Respuesta corta: la capacidad de un chiller se calcula con la carga térmica real del proceso, no con el tamaño del equipo anterior. La fórmula base es TR = (GPM × ΔT°F) ÷ 24 en unidades imperiales, o kW = L/s × 4.19 × ΔT°C en sistema internacional. A ese resultado se le aplican tres correcciones que en México se olvidan con frecuencia: altitud del sitio, temperatura ambiente de diseño y el uso de glicol. Sin ellas, un chiller correctamente calculado en papel se queda corto en operación.
En HVAC LATAM seleccionamos enfriadores de líquido de 5 a 600 TR para procesos industriales, data centers y edificios en Ciudad de México, Guadalajara y Monterrey. Esta guía es el procedimiento que usamos internamente, con los números que realmente cambian el resultado en altitud mexicana.
1. Las dos fórmulas base
Toda selección parte de la misma ecuación de transferencia de calor: Q = ṁ × cp × ΔT, donde ṁ es el flujo másico del fluido, cp su calor específico y ΔT la diferencia entre la temperatura de retorno y la de suministro.
Sistema imperial (TR)
Para agua pura, la ecuación se simplifica a:
BTU/h = GPM × 500 × ΔT°F
TR = (GPM × ΔT°F) ÷ 24
El factor 500 sale de multiplicar 60 min/h × 8.33 lb/gal × 1 BTU/lb·°F. Y 1 TR equivale a 12,000 BTU/h.
Sistema internacional (kW)
kW = L/s × 4.19 × ΔT°C
Donde 4.19 kJ/kg·K es el calor específico del agua. Como 1 litro de agua pesa ≈ 1 kg, el flujo volumétrico y el másico son intercambiables para agua pura.
Conversiones que vas a necesitar
| De | A | Multiplica por |
|---|---|---|
| 1 TR (tonelada de refrigeración) | kW | 3.517 |
| 1 TR | BTU/h | 12,000 |
| 1 TR | kcal/h | 3,024 |
| 1 kW | BTU/h | 3,412 |
| 1 GPM | L/s | 0.0631 |
| 1 m³/h | GPM | 4.403 |
2. El procedimiento completo, paso a paso
- Levanta la carga térmica real del proceso. No la potencia instalada de las máquinas: el calor que efectivamente debe removerse. Para procesos con producto, es la entalpía que hay que retirar por kilogramo producido. Para data centers, es la carga TI más las pérdidas de UPS y envolvente.
- Define las temperaturas de trabajo. Temperatura de suministro (LWT) y de retorno (EWT). El estándar de confort es 7 °C / 12 °C (44 °F / 54 °F). Los procesos suelen pedir agua más fría, y ahí empieza a caer la capacidad del equipo.
- Fija el ΔT y calcula el caudal. Un ΔT de 5 °C (10 °F) es el punto de partida habitual. Ampliarlo a 6–8 °C reduce caudal, diámetro de tubería y consumo de bombeo, pero exige verificar que el intercambiador del proceso lo tolere.
- Suma las cargas parásitas. Aceite hidráulico, bombas, ganancia térmica en tuberías no aisladas, mezcla en el tanque de inercia. En una planta de inyección esto puede representar 25–40 % adicional.
- Aplica un factor de seguridad razonable: 10–15 %. Ni más ni menos. Sobredimensionar un chiller no es “por si acaso”: provoca ciclado corto del compresor, desgaste prematuro y consumo peor a carga parcial.
- Corrige por condiciones de sitio. Altitud, temperatura ambiente de diseño y glicol. Es la sección 4 de esta guía y es la que separa un cálculo de escritorio de una selección que funciona en agosto en Monterrey.
3. Ejemplo resuelto: planta de inyección de plástico en Querétaro
Datos: 12 inyectoras, producción total de 450 kg/h (≈ 992 lb/h) de polipropileno. Enfriamiento de moldes y de aceite hidráulico. Sitio a 1,820 msnm, temperatura ambiente de diseño 36 °C.
