ES2927796T3 - Procedimiento de regulación de la atmósfera de un recinto frigorífico - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para regular la temperatura e higrometría del aire interior de una cámara de refrigeración (3) según un valor de consigna de temperatura y un valor de consigna de higrometría determinados por un usuario, variando la temperatura e higrometría mediante la circulación de un refrigerante a través de un circuito frigorífico (2) que consta de un compresor (4), un condensador (5) y un evaporador (7), realizándose la regulación mediante un autómata (11) comparando la temperatura e higrometría medidas del aire interior con la valores de consigna de temperatura e higrometría. Según la invención, cuando la temperatura del aire interior está por encima del valor de consigna de temperatura, el autómata (11) activa un procedimiento de producción de frío durante el cual: (i) si la higrometría del aire interior está por debajo del valor de consigna de higrometría, el el autómata (11) ajusta hacia abajo un valor de consigna de flujo de aire de un ventilador interno (9) adaptado para producir un flujo de aire a través del evaporador (7) y ajusta hacia arriba un valor de consigna de funcionamiento del motor del compresor (4) para aumentar la temperatura del refrigerante en el evaporador (7) y, en consecuencia, aumentar la higrometría del aire interior, y, si la higrometría del aire interior está por encima del valor de higrometría fijado, el autómata (11) ajusta hacia arriba el caudal de aire fijado del ventilador interno (9) y ajusta a la baja el valor nominal de funcionamiento del motor del compresor (4) de manera de reducir la temperatura del refrigerante en el evaporador (7) y, en consecuencia, reducir la higrometría del aire interno , y si el hyg la rometría del aire interior es igual al valor de consigna de higrometría, el autómata (11) mantiene el valor de consigna de caudal de aire del ventilador interior (11) y el valor de consigna de funcionamiento del motor del compresor (4) tal como están; y (ii) el autómata (11) activa un ventilador externo (8) adaptado para producir un flujo de aire a través del condensador (5) a un valor de flujo de aire establecido para mantener constante la presión del refrigerante que sale del condensador (5). durante toda la duración de los procedimientos de producción de frío del método de regulación, y, cuando la temperatura del aire interior es inferior o igual al valor de consigna de temperatura, el autómata (11) activa un procedimiento de parada de producción de frío, y si el la higrometría del aire interior es inferior al valor de consigna de la higrometría, el autómata (11) regula el valor de consigna del caudal de aire del ventilador interior (9), y si la higrometría del aire interior es superior o igual al valor de consigna de la higrometría , el autómata (11) detiene el ventilador interno (9). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de regulación de la atmósfera de un recinto frigorífico

La presente invención entra en el campo del almacenamiento y de la conservación de productos alimentarios y agroalimentarios. La invención tiene como objetivo, específicamente, esta conservación por refrigeración y control de la atmósfera del lugar de almacenamiento y de conservación.

La invención encontrará una aplicación preferente en la mejora del funcionamiento de los recintos frigoríficos de almacenamiento y de conservación de productos alimentarios. En particular, la invención tiene como objetivo optimizar el funcionamiento de los dispositivos de cámara refrigerada, bajo atmósfera controlada o no.

En el sentido de la presente invención, se observará que dichos productos pueden ser frescos y constituyen unas mercancías perecederas. De forma no limitativa, unas mercancías de este tipo pueden ser unos productos vegetales, a saber, unas frutas y unas verduras. También encontrará unas aplicaciones en la conservación de las carnes y de los pescados, de los productos lácteos, en concreto, fermentados, como el queso, pero también el campo de la salazón de unos productos de este tipo. También tiene como objetivo la conservación de otros productos naturales, como las plantas, en concreto, las flores.

De manera conocida, la conservación de vegetales destinados al consumo se efectúa por almacenamiento en cámara fría, a unas temperaturas, generalmente, comprendidas entre -2 y 4 grados centígrados (°C). Esta conservación bajo atmósfera fría y confinada limita la desecación de los vegetales y ralentiza la plasmólisis, a saber, el estrés hídrico que tiende a disminuir el peso del producto, sus cualidades organolépticas y nutricionales del alimento, pero también degrada su aspecto estético. Al nivel del consumidor, este fenómeno se traduce en una pérdida de la "frescura" de un producto. Además, la pérdida de agua acelera la senescencia de los productos, a la inversa de la finalidad buscada de conservar dichos productos por más tiempo.

Más precisamente, en el transcurso de la refrigeración, la temperatura del producto es superior a la temperatura de vapor saturado de la atmósfera en el interior del recinto. De este modo, la presión del vapor de agua en la superficie del producto es siempre superior a la que reina dentro de la atmósfera, incluso cuando esta última está prácticamente saturada. Este estado genera un efecto de evapotranspiración y de desecación al nivel de los productos.

Con vistas a optimizar la conservación, es necesario, por lo tanto, controlar la atmósfera refrigerada, en particular, la higrometría, con el fin de mantener la turgencia y los intercambios higrométricos entre los productos y la atmósfera refrigerada, limitando, de este modo, la pérdida de agua del producto. Sin embargo, la presencia de agua en forma líquida, en concreto, por depósito en forma de vaho o rocío en la superficie de los productos, favorece localmente las necrosis, así como el desarrollo microbiano y bacteriano. En particular, para cualquier producto llegado a la fase de marchitamiento, la humidificación favorecerá y acelerará su pudrición.

