ES2584178T3 - Método para calibrar un sensor de temperatura de un sistema de compresión de vapor - Google Patents
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Abstract
Un método para calibrar un sensor de temperatura (6) dispuesto en un sistema de compresión de vapor (1), en que el sistema de compresión de vapor (1) comprende un compresor (2), un condensador, un dispositivo de expansión (3) que tiene un grado de apertura (9) variable, y un evaporador (4) dispuesto a lo largo de una trayectoria de refrigerante (5), en que el sistema de compresión de vapor (1) tiene además un primer sensor de temperatura (6), S1, dispuesto en la trayectoria de refrigerante (5) en una abertura de entrada del evaporador (4), y un segundo sensor de temperatura (7), S2, dispuesto en la trayectoria de refrigerante (5) en una abertura de salida del evaporador (4), en que el método comprende los pasos de: - incrementar y reducir de forma alterna el grado de apertura (9) del dispositivo de expansión (3) entre un grado de apertura máximo y un grado de apertura mínimo, definiendo con ello una pluralidad de ciclos del grado de apertura (9) del dispositivo de expansión (3), - al menos para una parte de cada ciclo del grado de apertura (9) del dispositivo de expansión (3), monitorizar una temperatura (10) del refrigerante que entra en el evaporador (4) por medio del primer sensor de temperatura (6), S1, y monitorizar una temperatura (11) del refrigerante que sale del evaporador (4) por medio del segundo sensor de temperatura (7), S2, - para cada ciclo del grado de apertura (9) del dispositivo de expansión (3), registrar una temperatura máxima, T1,max, medida por el primer sensor de temperatura (6), S1, y registrar una temperatura mínima, T2,min, medida por el segundo sensor de temperatura (7), S2, - para cada ciclo del grado de apertura (9) del dispositivo de expansión (3), calcular un valor de calibración, ΔT1, como ΔT1>=C-(T2,min-T1,max), donde C es una constante, - seleccionar un valor de calibración máximo, ΔT1,max, entre los valores de calibración, ΔT1, calculados para cada uno de la pluralidad de ciclos del grado de apertura (9) del dispositivo de expansión (3), y - ajustar las medidas de temperatura realizadas por el primer sensor de temperatura (6), S1, en una cantidad definida por ΔT1,max.
Description
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DESCRIPCION
Metodo para calibrar un sensor de temperatura de un sistema de compresion de vapor CAMPO DE LA INVENCION
La presente invencion se refiere a un metodo para calibrar un sensor de temperatura dispuesto en un sistema de compresion de vapor, tal como un sistema de refrigeracion, un sistema de aire acondicionado o una bomba de calor. El metodo de la invencion permite que un sensor de temperatura del sistema de compresion de vapor, tal como un sensor de temperatura usado para determinar el sobrecalentamiento del refrigerante que sale del evaporador, sea calibrado de una manera sencilla.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Un sistema de compresion de vapor normalmente comprende un compresor, un condensador, un dispositivo de expansion, por ejemplo en la forma de una valvula de expansion, y un evaporador dispuesto en una trayectoria de refrigerante. El refrigerante que fluye en la trayectoria de refrigerante es comprimido y expandido de forma alterna, y tiene lugar intercambio de calor en el condensador y en el evaporador. Con ello se proporciona enfriamiento o calentamiento a un volumen cerrado.
El suministro de refrigerante al evaporador es controlado a menudo sobre la base del sobrecalentamiento del refrigerante que sale del evaporador. El sobrecalentamiento es la diferencia entre la temperatura del refrigerante que sale del evaporador y el punto de rodo del refrigerante que sale del evaporador. Un valor de sobrecalentamiento alto indica que el refrigerante que sale del evaporador es gaseoso, y que el refrigerante gaseoso ha sido calentado en el evaporador. De acuerdo con ello, un valor de sobrecalentamiento alto indica que la capacidad de refrigeracion potencial del evaporador no se utiliza de una manera eficiente.
Por otro lado, un sobrecalentamiento nulo indica que puede estar pasando refrigerante lfquido a traves del evaporador y entrando en el conducto de aspiracion. Esto es una desventaja, dado que puede causar dano al compresor si se permite que llegue refrigerante lfquido al compresor. Por lo tanto, es deseable manejar el sistema de compresion de vapor de una manera tal que el sobrecalentamiento del refrigerante que sale del evaporador sea pequeno, pero positivo. Con el fin de conseguir esto, el sobrecalentamiento del refrigerador que sale del evaporador debe ser monitorizado durante la operacion del sistema de compresion de vapor. Esto puede hacerse, por ejemplo, midiendo la temperatura del refrigerante que entra en el evaporador y la temperatura del refrigerante que sale del evaporador. Alternativamente, pueden ser medidas la temperatura y la presion del refrigerante que sale del evaporador. En cualquier caso, con el fin de ser capaces de controlar el sistema de compresion de vapor para obtener de forma precisa un valor deseado bajo de sobrecalentamiento, es necesario que los sensores usados para medir la temperatura y/o la presion del refrigerante que fluye por la trayectoria del refrigerante esten apropiadamente calibrados.
