Problema 14.1)
Una cámara frigorífica tiene dimensiones externas de 12 pies de ancho x 14 pies de largo x 12
pies de alto. La diferencia de temperatura entre el exterior y la cámara es de 80°F. Las paredes
y el plafón están aislados con un 6” de placas de corcho. ¿Cuál será la ganancia térmica en 24
horas a través de las paredes y techo?
La carga térmica la podemos calcular con la siguiente ecuación:
𝑄 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑥 𝐺𝑎𝑛𝑎𝑛𝑎𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟
Calculamos el área de las paredes y techo como:
c
𝐴 = 2(𝑎 ∗ 𝑐) + 2(𝑏 ∗ 𝑐) + (𝑎 ∗ 𝑏)
𝐴 = 2(12 ∗ 12) + 2(14 ∗ 12) + (12 ∗ 14) = 792 𝑝𝑖𝑒 2
a
b
Ya tenemos el área. Para el aislamiento de placas de corcho tenemos una K= 0.30.
Con la K=0.30, el espesor del aislamiento de 6” y el diferencial de temperatura de 80°F entramos a la
tabla 14.1 para determinar la ganancia por transmisión de calor.
𝐺𝑎𝑛𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 = 96 𝐵𝑇𝑈⁄ 2 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
𝑝𝑖𝑒
A continuación de muestra la selección de la ganancia por transmisión de calor en la tabla:
Con ambos datos ya obtenidos podemos pasar a calcular la ganancia térmica por 24 horas a través
de las paredes y techos:
𝑄 = ( 792 𝑝𝑖𝑒 2 )(96 𝐵𝑇𝑈⁄ 2 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠)
𝑝𝑖𝑒
𝑄 = 76032 𝐵𝑇𝑈 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
Un cuarto de almacenamiento refrigerado mantenido a 40°F tiene un volumen de 8000 pie
cúbico. Las condiciones del are exterior son 95°F y 50% HR. Calcular la carga térmica de
infiltración a través de la puerta de uso muy frecuente.
La carga térmica por infiltración la podemos calcular con la siguiente ecuación:
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑖𝑛𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = (𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑅𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑜) (𝑝𝑖𝑒 3 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑢𝑎𝑟𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠)
En la tabla 14.6 a podemos determinar el calor removido para una temperatura de almacenamiento
de 40°F, con condiciones de aire exterior de 95°F y 50% de HR.
Tabla 14.6 a
Tabla 14.6 b
El calor removido para estas condiciones nos da un valor de:
𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑅𝑒𝑚𝑜𝑣𝑖𝑑𝑜 = 2.31 𝐵𝑇𝑈⁄𝑝𝑖𝑒 3
Para calcular los 𝑝𝑖𝑒3 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑢𝑎𝑟𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 utilizamos la siguiente ecuación:
𝑝𝑖𝑒 3 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑢𝑎𝑟𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 = 𝑁° 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑥 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑢𝑎𝑟𝑡𝑜
El N° de cambio por aire lo obtenemos de la tabla 14.5 a, entramos con el volumen del recinto:
14.5 a
14.5 b
𝐶𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 = 5.5
Como este caso el uso es muy frecuente este valor se debe multiplicar por 2, teniendo así el
siguiente valor:
𝐶𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 = 11
Teniendo los datos necesarios pasamos a calcular:
𝑝𝑖𝑒 3 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑢𝑎𝑟𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 = 𝑁° 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑥 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑢𝑎𝑟𝑡𝑜
𝑝𝑖𝑒 3 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑢𝑎𝑟𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 = (11 𝑐𝑎𝑚𝑏𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠)(8000 𝑝𝑖𝑒 3 )
𝑝𝑖𝑒 3 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑢𝑎𝑟𝑡𝑜 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 = 88 000 𝑝𝑖𝑒 3 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
Tenemos ambos datos para poder calcular la carga por infiltración:
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑖𝑛𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = (2.31 𝐵𝑇𝑈⁄𝑝𝑖𝑒 3 ) (88 000 𝑝𝑖𝑒 3 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠)
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑖𝑛𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 203 280 𝐵𝑇𝑈 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
Un cuarto de almacenamiento refrigerado tiene una losa de piso no calentada colocada sobre el terreno, con un
aislamiento de 8 pulgadas de espuma de estireno. El edificio se encuentra en la ciudad de Nueva Orleáns, Luisiana.
Las dimensiones del piso son 20 pies de largo x 16 pies de ancho. El cuarto se mantiene a 38°F. ¿Cuál es la ganancia
calorífica en 24 horas a través de la losa del piso?
Para determinar la ganancia calorífica a través del piso en 24 horas usaremos la siguiente ecuación:
𝑄 = Á𝑟𝑒𝑎 𝑥 𝐺𝑎𝑛𝑎𝑛𝑎𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟

Calculamos el área:
𝐴 = 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜 ∗ 𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜
𝐴 = 20 𝑝𝑖𝑒𝑠 ∗ 16𝑝𝑖𝑒𝑠 = 320 𝑝𝑖𝑒 2
 Para losa no calentada, necesitamos ir a la tabla 14.4 donde podemos encontrar
la temperatura de Bulbo Seco en verano para Nueva Orleans, esta temperatura
luego será nuestra temperatura exterior:

