ES2711322T3 - Sistema de refrigeración de remolque de camión - Google Patents
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Abstract
Un sistema de refrigeración de remolque alimentado eléctricamente que comprende: un compresor (20) en espiral economizado que tiene un puerto (21) de descarga, un puerto (23) de succión, un puerto (25) de inyección de etapa de presión intermedia, y un motor (22) de accionamiento eléctrico; una unidad (30) de intercambiador de calor del condensador que tiene una entrada de refrigerante acoplada en comunicación de flujo refrigerante con el puerto de descarga de dicho compresor de una salida de refrigerante, y un conjunto de ventilador del condensador que tiene al menos un motor (36) de ventilador eléctrico; una unidad (40) de intercambiador de calor del evaporador que tiene una salida de refrigerante acoplada en comunicación de flujo refrigerante con el puerto de succión de dicho compresor y una entrada de refrigerante acoplada en comunicación de flujo refrigerante con la salida de refrigerante del intercambiador de calor del condensador, formando por tanto un circuito de refrigerante primario, y un conjunto de ventilador del evaporador que tiene al menos un motor eléctrico (46) de ventilador; un dispositivo (50) de expansión del evaporador dispuesto en el circuito de refrigerante primario en asociación operativa con el evaporador; un generador (300) eléctrico accionado por motor para producir corriente eléctrica de CA para alimentar el motor de accionamiento del compresor, el motor de ventilador del condensador y el motor de ventilador del evaporador; un circuito del economizador asociado de forma operativa con el compresor en espiral economizado y en comunicación de flujo refrigerante con el puerto de inyección de etapa de presión intermedia del compresor en espiral economizado; y un controlador (150) para determinar una energía requerida para operar el sistema de refrigeración incluyendo el motor de accionamiento del compresor, el motor de ventilador del condensador y el motor de ventilador del evaporador; en donde el controlador abre de forma selectiva el circuito del economizador y opera el compresor en el modo economizado si la energía disponible procedente de dicho generador eléctrico accionado por motor excede la energía requerida para la operación del sistema de refrigeración en el modo economizado; en donde el controlador cierra selectivamente el circuito del economizador y opera el compresor en el modo no economizado si la energía disponible procedente de dicho generador eléctrico accionado por motor es menor que la energía requerida para la operación del sistema de refrigeración en el modo economizado.
Description
DESCRIPCION
Sistema de refrigeracion de remolque de camion
Esta invencion se refiere generalmente a un sistema de refrigeracion del remolque alimentado electricamente y, mas particularmente, a la reduccion de la potencia del motor y de la potencia del generador requeridas para operar una unidad de refrigeracion de remolque de camion alimentada electricamente.
Los remolques de camion usados para transportar mercandas perecederas y congeladas incluyen un remolque refrigerado remolcado detras de una unidad de cabina tractora. El remolque refrigerado, que aloja la carga perecedera o congelada, requiere una unidad de refrigeracion para mantener un entorno de temperatura deseada dentro del volumen interior del recipiente. La unidad de refrigeracion debe tener suficiente capacidad de refrigeracion para mantener el producto almacenado dentro del remolque a la temperatura deseada a lo largo de un amplio intervalo de condiciones de temperaturas de aire ambiente y carga. Los remolques refrigerados de este tipo son usados para transportar una amplia variedad de productos, que oscilan por ejemplo desde productos frescos a marisco ultracongelado. El producto puede ser cargado a la unidad de remolque directamente desde el campo, tal como frutas y vegetales frescos, o desde un almacen.
Un tipo de sistema de refrigeracion de transporte usado en conexion con los remolques de camion incluye una unidad de refrigeracion alimentada electricamente asociada de manera operativa con el remolque. La unidad de refrigeracion incluye un compresor alternativo hermetico de refrigerante, accionado por motor, una unidad de intercambiador de calor del condensador, un dispositivo de expansion, comunmente una valvula de expansion electronica o termostatica (TXV), y una unidad de intercambiador de calor del evaporador conectada mediante tubenas de refrigerante apropiadas en un circuito de refrigerante cerrado, y un generador electrico accionado por motor. La unidad de refrigeracion, el generador y el motor que acciona el generador estan contenidos en un armazon que esta unido a la pared frontal del remolque detras de la cabina tractora de manera que el aire o la mezcla de gas/aire u otros gases dentro del volumen interior del remolque pueden ser hechos circular sobre el serpentm del evaporador de la unidad de intercambiador de calor del evaporador por medio de un ventilador del evaporador asociado con el serpentm del evaporador que esta dispuesto dentro del interior del remolque, montado tfpicamente en una abertura en la pared frontal a la que esta unida a la unidad de refrigeracion. El generador electrico accionado mediante un motor diesel y adaptado para producir corriente de CA a una tension y frecuencia seleccionadas para alimentar un motor de accionamiento del compresor que acciona el compresor alternativo de refrigeracion, al menos un motor de ventilador del condensador, al menos un motor de ventilador del evaporador, y todos los otros dispositivos alimentados electricamente asociados con la unidad de refrigeracion. Por ejemplo, la patente de los EE.UU. 6.223.546 asignada a Carrier Corporation, describe una unidad de refrigeracion de transporte configurada para ser montada sobre la pared frontal de un remolque de transporte refrigerado.