El documento JP 2008 202911 da a conocer un aparato de refrigeracion que realiza una calibracion de un sensor de temperatura de refrigerante dispuesto a la entrada y a la salida de un evaporador. Una parte de control incluye una parte de control de operacion para establecer el estado en el que el refrigerante esta saturado a la entrada y a la salida del evaporador en el estado operativo del dispositivo de refrigeracion. Una parte de calibracion de sensores de temperatura esta dispuesta para tomar los valores de deteccion de los dos sensores de temperatura de refrigerante en el estado operativo de saturacion establecido por la parte de control de operacion, y calibrar un error de los sensores de temperatura de refrigerante. Una parte de control de correccion almacena el resultado de calibracion de la parte de calibracion de sensores de temperatura, y los valores de deteccion de los sensores de temperatura de refrigerante son corregidos sobre la base del resultado de calibracion. En el metodo del documento JP 2008 202911, el evaporador es inundado con el fin de calibrar los sensores de temperatura, introduciendo con ello el riesgo de que entre refrigerante lfquido en el conducto de aspiracion y llegue al compresor.
El documento EP1965168 da a conocer un sistema de compresion de vapor y un metodo de calibracion para un sensor de temperatura que mide la temperatura a la entrada y a la salida del evaporador. La temperatura y la presion a la salida del evaporador son medidas con el fin de calcular el sobrecalentamiento. El valor de calibracion es el valor mmimo de sobrecalentamiento calculado durante la calibracion y es comparado con un valor optimo de sobrecalentamiento.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
Constituye un objeto de realizaciones de la invencion proporcionar un metodo para calibrar un sensor de temperatura dispuesto en un sistema de compresion de vapor, en que dicho metodo permita una calibracion sencilla y precisa del sensor.
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Constituye otro objeto de realizaciones de la invencion proporcionar un metodo para calibrar un sensor de temperatura dispuesto en un sistema de compresion de vapor, en que dicho metodo permita la calibracion precisa del sensor, incluso durante la operacion del sistema de compresion de vapor.
Constituye otro objeto mas de realizaciones de la invencion proporcionar un metodo para calibrar un sensor de temperatura dispuesto en un sistema de compresion de vapor, en que el metodo pueda ser realizado sin inundar el evaporador.
La presente invencion proporciona un metodo para calibrar un sensor de temperatura dispuesto en un sistema de compresion de vapor, en que el sistema de compresion de vapor comprende un compresor, un condensador, un dispositivo de expansion que tiene un grado de apertura variable, y un evaporador dispuesto a lo largo de una trayectoria del refrigerante, en que el sistema de compresion de vapor tiene ademas un primer sensor de temperatura, S1, dispuesto en la trayectoria del refrigerante en una abertura de entrada del evaporador, y un segundo sensor de temperatura, S2, dispuesto en la trayectoria del refrigerante en una abertura de salida del evaporador, en que el metodo comprende los pasos de:
- incrementar y reducir de forma alterna el grado de apertura del dispositivo de expansion entre un grado de apertura maximo y un grado de apertura mmimo, definiendo con ello una pluralidad de ciclos del grado de apertura del dispositivo de expansion,
- al menos para una parte de cada ciclo del grado de apertura del dispositivo de expansion, monitorizar una temperatura del refrigerante que entra en el evaporador por medio del primer sensor de temperatura, Si, y monitorizar una temperatura del refrigerante que sale del evaporador por medio del segundo sensor de temperatura,
S2,
- para cada ciclo del grado de apertura del dispositivo de expansion, registrar una temperatura maxima, Ti,max, medida por el primer sensor de temperatura, Si, y registrar una temperatura minima, T2,min, medida por el segundo sensor de temperatura, S2,
- para cada ciclo del grado de apertura del dispositivo de expansion, calcular un valor de calibracion, ATi, como ATi=C-(T2,min-Ti,max), donde C es una constante,
- seleccionar un valor de calibracion maximo, ATimax, entre los valores de calibracion, ATi, calculados para cada uno de la pluralidad de ciclos del grado de apertura del dispositivo de expansion, y
- ajustar las medidas de temperatura realizadas por el primer sensor de temperatura, Si, en una cantidad definida por ATi,max.