Una solución conocida consiste en efectuar una proyección a presión de partículas de agua, en concreto, constituidas por microgotitas, combinada o no con vapor de agua, que forman una nube o niebla seca que limita el depósito de agua en la superficie de los productos. Sin embargo, una solución de este tipo necesita la implantación de una instalación hidráulica compleja de instalar y de mantener, que obliga, en concreto, a controlar la dureza del agua, para limitar los depósitos de cal en el circuito, así como a tratarla contra las proliferaciones microbianas y bacterianas. Estas operaciones son costosas y, a menudo, necesitan la adición de los agentes de tratamiento, como el cloro, perjudiciales para la conservación y el consumo de los productos.

Además, la inyección de agua puede provocar la formación de escarcha, incluso de congelación, dentro de los recintos refrigerados a unas temperaturas inferiores a cero grados centígrados. Entonces, es necesario eliminar la escarcha de la instalación, operación costosa.

Por otro lado, para ciertos productos, es necesario controlar los intercambios gaseosos dentro del recinto. A título de ejemplo, una fruta climatérica, como la manzana, la pera o incluso el plátano, desprende etileno por fenómeno de respiración. Este componente actúa como hormona vegetal, que acelera el desarrollo celular y la maduración. Por lo tanto, es necesario controlar el contenido de etileno en la atmósfera del recinto, con el fin de controlar el envejecimiento de unas frutas de este tipo.

Una solución consiste en inyectar un agente químico en el recinto para controlar los contenidos de gas. Retomando el ejemplo anteriormente mencionado, con el fin de contrarrestar los efectos del etileno, se inyecta un gas de tipo ciclopropeno (o "1-metilciclopropeno" denominado "MCP"). Sin embargo, este gas es costoso y complejo de fabricar, inestable, aunque no sea tóxico con vistas al consumo de los productos tratados de este modo.

Por último, poco importa el sistema considerado, durante la manipulación de los productos con vistas a almacenarlos o a extraerlos del recinto, el control de la temperatura y de la atmósfera es particularmente difícil. En general, en particular, en el momento del almacenamiento de nuevos productos que provienen de una atmósfera ambiente, la apertura del recinto genera una renovación del aire y un aporte calorífico en forma de calor. En respuesta a este aporte de calor, los sistemas existentes operan un alza brusca en su funcionamiento, en particular, en lo que se refiere a su refrigeración para volver a la temperatura de consigna deseada. Entonces, se constata una pérdida de masa de los productos que va del 5 al 10 %. Además del aspecto económico perjudicial y del malgasto de energía constatado, esta pérdida se acompaña inevitablemente de una disminución de las cualidades de los productos, como se ha detallado anteriormente.

Una solución del estado de la técnica, tal como se describe, en concreto, por las solicitudes US 5.062.276 A, EP 2.447.651 A1 y US 2007/137227 A1, consiste en controlar a la vez la temperatura y la humedad dentro del recinto actuando conjuntamente sobre la temperatura del evaporador y la velocidad del ventilador asociado al evaporador.

La presente invención tiene como finalidad mitigar los inconvenientes del estado de la técnica, alineando todos los órganos de una instalación frigorífica (en concreto, el compresor, el evaporador y el condensador) y optimizando su funcionamiento según los parámetros deseados, con la finalidad de conservar y preservar la calidad de las mercancías almacenadas.

Para hacer esto, la invención tiene como objetivo mantener de forma constante la tasa de higrometría del aire en el recinto frigorífico, de forma natural, sin adición de agua. La invención tiene como objetivo no solamente mantener una tasa de higrometría (por ejemplo, entre el 90 % y el 100 %) durante un período de algunos días, sino el poder de retener constante la tasa de higrometría a todo lo largo de una conservación o refrigeración, cuya duración está típicamente comprendida entre 2 y 12 meses.

Esta finalidad se obtiene, en concreto, fijando la presión del fluido a la salida del condensador. En particular, esta presión de descarga a la salida del condensador se ajusta alrededor de un punto de consigna fijo de presión. Este punto de consigna es fijo en el tiempo.

Una vez fijada la presión de descarga a la salida del condensador, entonces, es posible hacer variar de manera precisa el funcionamiento de los otros órganos de la instalación frigorífica, para obtener las condiciones óptimas para regular la higrometría.

La invención tiene como objeto un procedimiento de regulación de la temperatura y de la higrometría de un aire interno que reina en un recinto frigorífico según la reivindicación 1.

De este modo, el procedimiento de regulación según la invención permite limitar el estrés hídrico experimentado por los productos, en particular, las frutas y las verduras, que asegura el mantenimiento de su masa volumétrica y de su frescura, limitando tanto su calidad como sus pérdidas nutricionales.

Este estrés hídrico se reduce, por una parte, manteniendo un desvío de temperatura escaso entre la temperatura de evaporación del fluido refrigerante dentro del evaporador y la temperatura del recinto frigorífico y, por otra parte, alcanzando la temperatura a la que la atmósfera interna tiene la tasa de higrometría correspondiente a la de la consigna de higrometría (y, en el caso en que la consigna de higrometría es del 100 %, la temperatura a la que la atmósfera interna se vuelve saturada de vapor de agua acercándose al punto de rocío), reteniendo al mismo tiempo sin cambios las condiciones barométricas actuales de la atmósfera interna.

Además, el funcionamiento de la invención es natural, sin añadidura de ningún agente químico o conservante, ni de agente de tratamiento. No implica un circuito hidráulico, que evita los costes de mantenimiento relacionados con ello. Por otro lado, la implementación de la invención permite minimizar las duraciones de funcionamiento de los diferentes órganos de la instalación frigorífica, evitar ciertos problemas relacionados con el funcionamiento de estos órganos (por ejemplo, la falta de regulación de una válvula de expansión del circuito de refrigeración, las paradas de los ventiladores a causa de salto eléctrico de sus motores, motorizaciones de los elementos de ventilación que saltan, la formación de hielo del evaporador), aumentar el rendimiento energético, optimizar el funcionamiento y la vida útil de la instalación frigorífica, disminuir las molestias acústicas y realizar un ahorro de energía importante considerable.