Es deseable que las unidades de refrigeracion del camion/remolque operen de forma eficiente a lo largo de un amplio intervalo de demandas de capacidad de refrigeracion. La unidad de refrigeracion debe ser capaz de proporcionar suficiente capacidad de refrigerante durante la "extraccion", dentro de un tiempo limitado, para reducir la temperatura dentro de la caja de carga del remolque cuando un producto perecedero recien cargado, que puede ser cargado desde el campo a temperatura ambiente, hasta la temperatura de almacenamiento deseada. La unidad de refrigerante debe ser capaz tambien de proporcionar suficiente capacidad de refrigerante para mantener una temperatura baja de caja para productos congelados (0 °C (32 °F)) o para productos ultracongelados (-18 °C (aproximadamente 0 °F)) incluso bajo condiciones de temperatura ambiente elevada. La unidad de refrigeracion debena ser capaz tambien de una operacion eficiente a capacidad de refrigeracion muy baja, por ejemplo, cuando transporta un producto que ha de ser almacenado a, o cerca de, la temperatura ambiente.
Aunque las unidades de refrigeracion de remolque alimentado electricamente han exhibido una fiabilidad mejorada, debido en parte al compresor alternativo que es accionado por motor en vez de accionado por correa, las perdidas electricas debido a toda la arquitectura electrica de las unidades de refrigeracion de remolque alimentado electricamente actuales presentan desafms cuando se disena un sistema para cumplir con los objetivos de capacidad de refrigeracion. Cuanta mas energfa electrica haya disponible, mayor sera el potencial de capacidad de refrigeracion de una unidad de refrigeracion totalmente electrica. Para compensar las perdidas electricas, el tamano del motor, generador, compresor, ventilador y el serpentm son aumentados tfpicamente con el fin de cumplir los requisitos de capacidad de refrigeracion del sistema, que tienen un efecto directo sobre los costes del sistema, eficiencia de combustible, emisiones, y envolvente de diseno disponible. En algunas ubicaciones, los disenos de remolque refrigerado son estandares y tienen requisitos espedficos con respecto al tamano que puede tener una unidad de refrigeracion. Esto da como resultado limitaciones de espacio de diseno significativas.
El documento EP 0365351 describe un sistema de refrigeracion de remolque alimentado electricamente.
El documento US 2005/086957 describe un sistema de refrigeracion con caractensticas de compresor en espiral y proteccion de motor de compresor.
Un aspecto de la invencion proporciona un sistema de refrigeracion de remolque alimentado electricamente como se ha definido en la reivindicacion 1.
En una realizacion, el sistema de refrigeracion de remolque alimentado electricamente puede incluir un circuito de derivacion asociado de forma operativa con el circuito de refrigerante primario y el circuito del economizador y tambien un
controlador para operar de forma selectiva el compresor en espiral del economizador en uno de entre un modo no economizado o un modo de derivacion durante la baja demanda de capacidad de refrigeracion sobre el sistema de refrigeracion.
En otro aspecto de la invencion, se ha proporcionado un metodo para optimizar la operacion de un sistema de refrigeracion de remolque alimentado electricamente que incluye una unidad de refrigeracion que incluye un compresor de refrigeracion accionado por un motor electrico, una unidad de intercambiador de calor del condensador que tiene al menos un ventilador del condensador accionado por un motor electrico, y una unidad de intercambiador de calor del evaporador que tiene al menos un ventilador del evaporador accionado por un motor electrico, el compresor de refrigeracion, la unidad de intercambiador de calor del condensador y la unidad intercambiador de calor del evaporador acoplados en comunicacion de flujo refrigerante en un circuito de refrigerante primario, y un generador electrico para proporcionar energfa a cada uno del motor de accionamiento de compresor, el motor de ventilador de condensador y el motor de ventilador del evaporador. El metodo incluye las etapas de: proporcionar un compresor en espiral que puede operar de forma selectiva en un modo economizado o un modo no economizado como el compresor de refrigeracion; proporcionar un circuito economizador en asociacion operativa con el compresor en espiral, estando el circuito del economizador abierto o cerrado de forma selectiva; determinar una energfa maxima disponible que el generador electrico puede producir bajo la potencia de motor existente; determinar una energfa requerida total para operar el sistema de refrigeracion que incluye el motor de accionamiento de compresor, el motor de ventilador del condensador y el motor de ventilador del evaporador; abrir de forma selectiva el circuito del economizador y operar el compresor en el modo economizado si la energfa maxima disponible excede de la energfa requerida total para la operacion del sistema de refrigeracion en el modo economizado; y cerrar de forma selectiva el circuito del economizador y operar el compresor en el modo no economizado si la energfa maxima disponible es menor que la energfa requerida total para la operacion del sistema de refrigeracion en el modo economizado.
El metodo puede incluir:
proporcionar un circuito de derivacion que conecta una etapa de presion intermedia del compresor en espiral en comunicacion de flujo refrigerante con una entrada de succion del compresor en espiral, siendo el circuito de derivacion abierto o cerrado de forma selectiva; abrir de forma selectiva el circuito del economizador y cerrar el circuito de derivacion y operar el compresor en el modo economizado si la energfa maxima disponible excede de la energfa requerida total para la operacion del sistema de refrigeracion en el modo economizado cuando la demanda de refrigeracion determinada esta a una capacidad de diseno del sistema de refrigeracion; y cerrar de forma selectiva el circuito del economizador y cerrar el circuito de derivacion y operar el compresor en el modo no economizado si la energfa maxima disponible es menor que la energfa requerida total para la operacion del sistema de refrigeracion en el modo economizado cuando la demanda de refrigeracion determinada esta por debajo de una capacidad de diseno del sistema de refrigeracion.