El metodo de la presente invencion se refiere a la calibracion de un sensor de temperatura. De este modo, por medio del metodo de la presente invencion puede asegurarse que las medidas de temperatura realizadas por medio del sensor de temperatura que es calibrado son precisas y fiables.
El sensor de temperatura esta dispuesto en un sistema de compresion de vapor. En el presente contexto, debe interpretarse que el termino “sistema de compresion de vapor” significa cualquier sistema en el que un flujo de un medio fluido, tal como un refrigerante, circula y es comprimido y expandido de forma alterna, proporcionando con ello o bien enfriamiento o bien calentamiento de un volumen. De este modo, el sistema de compresion de vapor puede ser un sistema de refrigeracion, un sistema de aire acondicionado, una bomba de calor, etc. El sistema de compresion de vapor, por lo tanto, comprende un compresor, un condensador, un dispositivo de expansion, por ejemplo en la forma de una valvula de expansion, y un evaporador, dispuestos a lo largo de una trayectoria del refrigerante.
El compresor puede tener la forma de un compresor unico, por ejemplo un compresor de velocidad fija, un compresor de dos etapas o un compresor de velocidad variable. Alternativamente, el compresor puede tener la forma de un bastidor de compresores que comprende dos o mas compresores individuales. Cada uno de los compresores en el bastidor de compresores podria ser un compresor de velocidad fija, un compresor de dos etapas o un compresor de velocidad variable.
El dispositivo de expansion es de un tipo que tiene un grado de apertura variable. De este modo, ajustando el grado de apertura del dispositivo de expansion, puede controlarse el flujo de refrigerante que es suministrado al evaporador.
El evaporador puede tener la forma de un evaporador unico que comprende un serpentrn de evaporador unico o dos o mas serpentines de evaporador dispuestos en paralelo. Alternativamente, el evaporador puede comprender dos o mas evaporadores dispuestos en paralelo en la trayectoria del refrigerante.
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El sistema de compresion de vapor comprende ademas un primer sensor de temperatura, Si, dispuesto en la trayectoria del refrigerante en una abertura de entrada del evaporador, y un segundo sensor de temperatura, S2, dispuesto en la trayectoria del refrigerante en una abertura de salida del evaporador. De este modo, por medio de los sensores de temperatura, Si y S2, es posible medir la temperatura del refrigerante que entra en el evaporador y la temperatura del refrigerante que sale del evaporador.
De acuerdo con el metodo de la invencion, el grado de apertura del dispositivo de expansion es incrementado y reducido de forma alterna inicialmente entre un grado de apertura maximo y un grado de apertura mmimo. Con ello, se definen una pluralidad de ciclos del grado de apertura del dispositivo de expansion, es decir al menos dos ciclos, tal como 4-5 ciclos, o incluso mas ciclos. El grado de apertura del dispositivo de expansion puede ser incrementado y reducido de una manera gradual, por ejemplo definiendo un patron sustancialmente sinusoidal o triangular del grado de apertura en funcion del tiempo. Alternativamente, el grado de apertura puede ser desplazado abruptamente desde el grado de apertura maximo a la apertura minima, y desplazado abruptamente de vuelta al grado de apertura maximo tras un cierto periodo de tiempo.
Debe observarse que un ciclo del grado de apertura es un periodo completo de incremento y reduccion del grado de apertura del dispositivo de expansion, por ejemplo desde que se alcanza el grado de apertura maximo hasta la siguiente vez que se alcanza el grado de apertura maximo.
Durante el incremento y la reduccion alternos del grado de apertura del dispositivo de expansion, una temperatura del refrigerante que entra en el evaporador es monitorizada por medio del primer sensor de temperatura, Si. Similarmente, una temperatura del refrigerante que sale del evaporador es monitorizada por medio del segundo sensor de temperatura, S2. La monitorizacion de las temperaturas tiene lugar al menos durante una parte de cada ciclo del grado de apertura del dispositivo de expansion. Asi, la monitorizacion puede tener lugar durante toda la duracion de cada ciclo. Alternativamente, la monitorizacion puede tener lugar solo durante una parte de la duracion de cada ciclo, por ejemplo solo cuando el grado de apertura del dispositivo de expansion esta debajo de un cierto nivel.