De forma subsidiaria, la invención permite la gestión automática de la eliminación de escarcha del evaporador, lo que permite, en consecuencia, limitar considerablemente la pérdida de peso de los productos almacenados y disminuir los gastos energéticos de la instalación frigorífica.

La invención también se refiere a una instalación frigorífica para la implementación del procedimiento.

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción que va a seguir, con referencia a las figuras adjuntas, en las que:

- la figura 1 representa esquemáticamente el circuito de una instalación dentro de la que se implementa el procedimiento según la invención, dicha figura, mostrando los diferentes órganos de una instalación de este tipo y poniendo de manifiesto por unas flechas la circulación del aire a los niveles del exterior y del interior del recinto a refrigerar; y

- la figura 2 representa un ejemplo de apuntes de las curvas de las temperaturas del aire en el interior del recinto durante la implementación del procedimiento según la invención.

La figura 1 representa una instalación frigorífica 1 que comprende un bucle de refrigeración 2 y un recinto frigorífico 3 atravesado por el bucle de refrigeración 2 para poder ser refrigerado por un fluido refrigerante (por ejemplo, freón) que circula por el bucle de refrigeración 2.

Con el fin de poder producir frío, el bucle de refrigeración 2 comprende, en el sentido de circulación del fluido refrigerante, un compresor 4, un condensador 5, una válvula de expansión 6 y un evaporador 7. El compresor 4, el condensador 5 están dispuestos en el exterior del recinto frigorífico 3, mientras que el evaporador 7 está dispuesto ahí en el interior. Con el fin de facilitar un acceso a la válvula de expansión 6, esta se puede disponer fuera del recinto frigorífico 3 (pero en la proximidad inmediata de este).

La producción de frío se realiza por una sucesión de cambios de estado del fluido refrigerante que se realizan en el bucle de refrigeración 2 (el fluido refrigerante gaseoso se vuelve líquido en el condensador 5, se vuelve parcialmente gaseoso en la válvula de expansión 6 y se vuelve gaseoso de nuevo en el evaporador 7); estos cambios de estado generan unas variaciones de temperatura y de presión del fluido refrigerante y del aire que reina alrededor de los intercambiadores de calor que forman el condensador 5 y el evaporador 7 (un aumento de la presión y de la temperatura del fluido refrigerante en el compresor 4, un aumento de la temperatura del aire externo que reina alrededor del condensador 5, una bajada de la presión y de la temperatura del fluido refrigerante en el evaporador 7 y una bajada de la temperatura del aire interno que reina alrededor del evaporador 7).

Con el fin de aumentar los intercambios térmicos al nivel del condensador 5 y del evaporador 7, al condensador 5 está asociado un ventilador externo 8 (situado fuera del recinto frigorífico 3) que permite generar un caudal de aire a través del condensador 5 y al evaporador 7 está asociado un ventilador interno 9 (situado en el recinto frigorífico 3) que permite generar un caudal de aire a través del evaporador 7.

El condensador 4, el ventilador externo 8 y el ventilador interno 9 comprenden cada uno unos motores que permiten hacer variar su potencia respectiva (potencia del compresor 4 y velocidad de los ventiladores 8, 9). El motor del ventilador externo 8 puede ser de conmutación de polo o de variación de frecuencia. Lo mismo sucede con el motor del ventilador interno 9.

Por otro lado, el bucle de refrigeración 2 comprende una válvula de aprovisionamiento 10 que permite impedir o autorizar la circulación del fluido refrigerante en el bucle de refrigeración 2. Esta válvula de aprovisionamiento 10 se sitúa preferentemente fuera del recinto frigorífico 3, situada entre el condensador 5 y la válvula de expansión 6. La instalación frigorífica comprende, igualmente, un autómata 11 que permite regular el compresor 4, el ventilador externo 8, el ventilador interno 9 y la válvula de aprovisionamiento 10 en función de una consigna de temperatura y de una consigna de higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3. Las regulaciones del compresor 4, del ventilador externo 8 y/o del ventilador interno 9 se hacen por el autómata 11. Las regulaciones del compresor 4 y del ventilador interno 9 se hacen según un algoritmo. La regulación del ventilador externo 8 se hace según una regulación PID.

El autómata 11 está conectado, por otro lado, a diferentes sondas 11, 13, 14, 15, 16, 17, 18 que permiten conocer los parámetros físicos del fluido refrigerante, del aire en el recinto frigorífico 3 y del aire alrededor de la válvula de expansión 5 y del ventilador externo 8. En el presente modo de realización, estas sondas comprenden una sonda de higrometría 12 dispuesta en el recinto frigorífico 3, una primera sonda de temperatura 13 dispuesta al nivel del lado de la succión del aire del ventilador interno 9, una segunda sonda de temperatura 14 dispuesta al nivel del lado del soplado del aire del ventilador interno 9, una sonda de eliminación de escarcha 15 dispuesta sobre el evaporador 7 para detectar la presencia de escarcha, una tercera sonda de temperatura 16 dispuesta en la proximidad del ventilador externo 8 (preferentemente al nivel del lado de la succión del aire), una primera sonda de presión 17 dispuesta a la entrada del compresor 4 y una segunda sonda de presión 18 dispuesta entre el compresor 4 y el condensador 5.

