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TÉCNICAS DE REFRIGERACIÓN

La refrigeración es el conjunto de técnicas que permite mantener, de forma continuada, una cierta sustancia (la carga de refrigeración) a una temperatura inferior a la ambiente. Para ello debe mantenerse un foco frío a menor temperatura que la carga y esta operación comportará necesariamente un gasto energético, excepto en el caso de utilizar una fuente inagotable natural como foco frío.

Los métodos más frecuentes de refrigeración son la compresión de vapor, la absorción y la adsorción, los ciclos de gas y la refrigeración termoeléctrica (la refrigeración paramagnética es un método muy especial para obtener temperaturas próximas al cero absoluto) . El más importante es el primero y en muchas obras de refrigeración suelen olvidarse los demás. En esta se ha prestado especial atención a los métodos de absorción dada su importancia creciente y a la posibilidad de utilizar procedimientos que no sean tan agresivos con el medio ambiente. La energía primaria que se utiliza en una máquina de absorción es calor que puede provenir de una fuente residual o, incluso, renovable.

El curso está estructurado en dos partes que pueden abordarse de forma independiente. La primera estudia los fundamentos termodinámicos de la refrigeración, los fluidos frigoríficos, la licuefacción de gases y los componentes de las máquinas de refrigeración. La segunda está dedicada al estudio y dimensionado de las cámaras frigoríficas.

