ES2895945T3 - Sistema de colector HVAC inteligente - Google Patents

Abstract

Un sistema de colector inteligente (100) para monitorizar el funcionamiento de una unidad HVAC (106), comprendiendo el sistema: un colector inteligente (102) que comprende un colector de refrigerante (110) conectable a la unidad HVAC y una unidad electrónica (112) configurada para obtener, a través del colector de refrigerante, datos de medición relacionados con las condiciones operativas de la unidad HVAC; y una plataforma inteligente (104) configurada para comunicarse de manera inalámbrica con el colector inteligente para adquirir los datos de medición del colector inteligente, en donde la plataforma inteligente incluye capacidades de GPS, capacidades de comunicación inalámbrica por internet y un monitor; en donde la plataforma inteligente está configurada para ejecutar una aplicación de software (200) para obtener datos de localización GPS para la unidad HVAC y obtener, a través de comunicaciones inalámbricas por internet, datos asociados a la unidad HVAC, y para visualizar a través del monitor información de usuario que comprende los datos de medición y los datos relacionados con al menos uno de los datos de localización GPS y los datos asociados a la unidad HVAC.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de colector HVAC inteligente

Campo de la invención

La invención se refiere a sistemas de calentamiento, ventilación, acondicionamiento de aire y refrigeración (HVAC/R o, más habitualmente, HVAC). Más específicamente, la invención se refiere a un sistema que incluye un aparato y un método para monitorizar el funcionamiento de los sistemas HVAC; adquirir, gestionar, compartir y notificar datos relacionados con los sistemas HVAC; evaluar el rendimiento de los sistemas HVAC; e instalar, resolver los problemas y hacer el mantenimiento de los sistemas HVAC.

Antecedentes de la invención

Los sistemas HVAC son ampliamente conocidos. "Acondicionamiento de aire" es una expresión general para un proceso que mantiene las condiciones de confort en un área definida. El acondicionamiento de aire incluye el calentamiento sensible del aire (denominado, en general, calentamiento), el enfriamiento sensible y/o la deshumidificación del aire (denominado, en general, acondicionamiento de aire, que puede abreviarse como A/C), la humidificación del aire y la limpieza o filtrado del aire. El HVAC o acondicionamiento de aire, tal como se usa en el presente documento, también incluye sistemas de refrigeración (por ejemplo, neveras y congeladores a escala de consumo, comercial e industrial). Por lo tanto, en la presente descripción, HVAC puede abarcar y describir cualquier proceso o equipo de calentamiento, ventilación, acondicionamiento de aire o refrigeración. Además, una "unidad de A/C" puede referirse a una unidad de acondicionamiento de aire convencional, una unidad de refrigeración o una bomba de calor.

Todos los sistemas de refrigeración o A/C convencionales comparten los mismos componentes básicos: un compresor, un serpentín de condensador, un dispositivo de medición y un serpentín de evaporador. Los compresores comprimen el refrigerante gaseoso y lo convierten en un líquido subenfriado. Los serpentines de condensador permiten que el refrigerante disipe el calor y se convierta en un líquido subenfriado. Los dispositivos de medición controlan el flujo del refrigerante subenfriado hacia el serpentín de evaporador. Los serpentines de evaporador exponen el refrigerante a la carga del sistema convirtiendo el refrigerante en un gas sobrecalentado. Los dispositivos de medición habituales son los tubos capilares y, en los nuevos sistemas, las válvulas de expansión termostáticas (TXV).

El estudio del aire y sus propiedades se llama psicrometría. Las unidades de medida psicrométricas habituales son la temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo húmedo, humedad relativa y entalpía. Los técnicos de HVAC estudian la psicrometría para predecir con precisión las propiedades finales del aire acondicionado y también para determinar si el equipo de acondicionamiento está funcionando de la forma en que fue diseñado para operar. El aire tiene masa y peso, y, por lo tanto, puede almacenar energía térmica. La cantidad de calor que puede almacenar el aire depende de las condiciones del aire. Al determinar el caudal másico y comprender las propiedades del aire y las reglas de la psicrometría, puede cuantificarse la cantidad de calor añadido o eliminado del aire por el dispositivo de acondicionamiento. Comprender el flujo de aire del sistema es fundamental para comprender el rendimiento del sistema.

El cambio de fase de un refrigerante (de líquido a gas y de nuevo a líquido) en un sistema cerrado es lo que permite que el refrigerante transfiera energía térmica. Para determinar el estado de fase y la capacidad de transporte de energía de un refrigerante en cualquier punto del sistema, debe conocerse tanto la presión como la temperatura del refrigerante. Los manómetros se usan normalmente para medir las presiones del refrigerante y los termómetros de contacto se usan para medir las temperaturas de línea (tubo) de refrigerante para inferir la temperatura del refrigerante.

Las mediciones que normalmente toman los técnicos por sí mismos significan poco sin el conocimiento del funcionamiento del diseño. Todos los fabricantes de equipos con certificación de calidad tienen sus sistemas probados y verificada su eficiencia según los estándares del Instituto de acondicionamiento de aire, calentamiento y refrigeración (AHRI). También podrían usarse otros estándares de laboratorio de pruebas independientes para las pruebas y la verificación de la eficiencia. Las unidades que tienen una etiqueta de guía energética se han probado y su eficiencia solo puede garantizarse si los componentes coinciden, la carga de refrigerante de sistema es correcta, el flujo de aire está configurado correctamente y el sistema está instalado según las instrucciones del fabricante, incluido el tamaño adecuado del equipo.

Para lograr la eficiencia deseada, todos los fabricantes diseñan sus equipos para operar a su capacidad nominal en un conjunto de condiciones a su máximo rendimiento. Estas condiciones se conocen como condiciones estándar AHRI y son las siguientes:

• Aire interior = 26,7 °C (80 °F)

• Humedad relativa = 50 %

• Aire exterior = 35 °C (95 °F)

Todos los equipos enumerados en el directorio del AHRI operan a la capacidad nominal en las condiciones estándar AHRI. Debido a que las condiciones estándar AHRI se encuentran en el extremo superior del intervalo normal para el confort humano, se han establecido unas condiciones operativas estándar, o condiciones operativas habituales, como condiciones de diseño para el equipo en el campo.

• Aire interior = 23,9 °C (75 °F)

• Humedad relativa = 50 %

• Aire exterior = 35 °C (95 °F)

En estas condiciones, el equipo puede tener una capacidad operativa ligeramente menor y el equipo operará con diferentes características operativas. Junto con las condiciones operativas estándar, también se han establecido unas condiciones para el flujo de aire y las temperaturas del serpentín y el intervalo operativo. La mayoría, si no todos los fabricantes, diseñan estos grados de equipos para un flujo de aire nominal de 3,22 metros cúbicos por minuto (CMM) por kilovatio hora (kWH) (400 pies cúbicos por minuto (CFM) de flujo de aire por tonelada) para un enfriamiento de A/C y 3,62 CMM/kWH (450 CFM/t) para bombas de calor.

Las pruebas estándar del gobierno determinan la calificación de eficiencia energética de los equipos HVAC residenciales (cítese CFR). Esta calificación se conoce como relación de eficiencia energética estacional, o SEER. Las calificaciones SEER más altas significan equipos más eficientes. Las siguientes tablas ilustran algunas características e intervalos operativos nominales para equipos de acondicionamiento de aire de estos grados estándar en ciertas condiciones operativas de diseño:

expansión térmica o termostática (TXV). el aire exterior que pasa sobre el mismo.

• El refrigerante en el evaporador hervirá a 4,4 °C (40 °F). (23,9 °C (75 °F) aire interior -19,4 °C (35 °F) diferencia de temperatura de Condiciones operativas de diseño: diseño = 4,5 °C (40 °F) temperatura de saturación).

• Aire interior: 23,9 °C (75 °F).

• Humedad relativa: 50 %. • El refrigerante en el condensador se condensará a 48,9 °C (120 • Aire exterior: 35 °C (95 °F). °F). (35 °C (95 °F) aire exterior + 13,9 °C (25 °F) diferencia de temperatura de diseño = 48,9 °C (120 °F) temperatura de saturación).

• Flujo de aire de evaporador = nominal 3,22 CMM/kWH (400 CFM/t).

• El sobrecalentamiento medido debe ser = 4,4 a 5,6 °C (8-10 °F).

• El subenfriamiento medido debe ser = 3,3 a 4,4 °C (6-8 °F). • La presión de aspiración debe ser = 472,3 kPa (+/-13,8 kPa)

(68,5 PSIG (+/-2 PSIG)).

*Nota: siempre que sea posible • La presión de lado alto debe ser = 1792 kPa (+/-13,8 kPa) (259,9 consúltense las especificaciones del PSIG (+/-2 PSIG)).* *

fabricante. • La temperatura de línea de aspiración debe ser de 4,4 °C de saturación más 4,4 a 5,6 °C = -8,8 a 10 °C de sobrecalentamiento (40 °F de saturación 8-10 °F de sobrecalentamiento = 48-50 °F).

• La temperatura de línea de líquido debe ser de 48,9 °C de saturación menos 3,3 a 4,4 °C de subenfriamiento = 45,6 a 44,5 °C (120 °F de saturación - 6-8 °F de subenfriamiento = 114-112

** La presión de descarga más baja frente al J eqEl

ui_po__ de__ ef_ic_ie_nc_ia__ es_t_án_d_a_r_ pr_o_po_rc_io_n_a_ u_n_a_ d_ife_r_en_c_ia_ d_e_____ presión más pequeña en el compresor y requiere menos energía para operar, lo que hace que el sistema sea más eficiente. La mayor eficiencia tiene el coste de un funcionamiento deficiente cuando se opera en condiciones ambientales bajas. Algunos fabricantes han incorporado un ventilador de condensador de dos velocidades para solucionar este problema. Aun así, un motor de dos velocidades y el control para operarlo cuestan más por adelantado. La mejora de la eficiencia se amortizará sola.______________________________

continuación

Cuando se carga un sistema de refrigeración, deben seguirse las siguientes etapas:

1. Inspeccione los filtros, serpentines de evaporador, serpentines de condensador y ventilador para suciedad y límpielos si es necesario. Si se lava el condensador, déjelo secar antes de cargar.

2. Asegúrese de que el flujo de aire de evaporador sea correcto. (Nominal 3,22 CMM/kWH (400 CFM/tonelada) para A/C (2,82 CMM/kWH (350 CFM/tonelada) en áreas húmedas) 3,62 CMM/kWH (450 CFM/tonelada) para bombas de calor)

3. Determine el tipo de refrigerante.

4. Determine el tipo de dispositivo de medición.

5. Mida las condiciones del aire ambiente interior/exterior (bulbo húmedo y bulbo seco).

6. Determine el sobrecalentamiento o subenfriamiento adecuado. (Utilice la tabla del fabricante si está disponible).

7. Conecte el analizador de sistema de refrigeración (RSA) a las piezas de válvula de servicio.

8. Conecte la sonda de temperatura (a la línea de aspiración para medir el sobrecalentamiento, a la línea de líquido para medir el subenfriamiento).

