ES2215858T3 - Un sistema exhibidor refrigerado y metodo de funcionamiento de un sistema exhibidor refrigerado. - Google Patents
Un sistema exhibidor refrigerado y metodo de funcionamiento de un sistema exhibidor refrigerado.Info
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Abstract
Un método para hacer funcionar un sistema (10) de aparato vendedor refrigerado que incluye una vitrina (100) que tiene un evaporador (40), caracterizado por: hacer pasar refrigerante a través de dicho evaporador (40) a una temperatura relativamente inferior para un primer modo de funcionamiento de refrigeración; hacer pasar refrigerante a través de dicho evaporador (40) a una temperatura relativamente superior para un segundo modo de funcionamiento de refrigeración, siendo la temperatura relativamente superior de aproximadamente 1ºC a 7ºC más caliente que la temperatura relativamente inferior; y secuenciar entre dicho primer modo de refrigeración y dicho segundo modo de refrigeración.
Description
Un sistema exhibidor refrigerado y método de
funcionamiento de un sistema exhibidor refrigerado.
La presente invención se refiere, en general, a
sistemas de aparatos vendedores refrigerados y, más particularmente,
al funcionamiento de un sistema de aparato vendedor de alimentos
refrigerados a media temperatura en un modo sustancialmente libre de
escarcha.
Como práctica usual, los supermercados y las
tiendas de barrio están equipados con vitrinas, que pueden ser
abiertas o estar provistas de puertas, para presentar alimentos o
bebidas frescas a los clientes, al tiempo que se mantienen los
alimentos o las bebidas frescas en un entorno refrigerado.
Típicamente, se proporciona aire frío portador de humedad a la zona
de presentación de productos de cada vitrina haciendo pasar aire
sobre la superficie de intercambio de calor de un serpentín del
evaporador dispuesto dentro de la vitrina en una región separada de
la zona de presentación de productos, de manera que el evaporador
está fuera de la vista del cliente. Un refrigerante adecuado, tal
como, por ejemplo, el refrigerante R-404A, se hace
pasar a través de los tubos de intercambio de calor del serpentín
del evaporador. Mientras el refrigerante se evapora dentro del
serpentín del evaporador, se absorbe calor del aire que pasa sobre
el evaporador a fin de bajar la temperatura del aire.
Un sistema de refrigeración está instalado en el
supermercado y la tienda de barrio para proporcionar refrigerante en
la condición apropiada a los serpentines del evaporador de las
vitrinas dentro de la instalación. Todos los sistemas de
refrigeración comprenden al menos los siguientes componentes: un
compresor, un condensador, al menos un evaporador asociado con una
vitrina, una válvula de expansión termostática y conducciones de
refrigerante apropiadas que conectan estos dispositivos en un
circuito de circulación cerrada. La válvula de expansión
termostática está dispuesta en la conducción de refrigerante aguas
arriba con respecto al flujo de refrigerante de la entrada al
evaporador para expandir refrigerante líquido. La válvula de
expansión funciona para dosificar y expandir el refrigerante líquido
hasta una presión inferior deseada, seleccionada para el
refrigerante particular, antes de entrar en el evaporador. Como
consecuencia de esta expansión, la temperatura del refrigerante
líquido cae, también, significativamente. El líquido a baja presión
y baja temperatura se evapora mientras absorbe calor, al pasar a
través de los tubos del evaporador, del aire que pasa sobre la
superficie del mismo. Típicamente, los sistemas de refrigeración de
supermercados y tiendas de ultramarinos incluyen múltiples
evaporadores dispuestos en múltiples vitrinas, un conjunto de una
pluralidad de compresores, denominado bastidor de compresores, y uno
o más condensadores.
Adicionalmente, en ciertos sistemas de
refrigeración, una válvula reguladora de la presión del evaporador
(EPR) está dispuesta en la conducción del refrigerante a la salida
del evaporador. La válvula EPR funciona para mantener la presión
dentro del evaporador por encima de una consigna de presión
predeterminada para el refrigerante particular que se está usando.
En los sistemas de refrigeración usados para refrigerar agua, se
conoce cómo fijar la válvula EPR a fin de mantener el refrigerante
dentro del evaporador por encima del punto de congelación del agua.
Por ejemplo, en un sistema de refrigeración de agua usando
R-12 como refrigerante,la válvula EPR puede ser
fijada en una consigna de presión de 2,2 x 10^{5} pascales que se
equipara con una temperatura del refrigerante de 1ºC.