La invención se refiere a un procedimiento de regulación de la temperatura y de la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 en función de la consigna de temperatura y de la consigna de higrometría que un usuario ha introducido en el autómata 11. Estas consignas de temperatura y de higrometría dependen de los productos conservados en el recinto frigorífico 3.

La regulación la realiza el autómata 11 que compara, por una parte, la temperatura del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 con y la consigna de temperatura y, por otra parte, la higrometría medida por la sonda de higrometría 12 con la consigna de higrometría. En el caso en que, en el recinto frigorífico hay una primera sonda de temperatura 13 dispuesta al nivel del lado de la succión del aire del ventilador interno 9 y una segunda sonda de temperatura 14 dispuesta al nivel del lado del soplado del aire del ventilador interno 9, la temperatura que se compara con la consigna de temperatura es la medida por la primera sonda de temperatura 13.

Durante el procedimiento de regulación, es posible que la temperatura del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 sea superior a la consigna de temperatura o que sea inferior o igual a esta consigna. En el caso en que la temperatura del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 es superior a la consigna de temperatura, el autómata 11 activa un procedimiento de producción de frío de modo que la temperatura del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 baje y alcance la consigna de temperatura. En el caso en que la temperatura del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 es inferior o igual a la consigna de temperatura, el autómata 11 activa un procedimiento de parada de producción de frío. En función de la variación de la temperatura, el autómata 11 activa sucesivamente el procedimiento de producción de frío y el procedimiento de parada de producción de frío.

Previamente a la activación de cada procedimiento de producción de frío, el autómata 11 verifica que los diferentes órganos comprendidos en el bucle de refrigeración 2 están en estado de poder funcionar correctamente. En el caso en que un órgano no está en estado de funcionar correctamente, el autómata 11 para el procedimiento de regulación y emite una alarma.

El procedimiento de producción de frío comprende una etapa de activación del bucle de refrigeración 2, seguida de una serie de etapas de control de la regulación de la temperatura y de la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3.

Durante el estado de activación del bucle de refrigeración de, el autómata 11 abre la válvula de aprovisionamiento 10, luego, activa el compresor 4.

Como recordatorio, durante el conjunto de la serie de las etapas de control de la regulación de la temperatura y de la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3, el autómata 11 compara la higrometría y la temperatura del aire con las consignas de higrometría y de temperatura. Es posible que la higrometría del aire sea superior a la consigna de higrometría o inferior a esta consigna o igual a esta. Sea el que sea uno de los tres casos, con el fin de hacer variar la higrometría del interior del recinto 3, el autómata 11 regula, por una parte, una consigna variable de funcionamiento del compresor 4 hacer variar la temperatura del fluido refrigerante en el evaporador 7 y, por otra parte, una consigna variable de caudal de aire del ventilador interno 9. En función de la variación del desvío entre la higrometría medida y la consigna de higrometría, el autómata 11 regula de manera diferente las consignas de caudal de aire del ventilador interno 9 y de funcionamiento del motor del compresor 4.

Si la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 es inferior a la consigna de higrometría, el autómata 11 regula la consigna de caudal de aire del ventilador interno 9 a la baja y la consigna de funcionamiento del motor del compresor 4 a la baja. Por el hecho de que la consigna de funcionamiento del motor del compresor 4 disminuye, la temperatura del fluido refrigerante en el evaporador 7 aumenta. Por el hecho de que la temperatura del fluido refrigerante en el evaporador 7 aumenta y que el caudal de aire del ventilador interno 9 baja, el agua anteriormente atrapada sobre la superficie de intercambio térmico del evaporador 7 se libera y, en consecuencia, la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 aumenta.

Si la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 es superior a la consigna de higrometría, el autómata 11 regula la consigna de caudal de aire del ventilador interno 9 al alza y la consigna de funcionamiento del motor del compresor 4 al alza. Por el hecho de que la consigna de funcionamiento del motor del compresor 4 aumenta, la temperatura del fluido refrigerante en el evaporador 7 baja. Por el hecho de que la temperatura del fluido refrigerante en el evaporador 7 baja y que el caudal de aire del ventilador interno 9 aumenta, el agua contenida en el aire y atrapada sobre la superficie de intercambio térmico del evaporador 7 y, en consecuencia, la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 disminuye.

Si la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 es igual a la consigna de higrometría, el autómata 11 mantiene iguales la consigna de caudal de aire del ventilador externo 8 y la consigna de funcionamiento del compresor 4.

La superficie de intercambio térmico del evaporador 7 depende de los productos a conservar en el recinto frigorífico 3. De este modo, según la respiración celular de los productos, la relación de la superficie de intercambio térmico del evaporador 7 sobre el volumen interno del recinto frigorífico 3 puede variar de 0,4 m2/m3 a 1,5 m2/m3. Más precisamente, cuanto más la conservación de los productos solicite una consigna de higrometría elevada, más será necesario tener una relación elevada, típicamente para una consigna cercana al 100 % de higrometría, la relación deberá estar comprendida entre 1,3 m2/m3 y 1,5 m2/m3.

El valor inicial de la consigna variable de funcionamiento del motor del compresor 4 se introduce previamente en el autómata 11. En general, este valor depende del producto conservado en el recinto frigorífico 3. Típicamente, el valor inicial de la consigna variable de funcionamiento del motor del compresor 4 corresponde a un porcentaje de la potencia máxima de este motor, por ejemplo, el 30 %.