9. Verifique la selección de refrigerante en el colector.

10. Determine los requisitos de carga

Cargue directamente por sobrecalentamiento o subenfriamiento.

Nota: observe las presiones durante la carga mediante métodos de sobrecalentamiento y subenfriamiento para asegurarse de que el sistema está operando adecuadamente. Verifique siempre el evaporador y el sobrecalentamiento total en los sistemas TXV para asegurar el funcionamiento correcto de la TXV.

11. Verifique que las presiones del sistema y las temperaturas de saturación estén dentro de los criterios de diseño del fabricante.

La desviación de la carga correcta tendrá un impacto negativo en el rendimiento o el funcionamiento del sistema de refrigeración. Los sistemas que utilizan un dispositivo de medición fijo sin ningún otro problema mecánico y un flujo de aire y una carga adecuados presentarán los siguientes síntomas si se cargan inadecuadamente a una carga baja (subcarga):

■ Presión de aspiración baja.

■ Presión de líquido baja.

■ Sobrecalentamiento total alto.

■ Amperaje de compresor bajo.

■ Rendimiento de sistema deficiente.

■ El serpentín puede estar congelado.

■ Posible sobrecalentamiento del compresor.

Los sistemas que utilizan un dispositivo de medición fijo sin ningún otro problema mecánico y un flujo de aire y una carga adecuados presentarán los siguientes síntomas si se cargan inadecuadamente a una carga alta (sobrecarga):

■ Presión de aspiración alta.

■ Presión de líquido alta.

■ Sobrecalentamiento total bajo.

■ Posiblemente un amperaje más alto que los compresores normales.

■ Rendimiento de sistema deficiente.

■ Falta de control de humedad.

Los sistemas que utilizan una TXV sin ningún otro problema mecánico y un flujo de aire y una carga adecuados presentarán los siguientes síntomas si se cargan inadecuadamente a una carga baja (subcarga):

■ Sobrecalentamiento de evaporador normal o alto.

■ Subenfriamiento de condensador bajo.

■ Rendimiento deficiente a carga total o parcial.

■ Posible sobrecalentamiento del compresor.

Los sistemas que utilizan una TXV sin ningún otro problema mecánico y un flujo de aire y una carga adecuados presentarán los siguientes síntomas si se cargan inadecuadamente a una carga baja (subcarga):

■ Normal sobrecalentamiento de evaporador.

■ Presión de líquido alta.

■ Subenfriamiento de condensador alto.

■ Rendimiento deficiente a carga total o parcial.

Los estudios de la industria muestran que aproximadamente el 70 % de los sistemas de acondicionamiento de aire residenciales operan con problemas de carga de refrigerante y flujo de aire. A diferencia de las pruebas de laboratorio realizadas en un solo conjunto de condiciones estrictas, la carga de un sistema de acondicionamiento de aire en el terreno por parte de un técnico es a menudo un proceso complicado y dinámico debido a condiciones no estándar y condiciones de carga en constante cambio que los técnicos encuentran habitualmente. A medida que las condiciones de carga cambian o varían de las condiciones estándar dentro o fuera (condiciones ambientales) del espacio acondicionado, también lo hacen los objetivos operativos y de rendimiento. Las presiones del sistema, temperaturas de saturación, sobrecalentamiento, subenfriamiento, división sensible latente de flujo de aire, consumo de energía y producción de trabajo varían a medida que la carga o la fuente de alimentación (tensión) aumentan o disminuyen. Factores de instalación como la resistencia de conjunto de líneas, la elevación del aislamiento de línea de aspiración y el diseño de conductos también influyen en el rendimiento. Además, cuando un sistema está en servicio (especialmente cuando se añade o se quita refrigerante), las características operativas varían de nuevo a medida que el sistema alcanza un nuevo punto de equilibrio que cambia de nuevo la capacidad y la velocidad a la que se maneja la carga sensible y latente. Determinar cuándo se alcanza este nuevo estado de equilibrio también es un desafío que puede generar tiempos de espera excesivos para completar el servicio.

Debido a que a menudo no se tiene en cuenta en el campo un objetivo en constante movimiento y las variables asociadas a la instalación, la adquisición y gestión de los datos usados para resolver los indicadores de rendimiento objetivo también deben ser tan dinámicos como el propio sistema para evaluar con mayor precisión el rendimiento del sistema en la práctica de campo. La gestión de todos los datos de forma independiente y manual requiere que el técnico recopile de manera rápida y cuidadosa los datos de medición, use varias tablas de consulta y realice cálculos manuales que pueden dar lugar a muchos errores, desde la simple transcripción a la del cálculo, o incluso a cambios resultantes en las condiciones de carga más rápido de lo que pueden obtenerse los datos a mano. Adicionalmente, las lecturas y los cálculos no son humanamente posibles en tiempo real; y las variables están cambiando en la presentación en tiempo real, a lo mejor, una imagen borrosa del rendimiento operativo. Estos problemas se amplifican bajo carga baja y durante períodos de condiciones ambientales bajas debido a las características del sistema y al corto período de tiempo que el sistema opera para cumplir los requisitos de carga. El cálculo manual es menos preciso y está sujeto a más errores y técnicas engorrosas, por lo que a menudo no es práctico hacerlo en muchas instalaciones de campo.

El documento US 8.322.151 desvela sistemas y métodos para recopilar datos y diagnosticar el estado de un acondicionador de aire que comprende tres transmisores inalámbricos, dos sensores de presión, cinco sensores de temperatura, un sensor de humedad, un receptor inalámbrico y un dispositivo informático.

Sumario de la invención

El sistema de colector inteligente HVAC está diseñado para gestionar de manera constante y dinámica el proceso de adquisición de datos y para medir y calcular los indicadores de rendimiento y la producción a medida que cambian las condiciones de carga y/o el funcionamiento del equipo, teniendo en cuenta las variables de la instalación que pueden influir en el rendimiento. Tanto visualmente como por conjuntos de datos muy específicos, el rendimiento del equipo y la instalación pueden evaluarse rápidamente e identificar problemas específicos junto con sugerencias de fallos o problemas habituales que el técnico puede necesitar abordar.

El sistema de colector inteligente HVAC también proporciona un medio para manejar rápida y electrónicamente el proceso de adquisición de datos manual que incluiría el componente y/o marca, modelo de sistema y números de serie, localización de equipo (marcado del sistema de posicionamiento global (o GPS)), nombre del cliente, condiciones ambientales que influyen en el rendimiento y medición del rendimiento (datos meteorológicos y elevación), y soportes de documentación de fotografía, voz y texto. Estas características agilizan la adquisición de datos, permiten un soporte remoto y minimizan los errores de transcripción, evitando también la manipulación de datos (juego de la entrada de datos falsos, repetidos o físicamente imposibles) por parte de los técnicos al realizar el mantenimiento del equipo o la puesta en marcha o puesta en marcha retroactiva del sistema.

El sistema de colector inteligente HVAC puede llevar rápidamente a un técnico en la dirección correcta con diagnósticos integrados. Al realizar mediciones en tiempo real y comparar esas mediciones con los datos de ingeniería, el sistema de colector inteligente HVAC puede ayudar a un técnico a aislar el problema potencial y sugerir posibles soluciones a los problemas habituales relacionados con el flujo de aire de carga y la carga. Este enfoque agiliza el proceso de resolución de problemas, lo que hace que el técnico sea más rápido y más preciso para aislar el fallo en el sistema.

Los problemas de resolución de problemas en remoto influyen en la industria de HVAC hoy en día debido al consumo de tiempo, frustración y procesos tediosos, y la necesidad de proporcionar soporte remoto a un técnico con dificultades que enfrenta una gran cantidad de variables en la evaluación del rendimiento y la resolución de problemas de operación deficiente de los equipos de acondicionamiento de aire. El sistema de colector inteligente HVAC permitirá el acceso remoto a los datos de medición desde cualquier parte del mundo a través de una conexión inalámbrica a internet. Esto permite el soporte remoto del fabricante o un técnico principal o un técnico maestro para ayudar al técnico de campo. Además, la plataforma del sistema de colector inteligente HVAC permitirá la documentación de fotos y/o vídeos como un "segundo par de ojos" en el sitio de equipo/instalación junto con datos meteorológicos y de localización que proporcionan información adicional que ayudará en el proceso de resolución de problemas en remoto. A partir de la localización remota, cualquier parte interesada puede ver (en tiempo real) el rendimiento real del equipo.

Para lograr el mejor rendimiento, los instrumentos de prueba usados en la evaluación del sistema HVAC deben probarse para verificar su precisión o calibrarse regularmente. La verificación de calibración de campo a menudo se realiza con un refrigerante puro a una temperatura o presión de saturación conocida y con un instrumento de referencia o una medición de referencia, tal como un baño de agua helada destilada. El sistema de colector inteligente HVAC permite la compensación de calibración a través del software y en la herramienta dentro de un límite predefinido. Los sensores pueden compensarse con una referencia o promediarse. Debido a que muchas de las mediciones son diferenciales y no absolutas, la capacidad de proporcionar una compensación promedio permite una mayor precisión al determinar un cambio de temperatura o entalpía en un serpentín. Este proceso de calibración de campo también permite que la herramienta cumpla con los requisitos del programa de eficiencia energética (los programas a menudo los ejecutan servicios auxiliares y/o sus consultores) que especifican una verificación de calibración y un protocolo de calibración.

Descripción de los dibujos

La figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema HVAC.

La figura 2 es un diagrama de bloques que ilustra un sistema de colector inteligente HVAC de la invención.

La figura 3 es una ilustración esquemática de una parte del sistema de la figura 2.

La figura 4 es un diagrama de bloques que ilustra otra parte del sistema de la figura 2.

Las figuras 5A-5C son ilustraciones de monitores que pueden emplearse por el sistema de la figura 2.

Las figuras 6-13 ilustran configuraciones a modo de ejemplo del sistema.

Descripción

La invención proporciona un sistema de colector inteligente de acuerdo con la reivindicación 1. La invención se refiere a sistemas h Va C. Más específicamente, la invención se refiere a un sistema que incluye un aparato y un método para monitorizar el funcionamiento de las unidades de A/C; adquirir, gestionar, compartir y notificar datos relacionados con las unidades de A/C; evaluar el rendimiento de las unidades de A/C; e instalar, resolver los problemas y hacer el mantenimiento de las unidades de A/C. Una unidad específica a la que se refiere la invención se muestra en la figura 1, que ilustra una unidad de acondicionamiento de aire (A/C) 10 para proporcionar aire enfriado en la estructura S. La estructura S podría tener la forma de un edificio (acondicionamiento de aire) o un compartimento más frío o refrigerado (refrigeración). Otras formas de unidades de A/C 10 incluyen, pero no se limitan a: sistemas de flujo de refrigerante variable (VSR), sistemas de A/C de dos etapas, bombas de calor, bombas de calor de dos etapas, congeladores, cajas de carne, cajas abiertas y unidades de refrigeración de baja temperatura.