En la práctica usual, los evaporadores en los
sistemas de presentación de alimentos refrigerados funcionan, en
general, con temperaturas del refrigerante por debajo del punto de
escarcha del agua. Así, se formará escarcha sobre los evaporadores
durante el funcionamiento, a medida que la humedad en el aire de
enfriamiento que pasa sobre la superficie del evaporador entra en
contacto con la misma. En las vitrinas de refrigeración a media
temperatura, tales como las usadas comúnmente para presentar
productos alimenticios, leche y otros productos lácteos, o carne, el
producto refrigerado se debe mantener a una temperatura típicamente
en el intervalo de -2ºC a 5ºC, dependiendo del producto refrigerado
particular. En vitrinas de productos alimenticios a media
temperatura, por ejemplo, la práctica usual en el campo de la
refrigeración comercial ha sido hacer pasar el aire de enfriamiento
circulante sobre los tubos de un evaporador en el que el
refrigerante que pasa a través de los tubos hierve a aproximadamente
-6ºC para mantener la temperatura del aire de enfriamiento de
aproximadamente -½ºC a 0ºC. En vitrinas de productos lácteos a media
temperatura, por ejemplo, la práctica usual en el campo de la
refrigeración comercial ha sido hacer pasar el aire de enfriamiento
circulante sobre los tubos de un evaporador en el que el
refrigerante que pasa a través de los tubos hierve a aproximadamente
-6ºC para mantener la temperatura del aire de enfriamiento a
aproximadamente de -2ºC a -1½ºC. En vitrinas de carne a media
temperatura, por ejemplo, la práctica usual en el campo de la
refrigeración comercial ha sido hacer pasar el aire de enfriamiento
circulante sobre los tubos de un evaporador en el que el
refrigerante hierve a aproximadamente -9½ºC a -8ºC para mantener el
aire de enfriamiento a una temperatura de aproximadamente -3ºC. A
estas temperaturas del refrigerante, la superficie exterior de la
pared de los tubos está a una temperatura por debajo del punto de
escarcha. A medida que la escarcha se forma en la superficie del
evaporador, el comportamiento del evaporador se deteriora y el flujo
libre de aire a través del mismo se llega a restringir y, en casos
extremos, a detener.
Los serpentines usuales del intercambiador de
calor de aletas y tubos usados en evaporadores de aire forzado en la
industria de refrigeración comercial son, de modo característico, de
una baja densidad de aletas, teniendo típicamente de 3 a 6 aletas
por cada 4 cm. Ha sido práctica usual en la industria de
refrigeración comercial usar sólo intercambiadores de calor de baja
densidad de aletas en evaporadores para aplicaciones de media
temperatura y baja temperatura. Esta práctica surge en previsión de
la formación de escarcha en la superficie del intercambiador de
calor del evaporador y del deseo de extender el periodo entre las
operaciones de descongelación requeridas. Mientras la escarcha se
forma, el espacio de circulación eficaz para que el aire pase entre
aletas vecinas llega a ser progresivamente menor hasta que, en el
extremo, el espacio está puenteado con escarcha. Como consecuencia
de la formación de escarcha, el comportamiento del intercambiador de
calor disminuye y el flujo de aire adecuadamente refrigerado al área
de presentación de productos disminuye, necesitando, así, la
activación del ciclo de descongelación.
Por consiguiente, un sistema usual de
presentación de alimentos refrigerados a media temperatura está
equipado habitualmente con un sistema de descongelación que se puede
hacer funcionar selectiva o automáticamente para retirar la
formación de escarcha de la superficie del evaporador, típicamente
de una a cuatro veces en un periodo de 24 horas durante hasta ciento
diez minutos cada ciclo. Los métodos usuales para descongelar los
evaporadores en los sistemas de presentación de alimentos
refrigerados incluyen hacer pasar aire sobre un elemento de
calentamiento eléctrico y, desde allí, sobre el evaporador, hacer
pasar aire de la tienda a temperatura ambiente sobre el evaporador y
hacer pasar gas refrigerante caliente por las conducciones de
refrigerante hacia y a través del evaporador. De acuerdo con este
método, comúnmente denominado descongelación con gas caliente, el
refrigerante gaseoso caliente desde el compresor, típicamente a una
temperatura de aproximadamente 24ºC a 48ºC, pasa a través del
evaporador, calentando el serpentín del intercambiador de calor del
evaporador. El calor latente emitido por el refrigerante gaseoso
caliente de condensación funde la escarcha fuera del evaporador. El
refrigerante gaseoso caliente se condensa en el evaporador con
escarcha y vuelve como líquido condensado a un acumulador, en lugar
de directamente al compresor para impedir la inundación del mismo y
su posible daño.
