ES2256417T3 - Unidad autonoma de refrigeracion. - Google Patents

Unidad autonoma de refrigeracion.

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ES2256417T3
ES2256417T3 ES02257383T ES02257383T ES2256417T3 ES 2256417 T3 ES2256417 T3 ES 2256417T3 ES 02257383 T ES02257383 T ES 02257383T ES 02257383 T ES02257383 T ES 02257383T ES 2256417 T3 ES2256417 T3 ES 2256417T3
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compressor
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refrigeration system
refrigeration
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Philippe Matonog
Xavier Petit
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Abstract

Un sistema frigorífico que comprende: al menos un grupo frigorífico (12) que comprende: un evaporador (42); un condensador (34) que envía un refrigerante a dicho evaporador (42); un compresor (46, 53) que envía dicho refrigerante a dicho condensador (34); una carcasa (14) de tamaño predeterminado que soporta al menos dicho evaporador (42) y dicho condensador (34); y un bastidor (22) en un compartimento (19) de refrigeración de un vehículo, caracterizado porque dicho bastidor tiene una abertura (17) de aproximadamente dicho tamaño predeterminado para recibir dicha carcasa (14); y porque dicha carcasa es desmontable como una unidad con dicho condensador (34) y dicho evaporador (42); y porque, además, comprende un primer conector (31A) de alimentación de potencia en dicha carcasa (14) y un segundo conector (31B) de alimentación de potencia para recibir dicho primer conector (31A) de alimentación de potencia.

Description

Unidad autónoma de refrigeración.
Antecedentes de la invención
Esta solicitud describe y reivindica un grupo frigorífico autocontenido que se ha diseñado para ser instalado en huecos receptores adecuados del cuerpo de refrigeración de un camión o remolque. Se puede montar el grupo frigorífico íntegramente con una carcasa desmontable, de tal manera que sólo haya que desmontar o realizar las conexiones eléctricas para sustituir el grupo, o en una realización puede ser necesario completar también algunas conexiones menores de refrigerante.
Los así llamados camiones frigoríficos tienen un remolque o compartimentos que son enfriados o refrigerados para conservar un cargamento, tal como productos alimenticios. Típicamente, los diversos componentes de un ciclo frigorífico se montan en el camión separadamente y aparte unos de otros. Como consecuencia de esta configuración, se usa una cantidad significativa de tuberías y cableados eléctricos para controlar y conducir el refrigerante entre los componentes del sistema de refrigeración. Estas tuberías y cableados impiden la instalación y el desmontaje fácil de estos componentes, requiriendo mano de obra y gastos significativos para conectar y desconectar los componentes del sistema de refrigeración para su instalación o mantenimiento.
Por ejemplo, la reparación del evaporador requiere la desconexión del evaporador del sistema de refrigeración del remolque del camión y el posterior desmontaje de este componente particular. Mientras se repara este componente, el sistema de refrigeración se hace inservible y el camión queda fuera de servicio en cuanto a refrigeración durante el tiempo de la reparación.
También, los camiones frigoríficos tienen el circuito de refrigeración montado habitualmente en una caja situada por encima de la parte superior nominal de la cabina del vehículo. El espacio en esta zona tiende a estar saturado como consecuencia del aumento de espacio para el conductor.
El documento WO 00/65288 describe un sistema de control de temperatura de transporte que tiene las características del preámbulo de la reivindicación 1.
El documento EEUU 6 279 334 describe un aparato frigorífico para vehículos.
El documento EEUU 2 766 439 describe un dispositivo combinado de control de refrigeración y señalización.
Por tanto existe una necesidad de un sistema de refrigeración que pueda ser reparado fácilmente sin causar un tiempo de parada significativo en el uso del camión frigorífico.
Resumen de la invención
En un primer aspecto, la presente invención proporciona un sistema de refrigeración como el de la reivindicación 1.
En un segundo aspecto, la presente invención proporciona un método para cambiar un grupo frigorífico como el de la reivindicación 13.
