ES2677899T3 - Procedimiento para el llenado de un depósito de refrigerante de un vehículo frigorífico, así como vehículo frigorífico - Google Patents

Procedimiento para el llenado de un depósito de refrigerante de un vehículo frigorífico, así como vehículo frigorífico Download PDF

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Abstract

Procedimiento para el llenado de un depósito de refrigerante (8) de un vehículo frigorífico con un refrigerante criogénico destinado a enfriar una cámara frigorífica (12) del vehículo frigorífico, en el que el refrigerante en estado licuado procedente del depósito de almacenamiento fijo (2) se introduce en el depósito de refrigerante (8) bajo el efecto de una diferencia de presión entre el depósito de almacenamiento (2) y el depósito de refrigerante (8) y evaporándose una parte del refrigerante, caracterizado por que el refrigerante que se evapora durante el llenado del depósito de refrigerante (8) se recoge al menos parcialmente y se utiliza para enfriar la cámara frigorífica (12).

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para el llenado de un deposito de refrigerante de un vehiculo frigorifico, asi como vehiculo frigorifico
La invencion se refiere a un procedimiento para el llenado de un deposito de refrigerante de un vehiculo frigorifico con un refrigerante criogenico segun el preambulo de la reivindicacion de patente 1. La invencion se refiere ademas a un vehiculo frigorifico adecuado para la realizacion del procedimiento segun la invencion.
Para el transporte de mercancias sensibles a la temperatura, los vehiculos frigorificos estan equipados con una camara frigorifica en la que se mantiene una atmosfera con una temperatura de, por ejemplo, 4°C a 10°C o, como productos congelados, a temperaturas inferiores a 0°C. Las unidades de refrigeracion convencionales se utilizan a menudo para controlar la temperatura de la atmosfera de la camara frigorifica, aunque cada vez reciben peores criticas debido a sus altas emisiones de ruido durante el funcionamiento. Una alternativa es el enfriamiento por medio de un refrigerante criogenico. El refrigerante criogenico, por ejemplo, nitrogeno liquido o dioxido de carbono liquido, se almacena en estado liquido en un deposito de refrigerante con aislamiento termico montado en el vehiculo y, si es necesario, se aporta a la camara frigorifica a traves de un tubo tambien aislado termicamente. Para el enfriamiento de la camara frigorifica, el refrigerante criogenico se pulveriza en la camara frigorifica bien en forma liquida o gaseosa (refrigeracion directa) o bien entra en contacto termico indirecto con la atmosfera de la camara frigorifica mediante un dispositivo de intercambio de calor. Los vehiculos frigorificos de este tipo, asi como los sistemas de refrigeracion de vehiculos frigorificos se describen, por ejemplo, en el documento DE102010020476 A1, pero tambien en los documentos WO 2011/141287 A1, EP 1659355 A2, GB 2275098 A o EP 2384916 A2.
El llenado del deposito de refrigerante de un vehiculo frigorifico se realiza normalmente desde depositos de almacenamiento fijos en los que el refrigerante se almacena en estado ultracongelado. Dado que el refrigerante se almacena en el deposito de almacenamiento fijo a una presion superior a la presion de llenado del deposito de refrigerante, el refrigerante se introduce en el deposito de refrigerante bajo el efecto de la diferencia de presion. La reduccion de la presion cuando se transfiere el refrigerante del deposito de almacenamiento al deposito de refrigerante tambien da lugar a que una parte del refrigerante se evapore y salga al medio ambiente.
Los sistemas conocidos hasta ahora tienen como objetivo utilizar en la mayor medida posible el contenido refrigerante del refrigerante liquido almacenado en el deposito de refrigerante para enfriar la camara frigorifica. Sin embargo, durante el llenado del deposito de refrigerante ya se producen perdidas de frio considerables. Por lo tanto, la tarea de la invencion consiste en minimizar las perdidas de frio que se producen durante el llenado del deposito de refrigerante.
Esta tarea se resuelve mediante un procedimiento con las caracteristicas de la reivindicacion de patente 1.
