ES2314650T3 - Sistema de control para una instalacion de refrigeracion o de acondicionamiento de aire. - Google Patents
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Abstract
Sistema de control (8) para activar por lo menos un componente de una instalación de refrigeración o acondicionamiento de aire, con un evaporador (3), sensores (4, 5, 6) dispuestos antes y/o después del evaporador (3) en el circuito de agente refrigerante, y una válvula electrónica de expansión (2), estando el sistema de control (8) realizado para activar la válvula de expansión (2) en función de las señales suministradas por los sensores (4, 5, 6), y estando conectado un sensor de temperatura (7) antes de la válvula de expansión (2), en su lado alejado del evaporador (3) dentro del circuito de agente refrigerante, caracterizado porque el sistema de control (8) está realizado para la inmovilización de la válvula de expansión (2) en un estado estático cuando el sensor de temperatura (7) comunica un valor de temperatura situado por debajo de un valor umbral predeterminado, o una variación de temperatura que por lo menos baje de una forma predeterminada.
Description
Sistema de control para una instalación de
refrigeración o de acondicionamiento de aire.
La invención se refiere a un sistema de control
para activar por lo menos un componente de una instalación de
refrigeración o de acondicionamiento de aire, con un evaporador,
unos sensores dispuestos antes y/o después del evaporador en el
circuito de agente frigorífico y una válvula de expansión
electrónica, estando realizado el sistema de control para activar
la válvula de expansión en función de las señales suministradas por
los sensores.
El documento
US-B1-6 505 476 da a conocer un
sistema de control conforme al preámbulo de la reivindicación
1.
1.
Las instalaciones de refrigeración y de
acondicionamiento de aire de la clase antes citada, cuyo circuito
de agente frigorífico comprende, además de la válvula de expansión y
del evaporador, también un compresor y un condensador, se conocen
por el estado de la técnica en las formas de realización más
diversas, y se emplean por ejemplo para refrigerar productos
alimenticios o para el acondicionamiento de aire de recintos. Para
conseguir un funcionamiento continuo eficaz y sin averías de esta
clase de instalaciones de refrigeración y de acondicionamiento de
aire, es preciso descongelar periódicamente los evaporadores
empleados cada vez que se congelan durante el funcionamiento. Para
ello es un objetivo realizar el proceso de descongelación lo más
rápidamente posible, por ejemplo para que los productos
alimenticios refrigerados en una instalación frigorífica no queden
expuestos innecesariamente durante largo tiempo a temperaturas
elevadas.
Durante el proceso de descongelación es preciso
que el flujo de agente refrigerante existente en el circuito de
agente refrigerante se desvíe durante la descongelación mediante gas
caliente o gas frío o se interrumpa, para permitir de este modo que
el gas caliente o el gas frío empleado para la descongelación se
pueda conducir a través del evaporador y eventualmente a través de
la válvula de expansión. Al descongelar por medio del aire ambiente
o por medio de una calefacción eléctrica de descongelación no es
necesariamente desviar el flujo de agente refrigerante, pero por lo
menos hay que interrumpirlo para que el evaporador no sea enfriado
durante el proceso de descongelación por el agente refrigerante, lo
cual actuaría en contra del proceso de descongelación.
La interrupción o desviación del flujo de agente
refrigerante durante el proceso de descongelación se realiza
generalmente mediante electroválvulas situadas en lugares adecuados
en el circuito de agente refrigerante, pudiendo estar el
emplazamiento de las ya citadas electroválvulas o bien cerca del
evaporador, pero en muchos casos de aplicación también
relativamente lejos del evaporador.
Cuando se utilizan válvulas de expansión
electrónicas es preciso asegurar además durante el proceso de
descongelación que éstas se lleven a un estado estático. Y es que
si durante la descongelación continúa el proceso de regulación o
control como durante el funcionamiento normal, esto podría dar lugar
a daños en la válvula de expansión, ya que ésta no está realizada
para un funcionamiento en seco durante el proceso de descongelación.
Además, si continuase la excitación o regulación de la válvula de
expansión durante el proceso de descongelación, esto podría dar
lugar a unos ruidos molestos.