La unidad de A/C 10 mostrada incluye un compresor 12, un evaporador 14, un condensador 16 y un dispositivo de expansión 20. El dispositivo de expansión 20 puede, por ejemplo, ser un dispositivo de orificio fijo, dispositivo de tubo capilar, dispositivo de pistón o válvula de expansión termostática (TXV). El refrigerante fluye a través de la tubería 18 en una dirección indicada en general por flechas en la figura 1. El refrigerante fluye desde el compresor 12, a través del condensador 16, a través del dispositivo de expansión 20, a través del evaporador 14, y de regreso al compresor 12.

El compresor 12 y el condensador 16 se alojan, junto con un ventilador 32, en una carcasa 30 situada fuera de la estructura S. El compresor 12 suministra refrigerante sobrecalentado a alta presión y alta temperatura, en forma de vapor, al condensador 16 a través de una línea de descarga o gas caliente 22. El ventilador 32 introduce aire ambiente 34 en el interior de la carcasa 30 a través de los serpentines del condensador 16. El condensador 16 transfiere calor del refrigerante calentado en los serpentines al aire ambiente 34, y el ventilador 32 descarga el aire de descarga calentado 36 de la carcasa 30. El vapor refrigerante en el condensador 16 se enfría a medida que se transfiere calor al aire ambiente 34.

A medida que el refrigerante se enfría, cambia de vapor a líquido por sobrecalentamiento, saturación y, finalmente, subenfriamiento. El refrigerante líquido sale del condensador 16 como un líquido subenfriado y fluye como un líquido a alta presión y temperatura media, a través de la línea de líquido 40, hasta el dispositivo de expansión 20. El refrigerante sufre una caída de presión a través del dispositivo de expansión 20, lo que hace que parte del líquido se vaporice (flash-gas) y de como resultado una caída de temperatura a medida que parte del refrigerante cambia de estado de líquido a vapor del refrigerante líquido ahora saturado. El refrigerante líquido saturado a baja temperatura y baja presión fluye hacia el evaporador 14 a través de la línea de distribución 42.

El evaporador 14 y el dispositivo de expansión 20 se alojan en una unidad de tiro forzado 50 (por ejemplo, un soplador de horno) situado dentro de la estructura S. La unidad 50 incluye un soplador 52 para provocar un tiro de aire de retorno 54 al interior de la unidad. El soplador 52 fuerza el aire forzado 56 a través del evaporador 14 y hacia la canalización 58. A medida que el aire forzado 56 pasa a través del evaporador 14, intercambia calor con el refrigerante a baja temperatura y baja presión en los serpentines de evaporador. El aire de suministro enfriado y deshumidificado 60 sale del evaporador 14 y se distribuye en la estructura S a través de la canalización 58. A medida que el aire forzado 56 añade calor al refrigerante en el evaporador 12, el refrigerante pasa a una fase de vapor, saliendo del evaporador a través de la línea de vapor 62. El refrigerante sobrecalentado a baja temperatura y baja presión en la línea de vapor 62 fluye a continuación al compresor 12 para completar el ciclo de flujo de refrigerante a través de la unidad de A/C 10.

Con el fin de evaluar y probar la unidad 10, la medición de temperatura y presión de lado bajo en la línea de vapor 62 puede realizarse en el puerto de lado bajo 70. La temperatura y la presión del refrigerante que entra en el compresor 12 a través de la línea de vapor 62 pueden medirse en el puerto de lado bajo 70. Estas medidas pueden realizarse, por ejemplo, para verificar el sobrecalentamiento de la unidad (temperatura de línea de aspiración menos temperatura de saturación de evaporador). La temperatura de línea de aspiración se mide en el puerto de lado bajo 70 y la temperatura de saturación de evaporador se aproxima usando la presión de línea de aspiración medida (tomada de nuevo en el puerto de lado bajo 70) junto con los gráficos de presión-temperatura/tablas de consulta para el tipo específico de refrigerante usado en la unidad 10.

Adicionalmente, con el fin de evaluar y probar la unidad 10, la medición de temperatura y presión de lado alto puede realizarse en el puerto de lado alto 72. La temperatura y la presión del refrigerante que sale del condensador 16 a través de la línea de líquido 40 pueden medirse en el puerto de lado alto 72. Estas medidas pueden realizarse, por ejemplo, para comprobar el subenfriamiento de la unidad (temperatura de saturación de condensador menos temperatura de línea de líquido). La temperatura de línea de líquido se mide en el puerto de lado alto 72 y la temperatura de saturación de condensador se aproxima usando la presión de línea de líquido medida (tomada de nuevo en el puerto de lado alto 72) junto con los gráficos de presión-temperatura/tablas de consulta para el tipo específico de refrigerante usado en la unidad 10.

En un solo ejemplo, los datos de sobrecalentamiento y subenfriamiento adquiridos a partir de la unidad pueden usarse por un técnico para determinar si la unidad 10 está operando normalmente o está en un estado de sobrecarga o subcarga. Si se indica sobrecarga o subcarga, el técnico puede tomar medidas correctivas para que la unidad vuelva al funcionamiento normal/óptimo añadiendo o quitando refrigerante. Tales acciones correctivas, que son específicas de la unidad y del fabricante, son demasiado numerosas para describirlas con mayor detalle que el que ya se ha descrito en el presente documento.

El sistema de la invención es un sistema de colector inteligente HVAC para su uso en la instalación, mantenimiento y servicio de unidades de acondicionamiento de aire, especialmente, unidades de acondicionamiento de aire y refrigeración. El sistema tiene en cuenta el sistema de refrigeración mecánica y también mide los cambios en el medio acondicionado junto con las características eléctricas para determinar la eficiencia del proceso de acondicionamiento de aire. El sistema puede realizar o ayudar a realizar tareas, tales como la medición de los parámetros operativos de la unidad, medición del acondicionamiento fuera de las condiciones estándar, verificación de medición, adquisición de datos (incluyendo gestión, compartición y notificación) y verificación, cuantificación y resolución de problemas del rendimiento de la unidad. El sistema está ideado para usarse por técnicos de servicio, personal de mantenimiento, instaladores, verificadores, operarios, mecánicos, y cualquier otro personal que pueda estar interesado en el funcionamiento de las unidades de A/C. El alcance de la invención y sus aplicaciones asociadas resultarán evidentes a través de la presente descripción de la invención y las figuras asociadas.

La figura 2 ilustra el sistema de colector inteligente HVAC 100. El sistema 100 incluye un colector inteligente 102 y una plataforma inteligente 104 para comunicarse con el colector. En un aspecto, la plataforma inteligente 104 puede ser un teléfono inteligente o una tableta u otro dispositivo informático. La plataforma inteligente 104 puede tener construcciones alternativas. Por ejemplo, la plataforma inteligente 104 podría ser una tableta, un ordenador portátil plegable, o incluso un dispositivo OEM personalizado único. En la presente descripción, por motivos de simplicidad, la plataforma inteligente 104 se describe e ilustra como un teléfono inteligente.

El colector inteligente 102 se conecta a una unidad NC 106 para medir datos (por ejemplo, presiones y temperaturas). La unidad 106 puede, por ejemplo, ser similar o idéntica a la unidad 10 ilustrada en la figura 1. Usando este ejemplo como referencia, el colector 102 puede, por lo tanto, adaptarse para leer las presiones de lado alto y de lado bajo a través de los puertos 72 y 70, y puede adaptarse para leer las temperaturas de lado alto y de lado bajo en las líneas 62 y 40. La unidad 102 incluye una pluralidad de conexiones 108 para facilitar estas mediciones.

El colector inteligente 102 es una plataforma de medición para pasar datos a la plataforma inteligente 104. Ventajosamente, en una implementación de teléfono inteligente/tableta de la plataforma inteligente 104, el colector inteligente 102 aprovecha el estado real de la gran pantalla de alta resolución, las características nativas del GPS y el sistema nativo de comunicaciones y vídeo. El sistema 100 usa el colector inteligente 102 y la plataforma inteligente 104 en combinación para realizar las mediciones requeridas para la puesta en marcha de los sistemas HVAC. Adicionalmente, esta combinación proporciona potencia computacional para proporcionar una plataforma inteligente para diagnósticos simples y complejos de operación y problemas del equipo. El colector inteligente 102, en combinación con la plataforma inteligente 104 ofrece una potente plataforma de comunicaciones que permite a los usuarios compartir información con los clientes, propietarios, servicios auxiliares, fabricantes de equipos y otras partes interesadas y/o proveedores de servicios. Los datos pueden introducirse en la aplicación usando voz a texto, texto, vídeo, foto, reconocimiento óptico de caracteres (OCR), dispositivos de entrada en pantalla o inalámbricos (por ejemplo, teclado Bluetooth®, auriculares Bluetooth®, ratón) y transmisión de datos desde el colector.

El colector inteligente 102 incluye sensores que pueden ser con cable y/o inalámbricos. La tecnología de sensor de núcleo estándar incluirá sensores de presión y temperatura con cable

(por ejemplo, aire exterior, línea de líquido, línea de aspiración, línea de descarga). Sensores con cable o inalámbricos adicionales pueden detectar condiciones ambientales y operativas tales como la temperatura y la humedad inalámbricas (bulbo húmedo y bulbo seco; aire de impulsión y aire de retorno), corriente de equipo, tensión, velocidad del aire y presión estática. El colector inteligente 102 puede soportar las siguientes medidas estándar:

Presión de lado bajo.

Presión de lado alto.

Temperatura de aire exterior.

Temperatura de línea de líquido.

Temperatura de línea de aspiración.

Temperatura de línea de descarga.

El colector inteligente 102 también puede soportar las siguientes medidas avanzadas:

Corriente de compresor trifásico/monofásico inalámbrica.

Corriente de soplador interior monofásico inalámbrica.

Temperaturas de aire de suministro inalámbrica (bulbo húmedo y bulbo seco).

Temperaturas de aire de retorno inalámbricas (bulbo húmedo y bulbo seco).

Temperatura inalámbrica x 4 (temperaturas de línea/temperaturas de aire).

Prueba de presión estática - flujo de aire.

Medición de flujo de aire de TruFlow® Grid

Medición de flujo de aire desde paleta, cable caliente o campana de captura

Podrían añadirse más si se deseara/requiriera.

Presión de aceite de compresor.

Vacío del sistema de refrigerante durante el servicio.