Para una comprension adicional de la descripcion, se hara referencia a la siguiente descripcion detallada que ha de ser lefda en combinacion con los dibujos adjuntos, donde:
La fig. 1 es un dibujo esquematico de una realizacion ejemplar de un sistema de refrigeracion de remolque.
Con referencia ahora a la fig. 1, se ha mostrado esquematicamente, una realizacion ejemplar de un sistema 100 de refrigeracion de remolque de camion que incluye un accionador 200 principal, un generador 300 electrico asociado de forma operativa con el accionador 200 principal, y una unidad 10 de refrigeracion de transporte. La unidad 10 de refrigeracion de transporte funciona para regular y mantener un intervalo de temperatura de almacenamiento de producto deseado dentro de un volumen refrigerado en donde se ha almacenado un producto perecedero durante el transporte, tal como una caja refrigerada de un remolque. La unidad 10 de refrigeracion incluye un compresor 20, una unidad 30 de intercambiador de calor del condensador que incluye un serpentm 32 de intercambio de calor del condensador y al menos un conjunto de ventilador 34 del condensador y motor 36 de ventilador asociados, una unidad 40 de intercambiador de calor del evaporador que incluye un serpentm 42 de intercambiador de calor del evaporador y al menos un conjunto de ventilador 44 del evaporador y motor 46 de ventilador asociados, y un dispositivo 50 de expansion del evaporador, tal como una valvula de expansion electronica (EXV) o una valvula de expansion termostatica (TXV), conectada en un ciclo de refrigeracion convencional mediante las tubenas 2, 4 y 6 de refrigerante en un circuito de flujo refrigerante. La unidad 30 de intercambiador de calor del condensador puede incluir tambien un serpentm 38 de sub-enfriamiento dispuesta en relacion de flujo de refrigeracion en serie con y aguas abajo del serpentm 32 de intercambio de calor del condensador primario. Ademas, un receptor 12 puede ser incluido en el circuito de refrigerante entre la salida de refrigerante del serpentm 32 del condensador primario y la entrada de refrigerante al serpentm 38 de sub-enfriamiento. Una mirilla 14 puede ser proporcionada tambien como en la practica convencional.
Como sera descrito en mas detalle a continuacion, el compresor 20 de refrigeracion de la unidad 10 de refrigeracion comprende un compresor en espiral del economizador y la unidad 10 de refrigeracion incluye un circuito del economizador que puede operar de forma selectiva para inyectar vapor de refrigeracion a una etapa intermedia del compresor 20 en espiral. Un motor 22 de accionamiento electrico acciona el compresor 20 en espiral. El motor electrico esta conectado a un arbol de transmision asociado con el mecanismo de compresion en espiral del compresor 20 en espiral. En una realizacion, el compresor 20 en espiral puede comprender un compresor hermetico en donde el motor 22 de accionamiento esta alojado dentro del compresor 20 en espiral en un alojamiento cerrado hermeticamente. La corriente electrica suministrada por medio del generador 300 electrico, que a su vez es accionado por el accionador 200 principal,
acciona el motor 22 de accionamiento electrico. El accionador 200 principal puede ser un motor diesel o un motor alimentado por gas. En una realizacion, el accionador principal puede comprender un motor diesel de cuatro cilindros, de 2200 cc de cilindrada. En una realizacion, el generador 300 puede estar configurado para producir una tension trifasica, de 460 voltios para accionar el motor 22 del compresor, los motores 36 de ventilador del condensador y los motores 46 de ventilador del evaporador. En otra realizacion, un transformador (no mostrado) puede ser incluido en asociacion operativa con el generador 300 para producir tension bifasica o trifasica, de 230 voltios para accionar el motor 22 del compresor, y/o tension monofasica, de 115 voltios para suministrar corriente electrica al motor 36 de ventilador del condensador, al motor 46 de ventilador del evaporador, y a otros componentes de la unidad refrigerante. En una realizacion, el generador 300 electrico puede comprender un generador smcrono acoplado directamente al arbol de transmision del accionador 200 principal, tal como se ha descrito en la patente de los EE.UU. 6.223.546, cedida a Carrier Corporation.
El generador smcrono puede estar configurado para tener una frecuencia de salida de 65 Hz a una velocidad de motor de 1950 rpm, una frecuencia de salida de 45 Hz a una velocidad de motor de 1350 rpm u otra frecuencia de salida a otra velocidad de motor, como se desea.
El compresor 20 en espiral tiene una salida 21 de descarga de refrigerante, una entrada 23 de succion de refrigerante, y un puerto 25 del economizador que se abre en comunicacion de flujo refrigerante a la camara de compresion del compresor 20 en espiral en una etapa de presion intermedia del proceso de compresion. La tubena 2 de refrigerante conecta la salida 21 de descarga del compresor 20 en espiral en comunicacion de flujo refrigerante con la entrada al serpentm 32 de intercambiador de calor del condensador, la tubena 4 de refrigerante conecta la salida del serpentm 32 de intercambiador de calor del condensador en comunicacion de flujo refrigerante con la entrada al serpentm 42 de intercambiador de calor del evaporador, y la tubena 6 de refrigerante conecta la salida del serpentm 42 de intercambiador de calor del evaporador en comunicacion de flujo refrigerante con la entrada 23 de succion del compresor 20, completando por tanto el circuito de flujo de refrigerante primario. El dispositivo 50 de expansion del evaporador esta interpuesto en la tubena 4 de refrigerante relativamente muy cerca a la entrada de refrigerante al evaporador 40.