La variación del valor de la consigna de funcionamiento del motor del compresor 4 se determina por el autómata 11 a partir del desvío entre la higrometría medida por la sonda de higrometría 12 y la consigna de higrometría. Típicamente, el valor de la variación de la consigna de funcionamiento del motor del compresor 4 corresponde a un porcentaje de la potencia máxima de este motor, por ejemplo, el 10 %.

El valor inicial de la consigna variable del caudal de aire del ventilador interno 9 se introduce previamente en el autómata 11. En general, este valor depende del producto conservado en el recinto frigorífico 3 y tiene en cuenta el hecho de que la temperatura del aire que reina en el recinto frigorífico 3 está bastante por encima de la consigna. En general, el valor inicial de la consigna variable del caudal de aire del ventilador interno 9 corresponde a un porcentaje relativamente elevado de la potencia máxima del motor del ventilador interno 9 (típicamente, el 50 %).

La variación del valor de la consigna del caudal de aire del ventilador interno 9 se determina por el autómata 11.

Esta variación del valor de la consigna del caudal de aire del ventilador interno 9 puede estar determinada a partir del desvío entre la higrometría medida por la sonda de higrometría 12 y la consigna de higrometría o a partir del desvío entre la temperatura del aire que reina en el recinto frigorífico y la consigna de temperatura. Es preferible determinar la variación del valor de la consigna del caudal de aire del ventilador interno 9 a partir del desvío entre la higrometría medida y la consigna de higrometría.

El valor de la variación de la consigna variable del caudal de aire del ventilador interno 9 puede corresponder a un porcentaje de la potencia máxima del motor del ventilador interno 9.

La consigna del caudal de aire del ventilador interno 9 puede estar determinada en función, ya sea del desvío entre la consigna de temperatura y la temperatura medida, ya sea del desvío entre la consigna de higrometría y la higrometría medida, según lo que se utilice. Cuanto más importante es el desvío, más elevada es la consigna del caudal de aire del ventilador interno 9. De este modo, para un desvío superior o igual a 7 °C, la consigna puede ser del 100 % de la potencia del motor del ventilador interno 9; para un desvío comprendido entre 5 °C y 7 °C, la consigna puede ser del 80 % de la potencia del motor del ventilador interno 9; para un desvío comprendido entre 3 °C y 5 °C, la consigna puede ser del 65 % de la potencia del motor del ventilador interno 9; para un desvío comprendido entre 1 °C y 3 °C, la consigna puede ser del 50 % de la potencia del motor del ventilador interno 9; y para 1 desvío inferior a 1 °C, la consigna puede ser del 30 % de la potencia del motor del ventilador interno 9).

La variación del valor de la consigna del caudal de aire del ventilador interno 9 se determina a partir del desvío entre la higrometría medida y la consigna de higrometría y del desvío entre la temperatura medida y la consigna de temperatura, determinándose la elección del desvío utilizado a partir de la velocidad de la bajada de la temperatura del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3. En tanto en cuanto que la velocidad de la bajada de la temperatura del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 es superior a una velocidad mínima, la variación del valor de la consigna del caudal de aire del ventilador interno 9 se determina a partir del desvío entre la higrometría medida y la consigna de higrometría y, cuando la velocidad de la bajada de la temperatura del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 se vuelve inferior o igual a la velocidad mínima, la variación del valor de la consigna del caudal de aire del ventilador interno 9 se determina a partir del desvío entre la temperatura medida y la consigna de temperatura. La velocidad mínima de la bajada de la temperatura del aire se puede expresar por una velocidad de bajada de temperatura (por ejemplo, 0,1 °C en 5 minutos) o por un desvío mínimo entre la temperatura medida del aire en el recinto frigorífico y la temperatura del fluido refrigerante en el evaporador 7 (por ejemplo, 0,5 °C). Cuando la variación del valor de la consigna del caudal de aire del ventilador interno 9 se determina a partir del desvío entre la higrometría medida y la consigna de higrometría, la consigna del caudal de aire es tanto más elevada en cuanto que el desvío es importante y, cuando la variación del valor de la consigna del caudal de aire del ventilador interno 9 se determina a partir del desvío entre la temperatura medida y la consigna de temperatura, con el fin de aumentar la velocidad de la bajada de la temperatura del aire, la consigna del caudal de aire se aumenta en un valor fijo (por ejemplo, un porcentaje de la potencia máxima del motor del ventilador interno 9 - en el presente documento, el 10 %). Si, por el hecho del aumento de la consigna del caudal de aire para aumentar la velocidad de la bajada de la temperatura del aire, la velocidad de la bajada de la temperatura se vuelve superior a la velocidad mínima de bajada, entonces, se determina de nuevo la variación del valor de la consigna del caudal de aire a partir del desvío entre la higrometría medida y la consigna de higrometría y, si permanece inferior o igual a la velocidad mínima, la variación del valor de la consigna del caudal de aire del ventilador interno 9 continúa determinándose, se determina a partir del desvío entre la temperatura medida y la consigna de temperatura.

Por el hecho de que el autómata 11 regula el funcionamiento del motor del compresor 4 para regular la temperatura del fluido refrigerante en el evaporador 7, el mantenimiento constante de la presión del fluido refrigerante a la salida del compresor 4 ya no está regulado por este último. Por este hecho, durante el conjunto de la serie de las etapas de control de la regulación de la temperatura y de la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3, el autómata 11 activa el ventilador externo 8 a una consigna variable de caudal de aire para mantener constante la presión del fluido refrigerante a la salida del condensador 5 (y, por lo tanto, a la entrada de la válvula de expansión 6) durante toda la duración de los procedimientos de producción de frío del procedimiento de regulación de la temperatura y de la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3. La presión del fluido refrigerante a la salida del condensador 5 se puede fijar, de este modo, en 2.000 kPa (20 bares).