La figura 3 ilustra una realización a modo de ejemplo del colector inteligente 102 con mayor detalle. El colector 102 incluye un colector de refrigerante 110 y una unidad electrónica 112. El colector inteligente 102 (al menos la unidad electrónica 112) puede alojarse en un compartimento con una calificación de protección de entrada de IP-42 para soportar una lluvia ligera. El colector inteligente 102 puede diseñarse para operar en un intervalo operativo de temperatura de -40 °C a 85 °C.

El colector de refrigerante 110 es lo que se denomina en la técnica "colector de tres válvulas". El colector 110 podría tener configuraciones alternativas, tales como una configuración de dos válvulas o de cuatro válvulas. Todas estas configuraciones son bien conocidas en el campo del servicio y la tecnología de HVAC. El colector incluye un puerto de lado bajo 114 y un mango de lado bajo 116 para abrir/cerrar una válvula (no mostrada) asociada al puerto de lado bajo. El colector 110 también incluye un puerto de lado alto 120 y un mango de lado alto 122 para abrir/cerrar una válvula (no mostrada) asociada al puerto de lado alto. El colector incluye además un puerto de refrigerante/vacío 124 y un mango de refrigerante/vacío 126 para abrir/cerrar una válvula (no mostrada) asociada al puerto de refrigerante/vacío. El colector 110 también puede incluir un medidor de lado bajo 162 y un medidor de lado alto 164 para leer esas presiones respectivas directamente sin el uso de la plataforma inteligente 104. El colector 110 puede configurarse de tal manera que los medidores 162 y 164 ilustren temperaturas en Fahrenheit o Celsius y presiones en PSIA, PSIG, KPa, MPa, o cualquier otra unidad deseada. El colector 110 puede incluir puertos adicionales para medir la presión, temperatura, u otras condiciones operativas o condiciones ambientales del sistema HVAC.

El puerto de lado bajo 114 se conecta a la línea de lado bajo 62 de la unidad de A/C 10 en el puerto de lado bajo 70 a través de una de las conexiones 108 que, en este caso, incluye una manguera de lado bajo 130 y un accesorio 132 para conectarse al puerto de lado bajo 70. El puerto de lado alto 120 se conecta a la línea de lado alto 40 de la unidad de A/C 10 en el puerto de lado alto 72 a través de una de las conexiones 108 que, en este caso, incluye una manguera de lado alto 134 y un accesorio 136 para conectarse al puerto de lado alto 72. El puerto de refrigerante/vacío 124 se conecta a través de una conexión 108 a un recipiente de refrigerante 140 o una bomba de vacío 142, dependiendo de si se va a añadir o quitar refrigerante de la unidad 10. En este caso, la conexión 108 incluye una manguera de refrigerante 144 y accesorios adecuados (no mostrados) para conectarse al recipiente de refrigerante 140 o la bomba de vacío 142. El mango de lado bajo 116, el mango de lado alto 122 y el lado de refrigerante/vacío 126 pueden operarse de una manera conocida para colocar el colector en una condición para medir las presiones de lado alto y de lado bajo, para añadir refrigerante a la unidad 10 y para quitar refrigerante de la unidad 10.

Para obtener mediciones de temperatura para el refrigerante en la unidad 10, las conexiones 108 también pueden incluir sondas para temperatura de lado bajo y de lado alto 146 para medir una o más temperaturas de línea de refrigerante o de aire. Las sondas para temperatura 146 pueden, por ejemplo, comprender sensores de termopar o termistor con conectores adecuados, tales como pinzas, para conectar las sondas directamente a las líneas de refrigerante de lado bajo y de lado alto 62 y 40. Aunque las sondas 146 se ilustran en la figura 3 saliendo del colector de refrigerante 110, las sondas podrían salir de la unidad electrónica 112.

Con referencia a la figura 4, para obtener mediciones de presión, el colector inteligente 102 incluye unos transductores de presión de lado bajo y de lado alto 150 y 152 que se conectan operativamente con el fin estar expuestos a las presiones de línea de refrigerante a través de los puertos de lado bajo y de lado alto 114 y 120 del colector de refrigerante 110. Aunque los transductores de presión 150 y 152 se ilustran como partes de la unidad electrónica 112, partes de los transductores, o incluso todos los transductores, podrían alojarse en el colector de refrigerante 110. Los transductores de presión 150 y 152 están operativos para convertir las presiones de línea en señales digitales representativas de las presiones detectadas. Los expertos en la materia apreciarán que esta conversión incluiría el procesamiento de señales, tal como el almacenamiento en memoria intermedia de entrada, la calibración y la conversión de analógico a digital (ADC). Estas y otras funciones de procesamiento similares son bien conocidas y, por motivos de simplicidad, se ilustran en general como los transductores de presión 150 y 152 ilustrados en la figura 4.

Para obtener mediciones de temperatura, el colector inteligente 102 incluye unos transductores de temperatura de lado bajo y de lado alto 154 y 156 que están conectados operativamente a las sondas para temperatura 146. Aunque los transductores de temperatura 154 y 156 se ilustran como partes de la unidad electrónica 112, partes de los transductores, o incluso todos los transductores, podrían alojarse en el colector de refrigerante 110. Los transductores de temperatura 154 y 156 están operativos para aplicar una tensión a los termopares de las sondas 146 y detectar cambios en la corriente representativos de cambios en la resistencia eléctrica en los termopares debido al cambio de temperatura. Los transductores de temperatura 154 y 156 convierten las corrientes en indicaciones de temperatura y proporcionan señales digitales representativas de las temperaturas detectadas. De nuevo, los expertos en la materia apreciarán que esta conversión incluiría el procesamiento de señales, tal como el almacenamiento en memoria intermedia de entrada, la calibración y la conversión de analógico a digital. Estas y otras funciones de procesamiento similares son bien conocidas y, por motivos de simplicidad, están destinadas a incluirse dentro de los transductores de temperatura 154 y 156 ilustrados en la figura 4.

El colector inteligente 102 puede configurarse para incluir un número de puertos seleccionados para proporcionar las condiciones de medición deseadas de la unidad de HVAC 10. Por ejemplo, el colector inteligente 102 puede incluir cuatro sondas para temperatura, cuatro puertos para presión y dos puertos para vacío y presión de aceite como sondas auxiliares. Pueden usarse dos de los puertos de temperatura para medir la temperatura de línea de descarga y la temperatura de aire exterior.

Para obtener mediciones de humedad relativa y temperatura del medio acondicionado, el colector inteligente 102 puede incluir uno o más transductores de humedad relativa 158 que están conectados operativamente a una o más sondas de humedad/temperatura 160. Aunque los transductores de humedad relativa 158 se ilustran como partes de la unidad electrónica 112, partes de los transductores, o un dispositivo para transmitir sus lecturas al colector. Los transductores de humedad relativa 158 están operativos para detectar la humedad relativa y la temperatura en las proximidades de las sondas y proporcionan señales eléctricas representativas de la humedad relativa y la temperatura detectadas, que pueden convertirse en señales digitales representativas de la humedad y la temperatura. De nuevo, los expertos en la materia apreciarán que esta conversión incluiría el procesamiento de señales, tal como el almacenamiento en memoria intermedia de entrada, la calibración y la conversión de analógico a digital. Estas y otras funciones de procesamiento similares son bien conocidas y, por motivos de simplicidad, están destinadas a incluirse dentro de los transductores de humedad relativa y temperatura 158 ilustrados en la figura 4.

El colector inteligente 102 puede adaptarse para incluir múltiples configuraciones en las que se incorporan múltiples puertos de presión/temperatura en la arquitectura de la unidad. Por ejemplo, en una construcción, puede haber 4 sondas para temperatura incorporadas en la unidad, así como 4 puertos para presión, los dos restantes para vacío y presión de aceite como sondas auxiliares. Los otros dos puertos de temperatura servirán para medir la temperatura de línea de descarga y la temperatura de aire exterior.

El colector inteligente 102 también incluye uno o más módulos de memoria 170, uno o más módulos de procesamiento 172, y uno o más módulos de comunicaciones 174 que están conectados operativamente entre sí, por ejemplo, a través de un bus de comunicación y datos 176. Como se muestra en la figura 4, los módulos de comunicaciones 174 pueden incluir unas comunicaciones de plataforma inteligente 180, unas comunicaciones de sensores 182 y unas comunicaciones de red 184. El colector 102 también puede incluir un botón de despertar 166 conectado operativamente al módulo de procesamiento 172. En la configuración ilustrada, los transductores de presión 150, 152 y los transductores de temperatura 154, 156 también están conectados operativamente al bus 176. De esta manera, el procesador 172 puede ejecutar instrucciones (por ejemplo, aplicaciones, archivos de programa) almacenadas en el módulo de memoria 170. El procesador 172, por ejemplo, un microcontrolador que tiene un procesador y una memoria para almacenar el firmware para controlar el procesador, puede leer datos del módulo de memoria 170, puede manipular los datos de acuerdo con las instrucciones ejecutadas y puede escribir datos en el módulo de memoria para su almacenamiento. El procesador 172 también puede recuperar datos de presión y temperatura detectados de los transductores y puede escribir esos datos en el módulo de memoria 170 a velocidades y duraciones de captura especificadas. El procesador 172 también puede realizar cálculos, tales como cálculos de sobrecalentamiento y subenfriamiento. El procesador 172 también puede ejecutar instrucciones para transmitir y/o recibir datos a través del módulo de comunicaciones 174. El colector inteligente 102 puede configurarse para tiempos de captura de duración prolongada, tal como hasta 99 horas (por ejemplo, 178.200 registros en un tiempo de captura máximo de 2 segundos, 99 registros en un tiempo de captura de 1 hora).

El colector inteligente 102 también incluye un módulo de alimentación 168 que proporciona alimentación para los diversos componentes de la unidad electrónica 112. Por motivos de simplicidad, el módulo de alimentación 168 se ilustra suministrando alimentación a través del bus 176, en cuyo caso, el bus tendría un diseño dividido donde las señales de alimentación y de datos/comunicación estarían aisladas unas de otras. El módulo de alimentación 168 podría, sin embargo, suministrar alimentación a los diversos componentes de cualquier manera conocida. El módulo de alimentación 168 puede incluir baterías recargables, pilas desechables, una fuente de alimentación externa o una combinación de estas fuentes.