Un procedimiento para el llenado de un deposito de refrigerante de un vehiculo frigorifico con un refrigerante criogenico procedente de un deposito de almacenamiento fijo y destinado a enfriar una camara frigorifica del vehiculo frigorifico, en el que el refrigerante se introduce en el deposito de refrigerante bajo el efecto de una diferencia de presion entre el deposito de almacenamiento y el deposito de refrigerante, evaporandose parte del refrigerante durante el procedimiento, se caracteriza, por consiguiente, segun la invencion por que el refrigerante que se evapora durante el llenado del deposito de refrigerante se recoge al menos parcialmente y se utiliza para enfriar la camara frigorifica.
Como ya se ha mencionado antes, en el proceso de llenado una parte importante del refrigerante se evapora al disminuir la presion durante el llenado del deposito de refrigerante del vehiculo frigorifico desde el deposito de almacenamiento. Por ejemplo, la proporcion de refrigerante que se evapora a una presion de 6 bar en el deposito de almacenamiento y de 0,7 bar en el deposito de refrigerante (respectivamente presion manometrica por encima de la atmosfera ambiente) es de aproximadamente un 22% de masa de la cantidad total de refrigerante extraida del deposito de almacenamiento. Hasta ahora, esta parte se evacuaba al medio ambiente y no se aprovechaba. El procedimiento segun la invencion utiliza al menos parte del frio del refrigerante que se evapora para enfriar la camara frigorifica. En la medida en la que el gas frio se utiliza de este modo para el enfriamiento de la camara frigorifica, se puede ahorrar refrigerante liquido.
El refrigerante evaporado o una parte del mismo se introduce preferiblemente en la camara frigorifica (refrigeracion directa) o en un intercambiador de calor dispuesto en la camara frigorifica (refrigeracion indirecta). La refrigeracion directa esta asociada a un menor numero de aparatos tecnicos y da lugar a perdidas de frio mas reducidas, sin embargo, si se elige nitrogeno o dioxido de carbono como refrigerante, esta eleccion no esta exenta de problemas por razones de seguridad. En el caso de la refrigeracion indirecta, o bien se utiliza un intercambiador de calor separado para el intercambio de calor con la atmosfera de la camara frigorifica, o bien el refrigerante evaporado pasa a traves del mismo intercambiador de calor al que se aporta el refrigerante liquido almacenado en el deposito de refrigerante durante el funcionamiento del vehiculo frigorifico.
Una forma de realizacion de la invencion especialmente ventajosa preve en este caso aportar al menos una parte del refrigerante evaporado a la camara frigorifica a efectos de un enfriamiento previo de la misma ya antes de cargar los productos a refrigerar durante el transporte, dado que la refrigeracion de la camara frigorifica a la temperatura de
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servicio (es decir, a la temperatura interior de la camara frigorifica durante el transporte de la mercancia a enfriar) ya requiere un esfuerzo considerable.
Otra configuracion conveniente de la invencion preve que al menos una parte del refrigerante evaporado se aporte a la camara frigorifica solo despues de haberse cargado los productos a refrigerar. En este caso, la refrigeracion a traves del refrigerante evaporado sirve como entrada de refrigeracion adicional que se anade de forma complementaria a la refrigeracion regular a traves del refrigerante almacenado en el deposito de refrigerante. Esto resulta especialmente ventajoso en caso de mercancias a enfriar que todavia no han alcanzado su temperatura de transporte al cargarse en la camara frigorifica y que pueden enfriarse rapidamente gracias a la entrada de frio adicional.
Para optimizar la transmision de calor del refrigerante evaporado a la atmosfera de la camara frigorifica, es aconsejable controlar la cantidad y el flujo del refrigerante durante la aportacion al deposito de refrigerante en dependencia de los parametros preestablecidos o medidos. La temperatura en la camara frigorifica y/o la presion en el deposito de refrigerante durante el llenado, por ejemplo, sirven como parametros.
Un vehiculo frigorifico adecuado para la realizacion del procedimiento segun la invencion presenta las caracteristicas de la reivindicacion de patente 7.
Partiendo de un vehiculo frigorifico equipado con una camara frigorifica para mercancias a almacenar refrigeradas durante el transporte y con un deposito de refrigerante que esta conectado termicamente a la camara frigorifica a traves de un conducto de alimentacion de refrigerante y que se puede conectar para el llenado a un deposito de almacenamiento lleno de refrigerante criogenico licuado, un vehiculo frigorifico segun la invencion se caracteriza por que se preve un conducto de salida de gas que conecta termicamente el deposito de refrigerante a la camara frigorifica del vehiculo frigorifico y que desemboca en el deposito de refrigerante por encima del nivel de llenado maximo previsto.