Como se ha observado anteriormente, la unidad 10 de refrigeracion de la invencion incluye un circuito del economizador que opera de forma selectiva para inyectar vapor de refrigeracion a una etapa intermedia del compresor 20 en espiral. El circuito del economizador incluye un intercambiador 60 de calor del economizador, una tubena 62 de refrigerante del economizador, un dispositivo 70 de expansion del economizador interpuesto en la tubena 62 de refrigerante, y una valvula 72 de control de flujo del economizador interpuesta en la tubena 62 de refrigerante aguas arriba con respecto al flujo refrigerante del dispositivo 70 de expansion del economizador. La tubena 62 de refrigerante del economizador interconecta la tubena 4 de refrigerante del circuito de refrigerante primario con el puerto 25 del economizador del compresor 20 en espiral que se abre en una etapa de presion intermedia de la camara de compresion en espiral.
En la realizacion representada, el intercambiador 60 de calor del economizador comprende un economizador 60 de intercambiador de calor de refrigerante a refrigerante que tiene un primer paso 64 de refrigerante y un segundo paso 66 de refrigerante dispuestos en relacion de transferencia de calor. El primer paso 64 de refrigerante forma parte del circuito de refrigerante primario y esta interpuesto en la tubena 4 de refrigerante del circuito de refrigerante primario aguas abajo con respecto al flujo refrigerante de la unidad 30 de intercambiador de calor del condensador y aguas arriba con respecto al flujo refrigerante de la unidad 40 de intercambiador de calor del evaporador. El segundo paso 66 de refrigerante forma parte del circuito del economizador y esta interpuesto en la tubena 62 de refrigerante del economizador aguas abajo con respecto al flujo refrigerante del dispositivo 70 de expansion del economizador. En la realizacion representada, la tubena 62 de refrigerante del economizador se conecta a la tubena 4 de refrigerante aguas arriba con respecto al flujo refrigerante del primer paso 64 del intercambiador 60 de calor de refrigerante a refrigerante. Sin embargo, en otra realizacion, la tubena 62 de refrigerante del economizador puede conectarse a la tubena 4 de refrigerante en una ubicacion aguas abajo con respecto al flujo refrigerante del primer paso 64 del intercambiador 60 de calor de refrigerante a refrigerante y aguas arriba con respecto al flujo refrigerante del dispositivo 50 de expansion del evaporador.
El dispositivo 70 de expansion del economizador mide el flujo refrigerante que pasa a traves de la tubena 62 de refrigerante del economizador y del segundo paso 66 del economizador 60 de intercambiador de calor de refrigerante a refrigerante en relacion de intercambio de calor con el refrigerante que pasa a traves del primer paso 64 del economizador 60 de intercambiador de calor de refrigerante a refrigerante para mantener un nivel deseado de sobrecalentamiento en el vapor de refrigerante que deja el segundo paso 66 del economizador 60 de intercambiador de calor para asegurar que no hay lfquido presente en el mismo. En una realizacion, el dispositivo 70 de expansion del economizador comprende una valvula de expansion termostatica que mide el flujo refrigerante en respuesta a una senal indicativa de la temperatura o presion del refrigerante detectada por el dispositivo 67 de deteccion, que puede ser un elemento de deteccion de temperatura convencional, tal como un bulbo o termopar montado a la tubena 62 de refrigerante aguas abajo del segundo paso 66 de intercambiador 60 de calor del economizador.
El dispositivo 72 de control de flujo del economizador se puede posicionar de forma selectiva bien en una primera posicion abierta o bien en una segunda posicion cerrada. Cuando el dispositivo 72 de control de flujo del economizador es posicionado en la primera posicion abierta, el refrigerante fluye a traves de la tubena 62 de refrigerante del economizador como se ha medido por el dispositivo 70 de expansion del economizador. Cuando el dispositivo 72 de control de flujo del economizador es posicionado en la segunda posicion cerrada, se bloquea el flujo de refrigerante a traves de la tubena 62 de refrigerante del economizador. En una realizacion, el dispositivo 72 de control de flujo del economizador puede comprender una valvula de solenoide convencional de control de flujo, de dos posiciones, de activacion/desactivacion.
En una realizacion, la unidad 10 de refrigeracion incluye un circuito de flujo de derivacion que tiene una tubena 82 de refrigerante de derivacion que interconecta la tubena 62 de refrigerante del economizador en comunicacion de flujo con la tubena 6 de refrigerante de circuito de refrigerante primario, y un dispositivo 80 de control de flujo de derivacion. La tubena 82 de refrigerante de derivacion se conecta a la tubena 62 de refrigerante del economizador en una ubicacion aguas abajo con respecto al flujo refrigerante del segundo paso 66 del intercambiador 60 de calor del economizador y se conecta a la tubena 6 de refrigerante en una ubicacion aguas arriba con respecto al flujo refrigerante del puerto 23 de succion del compresor 20 en espiral y aguas abajo con respecto al flujo refrigerante de la salida de la unidad 40 de intercambiador de calor del evaporador. El dispositivo 80 de control de flujo de derivacion esta interpuesto en la tubena 82 de refrigerante de derivacion y se puede posicionar de forma selectiva bien en una primera posicion abierta o bien en una segunda posicion cerrada.