El valor inicial de la consigna variable del caudal de aire del ventilador externo 8 se introduce previamente en el autómata 11. En general, este valor inicial de la consigna variable del caudal de aire del ventilador externo 8 corresponde a un porcentaje de la potencia máxima del motor del ventilador externo 8 (en general, este valor es nulo, pero, según el tipo de productos conservados en el recinto frigorífico 3, puede ser no nulo, por ejemplo, comprendido entre el 5 y el 20 %).

La variación del valor de la consigna del caudal de aire del ventilador externo 8 se determina por el autómata 11 a partir, principalmente, del desvío entre la consigna fija de presión a la salida del condensador 5 y la presión medida por la segunda sonda de presión 18 que depende de la consigna de funcionamiento del compresor 4. Igualmente, se determina en función de la temperatura medida por la tercera sonda de temperatura 16. La consigna del caudal de aire del ventilador externo 8 se determina para extraer el número de calorías necesarias del fluido refrigerante para alcanzar la consigna fija de presión. De este modo, si la consigna de funcionamiento del motor del compresor 4 aumenta, el autómata 11 aumenta el valor de la consigna del caudal de aire del ventilador externo 8 para extraer un mayor número de calorías al nivel del condensador 5. Y, si la consigna de funcionamiento del compresor 4 disminuye, el autómata 11 disminuye el valor de la consigna del caudal de aire del ventilador externo 8 o para el ventilador externo 8 para extraer un menor número de calorías al nivel del condensador 5. Típicamente, el valor de la variación de la consigna variable del caudal de aire del ventilador externo 8 corresponde a un porcentaje de la potencia máxima del motor del ventilador externo 8.

Por este hecho, la presión del fluido refrigerante a la salida del condensador 5 se mantiene constante y sirve como punto de equilibrio para el fluido refrigerante y el autómata 11 puede simultáneamente, y con una extrema precisión, regular la potencia del motor del compresor 4, la temperatura del fluido refrigerante en el evaporador 7, la velocidad del caudal de aire del ventilador interno 9 y la temperatura y la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3.

El procedimiento de parada de producción de frío comprende una etapa de desactivación del bucle de refrigeración 2, seguido de una serie de etapas de control de la regulación de la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3.

Durante la etapa de desactivación del bucle de refrigeración 2, el autómata 11 desactiva el compresor 4 y el ventilador interno 8 y cierra la válvula de aprovisionamiento 10.

Durante el conjunto de la serie de las etapas de control de la regulación de la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3, el autómata 11 compara la higrometría medida por la sonda de higrometría 12 con la consigna de higrometría. Es posible que la higrometría del aire sea inferior a la consigna de higrometría o superior o igual a esta consigna. El autómata 11 regula de manera diferente la consigna variable de caudal de aire del ventilador interno 9, con el fin de hacer variar la higrometría del interior del recinto 3.

Si la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 es inferior a la consigna de higrometría, el autómata 11 regula la consigna de caudal de aire del ventilador interno 9 de modo que la higrometría medida se acerque a la consigna de higrometría. Típicamente, el autómata regula la consigna del caudal de aire del ventilador interno a la baja. La regulación del caudal de aire del ventilador interno 9 se puede realizar en función del desvío entre la consigna de higrometría y la higrometría medida, cuanto más importante es el desvío, siendo más elevada la consigna del caudal de aire.

Si la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 es superior o igual a la consigna de higrometría, el autómata 11 para el ventilador interno 9.

El valor inicial de la consigna variable del caudal de aire del ventilador interno 9 se introduce previamente en el autómata 11. En general, este valor depende del producto conservado en el recinto frigorífico 3 y tiene en cuenta el hecho de que la temperatura del aire que reina en el recinto frigorífico es igual a la consigna. En general, el valor inicial de la consigna variable de caudal de aire del ventilador interno 9 corresponde a un porcentaje escaso de la potencia máxima del motor del ventilador interno 9 (típicamente, el 10 %). La variación del valor de la consigna del caudal de aire del ventilador interno 9 se determina por el autómata 11. Esta variación del valor de la consigna del caudal de aire del ventilador interno 9 se determina a partir del desvío entre la higrometría medida por la sonda de higrometría 12 y la consigna de higrometría. El valor de la variación de la consigna variable del caudal de aire del ventilador interno 9 puede corresponder a un porcentaje de la potencia máxima del motor del ventilador interno 9. El procedimiento de acuerdo con la presente invención permite regular de manera precisa la temperatura y la higrometría del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 haciendo variar el caudal de aire del ventilador interno 9. La consigna de higrometría, que puede estar comprendida entre el 50 % al 100 % de higrometría puede respetarse con al menos el 1 % de aproximación

Por otro lado, comparando las temperaturas medidas por las primera y segunda sondas de temperatura 13, 14, es posible reducir el diferencial de temperatura entre la temperatura del aire que se encuentra en el interior del recinto frigorífico 3 y la temperatura de evaporación del fluido refrigerante al nivel del evaporador 7. De este modo, el procedimiento de regulación según la invención permite obtener un diferencial de temperatura comprendida entre 0,2 ° y 3 °C (y no entre 3 °C y 10 °C, como en los dispositivos frigoríficos conocidos). Esta bajada del diferencial de temperatura también permite un ahorro de energía y, cuando la temperatura del aire en el interior del recinto frigorífico 3 es inferior a 0 °C, una disminución del riesgo de escarcha sobre la superficie de intercambio térmico del evaporador 7.