En una realización preferida, el sistema de refrigeración comprende un grupo frigorífico autocontenido que permite la instalación y el desmontaje convenientes del grupo en un vehículo. Como los sistemas de refrigeración existentes, el grupo frigorífico comprende un evaporador, un condensador y un compresor. A diferencia de tales sistemas, sin embargo, el grupo frigorífico sitúa estos componentes de refrigeración en una carcasa de tamaño normalizado para soportar el evaporador, el condensador y el compresor. Esta carcasa está diseñada para ajustarse a un bastidor que tiene una abertura de aproximadamente igual tamaño normalizado para recibir la carcasa. El bastidor es parte del compartimento frigorífico del vehículo. También se proporciona aislamiento entre los componentes de refrigeración dentro del grupo, de forma que se favorece su funcionamiento eficiente. La totalidad del grupo frigorífico se puede instalar y desmontar del vehículo rápida y fácilmente como una unidad modular, simplemente desplazando la carcasa dentro y fuera del bastidor.
En una realización preferida, el flujo de refrigerante del grupo frigorífico está enteramente autocontenido dentro de la carcasa. En esta configuración, se puede instalar el grupo frigorífico sin conectar tuberías de refrigeración al grupo y se puede desmontar sin desconectar tales tuberías. Para facilitar una instalación y un desmontaje rápidos, el grupo frigorífico emplea también un conector de alimentación de potencia en la carcasa y un conector de alimentación de potencia acoplable en el bastidor del vehículo, de manera que el grupo frigorífico puede ser alimentado rápidamente enchufando los conectores entre sí. También, la carcasa puede tener un conector de control en la misma con un conector de control acoplable en el bastidor. De este modo, se puede instalar y retirar del vehículo convenientemente toda la unidad de refrigeración sin perder un tiempo significativo haciendo conexiones para el funcionamiento del grupo frigorífi-
co.
Se pude colocar el grupo en el techo del compartimento del vehículo. También se pude colocar el grupo en las paredes del compartimento. También es preferible que se emplee un cierre hermético entre la carcasa y el bastidor para aislar el compartimento del vehículo de la temperatura ambiente. También se usa una capa de aislamiento entre el evaporador y el condensa-
dor.
En una segunda realización, el compresor está alimentado por una toma de fuerza del accionamiento del vehículo. En esta realización, se coloca una válvula de retención simple en la carcasa, de tal manera que el refrigerante pueda ser conducido al compresor y desde éste. La invención facilita todavía el cambio del grupo frigorífico en el caso de que fallara el evaporador o el condensador.
La naturaleza modular del grupo frigorífico permite que se instale un cierto número de unidades en un vehículo en uno o en múltiples remolques. Cada una de estas unidades puede ser controlada individualmente o por separado por una unidad de control. Se puede emplear un sistema de comunicación de conductor principal multiplex para controlar cada grupo.
La presente invención permite también el almacenamiento de un inventario de grupos frigoríficos, todos aproximadamente del mismo tamaño normalizado. En consecuencia, antes que una reparación del grupo frigorífico en el propio vehículo, se puede desmontar el grupo frigorífico defectuoso rápida y fácilmente y sustituirlo por otro grupo frigorífico normalizado del inventario. Entonces se puede reparar el grupo frigorífico sin originar un tiempo de parada significativo en el servicio del vehículo.
Breve descripción de los dibujos
Resultarán obvias las diversas características y ventajas de esta invención para los expertos en la técnica a partir de la descripción detallada de la realización actualmente preferida. Se puede describir brevemente los dibujos que acompañan la descripción detallada como sigue:
La Figura 1 muestra una realización de la invención que incluye el grupo frigorífico con la carcasa y el bastidor que tiene una abertura del tamaño aproximado de la carcasa.
La Figura 2 ilustra una vista lateral de la realización de la Figura 1 que incluye una unidad de control y una unidad de alimentación de potencia.
La Figura 3 ilustra una vista en corte transversal del grupo frigorífico de la Figura 1 y de la Figura 2.
La Figura 3A ilustra diversas fuentes de alimentación de potencia para el grupo frigorífico.
La Figura 3B ilustra una vista frontal de las diversas fuentes de alimentación de potencia de la Figura 3A.
La Figura 4 ilustra una vista en planta del grupo frigorífico de la Figura 3.