Cuando el dispositivo 80 de control de flujo de derivacion esta en la posicion abierta, el dispositivo 72 de control de flujo del economizador es posicionado siempre en la posicion cerrada, impidiendo asf el flujo desde la tubena 4 de refrigerante a traves del segundo paso 66 del intercambiador 60 de calor del economizador. Por lo tanto, cuando el dispositivo 80 de control de flujo de derivacion es posicionado en la primera posicion abierta, un vapor de refrigeracion de presion intermedia sale del puerto 25 del economizador del compresor 20 en espiral hacia y a traves de la tubena 62 de refrigerante del economizador hacia y a traves de la tubena 82 de refrigerante de derivacion a la tubena 6 de refrigerante del circuito de refrigerante primario aguas abajo de la salida de refrigerante de la unidad 40 de intercambiador de calor del evaporador y pasa al puerto 23 de succion del compresor 20 en espiral, descargando por tanto la capacidad de refrigeracion potencial, que esta reduciendo la cantidad de flujo de refrigeracion de alta presion que descarga desde el compresor 20 en espiral. Cuando el dispositivo 80 de control de flujo de derivacion es posicionado en la segunda posicion cerrada, se bloquea el flujo del refrigerante de presion intermedia desde el puerto 25 del economizador del compresor 20 en espiral a traves de la tubena 82 de derivacion. Cuando la unidad 10 de refrigeracion es operada en el modo economizado, el dispositivo 72 de control de flujo del economizador es abierto y la valvula 80 de control de flujo de derivacion es cerrada, por lo que cualquier vapor de refrigerante que pasa a traves del segundo paso 66 del intercambiador 60 de calor del economizador pasa a traves de la tubena 62 de refrigerante del economizador al puerto 25 del economizador. En una realizacion, el dispositivo 80 de control de flujo de derivacion puede comprender una valvula de solenoide convencional de control de flujo, de dos posiciones, de activacion/desactivacion.
En una realizacion, la unidad 10 de refrigeracion puede incluir tambien un circuito de inyeccion de lfquido que incluye una tubena 86 de refrigerante lfquido que interconecta la tubena 4 de refrigerante del circuito de refrigerante primario en comunicacion de flujo con la tubena 6 de refrigerante del circuito de refrigerante primario, y un dispositivo 88 de control de flujo de inyeccion de lfquido. La tubena 86 de refrigerante lfquido se conecta a la tubena 4 de refrigerante del circuito de refrigerante primario en una ubicacion aguas abajo con respecto al flujo refrigerante del intercambiador 40 de calor del condensador y aguas arriba con respecto al flujo refrigerante del primer paso 64 del intercambiador 60 de calor del economizador. El dispositivo 88 de control de flujo de inyeccion de lfquido esta interpuesto en la tubena 86 de inyeccion de lfquido y se puede posicionar de forma selectiva o bien en una primera posicion abierta o bien en una segunda posicion cerrada. Cuando el dispositivo 88 de control de flujo de inyeccion de lfquido es posicionado en la primera posicion abierta, el refrigerante fluye a traves de la tubena 86 de inyeccion de lfquido a la tubena 6 de refrigerante para reducir el grado de sobrecalentamiento del vapor refrigerante que pasa al puerto 23 de succion del compresor 20 en espiral. Cuando el dispositivo 88 de control de flujo de inyeccion de lfquido es posicionado en la segunda posicion cerrada, se bloquea el flujo de refrigerante a traves de la tubena 86 de inyeccion de lfquido. En una realizacion, el dispositivo 88 de control de flujo de inyeccion de lfquido puede comprender una valvula de solenoide convencional de control de flujo, de dos posiciones, de activacion/desactivacion.
La unidad de refrigeracion incluye tambien un controlador 150 electronico que controla la operacion de varios componentes del sistema de refrigeracion. El controlador 150 puede incluir un microprocesador 152, una memoria 154 asociada, y una placa 156 de entrada/salida, y un convertidor 158 analogico a digital que recibe senales de temperatura y presion desde varios puntos en el sistema, niveles de humedad, entradas de corriente y entradas de tension. En una realizacion, el controlador 150 puede comprender un controlador de microprocesador tal como, a modo de ejemplo, pero no de limitacion, un controlador de MicroLink™ disponible procedente de Carrier Corporacion of Syracuse, N.Y., USA. El controlador 150 electronico esta configurado para operar la unidad 10 de refrigeracion para mantener un entorno termico predeterminado dentro del volumen interior encerrado, es decir la caja de carga, del remolque en donde se ha almacenado el producto. El controlador 150 electronico mantiene el entorno predeterminado mediante el control de forma selectiva de la operacion del compresor 20 en espiral economizado, el ventilador o ventiladores 34 del condensador asociados con el serpentm 32 de intercambiador de calor del condensador, el ventilador o ventiladores 44 del evaporador asociados con el serpentm 42 de intercambiador de calor del evaporador, el dispositivo 72 de control de flujo del economizador, el dispositivo 80 de control de flujo de derivacion y el dispositivo 88 de control de flujo de inyeccion de lfquido, si estan presentes. Por ejemplo, cuando se requiere el enfriamiento del entorno dentro de la caja, el controlador 150 electronico conmuta la corriente electrica de CA desde el generador 300 al motor 22 de accionamiento del compresor para activar el motor 22 de accionamiento y alimentar el compresor 20 en espiral, asf como para alimentar de forma separada los motores asociados con el ventilador o ventiladores 34 del condensador y el ventilador o ventiladores 44 del evaporador.
