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Una tonelada de refrigeración, a menudo abreviada como RT, se define como la tasa de transferencia de calor requerida para derretir una tonelada corta (2,000 libras; 907 kg) de hielo puro a 0 ° C (32 ° F) en 24 horas. Numéricamente, esto se traduce en exactamente 12,000 unidades térmicas británicas por hora (BTU/H), que es aproximadamente 3.516853 kilovatios (kW), aunque comúnmente redondeadas a 3.517 kW por simplicidad. Esta definición proviene del comercio de hielo del siglo XIX, donde la capacidad de enfriamiento se comparó con la energía necesaria para derretir el hielo, una medida práctica durante la transición del hielo natural a la refrigeración mecánica.
Históricamente, el término se originó como una unidad intuitiva durante el cambio del hielo natural almacenado a la producción de hielo artificial, con el estándar de la industria establecido en 1903 por Thomas Shipley de York Manufacturing Company. El calor latente de la fusión para el hielo es de 144 BTU por libra, por lo que durante 2,000 libras, son 288,000 BTU durante 24 horas, lo que redondea a 12,000 BTU/h por practicidad, como se indica en explicaciones detalladas. Esta base histórica explica por qué se llama "tonelada", a pesar de ser una medida de poder, no de peso, y se usa principalmente en América del Norte, con gran parte del mundo que favorece las unidades SI como kilovatios.
Métodos de cálculo y aplicaciones prácticas
Calcular las toneladas de refrigeración requeridas para un sistema de enfriamiento implica determinar la carga de calor total en BTU/H y dividir en 12,000. La carga de calor se puede estimar en función de factores como el tamaño del edificio, la ocupación y la ganancia de calor del equipo. Por ejemplo, para una oficina de 10,000 pies cuadrados con una carga de enfriamiento de 24 BTU/h por pie cuadrado, la carga de calor es de 240,000 BTU/h, lo que resulta en 20 toneladas (240,000 ÷ 12,000). Es una práctica común agregar un amortiguador del 10-20% para tener en cuenta variables como cargas máximas o expansiones futuras, por lo que se puede elegir un enfriador de 24 toneladas para la seguridad, como se destaca en las guías de la industria.
La fórmula para calcular la capacidad de enfriamiento en toneladas es:
Toneladas = 12,000 flujo (GPM) × ΔT (° F) × 500
Dónde:
- El caudal está en galones por minuto (GPM),
- Δt es la diferencia de temperatura en ° F,
- 500 es una constante derivada del calor específico del agua (1 BTU/lb ° F) y la densidad (8.33 lb/gal) multiplicada por 60 minutos.
Por ejemplo, con un caudal de 100 gpm y un Δt de 10 ° F, toneladas = (100 × 10 × 500) / 12,000 = 500,000 / 12,000 ≈ 41.67 toneladas, mostrando cómo se aplica al tamaño del enfriador.
En las unidades métricas, desde 1 RT = 3.517 kW, las conversiones son sencillas. Por ejemplo, 20 toneladas × 3.517 = 70.34 kW, útil para proyectos internacionales. Este enfoque de doble unión garantiza la flexibilidad, con ejemplos como un enfriador de 100 toneladas que proporciona 351.7 kW de enfriamiento, como se ve en las especificaciones del sistema.
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Componentes clave y su papel
La tonelada de refrigeración está directamente vinculada al evaporador del enfriador y al rendimiento del compresor. El evaporador absorbe el calor a una velocidad medida en BTU/H, mientras que la capacidad del compresor debe coincidir o superarlo para mantener el ciclo. Por ejemplo, un enfriador de 100 toneladas con un coeficiente de rendimiento (COP) de 4.4 dibujaría aproximadamente 80 kW de potencia, calculado como (100 × 3.517) / 4.4 ≈ 80 kW, que muestra el enlace entre la salida de enfriamiento y la potencia de entrada.
Los sensores y controles monitorean el sistema para asegurarse de que cumpla con las toneladas requeridas, con los ajustes guiadores de la presión y las lecturas de temperatura. Por ejemplo, mantener un ΔT de 10 ° F a 250 gpm asegura una capacidad de 100 toneladas, con sensores que alertan a las caídas en eficiencia, como una capacidad de reducción de bajo cargo de refrigerante al 5% en un 8%.
Conceptos erróneos y aclaraciones comunes
Un error frecuente es equiparar 1 tonelada de refrigeración a 1 caballos de fuerza (HP), lo que es solo aproximadamente cierto en algunas aplicaciones de aire acondicionado, no en la refrigeración general, especialmente para sistemas de mediana y baja temperatura. La potencia mide la potencia de entrada del compresor, no la salida de enfriamiento, y la relación depende de COP. Por ejemplo, un AC de 5 toneladas con un COP de 3 podría dibujar 5.86 kW, no 5 HP, destacando la distinción.
Otro punto es confundir toneladas de refrigeración con otras «toneladas», como el envío de toneladas, pero en enfriamiento, se trata estrictamente de la capacidad de eliminación de calor. También vale la pena señalar que si bien el término es estándar a 12,000 BTU/h, algunos sistemas más antiguos o contextos específicos pueden usar variaciones, pero para el uso moderno, esta es la norma.