La Figura 5 muestra otra realización de la invención, que emplea un grupo de accionamiento directo.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
La Figura 1 ilustra un camión 10 que emplea la invención. Se muestra un grupo frigorífico autocontenido (SCU) 12 que tiene una carcasa 14 de tamaño predeterminado y un bastidor 22, una carcasa que se monta sobre el compartimento frigorífico 19 que tiene una abertura 17 de aproximadamente el mismo tamaño predeterminado que la carcasa 14 para recibir la carcasa 14. El camión puede tener otro compartimento frigorífico 21 así como los grupos frigoríficos adicionales 26 y 30. Preferiblemente, los grupos frigoríficos 12, 26 y 30 tienen aproximadamente el mismo tamaño predeterminado para permitir su intercambiabilidad modular y reducir el inventario requerido o el suministro de grupos frigoríficos de repuesto.
Debido a que el grupo frigorífico 12 tiene una carcasa 14 de aproximadamente el mismo tamaño predeterminado de abertura 17 del bastidor 22, se puede instalar y desmontar el grupo frigorífico 12 en otro compartimento frigorífico 19 del vehículo. Además, se puede sustituir fácilmente el grupo frigorífico 12 por otro grupo frigorífico procedente de un inventario de tal manera que el camión pueda seguir funcionando mientras se repara el grupo frigorífico 12.
Para fomentar una instalación rápida y fácil del grupo frigorífico 12, 26, y 30, las únicas conexiones que requiere hacer la invención para que funcionen los grupos frigoríficos son conexiones eléctricas como puede entenderse en la Figura 2. Por consiguiente, el grupo frigorífico tiene un primer conector 31A de alimentación de potencia en la carcasa 14 que se conecta al segundo conector 31B de alimentación de potencia y tiene un primer conector 32A de control en la carcasa 14 que se conecta al segundo conector 32B de control. La conexión del primer conector 31A de alimentación de potencia al segundo conector 31B de alimentación de potencia alimenta a la unidad 12. Como se describe a continuación con un mayor detalle, se puede proporcionar una alimentación de potencia de este tipo mediante una unidad de accionamiento 24, un generador eléctrico en el camión 10, una pila de combustible, u otra fuente de alimentación de potencia conocida. En otras palabras, cada grupo frigorífico 12, 26 y 30 comprende un sistema de refrigeración completo que sólo requiere una fuente adecuada de potencia eléctrica para que funcione. Las conexiones se muestran aquí en forma en cierto modo esquemática, pero alguien que trabaje en esta técnica sería capaz de establecer las conexiones apropiadas.
La Figura 3 muestra el grupo frigorífico 12 que tiene un control 52 de alimentación de potencia eléctrica para controlar la potencia eléctrica que alimenta los elementos eléctricos, tales como el ventilador 54 del evaporador, el ventilador 38 del condensador, el compresor 46 y la unidad de control 51. El control 52 de potencia eléctrica puede ser un conjunto de contactores y relés térmicos o puede ser un inversor electrónico para permitir el control de velocidad de los motores eléctricos.
Como se muestra en las Figuras 3A y 3B, se puede proporcionar alimentación de potencia al control 52 de potencia eléctrica por el sistema de suministro eléctrico 98. Un generador 110 unido mecánicamente al motor 116 del camión puede proporcionar potencia eléctrica de manera conocida. Alternativamente, se puede proporcionar potencia por las conexiones al generador 112 asociado al alternador-arrancador en un motor de camión, lo cual también se encuentra comercialmente disponible. Adicionalmente, se puede proporcionar potencia por el módulo 100 de potencia, tal como una pila de combustible de hidrógeno o un módulo de grupo generador, lo cual proporciona potencia independientemente del funcionamiento del motor 116 del camión. Además, como se muestra a continuación, se puede proporcionar potencia mediante una unidad de accionamiento directo.
La conexión del primer conector 32A de control al segundo conector 32B de control permite controlar la unidad de refrigeración 12 por la unidad de control 25. Cada uno de estos grupos frigoríficos 12, 26 y 30 puede ser controlado también por la misma unidad 25 de control. En una configuración de red de este tipo, cada unidad puede ser alimentada de potencia también por la misma fuente de alimentación. Además, estas unidades pueden ser alimentadas y hechas funcionar por sistemas de comunicación conocidos de conductor principal multiplex.