En el caso en que la temperatura del aire en el interior del recinto frigorífico 3 es inferior a 0 °C, además del hecho de que el riesgo de escarcha se disminuye considerablemente, la sonda de eliminación de escarcha 15 permite que el autómata 11 active un procedimiento de eliminación de escarcha únicamente si es necesario (y no de forma sistemática, como en los dispositivos frigoríficos conocidos) y únicamente durante el tiempo necesario.

Cuando la sonda de eliminación de escarcha 15 indica la presencia de escarcha, el autómata 11, ya sea activa el ventilador interno 9 (si está parado), ya sea aumenta su consigna de caudal de aire (si está activado), de modo que la escarcha se funde por la acción del aire forzado.

El desencadenamiento del procedimiento de eliminación de escarcha se puede realizar, igualmente, por el hecho de la medición por la segunda sonda de temperatura 14 de un valor que indica la presencia de hielo (de escarcha). Es posible utilizar el calor latente de la fusión del hielo. Este tipo de eliminación de escarcha permite, en concreto, hacer subir la tasa de higrometría.

La presente invención permite tener un desvío escaso entre las temperaturas medidas por las primera y segunda sondas de temperatura 13, 14 (inferior a 3 °C) y ajustar permanentemente el caudal de aire del ventilador interno 9, el caudal de aire del ventilador externo 8 y el funcionamiento del compresor 4. De ello se deduce que la evaporación de agua en la superficie de las mercancías almacenadas es mínima, incluso nula.

Esta gestión de la higrometría se efectúa de manera precisa gracias a una variación muy escasa de la temperatura del aire en el recinto frigorífico 3, con menos ventilación y, sobre todo, con una gestión de diferentes parámetros según el diagrama de aire húmedo, midiéndose estos parámetros en tiempo real en el recinto frigorífico 3.

A título de ejemplo, la figura 2 muestra, en función del tiempo, una curva 100 que ilustra la evolución de las temperaturas del aire medidas en el interior del recinto frigorífico 3. La línea temporal de las abscisas no es regular, pero se estipula la duración de cada uno de sus intervalos de tiempo. La implementación del procedimiento permite gestionar la temperatura con 0,1 °C de aproximación.

En el ejemplo, la consigna de higrometría del aire en el recinto frigorífico 3 es del 96 % y la consigna de temperatura de este aire es de 0 °C. Como se ilustra en la figura 2, es el fluido refrigerante (curva 101) el que se refrigera antes que el aire (curva 100).

Varios puntos de control 102 a 110 se han resaltado en la figura 2.

El punto 102 corresponde a la apertura de la válvula de aprovisionamiento 10, las temperaturas del aire y del fluido refrigerante están cercanas a 2 °C.

En el punto 103, la higrometría del aire es del 98 %, su temperatura es de 1,9 °C, la temperatura del fluido refrigerante en el evaporador 7 es de -5 °C y la consigna de caudal de aire del ventilador interno 9 es del 60 % de la potencia máxima del motor del ventilador, este 60 % corresponde a una tasa de mezcla de 30 volúmenes del recinto frigorífico 3 por hora.

En el punto 104, la higrometría del aire es del 99 %, su temperatura es de 1,6 °C, la del fluido refrigerante es de -7 °C y la consigna de caudal de aire es siempre del 60 %.

En el punto 105, la higrometría del aire es del 91 %, su temperatura es de 1,4 °C, la del fluido refrigerante es de 0,2 °C y la consigna de caudal de aire es del 20 %.

En el punto 106, la higrometría del aire es del 94 %, su temperatura es de 1,2 °C, la del fluido refrigerante es de -2 °C y la consigna del caudal de aire es siempre del 20 %.

En el punto 107, la higrometría del aire es del 98 %, su temperatura es de 0,9 °C, la del fluido refrigerante es de -5 °C y la consigna del caudal de aire es del 40 %.

En el punto 108, la higrometría del aire es del 94 %, su temperatura es de 0,6 °C, la del fluido refrigerante es de -7 °C y la consigna del caudal de aire es de nuevo del 60 %.

En el punto 109, la higrometría del aire es del 96 %, su temperatura es de 0,5 °C, la del fluido refrigerante es de 0,5 °C y la consigna del caudal de aire es de nuevo del 20 %.

En el punto 110, la higrometría del aire es del 99 %, su temperatura es de 0,3 °C, la del fluido refrigerante es de -4 °C y la consigna del caudal de aire es de nuevo del 40 %.

Al final de ciclo, en el punto 111, la higrometría del aire es del 96 %, su temperatura es de 0 °C y el ventilador interno 9 está parado (hasta que la tasa de higrometría o la temperatura varía de nuevo).