Aunque eficaz para retirar la escarcha y
restablecer por ello condiciones de flujo de aire y de
funcionamiento del evaporador apropiadas, la descongelación del
evaporador tiene inconvenientes. Como el ciclo de enfriamiento se
debe interrumpir durante el periodo de descongelación, la
temperatura del producto aumenta durante la descongelación. Así, el
producto en el aparato vendedor de presentación puede estar sometido
repetidamente a periodos alternativos de enfriamiento y
calentamiento. Por lo tanto, la temperatura del producto en un
aparato vendedor usual de supermercado a media temperatura que
presenta productos alimenticios puede exceder, durante el ciclo de
descongelación, el límite de temperatura de 5ºC fijado por la United
States Food and Drug Administration, y que es, en general, deseable.
Además, se deben prever controles adicionales en el sistema de
refrigeración para secuenciar apropiadamente los ciclos de
descongelación, en particular, en tiendas que tienen múltiples
aparatos vendedores refrigerados para asegurar que todos ellos no
están simultáneamente en ciclos de descongelación. En consecuencia,
sería deseable hacer funcionar un aparato vendedor refrigerado, en
particular un aparato vendedor a media temperatura, en un estado
continuo esencialmente libre de escarcha sin necesidad de emplear un
ciclo de descongelación.
La patente de EE.UU. número 3.577.744, Mercer,
describe un método para hacer funcionar una vitrina refrigerada
abierta en la que la zona de productos se mantiene libre de escarcha
y en la que los serpentines del evaporador se mantienen libres de
hielo. En el método descrito, una pequeña unidad de evaporador
secundario se utiliza a fin de secar el aire ambiente para
almacenamiento a presión. El aire enfriado y deshidratado se
dosifica entonces en el flujo principal de aire de enfriamiento y se
hace pasar en contacto íntimo con las superficies en la zona de
productos. Como el aire en contacto íntimo con las superficies está
deshidratado, no se forma escarcha sobre las superficies en la zona
de productos.
La patente de EE.UU. número 3.681.896, Velkoff,
describe cómo controlar la formación de escarcha en intercambiadores
de calor, tales como evaporadores, aplicando una carga
electrostática a la corriente aire-vapor y al agua
introducida en la corriente. Las gotitas de agua cargadas inducen a
la coalescencia del vapor de agua en el aire y el vapor y las
gotitas separadas y cargadas se recogen sobre la superficie de
placas cargadas en oposición dispuestas aguas arriba de los
serpentines del intercambiador de calor. Así, el aire de
enfriamiento que pasa sobre los serpentines del intercambiador de
calor está relativamente libre de humedad y no se presenta formación
de escarcha sobre los serpentines del intercambiador de calor.
La patente de EE.UU. número 4.272.969,
Schwitzgebel, describe un frigorífico para mantener un entorno de
alta humedad libre de escarcha. Un elemento de regulación adicional,
por ejemplo, una válvula de regulación de la presión de succión o un
tubo capilar, está instalado en la conducción de retorno entre la
salida del evaporador y el compresor para regular el flujo a fin de
mantener la superficie del evaporador por encima de 0ºC.
Adicionalmente, la superficie del evaporador está dimensionada mucho
más grande que la superficie del evaporador usada en frigoríficos
usuales del mismo volumen refrigerado, preferiblemente dos veces el
tamaño de un evaporador usual y, posiblemente, diez veces el tamaño
de un evaporador usual.
Es un objeto de esta invención proporcionar un
método para hacer funcionar un sistema de aparato vendedor
refrigerado en un modo sustancialmente libre de escarcha.
De acuerdo con un aspecto de la invención, se ha
previsto un método para hacer funcionar un sistema de aparato
vendedor refrigerado que incluye las operaciones de hacer pasar
refrigerante a través del evaporador de la vitrina a una temperatura
relativamente inferior durante un primer modo de refrigeración y
hacer pasar refrigerante a través del evaporador a una temperatura
relativamente superior durante un segundo modo de refrigeración. La
temperatura relativamente superior es 1ºC a 7ºC más caliente que la
temperatura relativamente inferior y el funcionamiento es secuencial
entre el primer modo de refrigeración y el segundo modo de
refrigeración. Más ventajosamente, la temperatura relativamente
inferior se encuentra en el intervalo desde -4½ºC hasta 0ºC y la
temperatura relativamente superior se encuentra en el intervalo
desde -½ºC hasta 3ºC. En una realización alternativa de este aspecto
de la invención, el funcionamiento es secuencial desde el modo de
refrigeración hasta un modo de refrigeración a temperatura
intermedia, desde allí al segundo modo de refrigeración y entonces
se vuelve al primer modo de refrigeración. En el modo de
refrigeración a temperatura intermedia, se hace pasar el
refrigerante a través del evaporador a una temperatura entre la
temperatura relativamente inferior del mismo durante el primer modo
de refrigeración y la temperatura relativamente superior del mismo
durante el segundo modo de refrigeración. Más ventajosamente, la
temperatura del refrigerante en el modo de refrigeración a
temperatura intermedia se encuentra en el intervalo de
aproximadamente -½ºC a 0ºC.