Como se muestra en la Figura 4, cada grupo frigorífico 12 puede tener también su propia unidad de control 51, la cual puede trabajar conjuntamente con la unidad 25 de control, o independientemente, para controlar la temperatura dentro de cada compartimento. Por tanto, el grupo frigorífico 12 puede estar unido en una red de grupos frigoríficos o funcionar por su cuenta. El enlace de red puede efectuarse a través de un control remoto o a través de un conductor principal como es conocido. De este modo, el grupo frigorífico 12 puede trabajar independientemente o en combinación con otros grupos similares unidos para controlar la refrigeración. Como consecuencia, se limita en gran medida el efecto del fallo de uno de tales grupos. Además, el control separado de cada unidad permite también el control separado de la temperatura de cada compartimento.
La Figura 3 ilustra el grupo frigorífico 12 autocontenido. Como se muestra en las Figuras 3 y 4, sólo se necesita hacer conexiones eléctricas debido a que el grupo frigorífico 12 es un grupo frigorífico autocontenido en el que el refrigerante envía dentro de la carcasa 14. En consecuencia, no hay necesidad de conectar las tuberías de refrigeración al grupo frigorífico 12. Preferiblemente, el refrigerante está contenido en su totalidad dentro de la carcasa. La carcasa 14 soporta el evaporador 42 y el compresor 46. La carcasa 14 puede soportar también el ventilador 38 del condensador, la unidad de control 51, el condensador 34, el ventilador 54 del evaporador y otros componentes de refrigeración. Como es conocido, el compresor 46 comprime un refrigerante y conduce este refrigerante al condensador 34. El ventilador 38 del condensador impulsa aire del exterior sobre el condensador 34 de manera que toma calor del refrigerante como se muestra en A. A continuación, se hace pasar el refrigerante a través de una válvula de expansión, y es llevado a continuación al evaporador 42. Se impulsa aire sobre el evaporador por el ventilador 54 para enfriar el compartimento 19 de refrigeración del vehículo. En contraste con los sistemas existentes, el grupo frigorífico 12 contiene todos los elementos necesarios para la refrigeración en la carcasa 14 de tamaño predeterminado que se acopla a la abertura 17 del bastidor 22. El refrigerante envía sustancialmente dentro de los límites de la carcasa 14, de tal manera que no es necesario conectar tubería alguna al grupo frigorífico 12 para que funcione.
Como se ve en la Figura 3, la carcasa 14 se coloca en el bastidor 22 del compartimento 19 de refrigeración. El cierre hermético 100, preferentemente una junta multilabial, se coloca alrededor de la carcasa 14 para permitir un buen aislamiento y una fácil instalación y desmontaje. Este tipo de cierre hermético se usa habitualmente en una puerta de refrigeración de camión y se puede emplear aquí. La carcasa 14 y el cierre hermético 100 pueden estar soportados dentro del bastidor 22 mediante conexiones de soporte como es conocido. La carcasa 14 es suficiente para soportar el peso de los componentes y está construida de tal manera que permite una rápida instalación y desmontaje de la carcasa 14 en menos de cinco minutos. La carcasa 14 es preferiblemente una unidad colocada en el techo que no sobresale por encima del bastidor 22 para reducir al mínimo la resistencia aerodinámica. También se puede colocar el grupo en las paredes del remolque de camión.
Para cumplir este objetivo, como se muestra en la Figura 3, la carcasa 14 puede tener dos compartimentos, el compartimento 35 y el compartimento 36, separados por la pared 37, la cual está preferiblemente aislada térmicamente. El compartimento 35 tiene el condensador 34 y el ventilador 38 del condensador, mientras que el compartimento 36 tiene el evaporador 42 y el ventilador 54 del evaporador. El compresor 46 puede ocupar el espacio dentro de la pared 37 y puede ser horizontal para reducir el perfil de la carcasa 14. El compartimento 35 y el compartimento 36 están situados virtualmente lado a lado para reducir también al mínimo el perfil de la carcasa 14.
Además, debido a que el grupo frigorífico 12 es autocontenido, se puede instalar fácilmente una pluralidad de unidades de este tipo en los compartimentos de refrigeración de un vehículo 19 y 21 sin necesidad de conectar tuberías de refrigeración entre los grupos. En realidad, sólo se necesitan conexiones de alimentación de potencia y de control.