Por lo tanto, es preciso que el sistema de
control correspondiente a la válvula electrónica de expansión esté
siempre informado de cuándo comienza y termina un proceso de
descongelación, ya que en caso contrario no podría llevar a la
válvula de expansión a un estado estático. Si las electroválvulas
para la interrupción o desviación del flujo de agente refrigerante
durante el proceso de descongelación se encuentran cerca del sistema
de control o regulación correspondiente a la válvula de expansión,
entonces se puede establecer entre este sistema y las
electroválvulas una conexión eléctrica a través de la cual se
transmite la información citada. Pero en muchos casos las
electroválvulas están físicamente muy alejadas del sistema de
control o regulación correspondiente a la válvula de expansión, tal
como ya se ha mencionado, de modo que el establecimiento de una
conexión eléctrica es difícil o lleva consigo una complejidad
desproporcionada. Una aplicación de esta clase existe por ejemplo
en un supermercado con una pluralidad de arcones frigoríficos, donde
dentro de cada arcón frigorífico hay por lo menos una válvula de
expansión electrónica con su sistema de control correspondiente
respectivo, mientras que las electroválvulas para interrumpir o
desviar el flujo de agente refrigerante se encuentran alojadas
centralizadas en una sala de control que se encuentra relativamente
lejos de los arcones frigoríficos.
Un objetivo de la invención consiste por lo
tanto en perfeccionar un sistema de control de la clase citada
inicialmente, de tal modo que entre las electroválvulas para la
interrupción o desviación del circuito de agente frigorífico y el
sistema de control correspondiente a la respectiva válvula de
expansión no se necesite conexión eléctrica para llevar a cabo el
proceso de descongelación.
Este objetivo se resuelve conforme a la
invención por las características de la reivindicación 1, y
especialmente porque antes de la válvula de expansión y por su lado
alejado del evaporador en el circuito de agente refrigerante está
dispuesto un sensor de temperatura, estando realizado el sistema de
control para la interrupción de su función de control y para
inmovilizar la válvula de expansión en un estado estático cuando el
sensor de temperatura suministra un valor de temperatura situado
por debajo de un valor umbral predeterminado o al menos una
variación de temperatura que esté descendiendo de forma
predeterminada.
La invención se aprovecha por lo tanto del hecho
de que al interrumpir o desviar el flujo de agente refrigerante, el
agente frigorífico existente en la tubería antes de la válvula de
expansión, se evapora y por lo tanto despliega un efecto enfriador.
Durante el funcionamiento normal del circuito de agente
refrigerante, fuera del proceso de descongelación, no se produce en
la tubería antes de la válvula de expansión ningún proceso de
evaporación, ya que el agente refrigerante se evapora exclusivamente
en el evaporador, y en la tubería antes de la válvula de expansión
solamente está presente en forma líquida. Por lo tanto, antes y
después del proceso de descongelación la tubería tiene antes de la
válvula de expansión una temperatura más alta que al comienzo del
proceso de descongelación. Esta diferencia de temperatura que
diferencia el proceso de descongelación del régimen de
funcionamiento normal es detectada por el sensor de temperatura
previsto conforme a la invención y se comunica al sistema de
control para excitar la válvula de expansión, de modo que el sistema
de control correspondiente a la válvula de expansión esté en
condiciones de reconocer cuándo comienza un proceso de
descongelación.
Este proceso de reconocimiento puede tener lugar
sin que las electroválvulas que activan en última instancia el
proceso de descongelación tengan que transmitir ninguna clase de
información al sistema de control de la válvula de expansión. Por
lo tanto si las citadas electroválvulas están situadas por ejemplo
en una sala de control alejada de los arcones frigoríficos, los
sensores de temperatura previstos conforme a la invención en los
arcones frigoríficos podrían detectar el gradiente de temperatura en
el punto citado de la tubería del circuito de agente frigorífico, y
comunicarlo al sistema de control de las válvulas de expansión que
se encuentran también en el respectivo arcón frigorífico, de modo
que los sistemas de control entonces únicamente tendrían que
ocuparse de que las válvulas de expansión se lleven a un estado
estático.
