Ecuaciones de refrigeración y balance térmico del armario
La calculadora equilibra en estado estacionario las pérdidas internas, la carga solar exterior introducida, la transferencia por las paredes y el caudal de circuito abierto.
Qgenerated = Qinternal + QsolarQwall = Ueff × Aeff × (Tambient − Ttarget)Qactive = max(0, Qgenerated + Qwall)qv = Qactive × Fmargin / (0.33 × (Ttarget − Tambient))Tinside = Tambient + Qgenerated / (Ueff × Aeff + 0.33 × qv)Kheat-exchanger = Qactive × Fmargin / (Ttarget − Tambient)donde:
- Qgenerated
- Calor total generado o absorbido por el armario[W]
- Qinternal
- Pérdidas de los componentes liberadas como calor dentro del armario[W]
- Qsolar
- Carga térmica solar exterior introducida por el usuario[W]
- Qwall
- Calor que entra por las paredes; negativo cuando estas disipan calor pasivamente[W]
- Ueff
- Coeficiente global efectivo de transferencia térmica, incluido el aislamiento introducido[W/m²K]
- Aeff
- Superficie expuesta del armario[m²]
- qv
- Caudal suministrado de circuito abierto[m³/h]
- Fmargin
- Multiplicador del margen de diseño de refrigeración introducido
- Kheat-exchanger
- Rendimiento de referencia necesario del intercambiador de circuito cerrado[W/K]
La ventilación de circuito abierto no puede enfriar por debajo de la temperatura ambiente. Las curvas del fabricante, la pérdida de presión, el grado del armario, la condensación, los puntos calientes y las normas térmicas aplicables determinan la selección final.
Cómo usar la calculadora de refrigeración de armarios
Elija primero el resultado: temperatura interior estimada, caudal suministrado necesario o capacidad de refrigeración activa. Introduzca dimensiones, superficies expuestas, material, pérdidas de los componentes y la peor condición ambiente prevista. Los proyectos exteriores pueden añadir una carga solar determinada por separado.
- Elija Temperatura interior, Caudal necesario o Capacidad de refrigeración.
- Introduzca las dimensiones y seleccione qué superficies están expuestas al aire ambiente.
- Introduzca las pérdidas de los componentes como calor, no la carga total conectada.
- Defina la temperatura ambiente máxima y la temperatura interior objetivo permitida.
- Seleccione la condición del aire y si se permite ventilación de circuito abierto.
- Revise el balance térmico, el método de refrigeración orientativo y todas las advertencias de selección.
Método de balance térmico del armario
El modelo estacionario suma el calor de los componentes y la carga solar introducida, y considera la transferencia por las superficies expuestas. Cuando el armario está más caliente que el ambiente, las paredes disipan calor; cuando el ambiente supera el objetivo, el calor entra y aumenta la refrigeración necesaria.
| Cantidad | Función en el cálculo | Regla importante de entrada |
|---|---|---|
| Calor interno | Pérdidas de interruptores, contactores, variadores, fuentes, transformadores y otros componentes | Use datos de pérdidas del fabricante en el punto de funcionamiento previsto |
| Transferencia térmica por las paredes | Valor U efectivo × área expuesta × diferencia de temperatura | Excluya superficies bloqueadas por una pared o armarios adyacentes |
| Carga solar | Calor exterior adicional que entra en el armario | Use un valor calculado para el proyecto; no suponga cero bajo sol directo |
| Extracción de calor mediante caudal | Aproximadamente 0,33 × m³/h suministrados × aumento de temperatura | Use el caudal después de filtros y pérdidas de presión |
| Margen de diseño | Se añade al caudal o capacidad de refrigeración necesarios | No sustituye datos precisos de pérdidas térmicas |
Refrigeración natural, ventilador, intercambiador o aire acondicionado
La refrigeración natural puede bastar si las paredes expuestas disipan el calor a la temperatura permitida. Un ventilador con filtro sirve con aire limpio cuando el objetivo supera el ambiente. Los intercambiadores cerrados separan el aire sucio o húmedo, pero requieren diferencia positiva de temperatura. Si el objetivo es igual o inferior al ambiente se necesita aire acondicionado u otra refrigeración.