Adicionalmente, para facilitar el control de la unidad 10 de refrigeracion, el controlador 150 vigila tambien los parametros operativos en varios puntos en el sistema de refrigeracion a traves de una pluralidad de sensores y transductores que generan una valvula de resistencia variable indicativa del parametro particular detectado. Entre los sensores y transductores que pueden ser proporcionados estan: un sensor de temperatura de aire ambiente, un transductor de
presion de succion de compresor, un sensor de temperatura de succion de compresor, un transductor de presion de descarga de compresor, un sensor de temperatura de descarga de compresor, un sensor de temperatura de aire de retorno, y un sensor de temperatura de aire de caja. Los sensores y transductores antes mencionados son simplemente ejemplos de algunos de los distintos sensores/transductores que pueden estar asociados con la unidad 10 de refrigeracion, y no estan destinados a limitar el tipo de sensores o transductores que pueden ser incluidos.
Como se ha observado previamente, el generador 300 suministra corriente electrica de CA para alimentar el motor 22 de compresor para accionar el compresor 20 en espiral. La energfa consumida por el compresor 20 en espiral economizado durante la operacion vana directamente con el caudal de masa del refrigerante emitido por el compresor 20. El caudal de masa del refrigerante emitido por el compresor 20 en espiral economizado vana directamente con la carga de refrigeracion sobre el compresor 20 en espiral economizado. La carga de refrigeracion sobre el compresor 20 en espiral economizado depende de una serie de factores, que incluyen la temperatura exterior ambiente, TAM, en la temperatura de caja, TBX, que es la temperatura que es mantenida dentro del interior del remolque es decir la caja de carga, en donde se ha almacenado el producto que es transportado. Asf, el amperaje de la corriente de CA es una medicion indirecta de la energfa que esta siendo consumida.
El controlador 150, durante la operacion de la unidad 10 de refrigeracion, vigila la corriente electrica consumida por el motor 22 de accionamiento de compresor, los motores 36 de ventilador del condensador, los motores 46 de ventilador del evaporador, y otros componentes electricos del sistema para determinar el consumo total de corriente del sistema. Cuando la unidad 10 de refrigeracion es operada durante el despliegue de la temperatura de caja o mantenimiento de una temperatura de caja muy baja bajo condiciones de temperatura ambiente elevada, la demanda de capacidad de refrigeracion sobre el compresor 20 en espiral economizado esta a un maximo y la corriente electrica consumida por el compresor 20 estara tambien a su maximo. El controlador 150 comparara el consumo total de corriente real con una energfa electrica maxima disponible predeterminada a la velocidad de operacion, por ejemplo, o bien a una alta velocidad o bien a una baja velocidad, del motor 200 que alimenta el generador 300.
Si esta disponible suficiente corriente, el controlador 150 colocara el dispositivo 72 de control de flujo del economizador en la posicion abierta poniendo por tanto el circuito del economizador en funcionamiento por lo que el vapor de refrigerante es inyectado a traves del puerto 25 del economizador al compresor 20 en espiral aumentando por tanto el caudal de masa a traves del compresor y la capacidad de refrigeracion del compresor 20. Si, sin embargo, la energfa disponible, es decir corriente electrica, emitida desde el generador 300 es insuficiente para permitir la operacion u operacion continuada del compresor 20 en espiral en el modo economizado, el controlador 150 colocara el dispositivo 72 de control de flujo del economizador en la posicion cerrada, bloqueando por tanto el flujo de refrigeracion a traves del circuito del economizador y continuando la operacion del compresor en espiral en un modo no economizado a su maxima capacidad de diseno. Durante la operacion a alta capacidad de refrigeracion, ya sea en el modo economizado o en el modo no economizado, el controlador 150 colocara el dispositivo 80 de control de flujo de derivacion en la posicion cerrada.
Cuando la demanda de refrigeracion sobre la unidad 10 de refrigeracion esta por debajo de la capacidad de diseno maxima, tal como durante el control de temperatura de la caja que sigue al despliegue a una temperatura de caja relativamente moderada bajo condiciones de temperatura ambiente similarmente moderadas, el controlador 150 asegurara que el dispositivo 72 de control de flujo del economizador es colocado en la posicion cerrada y coloca el dispositivo 80 de control de flujo de derivacion en la posicion abierta. Con el dispositivo 80 de control de flujo de derivacion en la posicion abierta, el vapor de refrigeracion de presion intermedia pasa fuera del puerto 25 del economizador del compresor 20 en espiral hacia y a traves de la tubena 62 de refrigerante del economizador hacia y a traves de la tubena 82 de refrigerante de derivacion a la tubena 6 de refrigerante del circuito de refrigerante primario aguas abajo de la salida de refrigerante de la unidad 40 de intercambiador de calor del evaporador y pasa al puerto 23 de succion del compresor 20 en espiral. Asf, se reduce la cantidad de vapor de refrigerante a alta presion que se descarga desde el puerto 21 de descarga del compresor 20 en espiral al circuito de refrigerante primario y a partir de a h a traves del serpentm 42 del evaporador, reduciendo por tanto la capacidad de refrigeracion del sistema.