Los módulos de comunicaciones 174 soportan comunicaciones entre el colector inteligente 102 y la plataforma inteligente 104 a través del módulo de comunicaciones de plataforma inteligente 180. El módulo de comunicaciones de plataforma inteligente 180 puede ser, por ejemplo, Bluetooth, Bluetooth® de baja energía (por ejemplo, Bluetooth 4.0 o "Bluetooth inteligente") y/o comunicaciones Wi-Fi®, ya que la plataforma inteligente 104 (por ejemplo, un teléfono inteligente, tableta o PC) se adapta habitualmente a cualquier forma de comunicación inalámbrica. Ventajosamente, como se muestra en la figura 2, la plataforma inteligente 104 también tiene comunicación móvil incorporada (3G/4G o el último estándar) y comunicación a través de Wi-Fi®, lo que da al sistema de colector inteligente HVAC 100 las capacidades de datos, voz, vídeo y comunicación por internet. Además, la plataforma inteligente 104 también tiene capacidades de GPS del sistema de posicionamiento global, lo que mejora aún más las capacidades del sistema 100.

El módulo de comunicaciones de red 184 proporciona comunicación con la red 250 (véase la figura 2) a través de Wi-Fi®, Ethernet con cable, celular o satélite. El módulo de comunicaciones de sensor 182 soporta la comunicación inalámbrica entre el colector inteligente 102 y cualquier sensor inalámbrico 186. Los sensores inalámbricos 186 pueden, por ejemplo, detectar presión de lado bajo, presión de lado alto, temperatura de aire exterior, temperatura de línea de líquido, temperatura de línea de aspiración, temperatura de línea de descarga, corriente de motor de compresor, corriente de soplador interior, temperaturas de aire de suministro (bulbo húmedo y bulbo seco), temperaturas de aire de retorno (bulbo húmedo y bulbo seco), temperaturas de línea, temperaturas de aire, presión estática, medición del flujo de aire, presión de aceite de compresor, vacío de refrigerante, meteorología local, datos de peso (escala de refrigerante), otros parámetros de calidad de aire (dióxido de carbono CO2, partículas, etc.), etc. Adicionalmente, cualquiera de estas condiciones detectadas puede transmitirse al colector inteligente 102 a través de uno o más sensores con cable 188.

Configuración a modo de ejemplo del colector inteligente

En una configuración a modo de ejemplo del colector inteligente 102, el procesador 172 puede comprender un microcontrolador Freescale Kinetis K20™, que incluye una unidad de procesamiento y una memoria no volátil para almacenar el firmware. El módulo de comunicaciones 174 puede comprender una radio Bluetooth de baja energía (BLE) monomodo, con una radio ZigBee™ opcional y capacidades USB On-the-Go (OTG). Además de la memoria volátil/no volátil incorporada (por ejemplo, VRAM, NVRAM) el módulo de memoria 170 también puede incluir una ranura para tarjeta de memoria externa, tal como una ranura para tarjeta de memoria SD. El módulo de alimentación 168 puede comprender una batería de litio recargable, un controlador integrado de gestión de carga (IC) y un botón de despertar. El colector inteligente 102 puede incluir hasta cuatro de cada uno de los transductores de temperatura y presión. Los transductores están montados en un colector de refrigerante 110 y la electrónica está alojada dentro de un compartimento clasificado IP (porejemplo, IP-42). El procesador 172 de la unidad de microcontrolador (MCU) es el procesador principal dentro del colector inteligente 102 y es responsable de realizar todas las mediciones.

En esta configuración a modo de ejemplo del colector inteligente 102, la MCU ejecuta instrucciones del firmware para realizar varias funciones. La MCU realiza conversiones de analógico a digital para todos los sensores conectados y realiza el promedio y el acondicionamiento de señales para cada canal de medición. La MCU transfiere todos los datos de medición al módulo de radio Bluetooth® e instruye al módulo Bluetooth® para recibir conexiones entrantes y transmitir datos de medición. Adicionalmente, la m Cu puede llevar al colector inteligente 102 a un estado de suspensión cuando no está en uso y despierta el colector cuando se presiona el botón.

Adicionalmente, la MCU ejecuta instrucciones del firmware para adquirir y publicar datos de los sensores de presión y los sensores de temperatura. Para hacerlo, la MCU ejecuta instrucciones de firmware para configurar cada módulo de conversión de analógico a digital (ADC) para adquirir una muestra digital de cada canal de sensor, avanzando al siguiente canal después de cada adquisición. Cada muestra se convierte en un valor de punto flotante, incorporando los límites mínimo/máximo y los datos de calibración en la conversión. La muestra adquirida se almacena en una memoria intermedia rotatoria que contiene las últimas N muestras. Se realiza una función de promediado sobre las últimas N muestras para producir un único valor de medición estable para cada canal. Este valor se coloca en el almacén de datos.

Adicionalmente, en este ejemplo, el colector inteligente 102 proporciona todos los datos de medición a un sistema remoto (por ejemplo, un teléfono inteligente) a través de la comunicación Bluetooth®. Para hacer esto, la MCU ejecuta instrucciones de firmware para transmitir los datos al módulo BLE del módulo de comunicaciones 174 para su transmisión. El módulo BLE ejecuta un firmware creado por una herramienta especial proporcionada por el fabricante del módulo. El firmware BLE implementa un perfil GATT (atributo genérico) específico para el sistema de colector inteligente HVAC 100, lo que permite que un ordenador central BLE recupere cada medición del colector inteligente 102. Para configurar el firmware, el desarrollador edita archivos XML que describen el perfil GATT para la aplicación y la configuración de hardware del módulo, ejecutando a continuación la herramienta que genera la imagen de firmware. Los datos de atributo GATT se transfieren a través de un receptor/transmisor asíncrono universal (UART) entre los dos dispositivos usando un protocolo en serie simple definido por el fabricante del módulo. La MCU no necesita administrar ninguna de las funciones específicas de Bluetooth; solo proporciona los datos de medición al módulo BLE. El módulo BLE gestiona todas las funciones específicas de Bluetooth y notifica a la MCU cuándo se producen ciertos eventos, tales como conexiones, desconexiones y reinicios.

En este ejemplo, el colector inteligente 102 emplea una estrategia de gestión de baja potencia en la que la unidad electrónica 112 se alimenta por una batería de litio recargable interna. La batería se recarga a través del puerto micro-USB y no requiere intervención de la MCU. La MCU debe mantenerse a sí misma y a la radio Bluetooth® en un estado de bajo consumo de energía cuando el dispositivo no se está usando, para evitar que la batería se agote. La MCU también necesita despertarse cuando se presiona el botón pulsador o la radio Bluetooth® se despierta a partir de una solicitud por aire. Cuando se despierte, la MCU permanecerá despierta mientras se mantenga una conexión Bluetooth® activa. Una vez cerrada la conexión, la MCU permanecerá despierta durante un breve período de tiempo y, a continuación, se suspenderá. La MCU puede suspender la radio mediante un comando de software y despertarla a través de E/S de propósito general (GPIO).

La plataforma inteligente 104 puede incluir una aplicación móvil personalizada que puede comunicarse con el colector inteligente 102 con el fin de adquirir y analizar datos, así como calibrar dispositivos y otras funciones interactivas. La comunicación entre el colector inteligente 102 y la plataforma inteligente 104 puede realizarse a través de una radio Bluetooth de baja energía (Bluetooth 4.0 o "Bluetooth inteligente"). Radio Bluetooth de baja energía (BLE). El BLE es un nuevo estándar de Bluetooth® para dispositivos de baja potencia o que operan con batería que permite un intercambio rápido de datos usando un protocolo sin conexión, eliminando el tiempo requerido para restablecer una conexión entre dos dispositivos. La funcionalidad BLE se implementa en muchos teléfonos inteligentes y tabletas más recientes, tales como el iPhone 4S™, iPhone 5™, iPad™ de 3a generación (Retina), Nexus 7™, Galaxy SIN™ y Droid Razr™. Aunque en el presente documento se describe un teléfono inteligente con una interfaz de pantalla táctil, la plataforma inteligente 104 podría tener una forma alternativa, tal como un dispositivo de tableta, una tableta o un ordenador plegable portátil y podría usar una interfaz alternativa, tal como un teclado, ratón, puntero de pista, reconocimiento de voz, gestos, etc.

La aplicación de colector inteligente ("app de colector") 200 está instalada en la plataforma inteligente 104 (véase la figura 2). La app de colector 200 se comunica localmente con el colector inteligente 102 a través del enlace de comunicación 202 (por ejemplo, Bluetooth®, comunicación BLE o Wi-Fi® (802.11)) para enviar y recibir datos y comandos. Esta función de comunicación local está configurada para descubrir y enumerar dispositivos cercanos, por ejemplo, los colectores inteligentes 102, con el fin de permitir que el usuario seleccione y se conecte al dispositivo. Al almacenar datos de identificación y otros, tales como los datos del fabricante, datos de prueba, registros de mantenimiento, configuraciones anteriores, etc., la app de colector 200 puede reconectarse rápidamente a dispositivos usados anteriormente y recuperar los datos asociados al dispositivo. La app de colector 200 también está configurada para visualizar una corriente de datos en vivo desde el dispositivo seleccionado y registrar los datos recibidos en la memoria de plataforma inteligente 204 (ya sea interna o SD).

Un ejemplo de una pantalla inicial 210 de la app de colector 200 se ilustra en la figura 5A. La pantalla inicial 210 puede contener una parte de estado de plataforma inteligente 212, con datos tales como el estado de conectividad inalámbrica celular, estado de conectividad Wi-Fi®, hora del día, estado de conectividad Bluetooth® y carga de batería. La pantalla inicial también puede incluir una parte de identificación de aplicación 214 para el título, logo, etc., y algunas instrucciones básicas para comenzar a usar la app. La pantalla inicial 210 también puede incluir un área de lista de dispositivos 216 que enumera la información de identificación para cualquier dispositivo conectado anteriormente (es decir, dispositivos que se han conectado anteriormente usando ese teléfono o tableta específico). Al tocar un dispositivo conectado anteriormente (por ejemplo, IM_X, IM_Y, de IM_Z en la figura 5A) generará un cuadro de diálogo "Conectando..." cuando la app de colector 200 intente conectarse a ese dispositivo. El usuario también puede eliminar uno cualquiera o todos los dispositivos de la lista. Un área de instrucción 218 enumera un botón "Descubrir" que permite al usuario buscar cualquier dispositivo activo dentro del alcance y un botón "Registros" que permite al usuario acceder a los datos de dispositivo registrados anteriormente.

Una función principal de la app de colector 200 puede ser descubrir un dispositivo activo a través de Bluetooth®. Cuando el usuario presiona el botón "Descubrir" en el área de instrucciones 218 en la pantalla principal 210, la app mostrará un cuadro de diálogo "Descubriendo..." durante unos segundos, visualizándose a continuación una lista de todos los dispositivos descubiertos. Esto se muestra en la figura 5B. A continuación, el usuario puede tocar uno de los dispositivos enumerados (por ejemplo, IM_A, IM_B, de IM_C en la figura 5B), lo que generará un cuadro de diálogo "Conectando..." cuando la app de colector 200 intente conectarse a ese dispositivo. El usuario también puede tocar de nuevo "Descubrir" para repetir el proceso de descubrimiento, en el caso de que la app de colector 200 no detecte el dispositivo deseado la primera vez.