De acuerdo con otro aspecto de la invención, se
prevé un método para hacer funcionar un sistema de aparato vendedor
refrigerado que incluye las operaciones de fijar la válvula de
control de la presión del evaporador en una primera presión de
consigna equivalente para el refrigerante a una primera temperatura
del refrigerante para un primer modo de refrigeración y fijar la
válvula de control de la presión del evaporador en una segunda
presión de consigna equivalente para el refrigerante a una segunda
temperatura del refrigerante de aproximadamente 1ºC a 7ºC más
caliente que la primera temperatura para un segundo modo de
refrigeración. El funcionamiento es secuencial entre el primer modo
de refrigeración y el segundo modo de refrigeración.
Un objeto adicional de la presente invención es
proporcionar un aparato vendedor refrigerado a media temperatura que
se puede hacer funcionar en un modo esencialmente libre de escarcha.
De acuerdo con el aspecto del aparato de la presente invención, un
sistema de aparato vendedor refrigerado incluye un compresor, un
condensador, una vitrina que tiene un evaporador, todos conectados
en un circuito cerrado de refrigerante, un dispositivo de expansión,
un dispositivo de control de la presión del evaporador y un
controlador. El controlador mantiene la válvula de control de la
presión del evaporador en una primera presión de consigna para el
refrigerante equivalente a una primera temperatura del refrigerante
durante un primer modo de refrigeración y en una segunda presión de
consigna para el refrigerante equivalente a una segunda temperatura
del refrigerante de aproximadamente 1ºC a 7ºC más caliente que la
primera temperatura durante un segundo modo del refrigerante. El
controlador secuencia el funcionamiento entre el primer modo de
refrigeración y dicho segundo modo de refrigeración.
Para una comprensión adicional de la presente
invención, se debería hacer referencia a la siguiente descripción
detallada de una realización preferida de la invención, hecha sólo a
modo de ejemplo en unión con los dibujos que se acompañan, en los
que:
la figura 1 es un diagrama esquemático de un
sistema de refrigeración comercial que usa la presente invención;
y
la figura 2 es una vista en alzado de una
distribución representativa del sistema de refrigeración comercial
mostrado esquemáticamente en la figura 1.
Con fines de ilustración, el sistema de
refrigeración comercial de la presente invención se representa con
una única vitrina con un único evaporador, un único condensador y un
único compresor. Se ha de entender que los principios de la presente
invención son aplicables a diversas realizaciones de sistemas de
refrigeración comercial que tienen vitrinas únicas o múltiples con
uno o más evaporadores por vitrina, condensadores únicos o múltiples
y/o disposiciones de compresores únicos o múltiples.
Haciendo referencia ahora a las figuras 1 y 2, el
sistema 10 de aparato vendedor refrigerado de la presente invención
incluye cinco componentes básicos: un compresor 20, un condensador
30, un evaporador 40, un dispositivo de expansión 50 y un
dispositivo 60 de control de la presión del evaporador conectado en
un circuito cerrado de refrigerante a través de conducciones 12, 14,
16 y 18 de refrigerante. Adicionalmente, el sistema 10 incluye un
controlador 90. Se ha de entender, sin embargo, que la presente
invención es aplicable a sistemas de refrigeración que tienen
componentes, controles y accesorios adicionales. El lado de salida o
de alta presión del compresor 20 se conecta a través de la
conducción 12 de refrigerante a la entrada 32 del condensador 30. La
salida 34 del condensador 30 se conecta a través de la conducción 14
de refrigerante a la entrada del dispositivo de expansión 50. La
salida del dispositivo de expansión 50 se conecta a través de la
conducción 16 de refrigerante a la entrada 42 del evaporador 40
dispuesto dentro de la vitrina 100. La salida 44 del evaporador 40
se conecta a través de la conducción 18 de refrigerante, comúnmente
denominada la conducción de succión, de vuelta al lado de succión o
de baja presión del compresor 20.