Los sistemas de control realizados conforme a la
invención para la excitación de las válvulas de expansión, pueden
desplazar las válvulas de expansión por ejemplo a un estado estático
cuando el sensor de temperatura previsto conforme a la invención
suministre un valor de temperatura situado por debajo de un valor
umbral predeterminado. Alternativamente se puede activar el proceso
citado sin embargo también cuando el sensor de temperatura conforme
a la invención suministre una variación de temperatura que descienda
al menos en una forma predeterminada, de modo que en este caso se
utiliza como criterio para el comienzo del proceso de descongelación
no solamente el descenso por debajo de un valor umbral, sino más
bien la variación en el tiempo de la bajada de temperatura en la
zona de la tubería antes de la válvula de expansión.
Se prefiere que el sensor de temperatura
conforme a la invención esté conectado inmediatamente antes de la
válvula de expansión en el circuito de agente refrigerante, por su
lado alejado del evaporador, de modo que la distancia física entre
el sensor de temperatura y la válvula de expansión sea lo más
reducida posible. De este modo se consigue que las conducciones
eléctricas entre el sensor de temperatura y el sistema de control
correspondiente a la válvula de expansión se puedan tender en gran
medida a lo largo de un mismo trayecto, igual que las conducciones
eléctricas entre la válvula de expansión y el sistema de control. De
este modo desaparece prácticamente todo trabajo adicional para el
tendido de conducciones.
Durante el proceso de descongelación, la válvula
de expansión se puede llevar por principio a un estado estático
cualquiera. Se puede tratar por lo tanto de un estado totalmente
abierto, totalmente cerrado o sólo parcialmente abierto o cerrado.
Sin embargo se prefiere que durante el proceso de descongelación se
lleve la válvula de expansión a un estado en el cual esté
totalmente abierta, ya que en este caso puede fluir sin obstrucción
a través de la válvula de expansión un fluido tal como gas caliente
o gas frío que se utilice eventualmente para la descongelación del
evaporador.
Para activar la válvula de expansión durante el
funcionamiento normal, es decir antes o después del proceso de
descongelación, puede estar previsto un segundo sensor de
temperatura entre la válvula de expansión y el evaporador para
determinar las condiciones de funcionamiento del evaporador, y
detrás del evaporador un tercer sensor de temperatura,
comunicándose los valores suministrados por los sensores de
temperatura citados al sistema de control para la válvula de
expansión. Alternativamente o como complemento al tercer sensor de
temperatura detrás del evaporador, se puede utilizar también un
sensor de presión.
De acuerdo con la invención, el sistema de
control también puede estar realizado de tal modo que no solamente
sea adecuado para reconocer el comienzo de un proceso de
descongelación, sino también para reconocer la terminación de tal
proceso de descongelación. Al reconocer la terminación de un proceso
de descongelación, el sistema de control puede anular entonces la
situación de bloqueo de la válvula de expansión, asumiendo a
continuación entonces de nuevo la función normal de control o
regulación de la válvula de expansión que se precisa para el
enfriamiento o el acondicionamiento del aire. Al terminar un proceso
de descongelación se excitan las electroválvulas para la
interrupción o desviación del flujo de agente refrigerante, de tal
modo que el flujo de agente refrigerante vuelva a poder fluir sin
obstrucciones a través del circuito de agente refrigerante. En
consecuencia, el agente refrigerante vuelve a pasar a través del
evaporador, lo que da lugar a que en el sensor de temperatura
dispuesto entre la válvula de expansión y el evaporador y/o en el
sensor de temperatura dispuesto a continuación del evaporador en el
circuito de agente refrigerante se produce una variación de
temperatura que esté bajando por lo menos de un modo
predeterminado. Esta variación de temperatura o el hecho de
descender por debajo de un valor umbral lo puede detectar el
sistema de control, y en consecuencia se anula el estado de bloqueo
de la válvula de expansión y se reanuda nuevamente la función de
control normal de la válvula de expansión. Alternativamente o como
complemento a la comprobación citada de las temperaturas se puede
detectar también el aumento de presión mediante un sensor de
presión dispuesto a continuación del evaporador, para pasar del
régimen de descongelación al régimen normal.