Una vez que la app de colector 200 se haya conectado a un dispositivo, la app recuperará, a continuación, datos del dispositivo y los visualizará en la pantalla de datos. Un ejemplo de una pantalla de datos 220 se ilustra en la figura 5C. La pantalla de datos 220 puede incluir un área de estado de plataforma inteligente 222 que es similar o idéntica al área de estado 212 de la pantalla inicial 210. Un área de instrucción 224 enumera un botón "Lista" que permite al usuario volver al área de lista de dispositivos 216 de la pantalla inicial 210. La pantalla de datos 220 tiene un área de datos 226 que enumera el dispositivo seleccionado y cualquier información de ID asociada a ese dispositivo. El área de datos 226 también enumera datos específicos del dispositivo seleccionado, tales como presión de lado bajo, temperatura de lado bajo, subenfriamiento de lado bajo, presión de lado alto, temperatura de lado alto y sobrecalentamiento de lado alto. Pueden realizarse cálculos, tales como cálculos de sobrecalentamiento y subenfriamiento, en la plataforma inteligente 104 a través de la app de colector 200, o esos cálculos pueden realizarse por el colector inteligente 102 y transmitirse a la plataforma inteligente. La app de colector 200 puede mostrar los datos en tiempo real o casi en tiempo real a través de una recuperación y actualización continuas mientras se visualice la pantalla de datos 220. El usuario puede detener la actualización seleccionando un elemento del menú emergente, o desconectarse del dispositivo presionando el botón "Desconectar" en la pantalla de datos 220.

La app de colector 200 puede registrar los datos recibidos en la memoria interna 204 de la plataforma inteligente 104. Los archivos pueden nombrarse de acuerdo con el ID del dispositivo y la hora del registro. Los archivos pueden recuperarse de la plataforma inteligente 104 y transmitirse a través de cualquier medio disponible a la plataforma inteligente, tal como comunicaciones celulares inalámbricas, comunicaciones Wi-Fi®, comunicaciones por Bluetooth® o comunicaciones por satélite.

Operación del sistema de colector inteligente HVAC

Una función principal del sistema de colector inteligente HVAC 100 es permitir procedimientos de servicio estándar y realizar los cálculos básicos requeridos para cargar adecuadamente (añadir o quitar refrigerante), determinar la capacidad, relación de eficiencia energética y operación adecuada según lo especificado por el fabricante del equipo del sistema de A/C y las bombas de calor usando los gráficos/cálculos de carga estandarizados para dispositivos de medición de tipo fijo y subenfriamiento objetivo para sistemas de válvulas de expansión térmica (TXV).

Para realizar esta tarea, el sistema de colector inteligente HVAC 100 incluye un módulo de carga perfecta que observa las características de producción objetivo (BTUh), corriente eléctrica y carga de refrigerante para determinar la carga de refrigerante óptima. A medida que se añade refrigerante a un sistema de A/C, la producción de enfriamiento y el EER (BTU eliminados/potencia (vatios) consumida) aumentarán hasta que la carga esté en el nivel óptimo. Si se añade refrigerante más allá del nivel óptimo, el refrigerante se acumulará en el condensador provocando una disminución en el EER y una disminución en la producción de enfriamiento en los sistemas de orificios fijos debido a un aumento en la presión de aspiración y una reducción en el espacio de condensador y un aumento en la presión de descarga. En los sistemas de orificios fijos, el sobrecalentamiento objetivo se monitorizará junto con la producción para determinar el funcionamiento óptimo. Este módulo requerirá el uso de termómetros externos de bulbo húmedo y de bulbo seco, una o más pinzas amperimétricas y entradas de flujo de aire, ya sea desde el colector inteligente o a través de la entrada de usuario.

El sistema de colector inteligente HVAC 100 también puede incluir un módulo de resolución de problemas que incluye un modo o algoritmo que permite a los usuarios introducir información sobre el tipo de sistema y sus componentes y, basándose en esta información, aplicará uno o unos algoritmos de resolución de problemas estandarizados para ayudar a diagnosticar problemas de HVAC habituales. Este modo también incluye asesoramiento de servicio básico sobre la solución de fallos y consejos para identificar adecuadamente los problemas. Los ejemplos pueden incluir consideraciones al instalar una nueva TXV: montaje de bulbo, orientación, nomenclatura del fabricante y aplicaciones. Los problemas habituales que pueden encontrarse al solucionar problemas pueden incluir:

Sobrecarga de refrigerante (Fijo/TXV).

Subcarga de refrigerante (Fijo/TXV).

Restricción de línea de líquido/secador demasiado pequeño/obstruido (Fijo/TXV).

Flujo de aire de evaporador bajo (Fijo/TXV).

Carga baja (Fijo/TXV).

Carga alta (Fijo/TXV).

Condensador sucio (Fijo/TXV).

Temperatura de aire exterior baja (Fijo/TXV).

Compresor ineficiente (Fijo/TXV).

Presencia de no condensables (Fijo/TXV).

Insuficiente aislamiento de línea de aspiración.

Bulbo TXV flojo (solo TXV).

TXV ha perdido su carga (solo TXV).

TXV enchufado.

Bulbo TXV mal aislado (solo TXV).

Inundación de refrigerante (a través de sensores de temperatura de línea de aspiración en la salida de evaporador y la entrada de condensador).

Refrigerante intermitente (a través de los sensores de temperatura de línea de líquido localizados en la salida de condensador y la entrada de evaporador).

Oscilación TXV (variando inadecuadamente su posición de control):

• Válvula sobredimensionada.

• Bulbo demasiado lejos de entrada.

• Carga incorrecta de bulbo.

• Sistema bajo carga.

• Carga desigual.

• Mala distribución de refrigerante.

• Sobrecalentamiento operativo alto:

• Carga de refrigerante baja.

• Subenfriamiento insuficiente.

• TXV ajustada inadecuadamente.

• Caída de presión excesiva en TXV con ecualización interna.

• Contaminación de la válvula de bloqueo.

• Pérdida parcial de la carga de bulbo TXV.

• Sobrecalentamiento operativo bajo:

• Montaje deficiente de bulbo TXV.

• TXV ajustada inadecuadamente.

• Válvula TXV atascada abierta.

• Registro de aceite en el evaporador.

• TXV ajustada inadecuadamente.

El sistema de colector inteligente HVAC 100 también puede incluir un modo de diagnóstico de compresor que lee la corriente de motor de los enrollamientos de arranque y funcionamiento habituales, a través de sondas opcionales que se conectan al colector inteligente 102. Estas lecturas se usan para diagnosticar los problemas de compresor habituales.

El sistema de colector inteligente HVAC 100 puede realizar diversos cálculos relacionados con el funcionamiento y el mantenimiento de la unidad de A/C 106. Todos los cálculos estándar incluirán información sobre los cálculos estándar (por ejemplo, cómo se calcula) y sus intervalos habituales. Puede accederse a esta información a través de la plataforma inteligente 104 y puede transmitirse a través de la red 250 usando uno de los diversos modos de transmisión empleados por la plataforma inteligente. El sistema permitirá unidades de medida habituales o métricas (SI) de Estados Unidos. Pueden realizarse los siguientes cálculos estándar: •

• Temperatura de saturación - lado bajo.

• Temperatura de saturación - lado alto.

• Sobrecalentamiento (real).

• Subenfriamiento (real).

Pueden realizarse los siguientes cálculos avanzados:

Capacidad total (BTUH, KW, toneladas)*

Capacidad sensible (BTUH, KW, toneladas)*

Capacidad latente (BTUH, KW, toneladas)*

División latente sensible (unidad menos relación)*

Deshumidificación (LBS/h o SI equivalente)*

Factor de derivación (%)*

Relación de eficiencia energética (EER)*

*Nota: Estos cálculos requieren una entrada de usuario o una medición avanzada del flujo de aire, y la tensión de la línea a tierra, y sondas opcionales para las condiciones de aire y la corriente.

Adicionalmente, los cálculos de capacidad pueden obtenerse mediante mediciones del caudal másico del medio acondicionado en el serpentín de evaporador y cambios en la entalpía del medio acondicionado (aire). El calor total añadido o eliminado puede determinarse usando (preferentemente) un método de medición de flujo de aire no dependiente de la densidad, o un método dependiente de la densidad que se corrija con el aparato, y un sensor de bulbo seco y humedad para el medio refrigerado o calentado.

Al usar cualquiera de las fórmulas de aire, es importante comprender cómo corregir los cambios en la densidad del aire si el aire que se mide no es aire estándar. Las constantes de aire se aplican al aire estándar a 21,1 °C (70 °F) y 101,3 KPa (14,7 Psia), (29,92 "hg.) Si el aire que se mide está fuera de estos parámetros, puede requerirse que se vuelva a calcular la constante. Para la mayoría de situaciones pueden usarse las fórmulas de aire estándar, pero si se desean mediciones precisas, deben realizarse ajustes a las constantes. Recuérdese, los ventiladores están trabajando; en realidad, están moviendo libras de aire. La cantidad de aire que moverán en m3/min (CMM) o ft3/min (CFM) permanece constante con un caudal másico variable, por lo que los pies cúbicos de aire que moverán durante un período de tiempo determinado seguirán siendo los mismos. La diferencia está en la densidad del aire o en el número de libras por metro cúbico (pie cúbico). Esto es importante debido a que el software de selección de serpentines calcula las capacidades de serpentín requeridas basándose en kilogramos por hora (kg/h) (libras por hora (lb/h)) de aire que pasa a través del serpentín, no c Mm (CFM).

La constante 72,2 se usa para convertir CMM a kg/h:

72,2 = (60 min/h 0,83) o (60 min x 1,204 kg/m3),

donde:

0,83 es el volumen específico de aire estándar (m3/kg); y

1,204 es la densidad (kg/m3).

La constante 4,5 se usa para convertir CFM a lbs/h:

4,5 = (60 min/h 13,33) o (60 min x 0,075 lbs/pies cúbicos),

donde:

13,33 es el volumen específico de aire estándar (pies cúbicos/lb); y

0,075 es la densidad (lbs/pies cúbicos).

Si el aire que se mide no es aire estándar, la densidad del aire variará con la presión barométrica y la temperatura absoluta. Para volver a calcular la densidad del aire, mídase la temperatura y obténgase la presión barométrica usando la siguiente fórmula:

Densidad del aire (kg/m3) = 3,482 x Bp/Tabs,

donde:

3,482 (constante para mantener unidades consistentes);

Bp = presión barométrica; y

Tabs = temperatura (absoluta).