El evaporador 40, más ventajosamente en forma de
un serpentín del intercambiador de calor de aletas y tubos, está
dispuesto dentro de la vitrina 100 en un compartimento 110 separado
y debajo del área 120 de presentación de productos. Como práctica
usual, se hace circular aire, o por circulación natural o por medio
de un ventilador 70, a través del evaporador 40 y, desde allí, a
través del área 120 de presentación de productos para mantener los
productos almacenados sobre los estantes 130 en el área 120 de
presentación de productos a una temperatura por debajo de la
temperatura ambiente en la región de la tienda cerca de la vitrina
100. Mientras el aire pasa a través del evaporador 40, pasa sobre la
superficie externa del serpentín del intercambiador de calor de
aletas y tubos en relación de intercambio de calor con el
refrigerante que pasa a través de los tubos del serpentín del
intercambiador.
Más ventajosamente, el serpentín del
intercambiador de calor de aletas y tubos del evaporador 40 de alto
rendimiento tiene una densidad de aletas relativamente alta, es
decir, una densidad de aletas de al menos 2 aletas por cm, y más
ventajosamente en el intervalo de 2½ a 6 aletas por cm. El serpentín
del intercambiador de calor de densidad de aletas relativamente alta
de la realización preferida del evaporador 40 de alto rendimiento es
capaz de funcionar a un diferencial significativamente inferior de
temperatura del refrigerante respecto a la temperatura del aire de
salida del evaporador que al que funcionan los evaporadores de
refrigeración comerciales usuales de baja densidad de aletas.
El dispositivo de expansión 50, que está situado,
preferiblemente, dentro de la vitrina 100 próximo al evaporador,
puede estar montado en cualquier localización en la conducción 14 de
refrigerante, sirve para dosificar la cantidad correcta de flujo de
refrigerante líquido al evaporador 40. Como es práctica usual, el
evaporador 40 funciona más eficientemente cuando está tan lleno de
refrigerante líquido como sea posible sin que pase el mismo fuera
del evaporador a la conducción de succión 18. Aunque se puede usar
cualquier forma particular de dispositivo de expansión usual, el
dispositivo de expansión 50 comprende, más ventajosamente, una
válvula de expansión termostática (TXV) 52 que tiene un elemento de
detección térmica, tal como un bulbo de detección 54 montado en
contacto térmico con la conducción de succión 18 aguas abajo de la
salida 44 del evaporador 40. El bulbo de detección 54 se vuelve a
conectar a la válvula de expansión termostática 52 a través de una
conducción capilar 56 usual.
El dispositivo 60 de control de la presión del
evaporador, que puede comprender un regulador de la presión de
succión controlado por un motor paso a paso o cualquier válvula
usual del regulador de presión del evaporador (colectivamente EPRV),
funciona para mantener la presión en el evaporador 40 a una presión
de funcionamiento deseada preseleccionada modulando el flujo de
refrigerante que deja el evaporador 40 a través de la conducción de
succión 18. Manteniendo la presión de funcionamiento en el
evaporador 40 a esa presión deseada, la temperatura del
refrigerante, que se expande de líquido a vapor dentro del
evaporador 40, se mantendrá a una temperatura específica asociada
con el refrigerante particular que pasa a través del evaporador
40.
Por lo tanto, como cada refrigerante particular
tiene su propia curva de temperatura-presión
característica, es teóricamente posible proporcionar funcionamiento
libre de escarcha del evaporador 40 fijando la EPRV 60 a una
consigna de presión mínima predeterminada para el refrigerante
particular en uso. De esta manera, la temperatura del refrigerante
dentro del evaporador 40 se puede mantener eficazmente en un punto
en el que todas las superficies externas del evaporador 40 en
contacto con el aire húmedo dentro del espacio refrigerado están por
encima de la temperatura de formación de escarcha. Sin embargo,
debido a obstrucciones estructurales o a la mala distribución del
flujo de aire sobre el serpentín del evaporador, algunas
localizaciones sobre el serpentín pueden caer en una condición de
formación de escarcha, lo que conduce al principio de la formación
de escarcha.
