Cálculo de cámaras frigoríficas

Además de los cálculos puramente constructivos, el proyecto de una cámara o un almacén frigorífico requiere: 

- Cálculo de las dimensiones en función de la capacidad de almacenamiento previsto y del tipo de producto a conservar. 

- Determinación del espesor de aislamiento necesario, en función de las temperaturas externa e interna, así como del material aislante elegido. 

- Cálculo de las necesidades frigoríficas, según sean las pérdidas y ganancias (cargas) de calor. 

- Elección del equipo más adecuado. 

En este apartado nos referiremos a los dos primeros, mientras que el tercer apartado lo abordaremos en el apartado 3. La elección del equipo debe correr a cargo de los especialistas en instalaciones frigoríficas. 

• Dimensiones. 

El volumen que debe tener un almacén o cámara frigorífica dependerá de la cantidad y del tipo 

de producto que debe conservarse. Si es necesario, el espacio podrá dividirse en varias cámaras 

independientes. 

• Materiales aislantes. 

Los materiales aislantes utilizados en la industria frigorífica suelen estar constituidos por multitud de celdillas o 

células que contienen en su interior aire u otros gases en reposo, dando lugar a una conductividad térmica muy pequeña. 

La utilización de estos materiales es esencial en las instalaciones frigoríficas, limitando considerablemente la entrada de calor y reduciendo los costes de instalación y funcionamiento de las mismas. 

• Espesor de aislamiento. 
El cálculo del espesor que tiene que tener la capa de aislante tiene una cierta importancia práctica. Así, si la cámara se aísla deficientemente será necesario invertir en mejores equipos frigoríficos y aumentarán los gastos energéticos. Por el contrario, si se aísla en exceso los equipos de refrigeración y el consumo serán menores, pero aumentará el coste del aislamiento. Es necesario, por tanto, establecer un cierto equilibrio entre ambos extremos. En principio, el espesor del aislante vendrá dado por el flujo de calor que exista, por la diferencia de temperaturas externa e interna, por la superficie a aislar, y por el tipo de aislante seleccionado. Este cálculo puede realizarse siempre que se conozcan todos los datos y suponiendo que el aislamiento se realice mediante una única capa de aislante. En realidad, suele recomendarse que el aislamiento se realice en dos capas al menos. En la práctica no suele conocerse el flujo de calor, por ello se recurre a ciertas reglas o normas prácticas. Así, por ejemplo, se suele estimar que el flujo de calor por unidad de superficie se sitúa entre 8 kcal/(h m2 ) y 12 kcal/(h m2 ).

• Transmisión de calor. 
 Según sea el material o materiales aislantes, puede calcularse la transmisión de calor entre el exterior y el interior de la cámara, a partir de la expresión ya conocida:

 Q punto = Q/t = U A ΔT 

donde U es el coeficiente global de transmisión. En su cálculo suele despreciarse la contribución por convección a ambos lados, así como el aislamiento producido por los materiales de construcción externos a la cámara. La aportación de ambos al valor de U es pequeña y además la simplificación realizada permite realizar los cálculos con mayor margen de seguridad ya que suponemos una transmisión de calor mayor que la real.

• Barrera o pantalla antivapor. 
Otro aspecto a tener en cuenta en el aislamiento de instalaciones de refrigeración es la colocación de barreras o pantallas antivapor, es decir de un material que reduzca la transferencia de vapor. La eficacia del aislamiento de la cámara depende en gran parte de que permanezca seca. Como sabemos, la disminución excesiva de temperatura provoca la condensación del agua existente en el aire (una vez que se alcance la temperatura de rocío). Debe evitarse, por tanto, que el vapor pase al interior de la cámara mediante la colocación, en la parte externa de la cámara, de pantallas (de betún asfáltico, por ejemplo) que impidan el paso del vapor.
En particular, la norma UNE 100171:1989 IN señala que “los materiales aislantes instalados sobre equipos y conducciones en cuyo interior esté un fluido a temperatura inferior a 15 °C llevarán siempre una barrera antivapor sobre la cara exterior del aislamiento”. Dicha norma denomina “BA” a los materiales en láminas para barreras antivapor haciendo referencia a los siguientes: polietileno, poliéster, aluminio, papel kraft, pinturas al esmalte y recubrimientos asfálticos.
La norma también indica que “la eficiencia de la barrera antivapor se reduce fuertemente cuando existen discontinuidades como, por ejemplo, juntas deficientemente selladas, falta de solape, insuficiente espesor del material de la barrera, expansión térmica no compensada, esfuerzos mecánicos aplicados desde el exterior, envejecimiento, etc. Por lo tanto, se cuidará con esmero el cierre de las juntas de la barrera antivapor”. En la fijación de dichas barreras se debe evitar, por ejemplo, la realización de agujeros, por donde penetraría fácilmente el vapor de agua.