Ejemplo: 3,482 x 101,325 KPa/(20 °C 273 °C) = 1,204 kg/m3

Densidad del aire (lb/cf) = 1,325 x Bp/Tabs,

donde:

1,325 (constante para mantener unidades consistentes);

Bp = presión barométrica; y

Tabs = temperatura (absoluta).

Ejemplo: 1,325 x 29,92/(70 °F 460 °F) = 0,0748 ~ 0,075 Ib/pies cúbicos.

Así es como se calcula la densidad del aire estándar.

Si se estuviera midiendo el aire que sale de un horno y el aire estuviera a 67,78 °C (154 °F), la densidad del aire cambiaría de la siguiente manera:

3,482 x 101,325/(67,78 °C 273 °C) = 1,035

1,325 x 29,92/(1540° 460 °F) * 0,0645

Si se hubiera usado aire caliente en esta fórmula, la constante sería:

(60 min x 1,035 kg/m3) = 62,1 en lugar de 72,2 usado para aire estándar.

(60 min x 0,0645 Ibs/pies cúbicos) = 3,87 en lugar de 4,5 usado para aire estándar.

La constante usada en la fórmula de calor sensible 72,5 se usa para convertir CMM a kg/h y factorizar en 1,004 el calor específico del aire estándar (J/kg/°C), donde:

72,5 = (1,004 x 60)/0,83 o 1,004 x 72,2

72,2 = (60 min/h 0,83) o (60 min x 1,204 kg/m3)

0,24 = calor específico del aire estándar (BTU/lb/°F)

La constante usada en la fórmula de calor sensible 1,08 se usa para convertir CFM a Ibs/h y factorizar en 0,24 el calor específico del aire estándar (BTU/lb/°F), donde:

1,08 = (0,24 x 60)/13,33 o 0,24 x 4,5

4,5 = (60 min/h 13,33) o (60 min x 0,075 lbs/pies cúbicos),

0,24 = calor específico del aire estándar (BTU/lb/°F)

La constante X usada en la fórmula de calor latente se usa para factorizar la cantidad de calor contenida en el vapor de agua en J/kg, donde:

0,68 = (60/0,83) x (2,26/7000) o 72,2 x (2,26/7000);

y donde:

0,83 es el volumen específico de aire estándar (m3/kg).

2,26 = calor latente promedio del vapor de agua. (J/kg).

72,2 = (60 min/h 0,83) o (60 min x 1,204 kg/m3).

La constante 0,68 usada en la fórmula de calor latente se usa para factorizar la cantidad de calor contenida en el vapor de agua en BTU/LB, donde:

0,68 = (60/13,33) x (1060/7000) o 4,5 x (1060/7000);

y donde:

13,33 es el volumen específico de aire estándar (pies cúbicos/lb).

1060 = calor latente promedio del vapor de agua. (Btu/LB).

7000 = granos por libra o agua.

4,5 = 60 min/h 13,33 o (60 min x 0,075 Ibs/pies cúbicos).

El sistema de colector inteligente HVAC 100 puede adquirir datos en tiempo real y usar esos datos para realizar cálculos de rendimiento. Dado que los sistemas HVAC son dinámicos y las condiciones (por ejemplo, carga, ambiente y producción del equipo) cambian constantemente, la adquisición de datos en tiempo real de múltiples puntos de datos es necesaria para cuantificar con precisión el rendimiento y evaluar el funcionamiento. Los técnicos que capturan datos manualmente están limitados por el tiempo requerido para recopilar e interpretar las mediciones, registrar datos y realizar cálculos antes de que cambie la carga. A menudo, los sistemas se prueban en una condición de carga menor que la carga completa, por lo que las condiciones cambian más rápido de lo que pueden obtenerse los datos a través de medios tradicionales. El sistema 100 también puede verificar los datos medidos usando algoritmos que descartan juegos de datos y mediciones sospechosas o imposibles. El sistema de colector inteligente HVAC 100 también puede realizar el acondicionamiento de la medición usando datos GPS y condiciones meteorológicas disponibles a partir de datos meteorológicos locales (ya sea automáticamente o a través de una entrada de usuario, según se requiera) para aplicar correcciones para condiciones no estándar que podrían influir en la precisión del sensor o la precisión calculada si no se consideraran las condiciones no estándar. Todo esto puede realizarse en tiempo real.

La implementación del dispositivo inteligente en la plataforma inteligente 104 en el sistema de colector inteligente HVAC 100 produce muchas características y ventajas que se deben a la funcionalidad especial que emplea la tecnología actual de teléfonos/dispositivos inteligentes. Con referencia a la figura 2, la plataforma inteligente 104 puede comunicarse con una red basada en web/nube 250 de manera inalámbrica a través de la comunicación celular/conexión de red 252 (por ejemplo, 3G, 4G LTE, etc.), de manera inalámbrica a través de una comunicación/conexión de red Wi-Fi® 254 sobre o a través de una red habilitada para Wi-Fi®, tal como una red de área local (LAN) 256 que actúa como una pasarela 258 que une la plataforma inteligente 104 a la red basada en web/nube 250. Adicionalmente, la plataforma inteligente 104 está equipada con hardware y software, lo que permite la adquisición de datos de localización GPS 260 a través de satélites GPS 262. Además, el colector inteligente 102 también puede tener una conexión 264 para comunicarse con la red 250, por ejemplo, a través de Wi-Fi®, Ethernet con cable, celular, comunicaciones por satélite o comunicaciones de máquina a máquina ("M2M").

Cuando se realizan cambios durante el servicio de un sistema de refrigeración, especialmente cuando se añade o se quita refrigerante para obtener la carga correcta, hay un impacto en la capacidad de rendimiento del sistema que influye en el funcionamiento general. Muchas variables e indicadores de sistema de operación correcto se ven influenciados y necesitan tiempo para estabilizarse. Un técnico que se apresura para completar el servicio o desconoce todas las variables que influyen en el rendimiento puede que no espere lo suficiente o que espere demasiado para que el sistema alcance las condiciones de estado estable antes de evaluar el impacto en los cambios que se han realizado. Si estos cambios se realizan rápidamente, hay una alta probabilidad de sobrecargar o infracargar el sistema dejándolo con un funcionamiento deficiente o haciendo que el técnico deshaga los cambios que se realizaron. Si el técnico espera demasiado, se pierden costes de mano de obra. Debido a la adquisición de datos en tiempo real, el sistema de colector inteligente HVAC 100 puede evaluar los cambios del sistema a lo largo del tiempo e indicar cuándo se ha alcanzado una condición de estado estable y, a continuación, cuantificarse el rendimiento del sistema, ahorrando de este modo un valioso tiempo de reparación y dinero.

Una ventaja del sistema de colector inteligente HVAC 100 obtenida a través de la implementación de la plataforma inteligente 104 es que puede accederse a los datos de fabricante 272 a través de la red 250 y puede marcarse e identificarse la unidad de A/C 106, pueden almacenarse los intervalos operativos y otra información pertinente, y pueden ajustarse los cálculos/tablas de manera que la unidad se afine de acuerdo con las especificaciones del fabricante. Los datos de fabricante 272 también pueden incluir datos de resolución de problemas específicos del equipo que pueden usarse para identificar problemas con una unidad de A/C específica 106 según las recomendaciones del fabricante.

Otra ventaja del sistema de colector inteligente HVAC 100 obtenida a través de la implementación de la plataforma inteligente 104 es que las funciones de la cámara incorporada en el teléfono inteligente de la plataforma inteligente 104 pueden utilizarse para escanear los datos de etiqueta de equipo 280, tal como códigos de barras o códigos QR, para obtener datos identificativos para la unidad de A/C 106. Estos datos pueden usarse para obtener unos datos de fabricante más detallados 272 para la unidad de A/C 106 a través de la red 250. Adicionalmente, el sistema puede permitir a los usuarios vincular fotos al sitio de trabajo anclado a través del módulo GPS. Esto puede permitir al usuario incluir fotos marcadas en informes para ilustrar las condiciones de problemas identificadas, tales como serpentines obstruidos, correas defectuosas, desalineadas o tensadas incorrectamente, fallos eléctricos, etc. Las fotos también pueden usarse para la identificación del equipo y unirse para mostrar la localización de los termostatos, controles de aire exterior u otros sensores remotos que puedan estar unidos a una unidad. Todas las fotos pueden marcarse en la localización a través de GPS para facilitar la localización por parte de los técnicos de servicio posteriores. Las fotos también pueden marcarse con la configuración de la unidad y datos históricos sobre la unidad.

Las capacidades multiplataforma del sistema inteligente HVAC 100 permiten aplicaciones personalizadas (o apps) que permitirán a los fabricantes recopilar información sobre el funcionamiento del sistema y ver los resultados de la puesta en marcha inicial con fines de garantía. Las aplicaciones pueden personalizarse con una base de datos del rendimiento de la unidad o ir a una tabla de consulta en remoto para recopilar el rendimiento del equipo (por ejemplo, el directorio del Instituto de acondicionamiento de aire, calentamiento y refrigeración o AHRI de rendimiento de productos certificados, véase http://www.ahridirectory.org/ahridirectory/pages/home.aspx).

Usando los datos recopilados por el sistema 100, las tendencias gráficas permiten al usuario ver las características operativas del funcionamiento y/o del servicio de la unidad de A/C 10 a lo largo del tiempo. Estas características operativas pueden incluir: •

• Integridad del sistema de prueba de presión con el tiempo (pruebas de presión en reposo).

• Niveles de deterioro/evacuación de vacío con el tiempo.

• Oscilación de válvula TX.

• Problemas intermitentes.

• Información de ciclo de ejecución.

La notificación/monitorización en remoto en tiempo real permiten que la información se revise por un técnico principal, experto en puesta en marcha o fabricante de aparatos, servicio auxiliar u otra parte interesada para que un tercero evalúe el rendimiento y las características operativas. Los datos pueden usarse para verificar el funcionamiento adecuado para una garantía ampliada, minimizando las devoluciones de llamada y la documentación de puesta en marcha inicial. El usuario puede personalizar la pantalla para darle a la aplicación una apariencia y sensación personalizadas visualizando los datos preferidos dispuestos de una manera que se adapte a sus gustos. El usuario puede manipular el tamaño, localización y orden de pantalla de los objetos. El usuario también puede personalizar informes y añadir un logotipo de empresa. Las plantillas pueden compartirse con otros usuarios.

Otra ventaja del sistema de colector inteligente HVAC 100 obtenida a través de la implementación de la plataforma inteligente 104 es que las comunicaciones de persona a persona 274 pueden establecerse en la red 250 a través de la conexión de red celular 252 o la conexión de red WiFi 254. Adicionalmente o como alternativa, las comunicaciones 274 pueden establecerse directamente con la plataforma inteligente 104 estableciendo una conexión de red celular directa 276. La comunicación puede establecerse desde dentro de la app de colector 200 o puede establecerse con la app ejecutándose en segundo plano. Las comunicaciones 274 pueden incluir mensajes de texto, voz sobre protocolo de internet VOIP, videoconferencia (bidireccional), correo electrónico y voz y datos móviles. Las comunicaciones pueden usarse para soporte técnico, capacitación y para comunicarse con otras personas que emplean el sistema de colector inteligente Hv Ac 100.