El controlador 90 funciona para regular la
presión de consigna a la que la EPRV 60 funciona. El controlador 90
recibe una señal de entrada desde al menos un sensor asociado de
manera operativa con el evaporador 40 para detectar un parámetro de
funcionamiento del mismo indicativo de la temperatura a la que el
refrigerante está hirviendo dentro del evaporador 40. El sensor
puede comprender un transductor 92 de presión montado sobre la
conducción de succión 18 cerca de la salida 44 del evaporador 40 y
operativo para detectar la presión de salida del evaporador. La
señal 91 desde el transductor 92 de presión es indicativa de la
presión de funcionamiento del refrigerante dentro del evaporador 40
y, por lo tanto, para el refrigerante dado que se está usando, es
indicativa de la temperatura a la que el refrigerante está hirviendo
dentro del evaporador 40. Alternativamente, el sensor puede
comprender un sensor 94 de temperatura montado sobre el serpentín
del evaporador 40 y operativo para detectar la temperatura de
funcionamiento de la superficie exterior del serpentín del
evaporador. La señal 93 desde el sensor 94 de temperatura es
indicativa de la temperatura de funcionamiento de la superficie
exterior del serpentín del evaporador y, por lo tanto, es
indicativa, también, de la temperatura a la que el refrigerante está
hirviendo dentro del evaporador 40. Ventajosamente, tanto un
transductor 92 de presión como un sensor 94 de temperatura pueden
estar instalados con señales de entrada que son recibidas por el
controlador 90 desde ambos sensores, proporcionando por ello
capacidad de salvaguarda en el caso de que uno de los sensores falle
en funcionamiento.
El controlador 90 determina la temperatura real
de ebullición del refrigerante a la que está funcionando el
evaporador a partir de la señal o señales de entrada recibidas desde
el sensor 92 y/o el sensor 94. Después de comparar la temperatura
real determinada de ebullición del refrigerante con el intervalo de
funcionamiento deseado para la temperatura de ebullición del
refrigerante, el controlador 90 ajusta, como sea necesario, la
presión de consigna de la EPRV 60 para mantener la temperatura de
ebullición del refrigerante a la que está funcionando el evaporador
40 dentro de un intervalo de temperaturas deseado. De acuerdo con la
presente invención, el controlador 90 funciona para regular
selectivamente la presión de consigna de la EPRV 60 a una primera
presión de consigna durante un primer periodo de tiempo y a una
segunda presión de consigna durante un segundo periodo de tiempo, y
para accionar la EPRV 60 de modo cíclicamente continuo entre las dos
presiones de consigna. La primera presión de consigna se selecciona
para que se encuentre dentro del intervalo de presiones para el
refrigerante en uso equivalente a la saturación hasta una
temperatura del refrigerante en el intervalo de -4½ºC a 0ºC,
inclusive. La segunda presión de consigna se selecciona para que se
encuentre dentro del intervalo de presiones para el refrigerante en
uso equivalente a la saturación hasta una temperatura del
refrigerante en el intervalo de -½ºC a 3ºC, inclusive. Por lo tanto,
de acuerdo con la presente invención, la temperatura de ebullición
del refrigerante dentro del evaporador 40 se mantiene siempre a un
nivel de refrigeración, siendo accionado cíclicamente entre una
primera temperatura dentro del intervalo de -4½ºC a 0ºC durante un
primer periodo de tiempo y una segunda temperatura ligeramente
superior dentro del intervalo de -½ºC a 3ºC durante un segundo
periodo. En este modo cíclico de funcionamiento, el evaporador 40
funciona continuamente en un modo de refrigeración, mientras que
cualquier formación indeseable de escarcha localizada que se podría
presentar durante el primer periodo del ciclo de operación a las
temperaturas de ebullición del refrigerante más frías se elimina
periódicamente durante el segundo periodo del ciclo de
funcionamiento a las temperaturas de ebullición del refrigerante más
calientes. Típicamente, es ventajoso mantener la temperatura de
ebullición del refrigerante dentro del evaporador durante el segundo
periodo de un ciclo de funcionamiento de aproximadamente 1ºC a 7ºC
por encima de la temperatura de ebullición del refrigerante
mantenida durante el primer periodo del ciclo de funcionamiento.
Aunque las duraciones respectivas del primer
periodo y del segundo periodo del ciclo de funcionamiento varían de
vitrina a vitrina, en general, el primer periodo de tiempo excederá
sustancialmente en duración el segundo periodo de tiempo. Por
ejemplo, un primer periodo de tiempo típico para el funcionamiento a
la temperatura de ebullición del refrigerante relativamente más fría
se extiende desde aproximadamente dos horas hasta varios días,
mientras que un segundo periodo de tiempo típico para el
funcionamiento a la temperatura de ebullición del refrigerante
relativamente más caliente se extiende desde aproximadamente quince
hasta cuarenta minutos. Sin embargo, el operario del sistema de
refrigeración 10 puede programar selectiva e independientemente el
controlador 90 para cualquier duración deseada durante el primer
periodo de tiempo y cualquier duración deseada durante el segundo
periodo de tiempo sin salirse del alcance de la presente
invención.