Luego, para cada ciclo del grado de apertura del dispositivo de expansion, son registradas una temperatura maxima, Ti,max, y una temperatura minima, T2,min. La temperatura maxima, Ti,max, es la maxima temperatura que es medida por el primer sensor de temperatura, Si, durante el ciclo en cuestion. La temperatura minima, T2,min, es la minima temperatura que es medida por el segundo sensor de temperatura, S2, durante el ciclo en cuestion.
Luego, un valor de calibracion, ATi, es calculado para cada ciclo del grado de apertura del dispositivo de expansion. ATi es calculado como ATi=C-(T2,min-Ti,max), donde C es una constante. Asi, el valor de calibracion, ATi, es una medida de lo cercana que es la diferencia entre la temperatura minima medida por el segundo sensor de temperatura y la temperatura maxima medida por el primer sensor de temperatura al valor constante, C, para un ciclo dado.
Cuando el grado de llenado del evaporador es maximo, es decir, cuando hay refrigerante lfquido a traves de todo el evaporador, la temperatura del refrigerante que entra en el evaporador es cercana a la temperatura del refrigerante que sale del evaporador. Asi, en este caso, la diferencia de temperatura entre la temperatura medida por medio del primer sensor de temperatura, Si, y la temperatura medida por medio del segundo sensor de temperatura, S2, es pequena. Cuando el grado de llenado es menor, es decir, cuando hay refrigerante gaseoso en una zona cerca de la abertura de salida del evaporador, la temperatura del refrigerante que sale del evaporador es mayor que la temperatura del refrigerante que entra en el evaporador. Asi, en este caso, la temperatura medida por medio del primer sensor de temperatura, Si, es menor que la temperatura medida por medio del segundo sensor de temperatura, S2.
Cuando el grado de apertura del dispositivo de expansion es incrementado, el suministro de refrigerante al evaporador es incrementado. Con ello, el grado de llenado del evaporador es tambien incrementado. Similarmente, cuando el grado de apertura del dispositivo de expansion es reducido, el suministro de refrigerante al evaporador es reducido. Con ello, el grado de llenado del evaporador tambien es reducido. De acuerdo con ello, cuando el grado de apertura del dispositivo de expansion es incrementado y reducido de forma alterna como se ha descrito anteriormente, el grado de llenado del evaporador tambien es incrementado y reducido de forma alterna. Preferiblemente, el grado de llenado es incrementado y reducido de forma alterna entre un grado de llenado maximo correspondiente a un estado de inundacion del evaporador, es decir un estado en el que hay refrigerante lfquido a traves de todo el evaporador, y grados de llenado mas bajos, en los que hay refrigerante gaseoso en una zona cercana a la abertura de salida del evaporador. Por lo tanto, como se ha descrito anteriormente, las temperaturas medidas por los sensores de temperatura, Si y S2, tambien se incrementaran y reduciran.
Ademas, cuando el grado de apertura del dispositivo de expansion es bajo, el flujo de masa del refrigerante hacia el evaporador es bajo. Esto resulta en una presion baja del refrigerante que es suministrado al evaporador. Esto tiene
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la consecuencia de que la temperatura del refrigerante que es suministrado al evaporador es tambien baja. Similarmente, cuando el grado de apertura del dispositivo de expansion es alto, el flujo de masa del refrigerante hacia el evaporador es alto. Esto resulta en una presion alta y, consecuentemente, una temperatura alta del refrigerante que es suministrado al evaporador. Consecuentemente, cuando el grado de apertura del dispositivo de expansion es reducido, la temperatura del refrigerante que es suministrado al evaporador es incrementada, y cuando el grado de apertura del dispositivo de expansion es incrementado, la temperatura del refrigerante que es suministrado al evaporador es reducida.
Asf, para cada ciclo del grado de apertura del dispositivo de expansion, las temperaturas medidas por el primer sensor de temperatura, Si, y el segundo sensor de temperatura, S2, alcanzaran un valor maximo y un valor mmimo. Como se ha descrito anteriormente, para el grado de llenado maximo del evaporador, la temperatura del refrigerante que entra en el evaporador esta en un maximo, y la temperatura del refrigerante que sale del evaporador esta en un mmimo. Ademas, en este caso, la diferencia de temperatura entre la temperatura del refrigerante que sale del evaporador y la temperatura del refrigerante que entra en el evaporador representa el valor optimo de sobrecalentamiento. Asf, hallando estos valores de temperatura maximo y mmimo, y comparando la diferencia entre los valores de temperatura hallados con el valor optimo de sobrecalentamiento, puede obtenerse una calibracion de uno de los sensores de temperatura con relacion al otro sensor de temperatura.