En el caso de los vehiculos frigorificos segun el estado de la tecnica, un conducto de salida de gas que desemboca en el deposito de refrigerante por encima del nivel maximo de llenado sirve para disipar el gas producido durante el llenado, a fin de mantener la presion en el deposito de refrigerante por debajo de un valor preestablecido determinado. Segun la invencion, ahora un conducto de salida de gas se conecta termicamente a la camara frigorifica, es decir, desemboca en la camara frigorifica o se une en el flujo a un intercambiador de calor dispuesto en la camara frigorifica. De este modo, el frio del gas producido durante el llenado se utiliza para el enfriamiento de la atmosfera de la camara frigorifica.
En el caso de la refrigeracion indirecta de la atmosfera en la camara frigorifica resulta preferible el uso de un intercambiador de calor unido en el flujo al conducto de salida de gas, en cuyo caso se trata bien de un intercambiador de calor separado especifico para la transmision gas-gas de calor en la camara frigorifica, o bien del mismo intercambiador de calor a traves del cual el refrigerante liquido se conduce fuera del deposito de refrigerante durante el funcionamiento del vehiculo frigorifico, es decir, durante el transporte de las mercancias a almacenar refrigeradas.
En otra configuracion preferida de la invencion, el conducto de salida de gas se ramifica de un conducto de gas excedente para la evacuacion del refrigerante gaseoso producido durante el llenado del deposito de refrigerante. En la ramificacion se monta preferiblemente una valvula de tres vias, por medio de la cual, en dependencia de los parametros antes mencionados, se pueden regular el suministro de al menos una corriente parcial de gas a la camara frigorifica o al intercambiador de calor montado en la misma y/o la evacuacion del gas a la atmosfera ambiente sin pasar por la camara frigorifica.
Ejemplo:
Un deposito de refrigerante de un vehiculo frigorifico tiene una capacidad de 650 l y una presion de llenado de 0,7 bar (presion manometrica en comparacion con la atmosfera ambiente). El deposito de refrigerante se llena con nitrogeno liquido procedente de un deposito de almacenamiento, extrayendose el mismo a una presion de 4 bar (presion manometrica). Durante el llenado se evapora aproximadamente el 15% del refrigerante, lo que corresponde a una energia de refrigeracion de aproximadamente 11700 kJ que, segun la invencion, se utiliza al menos en parte para la refrigeracion de la camara frigorifica. Esto corresponde aproximadamente al 7,5% de la energia de refrigeracion del nitrogeno liquido en el deposito.
Por medio del dibujo se explica con mas detalle un ejemplo de realizacion de la invencion. El unico dibujo (figura 1) muestra esquematicamente un dispositivo segun la invencion para rellenar un deposito de refrigerante de un vehiculo frigorifico con un refrigerante criogenico.
El dispositivo 1 mostrado en el dibujo comprende un deposito de almacenamiento fijo 2 con paredes aisladas en el que se almacena un medio criogenico, por ejemplo, nitrogeno, en estado licuado. En la zona del fondo del deposito de almacenamiento 2 se preve una toma de extraccion 3 de la que sale un conducto de extraccion 4 aislado termicamente y equipado, por su seccion final opuesta a la toma de extraccion 3 del deposito de almacenamiento 2, con una tubuladura de llenado 5 para la conexion de un deposito de refrigerante 8 a llenar. Ademas, de un modo aqui no mostrado, el conducto de extraccion 4 se puede configurar, al menos por su seccion final en la zona de la
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tubuladura de llenado 5, como tubo flexible de conexion, a fin de facilitar la conexion de un deposito de refrigerante 8 de un vehfculo frigorffico.