Al pasar del funcionamiento a la temperatura de
ebullición del refrigerante relativamente más fría al funcionamiento
de refrigeración continuada a la temperatura de ebullición del
refrigerante relativamente más caliente, puede ser ventajoso
mantener brevemente el funcionamiento de régimen estable a una
temperatura intermedia de aproximadamente -½ºC a 0ºC. El periodo de
tiempo para el funcionamiento a esta temperatura intermedia se
extenderá, en general, durante menos de aproximadamente diez minutos
y, típicamente, desde aproximadamente cuatro hasta aproximadamente
ocho minutos. Tal etapa intermedia de régimen estable puede ser
deseable, por ejemplo, en sistemas de refrigeración de compresor
único, como un medio de evitar el accionamiento cíclico excesivo del
compresor. Al volver a secuenciar desde el funcionamiento a la
temperatura de ebullición del refrigerante relativamente más
caliente hasta el funcionamiento a la temperatura de ebullición del
refrigerante relativamente más fría, no se prevé ninguna etapa
intermedia de régimen estable.
Además de ser particularmente útil en el
funcionamiento de vitrinas de acuerdo con el método de gestión
preventiva de escarcha de la presente invención, el serpentín del
intercambiador de calor de alta densidad de aletas de la realización
preferida del evaporador 40 de alto rendimiento es, también, más
compacto en volumen que los evaporadores de refrigeración
comerciales usuales de capacidad de intercambio de calor comparable.
Por ejemplo, el evaporador para la vitrina a temperatura media
modelo L6D8 fabricado por Tyler Refrigeration Corporation de Niles,
Michigan, Estados Unidos, que está diseñado para funcionar con una
temperatura del refrigerante de -6½ºC, tiene un intercambiador de
calor de aletas y tubos de diseño usual con 10 filas de tubos de 1,6
cm de diámetro que tienen 0,8 aletas por cm, proporcionando
aproximadamente 46 m^{2} de superficie de transferencia de calor
en un volumen de aproximadamente 0,25 m^{3}. Con el evaporador 40
de alta densidad de aletas y alto rendimiento instalado en la
vitrina modelo L6D8, se hizo funcionar exitosamente la vitrina en un
modo relativamente libre de escarcha de acuerdo con la presente
invención. El evaporador de alto rendimiento funcionó con una
temperatura del refrigerante de -1½ºC. En comparación con el
intercambiador de calor usual antes descrito, el intercambiador de
calor de alta densidad de aletas del evaporador de alto rendimiento
tiene 8 filas de tubos de 1 cm de diámetro que tienen 4 aletas por
cm, proporcionando aproximadamente 93 m^{2} de superficie de
transferencia de calor en un volumen de aproximadamente 0,1 m^{3}.
Así, en esta solicitud, el evaporador 40 de alto rendimiento
proporciona nominalmente dos veces el área superficial de
transferencia de calor al tiempo que ocupa sólo la mitad del volumen
del evaporador usual.
Aunque se ha descrito e ilustrado una realización
preferida de la presente invención, se les pueden ocurrir otros
cambios a los expertos en la técnica. Se pretende, por lo tanto, que
el alcance de la presente invención ha de estar limitado solamente
por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (10)
1. Un método para hacer funcionar un sistema (10)
de aparato vendedor refrigerado que incluye una vitrina (100) que
tiene un evaporador (40), caracterizado por:
hacer pasar refrigerante a través de dicho
evaporador (40) a una temperatura relativamente inferior para un
primer modo de funcionamiento de refrigeración;
hacer pasar refrigerante a través de dicho
evaporador (40) a una temperatura relativamente superior para un
segundo modo de funcionamiento de refrigeración, siendo la
temperatura relativamente superior de aproximadamente 1ºC a 7ºC más
caliente que la temperatura relativamente inferior; y
secuenciar entre dicho primer modo de
refrigeración y dicho segundo modo de refrigeración.