Si para la citada conmutación se considera
únicamente o también la variación de temperatura en descenso, puede
tener lugar la conmutación por ejemplo siempre que en un plazo de
pocos segundos se produzca una caída de temperatura de varios
grados. Y es que una caída de temperatura de este tipo no aparece
por lo general nunca durante un proceso de descongelación, sino
únicamente después que éste haya terminado, de modo que representa
un criterio significativo para la terminación del proceso de
descongelación. Lo típico es, en este caso, una caída de
temperatura de 3 a 5º en un plazo de 1 a 30 segundos.
La invención no se limita al sistema de control
antes explicado. Más bien se refiere también a instalaciones de
refrigeración o de acondicionamiento de aire en las que se emplea
por lo menos uno de los sistemas de control citados.
Otras formas de realización preferidas de la
invención se describen en las reivindicaciones subordinadas.
La invención se explica a continuación
sirviéndose de un ejemplo de realización y haciendo referencia a la
Figura. En la Figura está representado un esquema de bloques de
aquella parte de circuito de agente refrigerante que representa
componentes importantes para la función de la invención.
En el circuito de agente refrigerante están
dispuestos sucesivamente en el sentido de flujo del agente
refrigerante, una electroválvula 1, una válvula electrónica de
expansión 2, así como un evaporador 3. Dentro del marco del
circuito normal de agente refrigerante que existe durante el efecto
refrigerador o climatizador del evaporador 3, el agente
refrigerante fluye por lo tanto en forma líquida primero a través de
la electroválvula 1 y a continuación a través de la válvula
electrónica de expansión 2, evaporándose después en el evaporador
3.
La válvula electrónica de expansión 2 se
encuentra situada físicamente próxima al evaporador 3, de modo que
los dos componentes 2, 3 se pueden disponer por ejemplo en el
interior de un arcón frigorífico. En cambio la electroválvula 1
está situada físicamente comparativamente lejos de la válvula
electrónica de expansión 2, de modo que puede estar prevista por
ejemplo en una sala de control situada separada de un arcón
frigorífico.
Entre la electroválvula 1 y la válvula
electrónica de expansión 2 no hay ninguna clase de conducciones
eléctricas ni comunicaciones informáticas, sino únicamente un tubo
a través del cual fluye el agente refrigerante.
En el sentido de flujo, hay un sensor de
temperatura 4 dispuesto antes del evaporador, y otro sensor de
temperatura 5, después. Después del sensor de temperatura 5 está
dispuesto además un sensor de presión 6. Todos los sensores 4, 5, 6
pueden estar situados por ejemplo en el interior de un arcón
frigorífico, igual que el evaporador 3 y la válvula electrónica de
expansión 2. Los sensores 4, 5, 6 suministran datos de temperatura y
de presión a un sistema de control conforme a la invención 8, que
durante el funcionamiento normal del conjunto representado regula
el respectivo grado de apertura de la válvula electrónica de
expansión 2. Normalmente se regula para ello la válvula electrónica
de expansión 2 de tal modo que en el evaporador 3 tenga lugar una
evaporación lo más completa posible del agente refrigerante
conducido al evaporador 3.
De acuerdo con la invención hay otro sensor de
temperatura 7 dispuesto inmediatamente antes de la válvula
electrónica de expansión 2, por su lado alejado del evaporador 3,
que también puede estar situado dentro de un arcón frigorífico.
Este sensor de temperatura 7 mide la temperatura de la conducción de
agente frigorífico o del mismo agente frigorífico inmediatamente
antes de la válvula electrónica de expansión, y por lo tanto está
en condiciones de comunicar al sistema de control 8 en la forma
descrita el enfriamiento de la tubería inmediatamente antes de la
válvula electrónica de expansión 2.