| Método de refrigeración | Condición inicial adecuada | Limitación principal |
|---|---|---|
| Convección natural | Carga térmica baja y superficie expuesta suficiente | La temperatura media puede ocultar puntos calientes |
| Ventilador con filtro | Ambiente limpio y objetivo superior al ambiente | No enfría por debajo del ambiente; el caudal disminuye al cargarse los filtros |
| Intercambiador de calor de circuito cerrado | Armario sellado y objetivo superior al ambiente | La capacidad depende de W/K y de la diferencia de temperatura disponible |
| Aire acondicionado de armario | Objetivo igual o inferior al ambiente, o carga térmica alta | Use la capacidad a temperaturas ambiente/interior reales, no solo la nominal |
| Refrigeración certificada para zona peligrosa | Zona clasificada por gas o polvo | La protección contra ingreso no certifica por sí sola una zona peligrosa |
Caudal del ventilador en CFM y metros cúbicos por hora
El resultado es el caudal que debe atravesar el armario. El caudal libre de catálogo suele superar al real porque filtros, rejillas, persianas, conductos, altitud y suciedad añaden resistencia. Use la curva presión-caudal del fabricante e incluya la salida de aire.
1 CFM ≈ 1,699 m³/h
La ventilación requiere un objetivo superior a la temperatura ambiente
Seleccione mediante la curva presión-caudal, no solo por CFM de aire libre
Ejemplo de refrigeración de un armario
Considere un armario mural de acero pintado de 800 × 1200 × 300 mm, con 250 W de pérdidas internas, 35°C de ambiente máximo y objetivo de 45°C. El área expuesta simplificada es 2,16 m² y las paredes disipan unos 118,8 W con 10°C de diferencia. Con un margen del 15%, se necesitan aproximadamente 45,7 m³/h o 26,9 CFM suministrados.
- Calor interno de los componentes: 250 W
- Disipación pasiva por las paredes al objetivo: aproximadamente 118,8 W
- Carga neta antes del margen: aproximadamente 131,2 W
- Caudal suministrado necesario con margen del 15%: aproximadamente 45,7 m³/h o 26,9 CFM
Límites del diseño térmico y comprobaciones finales
Esta calculadora estima el comportamiento medio estacionario. No es una verificación completa IEC 60890, un estudio CFD ni sustituye al software de selección del equipo. La separación, circulación interna, puntos calientes, servicio transitorio, humedad, condensación, altitud, filtros, sol directo, acabado y reducción de capacidad pueden determinar el diseño real.
- Use el límite de temperatura más bajo de los componentes después de la reducción de capacidad.
- Confirme la carga solar exterior, sombra, color y orientación de la instalación.
- Compruebe el riesgo de condensación cuando la refrigeración activa pueda bajar superficies por debajo del punto de rocío.
- Mantenga el grado NEMA o IP requerido en ventiladores, filtros, drenajes, prensaestopas y puertas.
- Verifique la capacidad y los datos eléctricos en la tabla de rendimiento exacta del fabricante.
Calcular la carga térmica internaComprobar los requisitos NEMA e IP del armarioRevisar el dimensionamiento del VFD y el calor del cuadro
Supuestos
- Temperatura media estacionaria del armario
- Distribución uniforme del calor interno
- El caudal introducido es el caudal suministrado después de filtros y resistencia del sistema
- Carga solar introducida por el usuario para instalaciones exteriores
Advertencias importantes
- Estimación preliminar de ingeniería únicamente. Verifique el diseño final con la norma aplicable actual, las reglas locales, los datos del fabricante y las condiciones del proyecto.
- Esto no es una verificación térmica completa conforme a IEC 60890 ni una curva de selección del fabricante.
- Los puntos calientes, la humedad, la condensación, la altitud, la saturación de filtros, la recirculación del aire y la reducción de capacidad de los componentes pueden determinar el diseño final.