El deposito de refrigerante a llenar 8 esta montado en un vehfculo frigorffico, lo que se indica aquf solo con una lfnea de trazos y puntos 7. El deposito de refrigerante 8 aislado termicamente esta conectado en el flujo, a traves de un tubo de alimentacion de refrigerante 9, a un intercambiador de calor 11 alojado en el interior de una camara frigorffica 12. Durante el transporte, la camara frigorffica 12 sirve para almacenar las mercancfas a refrigerar a una temperatura constantemente baja de, por ejemplo, 4°C. El tubo de alimentacion de refrigerante 9 desemboca en la zona del fondo del deposito de refrigerante 8, de manera que, estando el deposito lleno, el conducto de refrigerante 9 se sumerja en la fase lfquida del refrigerante almacenado en el deposito de refrigerante 8. Una valvula de cierre 10 que se puede controlar electronicamente permite abrir o cerrar el conducto de refrigerante 9 en funcion de la temperatura medida en la camara frigorffica 12. Ademas, del tubo de alimentacion de refrigerante 9 se ramifica un conducto de llenado 14 que puede conectarse a la tubuladura de llenado 5 del conducto de extraccion 4 y que puede abrirse o cerrarse por medio de una valvula de cierre 16.
En el intercambiador de calor 11 existe una conexion termica entre el refrigerante del deposito de refrigerante 8 y la atmosfera en el interior de la camara frigorffica 12. Para el enfriamiento de la camara frigorffica 12, la presion en el deposito de refrigerante 8 aumenta como consecuencia de una evaporacion de una parte del refrigerante almacenado en el deposito de refrigerante 8 por medio de un dispositivo calefactor aquf no mostrado, de manera que el refrigerante lfquido se introduzca a presion desde el deposito de refrigerante 8 al conducto de refrigerante 9 y absorba en el intercambiador de calor 11 calor de la atmosfera de la camara frigorffica, evaporandose al menos en parte. El refrigerante evaporado y calentado se evacua a continuacion y, por ejemplo, se libera en la atmosfera ambiente. En el ejemplo de realizacion aquf mostrado no existe una conexion de flujo directa entre el interior de la camara frigorffica 12 y el conducto de refrigerante 9; sin embargo, en el marco de la invencion no se excluyen sistemas de enfriamiento directo en los que existe una conexion de flujo de este tipo.
Del deposito de refrigerante 8 sale ademas una desviacion de gas 18 que desemboca en el interior del deposito de refrigerante 8 en una zona superior, de manera que esta se conecte en el flujo a la fase gaseosa del refrigerante almacenado en el deposito de refrigerante 8, incluso al nivel maximo previsto del refrigerante lfquido en el deposito de refrigerante 8. De una valvula de tres vfas 19 en la desviacion de gas 18 se ramifica un conducto de gas refrigerante 20 que se conecta en el flujo a un intercambiador de calor 21 dispuesto dentro de la camara frigorffica 12 y que establece un contacto termico entre la atmosfera de la camara frigorffica 12 y el refrigerante gaseoso conducido a traves del conducto de gas refrigerante 20. Una unidad de control electronica 23 se conecta con transmision de datos a un sensor de temperatura en la camara frigorffica 12, a un sensor de presion en el deposito de refrigerante 8 y a las valvulas 10, 16, 19. En una alternativa aquf no mostrada, el conducto de gas refrigerante 20 o una ramificacion que sale del conducto de gas refrigerante mas abajo del intercambiador de calor 20, desembocan en el interior de la camara frigorffica 12, permitiendo asf un enfriamiento directo de la camara frigorffica 12.
Para el llenado del deposito de refrigerante 8, el conducto de llenado 14 se conecta a la tubuladura de llenado 5 del conducto de extraccion 4 y se abre la valvula de cierre 16 (asf como la valvula de cierre dispuesta en la toma de extraccion 3 del deposito de almacenamiento 2). En el deposito de almacenamiento 2 reina en la zona de la toma de extraccion 3 una presion de aproximadamente 3 a 6 bar (presion manometrica en comparacion con la presion ambiente), y, por el contrario, en el deposito de refrigerante 8 reina una presion manometrica maxima de aproximadamente 0,7 a 2 bar. Debido a la diferencia de presion, el refrigerante lfquido fluye del deposito de almacenamiento 2 al deposito de refrigerante 8 con una corriente de, por ejemplo, 70 a 90 l/min. Debido a la reduccion de presion durante el proceso de llenado, una parte del refrigerante se evapora y se evacua a traves de la desviacion de gas 18. No obstante, el refrigerante gaseoso presente a temperaturas muy bajas de menos de 100 K no se conduce directamente al aire libre, sino que se introduce en el conducto de gas refrigerante 20 en la valvula de tres vfas 19 y se transporta al intercambiador de calor 21. En el intercambiador de calor 21, el gas refrigerante entra en contacto termico con la atmosfera en la camara frigorffica 12 y la enfrfa. El refrigerante gaseoso se calienta y solo entonces se evacua al medio ambiente. De este modo, al menos una parte del contenido refrigerante del refrigerante que se evapora durante el llenado se utiliza eficazmente. En este caso, el enfriamiento con el refrigerante evaporado se puede llevar a cabo antes, durante o despues del llenado de la camara frigorffica 12 con los productos a refrigerar.