Paso 1 — Carga de producto. El calor a retirar por libra de resina, desde la temperatura de fusión hasta la de desmoldeo, ronda los siguientes valores de referencia:
| Resina | Calor a retirar (BTU/lb) |
|---|---|
| Poliestireno (PS) | 100 – 150 |
| PVC | 100 – 140 |
| PET | 120 – 160 |
| ABS | 130 – 170 |
| Polipropileno (PP) | 200 – 260 |
| Polietileno (PE / HDPE) | 250 – 320 |
Valores orientativos. Confirma la entalpía específica con la ficha técnica de tu resina y las temperaturas reales de tu ciclo.
Tomando 230 BTU/lb para PP:
992 lb/h × 230 BTU/lb = 228,160 BTU/h = 19.0 TR
Paso 2 — Aceite hidráulico. Se suma 30 %: 19.0 × 1.30 = 24.7 TR
Paso 3 — Factor de seguridad 15 %: 24.7 × 1.15 = 28.4 TR requeridos en el sitio
Paso 4 — Caudal. Con ΔT de 10 °F:
GPM = (28.4 × 24) ÷ 10 = 68 GPM (≈ 15.5 m³/h)
Paso 5 — Corrección de sitio. A 1,820 msnm y 36 °C de ambiente, un chiller enfriado por aire entrega del orden de 92–94 % de su capacidad nominal (catalogada a 35 °C y nivel del mar):
28.4 ÷ 0.93 = 30.5 TR nominales
Selección: una unidad de 35 TR nominales cubre el requerimiento con margen sano y permite escalonar capacidad. Con dos módulos de 17.5 TR en paralelo se gana redundancia parcial y mejor comportamiento a carga parcial —que es como opera la planta el 80 % del tiempo.
Para este caso, un chiller inverter es la opción correcta. Una planta de inyección nunca demanda su carga máxima de forma constante: varía con el número de máquinas activas, el ciclo de moldeo y la temperatura del día. Un compresor de velocidad fija responde a esa variación arrancando y parando; uno inverter ajusta su velocidad de operación y sigue la carga real, lo que elimina el ciclado corto y mejora el consumo justo en el rango donde la planta pasa la mayor parte del tiempo. En este rango de capacidad trabajamos con el chiller E-Series de Mitsubishi Electric.
El error que aparece en casi todas las plantas
Calcular sobre la capacidad instalada de las inyectoras en lugar de sobre la producción real. Una planta que trabaja al 60 % de su capacidad nominal y dimensiona al 100 % termina con un chiller que arranca y para todo el día, con un consumo por tonelada producida muy superior al proyectado.
4. Las tres correcciones que definen el resultado en México
4.1 Altitud
El aire a 2,240 msnm es aproximadamente 23 % menos denso que a nivel del mar. Un condensador enfriado por aire mueve el mismo volumen pero mucha menos masa, y su capacidad de rechazo de calor cae. Pérdidas aproximadas de capacidad de condensación:
| Ciudad | Altitud (msnm) | Pérdida aprox. de capacidad |
|---|---|---|
| Monterrey | 540 | 1 – 2 % |
| Guadalajara | 1,566 | 4 – 5 % |
| Querétaro | 1,820 | 5 – 6 % |
| Ciudad de México | 2,240 | 6 – 8 % |
| Toluca | 2,660 | 8 – 10 % |
Rangos de referencia. La cifra exacta sale de las curvas de corrección del fabricante para el modelo específico.
4.2 Temperatura ambiente de diseño
Los chillers enfriados por aire se catalogan a 35 °C de ambiente. Monterrey diseña a 40–42 °C: la pérdida de capacidad ahí es del orden de 8–12 % y pesa más que la altitud. Es exactamente el caso inverso a Ciudad de México, donde el ambiente es benigno pero la altitud castiga. Un mismo modelo se comporta distinto en las dos plazas, y por eso una selección copiada de otra planta rara vez funciona.