Cuando durante el funcionamiento del dispositivo
representado en la Figura 1 se cierra la electroválvula 1, para
iniciar de este modo un proceso de descongelación, esto da lugar a
una evaporación de agente refrigerante en la zona del sensor de
temperatura 7 dispuesto antes de la válvula electrónica de expansión
2. Una vez que el sistema de control 8 ha detectado este
enfriamiento, la válvula electrónica de expansión 2 se mueve pasando
a un estado estático de apertura total, de modo que durante el
proceso de descongelación la válvula electrónica de expansión 2
está protegida, permitiendo eventualmente el paso de flujo de un
medio descongelante a través del evaporador 3.
Cuando después del proceso de descongelación se
vuelve a abrir la electroválvula 1, se produce en los sensores de
temperatura 4, 5 una caída de temperatura, y en el sensor de presión
6, un aumento de presión. Estas variaciones de temperatura o
presión pueden ser detectadas nuevamente por el sistema de control
8, lo que en última instancia da lugar a que el sistema de control
8 vuelva a adoptar nuevamente el régimen de regulación normal con
respecto a la válvula electrónica de expansión 2.
- 1
- Electroválvula
- 2
- Válvula electrónica de expansión
- 3
- Evaporador
- 4
- Sensor de temperatura
- 5
- Sensor de temperatura
- 6
- Sensor de presión
- 7
- Sensor de temperatura
- 8
- Sistema de control
Claims (9)
1. Sistema de control (8) para activar por lo
menos un componente de una instalación de refrigeración o
acondicionamiento de aire, con un evaporador (3), sensores (4, 5,
6) dispuestos antes y/o después del evaporador (3) en el circuito
de agente refrigerante, y una válvula electrónica de expansión (2),
estando el sistema de control (8) realizado para activar la válvula
de expansión (2) en función de las señales suministradas por los
sensores (4, 5, 6), y
estando conectado un sensor de temperatura (7)
antes de la válvula de expansión (2), en su lado alejado del
evaporador (3) dentro del circuito de agente refrigerante,
caracterizado porque el sistema de control (8) está
realizado para la inmovilización de la válvula de expansión (2) en
un estado estático cuando el sensor de temperatura (7) comunica un
valor de temperatura situado por debajo de un valor umbral
predeterminado, o una variación de temperatura que por lo menos
baje de una forma predeterminada.
2. Sistema de control según la reivindicación 1,
caracterizado porque el sensor de temperatura (7) está
dispuesto inmediatamente antes de la válvula de expansión (2), por
su lado alejado del evaporador (3) dentro del circuito de agente
refrigerante.
3. Sistema de control según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el estado
estático de la válvula de expansión (2) corresponde a su estado de
apertura.
4. Sistema de control según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en el
circuito de agente refrigerante está previsto un sensor de presión
(6) después del evaporador (3).
5. Sistema de control según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque entre la
válvula de expansión (2) y el evaporador (3) y/o en el circuito de
agente refrigerante después del evaporador (3) está previsto un
sensor de temperatura (4, 5).
6. Sistema de control según la reivindicación 5,
caracterizado porque el sistema de control (8) está realizado
para anular el estado de inmovilización de la válvula de expansión
(2) y para reanudar su función de control relativa a la válvula de
expansión (2) cuando el sensor de temperatura (4) situado entre la
válvula de expansión (2) y el evaporador (3) y/o el sensor de
temperatura (5) dispuesto a continuación del evaporador dentro del
circuito de agente refrigerante comunican una variación de
temperatura en descenso por lo menos en una forma
predeterminada.
7. Sistema de control según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dentro del
circuito de agente refrigerante está dispuesta antes de la válvula
de expansión (2) una electroválvula (1) para interrumpir o desviar
el circuito de agente refrigerante, y que está situada en particular
a varios metros antes de la válvula de expansión (2).
8. Instalación de refrigeración o de
acondicionamiento de aire con un sistema de control según una de las
reivindicaciones anteriores.
9. Instalación de refrigeración o de
acondicionamiento de aire según la reivindicación 8,
caracterizada por estar realizada para descongelar el
evaporador (3) mediante gas caliente, gas frío, aire ambiente o
mediante una calefacción eléctrica de descongelación.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE102004024664 | 2004-05-18 | ||
| DE102004024664A DE102004024664A1 (de) | 2004-05-18 | 2004-05-18 | Steuereinrichtung für eine Kälte- oder Klimaanlage |
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