Alternativamente, ATi podna ser calculado de la siguiente manera. Para cada ciclo, la diferencia de temperatura, T2- Ti, es monitorizada, es decir que son obtenidas las diferencias de temperatura que se producen en cualquier instante dado, o en puntos seleccionados en el tiempo, durante el ciclo. Entonces es seleccionada la diferencia minima de temperatura, min(T2-Ti). Finalmente, ATi es calculado como ATi=C-min(T2-Ti). Esta aproximacion puede ser apropiada en el caso en el que el evaporador es relativamente corto, mientras que la aproximacion anteriormente descrita puede ser apropiada para evaporadores mas largos.
De acuerdo con la presente invencion, un valor de calibracion maximo, ATimax, es seleccionado entre los valores de calibracion, ATi, calculados para cada uno de la pluralidad de ciclos del grado de apertura de la valvula de expansion. Repitiendo el incremento y la reduccion en el grado de apertura del dispositivo de expansion, y seleccionando el valor de calibracion maximo, es decir el valor de calibracion correspondiente a la situacion en la que la diferencia de temperatura entre T2,in y Ti max es minima, se asegura que es seleccionado un verdadero estado de inundacion, es decir un estado con un valor optimo de sobrecalentamiento, para el proceso de calibracion.
Finalmente, las medidas de temperatura realizadas por el primer sensor de temperatura, Si, son ajustadas subsiguientemente en una cantidad definida por ATimax. Con ello, el primer sensor de temperatura, Si, ha sido calibrado con relacion al segundo sensor, S2, y las medidas subsiguientes del valor de sobrecalentamiento son fiables.
El paso de incrementar y reducir de forma alterna el grado de apertura del dispositivo de expansion puede realizarse sobre la base de medidas realizadas por el segundo sensor de temperatura, S2. Cuando el grado de llenado del evaporador alcanza el maximo, la temperatura del refrigerante que sale del evaporador se reducira significativamente. Una reduccion significativa en la temperatura medida por medio del segundo sensor de temperatura puede indicar por lo tanto que se ha alcanzado una situacion asr El grado de apertura de la valvula de expansion puede ser controlado por lo tanto de una manera tal que es seleccionado el grado de apertura maximo siempre y cuando el grado de llenado sea menor que el maximo. Cuando es detectada una reduccion significativa en la temperatura medida por el segundo sensor de temperatura, el grado de apertura del dispositivo de expansion puede ser reducido al grado de apertura mmimo, donde es mantenido durante un cierto periodo de tiempo antes de ser nuevamente incrementado al grado de apertura maximo. Por ejemplo, el grado de apertura puede ser incrementado cuando es detectado un incremento significativo en la temperatura medida por medio del segundo sensor de temperatura, S2. Alternativamente, simplemente puede permitirse que transcurra un intervalo de tiempo fijo antes de que sea incrementado el grado de apertura.
Asi, el paso de monitorizar una temperatura del refrigerante que sale del evaporador puede comprender monitorizar un comportamiento dinamico de la temperatura del refrigerante que sale del evaporador, y el paso de incrementar y reducir de forma alterna el grado de apertura del dispositivo de expansion puede ser realizado sobre la base del comportamiento dinamico de la temperatura del refrigerante que sale del evaporador. El comportamiento dinamico de la temperatura del refrigerante que sale del evaporador puede ser la reduccion significativa anteriormente descrita, que indica que se ha alcanzado una situacion de grado de llenado maximo del evaporador.
El metodo puede comprender ademas el paso de repetir los pasos del metodo una vez transcurrido un periodo de tiempo. Un sensor de temperatura puede estar sujeto a una deriva de temperatura, y puede ser deseable por lo tanto repetir el procedimiento de calibracion tras un tiempo, por ejemplo a intervalos de tiempo regulares. Esto puede hacerse sencillamente por medio del metodo de la presente invencion, dado que la calibracion es realizada por medio de sensores que estan ya presentes en el sistema de compresion de vapor.
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Otras razones para realizar la calibracion de sensores de temperatura, bien inicialmente o bien como un proceso repetido como se ha descrito anteriormente, podnan ser las siguientes.
El sensor de temperatura, S1, puede estar dispuesto en una posicion no optima. Por ejemplo, puede estar fijado a una tubena de refrigerante a una distancia relativamente grande de la entrada del evaporador. En el caso en el que la tubena no este adecuadamente aislada, hay un riesgo de que tenga lugar un intercambio de calor sustancial, lo que afectana a la temperatura de evaporacion real. Esto debe ser compensado en la medida de temperatura realizada por el sensor de temperatura.