Estas características de comunicaciones avanzadas pueden permitir un pago por uso o un servicio de suscripción que brinde a los usuarios acceso a un grupo de profesionales experimentados para ayudar a solucionar los problemas del equipo. El servicio es un producto basado en foros que tiene paneles residenciales, comerciales, industriales y posiblemente solo distribuidores (por ejemplo, Trane, Carrier, Lennox) para que los usuarios hagan preguntas. El servicio puede ser un foro de comunidad de usuarios moderado que es un servicio de suscripción que permite a los usuarios ayudarse entre sí a resolver problemas en el campo. Las respuestas a las preguntas de los usuarios se califican por pares en un sistema de puntuación (por ejemplo, 1 a 5 estrellas) que califica la calidad de la respuesta. Estos profesionales podrán ver la información de los usuarios en tiempo real a través de su plataforma inteligente. Si hay múltiples respuestas a las preguntas, los usuarios pueden ordenar las respuestas según la calificación de la persona que respondió la pregunta. Este grupo de profesionales que responden a las preguntas puede provenir de los miembros de HVAC mejor calificados y los profesionales de HVAC retirados que cumplen con los requisitos preestablecidos para proporcionar soporte telefónico de calidad. El soporte puede realizarse a través de Skype®, Apple FaceTime®, mensajería de texto (SMS), teléfono u otro medio similar. El servicio proporciona soporte avanzado a los técnicos para proporcionar soluciones a problemas que no son fácilmente identificables debido al nivel de experiencia del técnico o la complejidad del problema. El servicio podría estar disponible las 24 horas.

Sirviendo como intermediario para el colector inteligente local 102, la red basada en web/nube 250 y los datos de localización GPS 260 permiten que la plataforma inteligente 104 facilite la combinación de los datos para proporcionar varias características ventajosas. Dado que la plataforma inteligente 104 se comunica localmente con el colector inteligente 102 a través de Bluetooth®, los datos de localización GPS 260 pueden usarse para asociar el colector a una localización geográfica. Por lo tanto, el sistema puede utilizar el marcado geográfico/marcado temporal con fines de identificación y registro. Adicionalmente, dado que todas estas funciones convergen en la app de colector 200 en la plataforma inteligente 104, cualquier dato adquirido por la app o introducido en la app puede fecharse y registrarse en tiempo real, y puede usarse, por ejemplo, con fines de notificación, auditoría y tendencias a largo plazo.

El GPS basado en la plataforma inteligente permite al técnico identificar la localización donde se realiza el servicio del sistema a través de un servicio de mapas en línea (por ejemplo, Google Maps™). El GPS mostrará la localización aproximada del técnico en relación con el equipo (por ejemplo, dentro de aproximadamente 5-10 metros de precisión con vista completa del cielo) y permitirá que el técnico coloque un pin en la localización exacta si fuera necesario. La dirección se importará automáticamente desde la localización GPS. Cuando se selecciona el pin en el mapa, información sobre la unidad, incluyendo el modelo y los números de serie, última fecha de servicio, técnico de servicio, historial de servicio de la unidad, rendimiento pasado, estará disponible (es decir, si el sistema de colector inteligente HVAC 100 se utilizó en la puesta en marcha o en el servicio anterior de la unidad). También estará disponible una foto del modelo y la marca del número de serie para verificar si la unidad es la unidad exacta identificada por el marcador de localización.

Con el paso del tiempo, un mapa de las instalaciones de la unidad NC 106 identificadas por el sistema de colector inteligente HVAC 100 puede desarrollarse y usarse con múltiples fines, tales como producir una calculadora de ahorros para reemplazar equipos, o producir una calculadora para reparar equipos que estime los períodos de amortización. Dicho mapa también podría usarse para anticipar la demanda de la empresa de servicios eléctricos por localización geográfica.

Conociendo los datos de localización GPS 260, la app de colector 200 puede acceder a datos de localización, tales como datos meteorológicos y climáticos, y fechar y asociar esos datos a operaciones (por ejemplo, optimizaciones) realizadas en la unidad de A/C 106 en una localización específica del sitio. Adicionalmente, los datos meteorológicos y de altitud pueden usarse para realizar ajustes en los cálculos, por ejemplo, en la densidad del aire en función de la presión barométrica y la altitud en la localización geográfica.

Las configuraciones a modo de ejemplo del sistema de colector inteligente HVAC 100 se ilustran y se describen en las figuras 8-16.

A partir de la descripción anterior de la invención, los expertos en la materia percibirán mejoras, cambios y modificaciones. Se pretende que tales mejoras, cambios y modificaciones dentro de la experiencia de la técnica queden cubiertos siempre que estén incluidos en el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de colector inteligente (100) para monitorizar el funcionamiento de una unidad HVAC (106), comprendiendo el sistema:

un colector inteligente (102) que comprende un colector de refrigerante (110) conectable a la unidad HVAC y una unidad electrónica (112) configurada para obtener, a través del colector de refrigerante, datos de medición relacionados con las condiciones operativas de la unidad HVAC; y

una plataforma inteligente (104) configurada para comunicarse de manera inalámbrica con el colector inteligente para adquirir los datos de medición del colector inteligente, en donde la plataforma inteligente incluye capacidades de GPS, capacidades de comunicación inalámbrica por internet y un monitor;

en donde la plataforma inteligente está configurada para ejecutar una aplicación de software (200) para obtener datos de localización GPS para la unidad HVAC y obtener, a través de comunicaciones inalámbricas por internet, datos asociados a la unidad HVAC, y para visualizar a través del monitor información de usuario que comprende los datos de medición y los datos relacionados con al menos uno de los datos de localización GPS y los datos asociados a la unidad HVAC.

2. El sistema mencionado en la reivindicación 1, en donde la información de usuario comprende las condiciones operativas medidas a través del colector de refrigerante, junto con datos que son al menos uno de los calculados y consultados por la plataforma inteligente que ejecuta la aplicación de software;

en donde los datos que son al menos uno de los calculados y consultados comprenden al menos uno de los datos de sobrecalentamiento de refrigerante de sistema, datos de subenfriamiento de refrigerante de sistema, datos de temperatura de bulbo húmedo, datos de temperatura de bulbo seco y parámetros de ajuste para la unidad HVAC, y

en donde las condiciones operativas de la unidad HVAC comprenden al menos una de las temperaturas de línea de refrigerante de la unidad HVAC, presiones operativas de línea de refrigerante de la unidad HVAC, temperaturas ambientales y presiones atmosféricas ambientales, humedad relativa, flujo de aire, pesos de refrigerante y condiciones operativas eléctricas de la unidad HVAC.

3. El sistema mencionado en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la plataforma inteligente que ejecuta la aplicación de software identifica la unidad HVAC, basándose en los datos de localización GPS, y consulta datos adicionales asociados a la unidad HVAC a través de la conexión inalámbrica a internet, en donde los datos adicionales comprenden al menos uno de los datos de fecha, datos de hora del día, datos de localización geográfica, datos climáticos basados en la localización, datos meteorológicos basados en la localización, datos del fabricante de la unidad HVAC, datos de resolución de problemas, datos de ajuste y datos de calibración.

4. El sistema mencionado en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la plataforma inteligente comprende además una cámara y en donde la plataforma inteligente ejecuta la aplicación de software para realizar al menos una de las siguientes operaciones:

utilizar la cámara para escanear los datos de etiqueta de la unidad HVAC,

utilizar las capacidades de comunicación inalámbrica por internet para consultar datos del fabricante relacionados con la unidad HVAC,

utilizar la cámara para crear datos fotográficos asociados a la unidad HVAC,

utilizar las capacidades de GPS para marcar geográficamente datos relacionados con la unidad HVAC.

5. El sistema mencionado en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde:

el colector de refrigerante puede operar para medir las presiones de refrigerante de la unidad HVAC y para añadir o quitar refrigerante de la unidad HVAC, comprendiendo el colector de refrigerante un puerto de lado bajo (114), un puerto de lado alto (120) y un puerto de refrigerante/vacío (124);

en donde el colector inteligente comprende además unos sensores de temperatura (154, 156) para medir temperaturas relacionadas con la unidad HVAC;

en donde la unidad electrónica comprende una radio (174) para transmitir los datos operativos a la plataforma inteligente, estando los datos operativos relacionados con las presiones y las temperaturas medidas de la unidad HVAC; y

en donde el colector inteligente comprende además puertos para conectarse con sensores para detectar condiciones operativas adicionales relacionadas con la unidad HVAC, que comprenden al menos uno de entre sensores de temperatura, sensores de presión, sensores de vacío, sensores de tensión eléctrica, sensores de corriente eléctrica, sensores de humedad, sensores de caudal de refrigerante, sensores de calidad de aire y sensores de caudal de aire.

6. El sistema mencionado en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el colector inteligente comprende:

al menos un transductor de presión (150, 152);

una memoria (170) que comprende una memoria no volátil para almacenar el firmware;

un módulo de comunicaciones (180);

un microcontrolador (172) que comprende una unidad de procesamiento operativa para ejecutar instrucciones del firmware; y

unas entradas de sensor (182) para recibir señales de sensores externos, en donde:

el microcontrolador está operativo para ejecutar instrucciones del firmware para obtener y acondicionar señales procedentes de los transductores como una parte de los datos de medición,

el microcontrolador está operativo para ejecutar instrucciones del firmware para obtener y acondicionar señales procedentes de los sensores como una parte de los datos de medición,

el microcontrolador está operativo para ejecutar instrucciones del firmware para transferir los datos de medición al módulo de comunicaciones,

el microcontrolador está operativo para dar instrucciones al módulo de comunicaciones para que transmita los datos de medición, y

el microcontrolador está operativo para dar instrucciones al módulo de comunicaciones para que reciba comunicaciones entrantes de la plataforma inteligente y de otros sensores inalámbricos.

7. El sistema mencionado en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la plataforma inteligente comprende un receptor GPS, una cámara incorporada, capacidades de comunicaciones WiFi y capacidades de comunicaciones celulares, en donde la plataforma inteligente está configurada para comunicarse de manera inalámbrica con el colector inteligente a través de un protocolo de comunicación Bluetooth.

8. El sistema mencionado en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la plataforma inteligente comprende uno de entre un teléfono inteligente y una tableta.

9. El sistema mencionado en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la plataforma inteligente está adaptada para la comunicación de voz inalámbrica, comunicación de vídeo inalámbrica, comunicación por mensajería de texto inalámbrica y comunicación por correo electrónico inalámbrica.