Conclusión
Las toneladas de refrigeración son una medida vital para dimensionar y evaluar los sistemas de enfriamiento, definidos como 12,000 BTU/H o 3.517 kW, enraizados en prácticas históricas de fusión del hielo. Al calcular las cargas de calor, agregar buffers y comprender el COP, los usuarios pueden optimizar el rendimiento del enfriador, ahorrar energía y cumplir con los estándares modernos. Ya sea para una oficina pequeña o una gran fábrica, agarrar toneladas de refrigeración garantiza un enfriamiento eficiente y confiable, con tendencias futuras que empujan soluciones más inteligentes y verdes.
Refrigeración tonelado frecuentes
1. ¿Qué es una tonelada de refrigeración (RT)?
Una tonelada de refrigeración (RT) es una unidad de capacidad de enfriamiento que mide la tasa de transferencia de calor necesaria para derretir una tonelada (2,000 libras) de hielo a 0 ° C (32 ° F) en 24 horas. Esto equivale a 12,000 btu/h (Unidades térmicas británicas por hora) o aproximadamente 3.517 KW (Kilowatts). Se usa ampliamente en América del Norte para dimensionar sistemas de aire acondicionado y enfriadores.
2. ¿Cómo se calcula las toneladas de refrigeración?
Para determinar toneladas de refrigeración, divida la carga de calor total (en BTU/h) en 12,000. Por ejemplo:
- Carga de calor = 240,000 btu/h
- Capacidad de enfriamiento = 240,000 ÷ 12,000 = 20 RT Para convertir a kilovatios, multiplique por 3.517: 20 RT × 3.517 = 70.34 kw.
3. ¿Por qué se llama "ton" si no se trata de peso?
El término «ton» proviene del comercio de hielo del siglo XIX, donde el enfriamiento se midió por la energía requerida para derretir una tonelada de hielo durante 24 horas. Aunque es una unidad de potencia, no un peso, el nombre se quedó por razones históricas.
4. ¿Cuál es la diferencia entre toneladas de refrigeración y caballos de fuerza o kilovatios?
Las toneladas de refrigeración miden la salida de enfriamiento, mientras que la potencia y los kilovatios miden la potencia de entrada. La relación depende de la eficiencia (coeficiente de rendimiento o COP). Por ejemplo, un enfriador de 100 toneladas con un policía de 4.4 podría usar 80 kW, pero no son directamente intercambiables.
5. ¿Cómo se seleccionas un enfriador usando toneladas de refrigeración?
Estime la carga de calor (en BTU/H), divida por 12,000 para obtener toneladas y agregue un Búfer de 10-20%. Por ejemplo:
- Carga de calor = 240,000 btu/h
- Toneladas = 20 rt
- Chiller recomendado = 24 RT por fiabilidad.
6. ¿Es una tonelada de refrigeración lo mismo que una tonelada métrica?
No. Una tonelada de refrigeración (12,000 BTU/h) mide la capacidad de enfriamiento, mientras que una tonelada métrica (1,000 kg) mide la masa. El «ton» en RT es solo una referencia histórica.
7. ¿Se usa la refrigeración en todo el mundo?
No precisamente. Es principalmente un estándar de América del Norte. Globalmente, Kilowatts (KW) se prefieren, con 1 RT ≈ 3.517 kW.
8. ¿Puede convertir toneladas de refrigeración a otras unidades?
Sí:
- 1 RT = 12,000 btu/h
- 1 RT = 3.517 KW
- En el aire acondicionado, 1 RT a menudo se alinea con 400 cfm (pies cúbicos por minuto) de flujo de aire, aunque esto varía.
9. ¿Cómo afecta la eficiencia (COP) toneladas de refrigeración?
El coeficiente de rendimiento (COP) es la relación de salida de enfriamiento a la entrada de energía. Un policía más alto significa más toneladas por kilovatio. Por ejemplo:
- 100 RT con COP 5 = 70.34 kw
- 100 RT con COP 4 = 87.925 kW
10. ¿Cuál es el trasfondo histórico de la tonelada de refrigeración?
Se remonta al comercio de hielo del siglo XIX, cuando el enfriamiento se midió derritiendo una tonelada de hielo en 24 horas. Thomas Shipley lo estandarizó en 1903 como 12,000 btu/h.
11. ¿Hay diferentes tipos de toneladas de refrigeración?
El estándar es 12,000 btu/h, pero los sistemas más antiguos pueden usar ligeras variaciones. Hoy, 12,000 BTU/H son universalmente aceptados.
12. ¿Cómo se convierte toneladas de refrigeración en kilovatios?
Multiplicar por 3.517. Ejemplo:
- 50 RT × 3517 = 175.85 kW
13. ¿Por qué son importantes la refrigeración?
Ayudan a tamaño de los sistemas de enfriamiento con precisión, optimizan el uso de energía y cumplen con las regulaciones, evitando costosas sobrecargadores o subrayos.
14. ¿Los nuevos refrigerantes cambian los cálculos de refrigeración TON?
Sí, los refrigerantes modernos como CO2 (R-744) tienen propiedades únicas, por lo que la capacidad de enfriamiento y la eficiencia deben recalcularse para que coincidan con la misma salida RT.