La Figura 5 muestra la unidad 14 que tiene una conexión de refrigerante 15 para conducir refrigerante hacia un compresor exterior 53 y desde el mismo. En este caso, el compresor exterior 53 es alimentado desde una unidad 55 de accionamiento directo, tal como una toma de fuerza del vehículo, aunque se puede usar la unidad como se describió anteriormente en una carrocería de remolque y camión. Como es conocido, el compresor toma la mayoría de las necesidades de potencia para un ciclo frigorífico, y bien puede suceder en algunas aplicaciones que fuera deseable hacer que el compresor fuera accionado por la toma de fuerza del vehículo, antes que alimentarlo separadamente del suministro de potencia del vehículo. Aun así, teniendo el resto del ciclo frigorífico montado en la carcasa desmontable 14, la presente invención facilita todavía el cambio del grupo frigorífico. Sólo se necesita utilizar las conexiones eléctricas sencillas de la realización previa más la única conexión 50 simple de refrigerante. Preferiblemente, la conexión 50 de refrigerante estaría dotada de las válvulas de retención adecuadas a ambos lados para que cualquier refrigerante que hubiera en la carcasa y cualquier refrigerante que hubiera en el compresor no se fugaran en el momento del cambio.
La naturaleza autocontenida del grupo frigorífico 12, así como su tamaño normalizado, permiten guardar en un inventario múltiples grupos frigoríficos. De este modo, cada grupo frigorífico, tal como el grupo frigorífico 12, el grupo frigorífico 26, y el grupo frigorífico 30, puede ser reemplazado por cualquier unidad de refrigeración del inventario meramente desconectando estos grupos de sus respectivos conectores de alimentación de potencia y de control y retirando las unidades de sus emplazamientos. La realización de la Figura 5 incluiría también para ser cambiada la conexión 50 simple de refrigerante. Así, se puede instalar un grupo nuevo simplemente colocando el grupo frigorífico dentro de una abertura tal como la abertura 17 y haciendo las conexiones eléctricas necesarias para alimentar de potencia y controlar el grupo y quizá una conexión menor de refrigerante en la realización de la Figura 5. Esta unidad minimiza por tanto el tiempo de parada del vehículo 10. Además, una pluralidad de grupos frigoríficos autocontenidos simplifica las diversas temperaturas y el control por separado de cada compartimento de refrigeración debido a que cada compartimento tienen su propio grupo con su propio compresor que enfría independientemente cada compartimento. También una pluralidad de compresores permite la alimentación de potencia de cada compresor de uno en uno, reduciendo la caída de tensión y las puntas de corriente experimentadas por el camión.
Se puede disponer las conexiones eléctricas en una red que incluye tanto una línea de potencia como una línea de control. El sistema eléctrico de potencia podría ser un conjunto de contactores y de relés térmicos o podría ser un inversor electrónico para permitir que todos los actuadores tengan control de velocidad. La invención facilita también el uso de aplicaciones de temperaturas múltiples a través de los diversos compartimentos. Se hace más fácil lograr una aplicación de temperaturas múltiples por esta invención puesto que cada compartimento puede ser controlado individualmente por su propio grupo frigorífico. Además, teniendo diversos compresores diferentes, se puede aliviar un generador de potencia para el sistema puesto que los compresores se podrían arrancar uno a uno, y por tanto se podría disminuir la potencia eléctrica necesaria para el arranque.
El ventilador del evaporador puede ser de cualquier tipo de ventilador axial o centrífugo. Se puede montar el ventilador como se muestra esquemáticamente en las figuras, o se podría montar transversalmente. El compresor puede ser de cualquier tipo, aunque se prefiere que sea un compresor horizontal. El compresor horizontal sirve para minimizar la altura del grupo frigorífico. Más preferiblemente, se utiliza un compresor rotativo, y todavía más preferiblemente, un compresor helicoidal. Los compresores horizontales rotativos o de tipo helicoidal tienen generalmente tamaño, peso y costo relativo menores que los otros compresores.
La descripción anteriormente mencionada es a título de ejemplo antes que limitativa. Son posibles muchas modificaciones y variaciones de la presente invención a la luz de las enseñanzas anteriores. Se ha descrito las realizaciones preferidas de esta invención. Sin embargo, los que posean una experiencia habitual en esta técnica reconocerían que se pueden introducir ciertas modificaciones dentro del objeto de esta invención. Por tanto, dentro del objeto de las reivindicaciones anexas, se puede practicar la invención en forma distinta a la específicamente descrita. Por esta razón, se debería estudiar las reivindicaciones siguientes para determinar el auténtico objeto y contenido de esta invención.