4.3 Glicol
Cuando el proceso exige temperaturas bajo 4 °C se usa etilenglicol o propilenglicol. Esto cambia tres cosas a la vez:
- Baja el calor específico (una mezcla al 30 % ronda 3.6–3.8 kJ/kg·K frente a 4.19 del agua), así que se necesita más caudal —del orden de 10–15 % adicional— para mover la misma carga.
- Sube la viscosidad, lo que incrementa la caída de presión y el consumo de bombeo.
- Baja la capacidad del equipo en torno a 3–5 % por el peor coeficiente de transferencia en el evaporador.
Ejemplo corto: proceso farmacéutico a −5 °C
Carga de proceso: 120 kW con propilenglicol al 35 %, ΔT de 5 K.
Caudal: ṁ = 120 ÷ (3.7 × 5) = 6.49 kg/s ≈ 6.3 L/s (100 GPM)
Pero además, un chiller que entrega 120 kW con agua a 7 °C entrega apenas 60–70 % de esa cifra a −5 °C. La selección real está cerca de 190 kW nominales, o bien una unidad diseñada específicamente para baja temperatura. Ignorar este punto es el error de dimensionamiento más caro que vemos en aplicaciones de proceso.
5. Siete errores frecuentes de dimensionamiento
- Dimensionar sobre capacidad instalada y no sobre producción real.
- Ignorar el derateo por altitud en el Bajío y el Valle de México.
- Usar la capacidad nominal a 7 °C para una aplicación a temperatura baja.
- Olvidar el aceite hidráulico y las cargas parásitas.
- Aplicar factores de seguridad de 30–50 % “por seguridad”, que producen ciclado corto.
- No dimensionar el tanque de inercia, con lo que el compresor arranca y para sin estabilizar.
- Comparar equipos por COP nominal en lugar de por IPLV/ESEER, cuando la planta opera a carga parcial la mayor parte del año.
6. Del cálculo a la selección del equipo
Con la capacidad corregida y el caudal definidos, quedan cuatro decisiones:
- Condensación por aire o por agua. Aire simplifica la instalación y elimina el tratamiento de agua; agua da mejor eficiencia y menor huella, a cambio de torre de enfriamiento y mantenimiento asociado.
- Tipo de compresor. Inverter scroll cuando la carga varía, tornillo cuando la operación es continua y estable, y centrífugo de levitación magnética en capacidades altas con operación permanente, donde la diferencia en IPLV se paga sola. Es la decisión que se detalla en el apartado siguiente.
- Refrigerante. R-32, R-454B, R-513A y R-1234ze responden a distintos criterios de GWP, seguridad y disponibilidad de servicio en México.
- Free cooling. En sitios con noches frías —el Bajío, el Valle de México, el altiplano— un chiller con free cooling integrado recupera la inversión en pocas temporadas.
Qué equipo corresponde a tu cálculo
Aquí es donde se comete el error de selección más frecuente: elegir la tecnología del compresor solo por el número de toneladas. El tonelaje define el tamaño; lo que define la tecnología es el perfil de carga, es decir, cómo se comporta la demanda a lo largo del día y del año.
La razón es sencilla. Un chiller opera a plena carga una fracción mínima del tiempo: el resto del año trabaja a carga parcial, siguiendo la producción, la ocupación y la temperatura exterior. Un equipo que rinde bien a 100 % y mal a 50 % consume más al año que uno con menor eficiencia nominal pero mejor comportamiento en carga parcial.
| Perfil de operación | Capacidad típica | Tecnología | Por qué | Equipo |
|---|---|---|---|---|
| Carga variable a lo largo del día, o crecimiento por etapas | Hasta 307 TR (1,080 kW) | Inverter scroll, modular | El compresor ajusta su velocidad a la demanda real en lugar de arrancar y parar. Se elimina el ciclado corto y se puede sumar capacidad después sin rediseñar el sistema hidráulico. | E-Series de Mitsubishi Electric |
| Carga continua y estable, proceso que no se detiene | 92 – 535 TR (322 – 1,883 kW) | Tornillo | Sostiene capacidades altas en operación sostenida con menos partes en movimiento por tonelada instalada, y modula con válvula deslizante en lugar de escalonar varios compresores. | FX2 de Mitsubishi Electric |
Los rangos se traslapan a propósito. Un proceso de 250 TR con carga variable —una planta que arranca líneas por turno— rinde mejor con un equipo modular inverter, aunque el tonelaje sugiera tornillo. Y un proceso de 120 TR que opera veinticuatro horas a carga constante justifica un tornillo sin discusión. La pregunta correcta no es cuántas toneladas necesito, sino cuántas horas al año voy a operar en cada nivel de carga.