Asf, el controlador 150 operara de forma selectiva la unidad 10 de refrigeracion en uno de entre el modo economizado, el modo no economizado o el modo de derivacion en respuesta no solamente a la demanda de refrigeracion impuesta sobre el sistema, sino tambien en respuesta a la energfa disponible que puede generarse mediante el generador 300 electrico accionado por motor. La inclusion de un compresor 20 en espiral economizado en combinacion con un circuito del economizador en la unidad 10 de refrigeracion y un circuito de derivacion en todo el sistema de refrigeracion de remolque electrico de la invencion permite al controlador optimizar el rendimiento del sistema de refrigeracion para la potencia de motor disponible y la salida del generador a lo largo de la envolvente operativa del sistema de refrigeracion. Este grado de optimizacion mejorado no es posible en todos los sistemas de refrigeracion convencionales de remolque electrico que incorporan un compresor alternativo sin un circuito del economizador como en la tecnica anterior.
Adicionalmente, la inclusion de un compresor 20 en espiral economizado en combinacion con un circuito del economizador en la unidad 10 de refrigeracion en todo sistema de refrigeracion de remolque electrico de la invencion da como resultado requisitos de potencia reducidos y requisitos de generador reducidos para cumplir la misma capacidad de refrigeracion del sistema cuando se compara con todo sistema de refrigeracion convencional de remolque electrico que incorpora un compresor alternativo sin un circuito del economizador como en la tecnica anterior, exhibiendo tambien consumo de combustible y niveles de emision reducidos. Debido a las ganancias de eficiencia realizadas con la inclusion de un compresor 20 en espiral economizado en combinacion con un circuito del economizador en la unidad 10 de
refrigeracion en todo sistema de refrigeracion de remolque electrico de la invencion, para una demanda de capacidad dada, se requiere menos potencia de motor. Por lo tanto, se puede reducir el tamano del motor, es decir el accionador 200 principal. Tambien, se puede reducir el tamano del generador 300 ya que la demanda maxima de corriente requerida es inferior. Asf, hay mas espacio de diseno disponible para la colocacion de componentes de refrigeracion dentro de las limitaciones de espacio de diseno estrictas dentro del armazon estructural de soporte montado al remolque.
La terminologfa usada en este documento es para el proposito de descripcion, no de limitacion. Los detalles estructurales y funcionales espedficos descritos en este documento no han de ser interpretados como limitativos, sino simplemente como base para la ensenanza de un experto en la tecnica para emplear la presente invencion. Mientras la presente invencion ha sido mostrada y descrita particularmente con referencia a las realizaciones, se reconocera por los expertos en la tecnica que pueden ser hechas varias modificaciones sin desviarse del alcance de la invencion como se ha definido por las reivindicaciones. Los expertos en la tecnica reconoceran tambien las equivalencias que pueden ser sustituidas para los elementos descritos con referencia a las realizaciones ejemplares descritas en este documento sin desviarse del alcance de la presente invencion como se ha definido por las reivindicaciones.
Por lo tanto, se pretende que la presente descripcion no este limitada a la realizacion o realizaciones particulares descritas, pero que la descripcion incluira todas las realizaciones que caen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (8)
1. - Un sistema de refrigeracion de remolque alimentado electricamente que comprende:
un compresor (20) en espiral economizado que tiene un puerto (21) de descarga, un puerto (23) de succion, un puerto (25) de inyeccion de etapa de presion intermedia, y un motor (22) de accionamiento electrico;
una unidad (30) de intercambiador de calor del condensador que tiene una entrada de refrigerante acoplada en comunicacion de flujo refrigerante con el puerto de descarga de dicho compresor de una salida de refrigerante, y un conjunto de ventilador del condensador que tiene al menos un motor (36) de ventilador electrico;
una unidad (40) de intercambiador de calor del evaporador que tiene una salida de refrigerante acoplada en comunicacion de flujo refrigerante con el puerto de succion de dicho compresor y una entrada de refrigerante acoplada en comunicacion de flujo refrigerante con la salida de refrigerante del intercambiador de calor del condensador, formando por tanto un circuito de refrigerante primario, y un conjunto de ventilador del evaporador que tiene al menos un motor electrico (46) de ventilador;
un dispositivo (50) de expansion del evaporador dispuesto en el circuito de refrigerante primario en asociacion operativa con el evaporador;
un generador (300) electrico accionado por motor para producir corriente electrica de CA para alimentar el motor de accionamiento del compresor, el motor de ventilador del condensador y el motor de ventilador del evaporador;
un circuito del economizador asociado de forma operativa con el compresor en espiral economizado y en comunicacion de flujo refrigerante con el puerto de inyeccion de etapa de presion intermedia del compresor en espiral economizado; y
un controlador (150) para determinar una energfa requerida para operar el sistema de refrigeracion incluyendo el motor de accionamiento del compresor, el motor de ventilador del condensador y el motor de ventilador del evaporador;
en donde el controlador abre de forma selectiva el circuito del economizador y opera el compresor en el modo economizado si la energfa disponible procedente de dicho generador electrico accionado por motor excede la energfa requerida para la operacion del sistema de refrigeracion en el modo economizado;
en donde el controlador cierra selectivamente el circuito del economizador y opera el compresor en el modo no economizado si la energfa disponible procedente de dicho generador electrico accionado por motor es menor que la energfa requerida para la operacion del sistema de refrigeracion en el modo economizado.