Una vez finalizado el proceso de llenado, la valvula de cierre 16 (al igual que la valvula de cierre de la toma de aspiracion 3) se cierra y el conducto de llenado 14 se separa de la tubuladura de llenado 5. Durante el transporte, la camara de frigorffica 12 se enfrfa principalmente con refrigerante lfquido del deposito de refrigerante 8. Para conseguir un enfriamiento uniforme en la camara frigorffica 12 tambien se puede prever ademas un ventilador en la zona de los intercambiadores de calor 11,21.
Lista de referencias
1 Dispositivo
2 Deposito de almacenamiento
3 Toma de extraccion
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Conducto de extraccion Tubuladura de llenado
Linea
Deposito de refrigerante
Tubo de alimentacion de refrigerante
Valvula de cierre
Intercambiador de calor
Camara frigorifica
Conducto de llenado
Valvula de cierre
Desviacion de gas Valvula de tres vias Conducto de gas refrigerante Intercambiador de calor
Unidad de control

Claims (9)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para el llenado de un deposito de refrigerante (8) de un vehiculo frigorifico con un refrigerante criogenico destinado a enfriar una camara frigorifica (12) del vehiculo frigorifico, en el que el refrigerante en estado licuado procedente del deposito de almacenamiento fijo (2) se introduce en el deposito de refrigerante (8) bajo el efecto de una diferencia de presion entre el deposito de almacenamiento (2) y el deposito de refrigerante (8) y evaporandose una parte del refrigerante, caracterizado por que el refrigerante que se evapora durante el llenado del deposito de refrigerante (8) se recoge al menos parcialmente y se utiliza para enfriar la camara frigorifica (12).
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que al menos una parte del refrigerante evaporado se aporta a la camara frigorifica (12) en una refrigeracion directa.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que al menos una parte del refrigerante evaporado se aporta a un intercambiador de calor (21) dispuesto en la camara frigorifica para el enfriamiento de la camara frigorifica (12).
  4. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que al menos una parte del refrigerante evaporado se aporta a la camara frigorifica (12) antes de la carga de los productos a refrigerar a efectos de un enfriamiento previo de la misma.
  5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que una parte del refrigerante evaporado se aporta a la camara frigorifica (12) despues de la carga de los productos a refrigerar.
  6. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la aportacion del refrigerante al deposito de refrigerante (8) se controla en dependencia de parametros preestablecidos o medidos.
  7. 7. Vehiculo frigorifico con una camara frigorifica (12) para mercancias a almacenar refrigeradas durante el transporte y con un deposito de refrigerante (8) que esta conectado termicamente a la camara frigorifica (12) a traves de un conducto de alimentacion de refrigerante (9) y que se puede conectar para el llenado a un deposito de almacenamiento fijo (2) para un refrigerante criogenico liquido, caracterizado por que se preve un conducto de salida de gas (20) que conecta termicamente el deposito de refrigerante (8) a la camara frigorifica (12) del vehiculo frigorifico y que desemboca en el deposito de refrigerante (8) por encima del nivel maximo de llenado previsto.
  8. 8. Vehiculo frigorifico segun la reivindicacion 7, caracterizado por que el conducto de salida de gas (20) se ramifica de un conducto de gas excedente (18) para la evacuacion del refrigerante gaseoso producido durante el llenado del deposito de refrigerante (8).
  9. 9. Vehiculo frigorifico segun la reivindicacion 7 u 8, caracterizado por que en la camara frigorifica (12) se preve un intercambiador de calor (21) unido en el flujo al conducto de salida de gas (20).
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