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PRÓLOGO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
PARTE I - TERMODINÁMICA DE LA REFRIGERACIÓN
CAPÍTULO 1
APLICACIONES DE LA REFRIGERACIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2. Refrigeración doméstica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
3. Aire acondicionado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4. Refrigeración industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4.1 Industria química . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4.2 Separación de gases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
4.3 Almacenamiento de gases a baja presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.4 Control de procesos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.5 Conservación de productos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.6 Tratamiento en frío de los metales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.7 Fabricación de hielo y de nieve carbónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.8 Deportes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
CAPÍTULO 2
MÉTODOS FRIGORÍFICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2. Ciclos termodinámicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2 Coeficiente de eficiencia de una refrigeración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3. Principios de refrigeración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
4. Métodos frigoríficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.2 El ciclo de compresión de vapor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.3 Ciclos de absorción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
4.4 Ciclos de gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.5 Refrigeración termoeléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
CAPÍTULO 3
FLUIDOS FRIGORÍFICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2. Resumen histórico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
iii
2.2 Los clásicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3. La irrupción de Molina y Rowland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3. Clasificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.2 Derivados halogenados saturados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.3 Derivados halogenados insaturados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.4 Mezclas zeotrópicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.5 Mezclas azeotrópicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.6 Hidrocarburos saturados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.7 Hidrocarburos insaturados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.8 Compuestos orgánicos no alquílicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.9 Compuestos inorgánicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4. Identificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4.2. Standard 34 de ASHRAE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
5. Propiedades de los refrigerantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.2 Clasificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.3 Propiedades físicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.4 Propiedades químicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.4.1 Inflamabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.4.2 Toxicidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.4.3 Seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.4.4 Compatibilidad con la carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.4.5 Compatibilidad con los materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.4.6 Compatibilidad con el aceite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.4.7 Estabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.5 Propiedades termodinámicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.5.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.5.2 Estados de un fluido frigorífico en un ciclo
de compresión de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.5.3 Ecuación de estado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.5.4 Determinación de la entalpía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.5.5 Determinación de la entropía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.5.6 Curva de tensión de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.6 Propiedades medioambientales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.6.1 La capa de ozono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.6.2 La radiación ultravioleta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.6.3 El efecto invernadero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.6.4 Indices relacionados con el medio ambiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.6.5 Normativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
CAPÍTULO 4
CICLOS DE COMPRESIÓN DE VAPOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
iv
Técnicas de refrigeración
2. Características . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3. El ciclo simple de compresión de vapor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4. Modificaciones del ciclo simple . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
4.2 Multicompresión por etapas y con cámara de flash . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.3 Multicompresión en cascada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5. Otros ciclos de compresión de vapor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.2 El ciclo transcrítico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
CAPÍTULO 5
CICLOS DE ABSORCIÓN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2. Rendimiento teórico de la máquina de absorción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3. La máquina de absorción de NH3-H2O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.2 Propiedades de las mezclas NH3-H2O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
3.3 El ciclo tipo de NH3-H2O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.4 El ciclo mejorado de NH3-H2O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4. La máquina de absorción de H2O-LiBr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.2 Propiedades de las mezclas H2O-LiBr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.3 El ciclo tipo de H2O-LiBr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.4 El ciclo mejorado de H2O-LiBr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5. Sistemas de tres componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
6. La máquina de doble efecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
6.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
6.2 Cálculo de las propiedades termodinámicas
de los estados característicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
6.3 Balances de masa y de energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
6.3.1 Balance de masa en el absorbedor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
6.3.2 Balance de masa en el generador de baja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
6.3.3 Balances de energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
6.4 Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
CAPÍTULO 6
CICLOS DE GAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
2. Ciclo de gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
2.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
2.2 El ciclo simple ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
2.3 El ciclo simple real . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
2.4 El ciclo regenerativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
v
Índice general
CAPÍTULO 7
LICUEFACCIÓN DE GASES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
2. Método Linde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
3. Método Claude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
4. Conclusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
CAPÍTULO 8
COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN DE COMPRESIÓN DE VAPOR . . . 127
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
2. Evaporador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
2. 1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
2. 2 Clasificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
2. 3 Temperaturas características . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
2. 4 Coeficientes de transmisión de calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
3. Condensador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
3.1 Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
3.2 Utilización y clasificación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
3.3. Coeficiente global de medio de transmisión de calor. . . . . . . . . . . . . . . . 133
4. Compresor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
4.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
4.2 Compresores alternativos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
4.2.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
4.2.2 Trabajo de compresión sobre el diagrama
convencional indicado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
4.2.3 Trabajos, rendimientos y potencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
4.2.4 Compresor adiabático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
4.3 Compresores de tornillo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
4.4 Compresión en etapas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
4.5 Lubricantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5. Sistemas de expansión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5.2 La válvula de expansión termostática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
5.3 La válvula de expansión a presión constante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
5.4 La válvula de flotador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
5.5 El tubo capilar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6. Curvas características . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.2 El evaporador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
6.3 Unidad condensadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
6.4 Funcionamiento conjunto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
vi
Técnicas de refrigeración
PARTE II - CÁMARAS FRIGORÍFICAS
CAPÍTULO 1
ASPECTOS GENERALES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
1. Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
2. Transmisión de calor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
2.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
2.2 Conducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
2.2.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
2.2.2 Conducción a través de una pared plana. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
2.2.3 Conducción a través de una pared cilíndrica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
2.2.4 Conducción a través de una pared esférica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
2.3 Convección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
2.3.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
2.3.2 Convección natural sin cambio de estado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
2.3.3 convección forzada sin cambio de estado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
2.4 Radiación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
2.4.1 Conceptos básicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
2.4.2 Intercambio de calor entre superficies radiantes. . . . . . . . . . . . . . . . . 169
2.5 Coeficiente global de transmisión de calor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
2.5.1 Introducción. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172
2.5.2 Coeficiente superficial convección-radiación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173
2.5.3 Paredes planas: coeficiente global y distribución
de temperaturas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
2.5.4 Paredes cilíndricas: coeficiente global y distribución
de temperaturas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
2.5.5 Temperatura sol-aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
2.5.6 Puentes térmicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
2.5.7 Transmisión de calor a través del suelo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
CAPÍTULO 2
TRANSFERENCIA DE VAPOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
2. Conceptos básicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
2.1 Presión parcial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
2.2 Tensión de vapor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
2.3 Humedad relativa y humedad absoluta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
2.4 Temperatura de rocío. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
2.5 Entalpía del aire húmedo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
2.6 Volumen específico y densidad del aire húmedo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
2.7 Difusión de vapor a través de una pared plana. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
CAPÍTULO 3
AISLAMIENTO TÉRMICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
vii
Índice general
2. Tipos de aislantes térmicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
3. Características de los aislantes térmicos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
4. Elección del aislante térmico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
5. Cálculo del espesor necesario de aislante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
5.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
5.2 Prevención de condensaciones superficiales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
5.3 Limitar el flujo de calor a un valor determinado. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
5.4 Espesor óptimo económico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
5.5 Espesor óptimo energético. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
5.6 Estimación de los grados día. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
CAPÍTULO 4
CÁMARAS Y ALMACENES FRIGORÍFICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
2. Clasificación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
3. Distribución general de un almacén frigorífico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
4. Tipos y estructura de los cerramientos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
4.1 Posición del aislamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
4.2 Solera. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
4.3 Barreras de vapor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212
5. Ventilación e infiltraciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
6. Operaciones puntuales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
6.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
6.2 Congelación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
6.3 Descongelación. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216
6.4 Recepción, manipulación y entrega de producto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
7. Cálculo de la carga de refrigeración. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
7.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
7.2 Carga debida a transmisión del exterior. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
7.3 Carga debida al enfriamiento y congelación del producto. . . . . . . . . . . . 222
7.4 Carga debida a ventilación e infiltraciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
7.5 Carga debida a operarios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
7.6 Carga debida a fuentes internas de calor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
7.7 Carga total, sensible y latente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
7.8 Carga debida al descarche. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230
8. Potencia frigorífica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
8.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231
8.2 Variación de la potencia demandada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
8.3 Inercia térmica del recinto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
8.4 Potencia instalada. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
CONCLUSIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
BIBLIOGRAFÍA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
LISTA DE SÍMBOLOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
ANEXO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
viii

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