalece. El criterio del manual es la temperatura superada solo el 1% de las horas de verano.
La temperatura bajo el piso no es la exterior, y la diferencia es grande. El aire exterior de diseño es un pico de verano; el suelo bajo el radier es una masa enorme que no sigue ni el vaivén diario ni el de las estaciones, y a un metro de profundidad se queda cerca de la media anual del lugar. Por eso el piso ve un salto térmico mucho menor que los muros: usar la temperatura exterior para el piso infla la carga sin motivo. Solo se aplica si el piso está sobre radier en contacto con el suelo; si la cámara está elevada con aire por debajo, se cambia el selector de Piso y entonces manda la temperatura exterior.

Panel aislante

Exposición solar por superficie

SuperficieOrientaciónColor / acabadoÁreaTD efectivoCarga 24 h

Productos en la cámara

Producto Masa T entrada T final Horas Embalaje % Carga 24 h
Se pueden cargar todos los productos que convivan en la misma cámara. Cada uno se calcula por separado, tal como exige el manual: calor sensible sobre congelación, calor latente de congelación, calor sensible bajo congelación y calor de respiración. La columna Horas permite un abatimiento más rápido que 24 h; el embalaje se estima como porcentaje de la masa con calor específico de cartón.

Detalle del cálculo por producto

ProductoSobre
congelación
Congelación
(latente)
Bajo
congelación
RespiraciónEmbalajeTotal

Iluminación y resistencias

Motores

Personas

Infiltración por apertura de puertas

Desescarche

Las horas de desescarche importan dos veces. Suman calor, porque lo que entrega la resistencia termina dentro de la cámara y hay que volver a sacarlo. Y sobre todo son horas en que el equipo no está enfriando: hay que descontarlas de las horas disponibles de operación, o el compresor queda chico. Sobre 0 °C, con desescarche por parada o por aire, la carga es despreciable pero las horas igual se pierden.

Capacidad requerida

Energía y emisiones

Resumen. El detalle, los supuestos de COP y el comparador de espesor de panel están en la pestaña Energía y CO₂.

Reparto de cargas en 24 horas

ComponenteBTU / 24 hkcal / 24 h%

Selección de compresor

Selección de condensador

Selección de evaporador

Costo estimado de la cámara

PartidaCantidadUnitario USDTotal USD

Guardar e imprimir

Rendimiento del sistema

El COP se estima como η · Tev / (Tcond − Tev) con temperaturas absolutas. El rendimiento respecto de Carnot recoge el rendimiento isentrópico y las pérdidas del ciclo real; 0,55 es un valor típico de compresor semihermético. Es una estimación de anteproyecto: para cifras firmes hay que usar el software de selección del fabricante.

Consumo, costo y emisiones

ConceptokWh/díakWh/añoUSD/añot CO₂/año

Refrigerante y huella total

¿Conviene subir el espesor de panel?

EspesorCarga 24 hkWh/añoUSD/año Ahorro USD/añoSobrecosto panelRetornot CO₂/año
El ahorro se compara contra el espesor que tienes puesto en la pestaña Cámara, marcado en la tabla. Al cambiar el espesor cambia también el volumen interior, así que se recalcula transmisión e infiltración, no solo la transmisión. El retorno simple no descuenta ni considera el alza de la energía: en la práctica el payback real es más corto.

Guía de cálculo

Guía de trabajo redactada a partir del método del Emerson Refrigeration Manual Part 3 — The Refrigeration Load. El texto es propio; cada tema indica la página del original donde se trata la materia, para poder contrastarla en la fuente.