Como otro ejemplo, la estructura ffsica del evaporador, tal como las dimensiones o el tamano del evaporador, pueden causar una cafda de presion sustancial a traves del evaporador, es decir desde la abertura de entrada del evaporador a la abertura de salida del evaporador. Esto generara un sesgo en las medidas de temperatura realizadas por medio del sensor de temperatura, y este sesgo debe ser compensado.
Como otro ejemplo mas, puede existir un sesgo de medida en casos en los que el refrigerante aplicado es una mezcla de diferentes refrigerantes, lo que causa un deslizamiento de temperatura a traves del evaporador. Este deslizamiento de temperatura tambien debe ser compensado.
De acuerdo con una realizacion, la constante C puede corresponder a un valor de sobrecalentamiento del refrigerante que sale del evaporador durante un estado de inundacion del evaporador. Puede hacerse referencia a este valor como valor optimo de sobrecalentamiento. El valor optimo de sobrecalentamiento depende del tipo de sistema de compresion de vapor y del tipo de refrigerante usado. Sin embargo, para un tipo dado de sistema de compresion de vapor y un tipo dado de refrigerante, puede ser determinado el valor optimo de sobrecalentamiento, y este valor puede ser usado subsiguientemente para todos los sistemas de compresion de vapor identicos que aplican el mismo refrigerante. Un valor optimo de sobrecalentamiento tfpico podna ser de aproximadamente 1-2 K.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
La invencion sera descrita ahora en mayor detalle con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales
la figura 1 es una vista en forma de diagrama de una parte de un sistema de compresion de vapor usado para realizar el metodo de acuerdo con una realizacion de la invencion, y
la figura 2 es un grafico que ilustra variaciones de temperatura de un refrigerante al incrementar y reducir de forma alterna el grado de apertura de un dispositivo de expansion.
DESCRIPCION DETALLADA DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es una vista en forma de diagrama de una parte de un sistema de compresion de vapor 1. El sistema de compresion de vapor 1 comprende un compresor 2, un condensador (no mostrado), un dispositivo de expansion 3, en la forma de una valvula de expansion electronica (VEE), y un evaporador 4, dispuesto a lo largo de una trayectoria de refrigerante 5. Un primer sensor de temperatura 6 esta dispuesto en la trayectoria de refrigerante 5 en una abertura de entrada del evaporador 4, y un segundo sensor de temperatura 7 esta dispuesto en la trayectoria de refrigerante 5 en una abertura de salida del evaporador 4. Asf, el primer sensor de temperatura 6 mide la temperatura, T1, del refrigerante que entra en el evaporador 4, y el segundo sensor de temperatura 7 mide la temperatura, T2, del refrigerante que sale del evaporador 4.
Las senales de temperatura, T1 y T2, son comunicadas a un dispositivo de control 8 con el fin de controlar el grado de apertura del dispositivo de expansion 3 de una manera tal que se obtiene un valor optimo de sobrecalentamiento. De acuerdo con ello, el dispositivo de control 8 esta adaptado para generar y suministrar una senal de control al dispositivo de expansion 3.
Ademas, el dispositivo de control 8 recibe una senal de encendido/apagado (ON/OFF) desde el compresor 2 que indica si el compresor esta operando o no. Esta informacion es tomada tambien en consideracion cuando es generada la senal de control para el dispositivo de expansion 3.
El primer sensor de temperatura 6 puede ser calibrado de la manera anteriormente descrita. Esto sera descrito adicionalmente a continuacion con referencia a la figura 2.
La figura 2 es un grafico que ilustra variaciones de temperatura del refrigerante al incrementar y reducir de forma alterna el grado de apertura de un dispositivo de expansion. El grafico de la figura 2 puede, por ejemplo, ser obtenido mediante medidas realizadas por los sensores de temperatura 6, 7 mostrados en la figura 1.
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En el grafico de la figura 2, el grado de apertura de un dispositivo de expansion, por ejemplo, el dispositivo de expansion 3 ilustrado en la figura 1, en funcion del tiempo esta ilustrado mediante la lmea continua 9. Puede verse que el grado de apertura 9 alterna entre un grado de apertura maximo y un grado de apertura mmimo, y que el grado de apertura 9 es conmutado abruptamente entre los grados de apertura maximo y mmimo. Esto es repetido, definiendose con ello una pluralidad de ciclos del grado de apertura 9 del dispositivo de expansion. En la figura 2 se muestra aproximadamente 11^ ciclo.