Claims (15)

1. Un sistema frigorífico que comprende:
al menos un grupo frigorífico (12) que comprende:
un evaporador (42);
un condensador (34) que envía un refrigerante a dicho evaporador (42);
un compresor (46, 53) que envía dicho refrigerante a dicho condensador (34);
una carcasa (14) de tamaño predeterminado que soporta al menos dicho evaporador (42) y dicho condensador (34); y
un bastidor (22) en un compartimento (19) de refrigeración de un vehículo, caracterizado porque dicho bastidor tiene una abertura (17) de aproximadamente dicho tamaño predeterminado para recibir dicha carcasa (14); y
porque dicha carcasa es desmontable como una unidad con dicho condensador (34) y dicho evaporador (42); y porque, además, comprende un primer conector (31A) de alimentación de potencia en dicha carcasa (14) y un segundo conector (31B) de alimentación de potencia para recibir dicho primer conector (31A) de alimentación de potencia.
2. El sistema frigorífico de la reivindicación 1, que incluye un cierre hermético (100) entre dicha carcasa (14) y dicho bastidor (22) de dicho al menos un grupo frigorífico.
3. El sistema frigorífico de la reivindicación 1 ó 2, que incluye un conductor principal en comunicación con al menos al menos uno de dichos conectores (31A, 31B).
4. El sistema frigorífico de la reivindicación 1, 2 ó 3, que incluye un primer conector (32A) de control en dicha carcasa (14) y un segundo conector (32B) de control para recibir dicho primer conector de control (32A).
5. El sistema frigorífico de cualquier reivindicación anterior, en el que dicha abertura (17) está en un techo de dicho compartimento (19) de vehícu-
lo.
6. El sistema frigorífico de cualquier reivindicación anterior, en el que dicha carcasa (14) soporta también dicho compresor (46).
7. El sistema frigorífico de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dicho compresor (53) está montado a distancia de dicha carcasa (14), y un conector (50) de refrigerante está previsto entre dicha carcasa (14) y dicho compresor (46).
8. El sistema frigorífico de la reivindicación 7, en el que se disponen válvulas de retención apropiadas dentro de dicha conexión (15) para eliminar cualquier fuga potencial entre dicha carcasa (14) y dicho compresor (53) cuando se desmonta dicha carcasa (14).
9. El sistema frigorífico de cualquier reivindicación precedente, en el que dicho al menos un grupo frigorífico (12) comprende una pluralidad de grupos frigoríficos (12, 26, 30) teniendo cada uno una carcasa de dicho tamaño predeterminado.
10. El sistema frigorífico de la reivindicación 9, en el que cada uno de dicha pluralidad de grupos frigoríficos (12) incluye una unidad de control (51) para controlar el grupo frigorífico (12).
11. El sistema frigorífico de la reivindicación 10, en el que las unidades de control (51) permiten un control separado de dicha pluralidad de grupos frigoríficos (12, 26, 30).
12. El sistema frigorífico de la reivindicación 10 u 11, en el que las unidades de control (51) están conectadas como parte de una red de grupos frigoríficos (12, 26, 30).
13. Un método para cambiar el grupo frigorífico (12) según las reivindicaciones 1-12 en un vehículo (10), que comprende las etapas de:
desmontar dichas conexiones de alimentación de potencia (31B) de dicho conector (31A) de alimentación de potencia y desmontar a continuación dicha carcasa (14) que incluye dicho evaporador (42) y dicho condensador como una unidad; y
sustituir a continuación dicha carcasa (14) que incluye dicho evaporador (42) y dicho condensador (34) en dicho vehículo (10) y volver a conectar dichas conexiones de alimentación de potencia (31A, 31B).
14. El método de la reivindicación 13, en el que se monta también un compresor (46) dentro de dicha carcasa (14), y dicho compresor (46) es sustituido con dicha carcasa (14).
15. El método de la reivindicación 13, en el que se monta un compresor a distancia de dicha carcasa (14), cuyo método incluye las etapas de hacer adicionalmente una conexión (50) de refrigerante a dicho compresor (46).
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