Teniendo la temperatura de la tabla 14.4 de 93°F podemos determinar nuestra DMTE.
𝐷𝑇𝑀𝐸 = 93°𝐹 − 38°𝐹
𝐷𝑇𝑀𝐸 = 55°𝐹

Con los datos de temperatura de 55°F, el aislamiento de espuma de estireno con una k=0.25
y el espesor de aislamiento de 3”, podemos entrar a la tabla 14.1 y de esta manera determinar
nuestra ganancia por transmisión de calor:
𝐺𝑎𝑛𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 = 110 𝐵𝑇𝑈⁄ 2 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
𝑝𝑖𝑒

Con los datos necesarios podemos determinar la ganancia calorífica:
𝑄 = ( 320 𝑝𝑖𝑒 2 )(1 𝐵𝑇𝑈⁄ 2 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠)
𝑝𝑖𝑒
𝑄 = 35200 𝐵𝑇𝑈 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
14.5) Un cuarto de congelación recibe 800 lb de carne de res a 50°F para ser congeladas a -10°F en 12h.
Calcular la carga de enfriamiento del producto en 24 horas.

Como el producto se desea congelar en menos tiempo que 24 horas, debemos obtener las libras
equivalentes para que se pueda congelar en 12 horas.
24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
𝐿𝑏𝑠 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 = 𝐿𝑏𝑠 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑒𝑠 𝑥
ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑓𝑟𝑖𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜
24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
𝐿𝑏𝑠 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 = 800 𝑙𝑏 𝑥
12 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
𝐿𝑏𝑠 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎𝑠 𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 = 1600 𝑙𝑏

Como el producto se va a congelar, la carga se va a componer en 3 partes, calor sensible por encima del
punto de congelación, calor latente de fusión y calor sensible del enfriamiento.
1. Cálculo del calor sensible por encima del punto de congelación:
𝑄 = 𝑚 ∗ 𝑐1 ∗ 𝑇𝐶1
El valor de c1 lo obtenemos de la tabla 14.7 como calor específico por encima del punto de congelación:
c1= (0.84 𝐵𝑡𝑢⁄𝑙𝑏 − °𝐹 )
El valor de TC1 lo encontramos en la tabla 14.7 como punto de congelación más alto:
TC1= 29°F

Teniendo los datos necesarios realizamos los cálculos:
𝑄 = (1600 𝑙𝑏 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠) ∗ (0.84 𝐵𝑡𝑢⁄𝑙𝑏 − °𝐹 ) ∗ (50 − 29)°𝐹
𝑄 = 28 224 𝐵𝑡𝑢 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
2. Cálculo del calor latente de fusión
𝑄 = 𝑚 ∗ ℎ𝑖𝑓
El valor de hif se encuentra en la tabla 14.7 como calor latente de fusión:
ℎ𝑖𝑓 = ( 110 𝐵𝑡𝑢⁄𝑙𝑏)

Con los datos necesarios podemos realizar los cálculos:
𝑄 = (1600 𝑙𝑏 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠) ∗ ( 110 𝐵𝑡𝑢⁄𝑙𝑏)
𝑄 = 176 000 𝐵𝑡𝑢 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
3. Cálculo del calor sensible de enfriamiento del producto refrigerado:
𝑄 = 𝑚 ∗ 𝑐2 ∗ 𝑇𝐶2

El valor de c2 se encuentra en la tabla 14.7 como calor específico por debajo del punto de congelación:
c2= (0.43 𝐵𝑡𝑢⁄𝑙𝑏 − °𝐹 )

TC2 será nuestra temperatura a la cual vamos a llevar el producto desde el enfriamiento a la
congelación:
TC2= 29°F – (-10°F)
𝑄 = (1600 𝑙𝑏 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠) ∗ (0.43 𝐵𝑡𝑢⁄𝑙𝑏 − °𝐹 ) ∗ (29 − (−10°𝐹))°𝐹
𝑄 = 26 832 𝐵𝑡𝑢 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
4. Con todos los calores calculados, la suma de ellos será nuestra carga de enfriamiento del producto en
24 horas.
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑄1 + 𝑄2 + 𝑄3
= 231 056 𝐵𝑡𝑢 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
A continuación se muestran los datos seleccionados en la tabla 14.7 :
C1
TC1
C2
hif
14.6) Un cuarto de almacenamiento contiene 32000 libras de maíz a 32°F ¿cuál es la carga diaria producida por el calor de
respiración?

Para calcular la carga diaria producida por el calor de respiración utilizamos la siguiente ecuación:
𝑄 = 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜 ∗ 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛
El calor de respiración para el maíz lo obtenemos de la tabla 14.8 el cual tiene un valor de :
5.65 𝐵𝑡𝑢⁄𝑙𝑏 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
𝑄 = (32 000 𝑙𝑏 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠)( 5.65 𝐵𝑡𝑢⁄𝑙𝑏 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠)
𝑄 = 180 000 𝐵𝑡𝑢 𝑝𝑜𝑟 24 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