Ese perfil sale de tu propia operación: turnos, estacionalidad, número de líneas activas y temperatura exterior a lo largo del año. Es el dato que conviene llevar a la mesa antes de cerrar la selección, y el que separa un equipo que se paga solo de uno que se vuelve un problema de consumo.
Puedes revisar los rangos, series y configuraciones disponibles en nuestra página de chillers industriales, con equipos de Mitsubishi Electric, Bluebox y Dekon de 5 a 600 TR, certificados bajo AHRI 550/590 y Eurovent.
Preguntas frecuentes
Con un ΔT de 10 °F, cada tonelada de refrigeración corresponde a 2.4 GPM de agua. La fórmula general es TR = (GPM × ΔT°F) ÷ 24, así que la relación cambia si trabajas con un ΔT distinto.
Una tonelada de refrigeración equivale a 3.517 kW térmicos, o 12,000 BTU/h. No debe confundirse con el consumo eléctrico del equipo, que depende de su COP.
Entre 10 y 15 % sobre la carga calculada. Factores mayores generan sobredimensionamiento, ciclado corto del compresor y peor eficiencia a carga parcial, que es la condición dominante de operación.
Sí, y de forma significativa en los chillers enfriados por aire. A 2,240 msnm (Ciudad de México) la menor densidad del aire reduce la capacidad de condensación en torno a 6–8 %. Los chillers enfriados por agua son mucho menos sensibles a la altitud, aunque la torre de enfriamiento sí lo es.
El glicol reduce el calor específico del fluido, por lo que se requiere entre 10 y 15 % más de caudal para mover la misma carga, y la capacidad del equipo cae del orden de 3–5 % por la menor transferencia en el evaporador. Adicionalmente, si la temperatura de suministro baja de 7 °C a −5 °C, la capacidad del chiller puede reducirse a 60–70 % de la nominal.
El COP mide la eficiencia en un punto único de operación a plena carga. El IPLV (o ESEER en la referencia europea) pondera la eficiencia en distintos porcentajes de carga, que refleja mucho mejor la operación real de una planta. Para comparar chillers, el IPLV es el indicador relevante.
Depende del tonelaje de resina, la resina misma y de si el aceite hidráulico se enfría con el mismo circuito. Como orden de magnitud, una planta que procesa 450 kg/h de polipropileno con enfriamiento de aceite requiere del orden de 30 TR nominales en altitud del Bajío. Como la carga varía con el número de máquinas activas, conviene un equipo inverter que ajuste su velocidad de operación, como el chiller E-Series de Mitsubishi Electric.
Lo define el perfil de carga, no el tonelaje. Si el proceso opera de forma continua y estable —una planta que no se detiene—, el compresor de tornillo es la tecnología adecuada: sostiene capacidades altas con menos partes en movimiento por tonelada instalada, como el chiller FX2 de Mitsubishi Electric, de 92 a 535 TR. Si la carga varía a lo largo del día o se busca crecer por etapas, rinde mejor un equipo inverter modular como el E-Series, que alcanza hasta 307 TR combinando módulos. Los rangos se traslapan de forma deliberada: hay procesos de 250 TR que piden inverter y procesos de 120 TR que piden tornillo.
Cuando la carga térmica varía a lo largo del día, que es el caso de la mayoría de los procesos industriales. Un compresor inverter ajusta su velocidad de operación para seguir la demanda real en lugar de arrancar y parar, lo que elimina el ciclado corto, reduce el desgaste del compresor y mejora el consumo en el rango de carga parcial donde la planta opera la mayor parte del tiempo.
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