2. Un método para hacer funcionar un sistema (10)
de aparato vendedor refrigerado que incluye una vitrina (100) que
tiene un evaporador (40), un compresor (20), un condensador (30),
todos conectados en un circuito de refrigeración que contiene un
refrigerante, un dispositivo de expansión (50) dispuesto en el
circuito de refrigeración aguas arriba de y en asociación operativa
con el evaporador (40), y una válvula (60) de control de la presión
del evaporador dispuesta en el circuito de refrigeración aguas abajo
de y en asociación operativa con el evaporador (40),
caracterizado por:
fijar la válvula (60) de control de la presión
del evaporador en una primera presión de consigna equivalente para
el refrigerante a una primera temperatura del refrigerante para un
primer modo de funcionamiento de refrigeración;
fijar la válvula (60) de control de la presión
del evaporador en una segunda presión de consigna equivalente para
el refrigerante a una segunda temperatura del refrigerante de
aproximadamente 1ºC a 7ºC más caliente que la primera temperatura
para un segundo modo de funcionamiento de refrigeración; y
secuenciar entre dicho primer modo de
refrigeración y dicho segundo modo de refrigeración.
3. Un método según la reivindicación 1 o 2, en el
que dicho primer modo de refrigeración es más largo que dicho
segundo modo de refrigeración.
4. Un método según la reivindicación 1 o 2, en el
que la primera presión de consigna da como resultado una temperatura
para el refrigerante en el evaporador (40) que se encuentra en el
intervalo desde -4½ºC hasta 0ºC y la segunda presión de consigna da
como resultado una temperatura para el refrigerante que se encuentra
en el intervalo desde ½ºC hasta 3ºC.
5. Un sistema (10) de aparato vendedor para
alimentos refrigerado a media temperatura que tiene una vitrina
(100) que incluye un evaporador (40), un compresor (20), un
condensador (30) y un dispositivo de expansión (50) aguas arriba de
y en asociación operativa con el evaporador (40), todos conectados
en un circuito de refrigeración, caracterizado por:
una válvula (60) de control de la presión del
evaporador dispuesta en el circuito de refrigeración aguas abajo de
y en asociación operativa con el evaporador (40), teniendo la
válvula (60) de control de la presión del evaporador una primera
presión de consigna y una segunda presión de consigna; y
un controlador asociado de manera operativa con
la válvula (60) de control de la presión del evaporador para
mantener la primera presión de consigna a una presión para el
refrigerante equivalente a una primera temperatura del refrigerante
durante un primer modo de refrigeración, para mantener la segunda
presión de consigna para el refrigerante equivalente a una segunda
temperatura del refrigerante de aproximadamente 1ºC a 7ºC más
caliente que la primera temperatura durante un segundo modo de
refrigeración y para secuenciar entre dicho primer modo de
refrigeración y dicho segundo modo de refrigeración.
6. Un sistema de refrigeración según la
reivindicación 5, caracterizado además porque el evaporador
tiene un intercambiador de calor de aletas y tubos con una densidad
de aletas en el intervalo de 2½ a 6 aletas por cm.
7. Un sistema de refrigeración según la
reivindicación 5, caracterizado además porque la primera
temperatura del refrigerante se encuentra en el intervalo de -4½ºC a
0ºC y la segunda temperatura del refrigerante se encuentra en el
intervalo de -½ºC a 3ºC.
8. Un método para hacer funcionar un sistema (10)
de aparato vendedor refrigerado que incluye una vitrina que tiene un
evaporador (40), caracterizado por:
hacer pasar refrigerante a través de dicho
evaporador (40) a una temperatura relativamente inferior para un
primer modo de funcionamiento de refrigeración;
hacer pasar refrigerante a través de dicho
evaporador (40) a una temperatura relativamente superior para un
segundo modo de funcionamiento de refrigeración, siendo la
temperatura relativamente superior de aproximadamente 1ºC a 7ºC más
caliente que la temperatura relativamente inferior;
hacer pasar refrigerante a través de dicho
evaporador (40) a una temperatura intermedia entre la temperatura
relativamente inferior y la temperatura relativamente superior para
un modo de refrigeración a temperatura intermedia; y
secuenciar el funcionamiento desde dicho primer
modo de refrigeración hasta dicho modo de refrigeración a
temperatura intermedia, hasta dicha segunda refrigeración y, desde
allí, de vuelta hasta dicho primer modo de refrigeración.
9. Un método según la reivindicación 8, en el que
dicho primer modo de refrigeración se extiende durante al menos
aproximadamente 2 horas, dicho modo de refrigeración a temperatura
intermedia se extiende durante menos de aproximadamente 10 minutos y
dicho segundo modo de refrigeración se extiende durante
aproximadamente 15 a 45 minutos.
10. Un método según la reivindicación 8 o la
reivindicación 9, en el que la temperatura relativamente inferior se
encuentra en el intervalo desde -4½ºC hasta 0ºC, la temperatura
relativamente superior se encuentra en el intervalo desde -½ºC hasta
3ºC y la temperatura intermedia se encuentra en el intervalo desde
-½ºC hasta 0ºC.
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