2. - El sistema de refrigeracion de remolque alimentado electricamente como se ha mencionado en la reivindicacion 1 que comprende ademas un circuito de derivacion asociado de forma operativa con el circuito de refrigerante primario y el circuito de refrigerante del economizador.
3. - El sistema de refrigeracion de remolque alimentado electricamente como se ha mencionado en la reivindicacion 2, en donde el controlador abre de forma selectiva el circuito de derivacion durante la baja demanda de capacidad de refrigeracion sobre el sistema de refrigeracion.
4. - El sistema de refrigeracion de remolque alimentado electricamente como se ha mencionado en la reivindicacion 1 en donde dicho compresor (20) en espiral comprende un compresor en espiral cerrado hermeticamente.
5. - El sistema de refrigeracion de remolque alimentado electricamente como se ha mencionado en la reivindicacion 1 en donde el circuito del economizador incluye un economizador (60) de intercambiador de calor de refrigerante a refrigerante que tiene un primer paso (64) de refrigerante y un segundo paso (66) de refrigerante dispuestos en relacion de intercambio de calor, el primer paso de refrigerante dispuesto en el circuito de refrigerante primario aguas abajo con respecto al flujo refrigerante del intercambiador (30) de calor del condensador y aguas arriba con respecto al flujo refrigerante del dispositivo (50) de expansion del evaporador, y el segundo paso de refrigerante dispuesto en el circuito de refrigerante del economizador en comunicacion de flujo refrigerante con dicho circuito del economizador.
6. - Un metodo para optimizar la operacion del sistema de refrigeracion de remolque alimentado electricamente que incluye una unidad de refrigeracion que incluye un compresor (20) de refrigeracion accionado por un motor electrico, una unidad (30) de intercambiador de calor del condensador que tiene al menos un ventilador (34) del condensador accionado por un motor (36) electrico, y una unidad (40) de intercambiador de calor del evaporador que tiene al menos un ventilador (44) del evaporador accionado por un motor (36) electrico, el compresor de refrigeracion, la unidad de intercambiador de calor del condensador y la unidad de intercambiador de calor del evaporador acoplados en comunicacion de flujo refrigerante en un circuito de refrigerante primario, y un generador (300) electrico para proporcionar energfa a cada uno del motor de accionamiento del compresor, el motor de ventilador del condensador y el motor de ventilador del operador, comprendiendo dicho metodo:
proporcionar un compresor (20) en espiral que se puede operar selectivamente en un modo economizado o un modo no economizado como el compresor de refrigeracion;
proporcionar un circuito del economizador en asociacion operativa con el compresor en espiral, estando el circuito del economizador abierto o cerrado de forma selectiva;
determinar una energfa maxima disponible desde el generador electrico;
determinar una energfa requerida total para operar el sistema de refrigeracion que incluye el motor de accionamiento del compresor, el motor de ventilador del condensador y el motor de ventilador del evaporador;
abrir de forma selectiva el circuito del economizador y operar el compresor en el modo economizado si la energfa maxima disponible excede la energfa requerida total para la operacion del sistema de refrigeracion en el modo economizado; y cerrar de forma selectiva circuito del economizador y operar el compresor en el modo no economizador si la energfa maxima disponible es menor que la energfa requerida total para la operacion del sistema de refrigeracion en el modo economizado.
7. - El metodo como se ha mencionado en la reivindicacion 6 que comprende ademas:
proporcionar un circuito de derivacion que conecta un escenario (25) de presion intermedia del compresor (20) en espiral en comunicacion de flujo refrigerante con una entrada (23) de succion del compresor en espiral, siendo el circuito de derivacion abierto o cerrado de forma selectiva; y
abrir de forma selectiva el circuito de derivacion durante la baja demanda de capacidad de refrigeracion sobre el sistema de refrigeracion.
8. - El metodo como se ha mencionado en la reivindicacion 6, que comprende:
proporcionar un circuito de derivacion que conecta un escenario de presion intermedia del compresor (20) en espiral en comunicacion de flujo refrigerante con una entrada de succion del compresor en espiral, siendo el circuito de derivacion abierto cerrado de forma selectiva;
abrir de forma selectiva circuito del economizador y cerrar el circuito de derivacion y operar el compresor en el modo economizado si la energfa maxima disponible excede la energfa requerida total para la operacion del sistema de refrigeracion en el modo economizado cuando la demanda de refrigeracion determinada esta a una capacidad de diseno del sistema de refrigeracion;
cerrar de forma selectiva el circuito del economizador y cerrar el circuito de derivacion y operar el compresor en el modo no economizado si la energfa maxima disponible es menor que la energfa requerida total para la operacion del sistema de refrigeracion en el modo economizado cuando la demanda de refrigeracion determinada esta a una capacidad de diseno del sistema de refrigeracion; y
cerrar de forma selectiva circuito del economizador y abrir el circuito de derivacion y operar el compresor en el modo no economizador si la energfa disponible excede la energfa requerida total para la operacion del sistema de refrigeracion en el modo no economizado cuando la demanda de refrigeracion determinada esta por debajo de una capacidad de diseno del sistema de refrigeracion.
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