Mientras que el grado de apertura 9 del dispositivo de expansion es alternado como se ha descrito anteriormente, son medidas la temperatura del refrigerante que entra en el evaporador y la temperatura del refrigerante que sale del evaporador, por ejemplo por medio de los sensores de temperatura 6, 7 ilustrados en la figura 1. La lmea de puntos
10 de la figura 2 ilustra la temperatura del refrigerante que entra en el evaporador, es decir la temperatura medida por medio del primer sensor de temperatura 6, en funcion del tiempo. La lmea de rayas 11 ilustra la temperatura del refrigerante que sale del evaporador, es decir la temperatura medida por medio del segundo sensor de temperatura 7, en funcion del tiempo.
En el grafico de la figura 2, el grado de apertura 9 del dispositivo de expansion es inicialmente el grado de apertura mmimo. De acuerdo con ello, el suministro de refrigerante al evaporador es bajo, y el grado de llenado del evaporador se reducira por lo tanto gradualmente. Ademas, la presion del refrigerante que entra en el evaporador es baja. En consecuencia, la temperatura 10 del refrigerante que entra en el evaporador se reduce, como se ha descrito anteriormente. Ademas, la temperatura 11 del refrigerante que sale del evaporador se incrementa, dado que una parte creciente del evaporador contendra refrigerante gaseoso, y por lo tanto una parte creciente del intercambio de calor que tiene lugar en el evaporador sera usada para calentar refrigerante gaseoso, en vez de para evaporar refrigerante.
En un cierto punto en el tiempo, el grado de apertura 9 del dispositivo de expansion es conmutado al grado de apertura maximo. Con ello, el suministro de refrigerante al evaporador es incrementado significativamente, incrementando con ello el flujo de masa de refrigerante hacia el evaporador e incrementando la presion del refrigerante que entra en el evaporador. El suministro incrementado de refrigerante al evaporador provoca ademas que el grado de llenado del evaporador se incremente.
Asf, el incremento en el grado de apertura 9 del dispositivo de expansion provoca que la temperatura 10 del refrigerante que entra en el evaporador se incremente. Ademas, el incremento en el grado de apertura 9 del dispositivo de expansion provoca que la temperatura 11 del refrigerante que sale del evaporador se reduzca. De acuerdo con ello, la temperatura 10 del refrigerante que entra en el evaporador y la temperatura 11 del refrigerante que sale del evaporador se aproximan entre sf.
En un punto posterior en el tiempo, el grado de apertura 9 del dispositivo de expansion es nuevamente conmutado al grado de apertura mmimo. Con ello, el suministro de refrigerante al evaporador es reducido significativamente, reduciendo con ello el flujo de masa de refrigerante hacia el evaporador y reduciendo la presion del refrigerante que entra en el evaporador. El suministro reducido de refrigerante al evaporador provoca ademas que el grado de llenado del evaporador se incremente hacia el grado de llenado maximo.
Asf, la reduccion en el grado de apertura 9 del dispositivo de expansion provoca que la temperatura 10 del refrigerante que entra en el evaporador se reduzca. Ademas, la reduccion en el grado de apertura 9 del dispositivo de expansion provoca que la temperatura 11 del refrigerante que sale del evaporador se incremente. De acuerdo con ello, la diferencia de temperatura entre la temperatura 11 del refrigerante que sale del evaporador y la temperatura 10 del refrigerante que entra en el evaporador es incrementada.
El incremento y la reduccion alternas del grado de apertura 9 del dispositivo de expansion son repetidas un numero deseado de veces, definiendo con ello una pluralidad de ciclos del grado de apertura del dispositivo de expansion. Esto resulta en que las temperaturas 10, 11 del refrigerante que entra en y sale del evaporador se incrementen y reduzcan de forma alterna como se ha descrito anteriormente. De acuerdo con ello, para cada uno de los ciclos del grado de apertura 9 del dispositivo de expansion, la temperatura 10 del refrigerante que entra en el evaporador alcanza un valor maximo, y la temperatura 11 del refrigerante que sale del evaporador alcanza un valor mmimo. Esto ocurrira casi simultaneamente, en que la temperatura 10 del refrigerante que entra en el evaporador alcanza su valor maximo poco antes de que la temperatura 11 del refrigerante que sale del evaporador alcance su valor mmimo, debido al tiempo que necesita el refrigerante para atravesar el evaporador. Este suceso indica que el evaporador ha alcanzado un estado de inundacion o grado de llenado maximo, y la diferencia de temperatura entre la temperatura
11 minima del refrigerante que sale del evaporador y la temperatura 10 maxima del refrigerante que entra en el evaporador corresponde al valor de sobrecalentamiento en este estado.
Por lo tanto, para cada ciclo del grado de apertura 9 del dispositivo de expansion, un valor de calibracion, AT-i, puede ser calculado como AT1=C-(T2,min-T2,max), donde C es una constante que corresponde al valor de sobrecalentamiento
en un estado de inundacion del evaporador, T2,min es el valor mmimo de la temperatura 11 del refrigerante que sale del evaporador, y Ti,max es el valor maximo de la temperatura 10 del refrigerante que entra en el evaporador. Asf, ATi representa la diferencia entre el valor de sobrecalentamiento real y el valor de sobrecalentamiento medido, y es por lo tanto una medida de una lectura erronea o mala calibracion de los sensores de temperatura uno con relacion 5 a otro.
Entre los valores de calibracion calculados es seleccionado un valor maximo, ATimax. Con ello se asegura que el valor de calibracion que es seleccionado representa la situacion en la que el evaporador esta realmente en un estado de inundacion, y el valor de calibracion refleja por lo tanto verdaderamente la posible lectura erronea de los sensores de temperatura.
10 Finalmente, las medidas de temperatura subsiguientes realizadas por el primer sensor de temperatura, es decir el sensor de temperatura que mide la temperatura 10 del refrigerante que entra en el evaporador, son ajustadas en una cantidad correspondiente a ATimax. Con ello, los valores de sobrecalentamiento que son determinados subsiguientemente sobre la base de medidas realizadas por medio de los sensores de temperatura primero y segundo seran precisos, y con ello puede obtenerse un control preciso del dispositivo de expansion.
Claims (5)
- 5101520253035REIVINDICACIONES1. Un metodo para calibrar un sensor de temperatura (6) dispuesto en un sistema de compresion de vapor (1), en que el sistema de compresion de vapor (1) comprende un compresor (2), un condensador, un dispositivo de expansion (3) que tiene un grado de apertura (9) variable, y un evaporador (4) dispuesto a lo largo de una trayectoria de refrigerante (5), en que el sistema de compresion de vapor (1) tiene ademas un primer sensor de temperatura (6), Si, dispuesto en la trayectoria de refrigerante (5) en una abertura de entrada del evaporador (4), y un segundo sensor de temperatura (7), S2, dispuesto en la trayectoria de refrigerante (5) en una abertura de salida del evaporador (4), en que el metodo comprende los pasos de:- incrementar y reducir de forma alterna el grado de apertura (9) del dispositivo de expansion (3) entre un grado de apertura maximo y un grado de apertura mmimo, definiendo con ello una pluralidad de ciclos del grado de apertura (9) del dispositivo de expansion (3),- al menos para una parte de cada ciclo del grado de apertura (9) del dispositivo de expansion (3), monitorizar una temperatura (10) del refrigerante que entra en el evaporador (4) por medio del primer sensor de temperatura (6), S1, y monitorizar una temperatura (11) del refrigerante que sale del evaporador (4) por medio del segundo sensor de temperatura (7), S2,- para cada ciclo del grado de apertura (9) del dispositivo de expansion (3), registrar una temperatura maxima, Ti,max, medida por el primer sensor de temperatura (6), S1, y registrar una temperatura minima, T2,min, medida por el segundo sensor de temperatura (7), S2,- para cada ciclo del grado de apertura (9) del dispositivo de expansion (3), calcular un valor de calibracion, AT1, como AT1=C-(T2,min-T1,max), donde C es una constante,- seleccionar un valor de calibracion maximo, AT^max, entre los valores de calibracion, AT1, calculados para cada uno de la pluralidad de ciclos del grado de apertura (9) del dispositivo de expansion (3), y- ajustar las medidas de temperatura realizadas por el primer sensor de temperatura (6), S1, en una cantidad definida por ATi,max.
- 2. Un metodo segun la reivindicacion 1, en que el paso de incrementar y reducir de forma alterna el grado de apertura (9) del dispositivo de expansion (3) es realizado sobre la base de medidas realizadas por el segundo sensor de temperatura (7), S2.
- 3. Un metodo segun la reivindicacion 2, en que el paso de monitorizar una temperatura (11) del refrigerante que sale del evaporador (4) comprende monitorizar un comportamiento dinamico de la temperatura (11) del refrigerante que sale del evaporador (4), y en que el paso de incrementar y reducir de forma alterna el grado de apertura (9) del dispositivo de expansion (3) es realizado sobre la base del comportamiento dinamico de la temperatura (11) del refrigerante que sale del evaporador (4).
- 4. Un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende ademas el paso de repetir los pasos del metodo una vez transcurrido un periodo de tiempo.
- 5. Un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en que C corresponde a un valor de sobrecalentamiento del refrigerante que sale del evaporador (4) durante un estado de inundacion del evaporador (4).
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