De este modo, el procedimiento según la invención permite controlar con exactitud la tasa de higrometría del interior del recinto frigorífico 3, a partir de un punto de equilibrio fijado al nivel del condensador 5 y mantenido alrededor de una presión de consigna fija a través de la gestión de la ventilación a este nivel, así como la gestión de la ventilación en el interior de dicho recinto 3. Según un modo alternativo de realización, dicho fluido puede estar constituido por un líquido refrigerante, en concreto, agua glicolada. La gestión de la ventilación se efectúa, entonces, de la misma forma para controlar la higrometría del interior del recinto 3.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de regulación de la temperatura y de la higrometría de un aire interno que reina en un recinto frigorífico (3) en función de una consigna de temperatura y de una consigna de higrometría determinadas por un usuario, haciéndose la variación de la temperatura y de la higrometría por la circulación de un fluido refrigerante en un bucle de refrigeración (2) que posee un compresor (4), un condensador (5) y un evaporador (7), haciéndose la regulación por un autómata (11) que compara la temperatura y la higrometría medidas del aire interno con las consignas de temperatura y de higrometría, en el que, por una parte, cuando la temperatura del aire interno es superior a la consigna de temperatura, el autómata (11) activa un procedimiento de producción de frío durante el que, por una parte, si la higrometría del aire interno es inferior a la consigna de higrometría, el autómata (11) regula a la baja una consigna de caudal de aire de un ventilador interno (9) adaptado para producir un caudal de aire a través del evaporador (7) y regula a la baja una consigna de funcionamiento del motor del compresor (4) para aumentar la temperatura del fluido refrigerante en el evaporador (7) y, en consecuencia, para aumentar la higrometría del aire interno, si la higrometría del aire interno es superior a la consigna de higrometría, el autómata (11) regula al alza la consigna de caudal de aire del ventilador interno (9) y al alza la consigna de funcionamiento del motor compresor (4) para disminuir la temperatura del fluido refrigerante en el evaporador (7) y, en consecuencia, para disminuir la higrometría del aire interno y, si la higrometría del aire interno es igual a la consigna de higrometría, el autómata (11) mantiene sin cambios las consignas de caudal de aire del ventilador interno (9) y de funcionamiento del motor del compresor (4) y, por otra parte, cuando la temperatura del aire interno es inferior o igual a la consigna de temperatura, el autómata (11) activa un procedimiento de parada de producción de frío y, si la higrometría del aire interno es inferior a la consigna de higrometría, el autómata (11) regula la consigna del caudal de aire del ventilador interno (9) y, si la higrometría del aire interno es superior o igual a la consigna de higrometría, el autómata (11) para el ventilador interno (9), además, el autómata (11) está conectado a una sonda de presión (18) dispuesta entre el compresor (4) y el condensador (5) y activa un ventilador externo (8) adaptado para producir un caudal de aire a través del condensador (5) a una consigna de caudal de aire para mantener constante la presión del fluido refrigerante a la salida del condensador (5) en función de una consigna fija de presión durante toda la duración de los procedimientos de producción de frío del procedimiento de regulación.

2. Procedimiento de regulación según la reivindicación anterior, en el que se determina la variación del valor de consigna del caudal de aire del ventilador externo (8) por el autómata (11) principalmente a partir del desvío entre la consigna fija de presión a la salida del condensador (5) y la presión medida por la segunda sonda de presión (18) que depende de la consigna de funcionamiento del compresor (4).

3. Procedimiento de regulación según la reivindicación anterior, en el que se determina la variación del valor de consigna del caudal de aire del ventilador externo (8) en función de la temperatura medida por una tercera sonda de temperatura (16) dispuesta en la proximidad del ventilador externo (8).

4. Procedimiento de regulación según una de las reivindicaciones anteriores, que implementa el autómata (11) también conectado a una primera sonda de presión (17) a la entrada del compresor (4).

5. Procedimiento de regulación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que, durante cada procedimiento de parada de producción de frío, el autómata (11) regula la consigna del caudal de aire del ventilador interno (9), si la higrometría del aire interno es inferior a la consigna de la higrometría y para el ventilador interno (9), si la higrometría del aire interno es superior o igual a la consigna de higrometría.

6. Procedimiento de regulación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los valores iniciales de la consigna de funcionamiento del motor del compresor (4), de la consigna de caudal de aire interno y de la consigna de caudal de aire externo corresponden a un porcentaje de las potencias máximas del motor del compresor (4), del motor del ventilador interno (9) y del motor del ventilador externo (8), respectivamente.

7. Procedimiento de regulación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las variaciones de los valores de la consigna de funcionamiento del motor del compresor (4), de la consigna de caudal de aire interno y de la consigna de caudal de aire externo corresponden a un porcentaje de las potencias máximas del motor del compresor (4), del motor del ventilador interno (9) y del motor del ventilador externo (8), respectivamente.

8. Procedimiento de regulación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la variación del valor de la consigna de funcionamiento del motor del compresor (4) depende del desvío entre la consigna de higrometría y la higrometría medida en el recinto frigorífico (3).

9. Procedimiento de regulación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la variación del valor de la consigna de caudal de aire externo se determina para extraer el número de calorías necesarias del fluido refrigerante para que la presión del fluido refrigerante a la salida del condensador (5) alcance la consigna fija de presión.

10. Procedimiento de regulación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la variación del valor de la consigna de caudal de aire interno depende del desvío entre la consigna de temperatura y la temperatura medida en el recinto frigorífico (3) y/o del desvío entre la consigna de higrometría y la higrometría medida en el recinto frigorífico (3).

11. Procedimiento de regulación según la reivindicación 10, caracterizado por que la variación del valor de la consigna de caudal de aire interno depende del desvío entre la consigna de temperatura y la temperatura medida en el recinto frigorífico (3) y del desvío entre la consigna de higrometría y la higrometría medida en el recinto frigorífico (3), determinándose la elección del desvío a partir de la velocidad de la bajada de la temperatura del aire que se encuentra en el recinto frigorífico (3) de modo que, cuando la velocidad de la bajada es superior a una velocidad mínima, el desvío utilizado es el relacionado con la higrometría y, cuando la velocidad de la bajada es inferior o igual a la velocidad mínima, el desvío utilizado es el relacionado con la temperatura.

12. Procedimiento de regulación según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el evaporador (7) utilizado se determina por la relación de la superficie de intercambio térmico de este último sobre el volumen interno del recinto frigorífico (3) que está comprendida entre 0,4 m2/m3 a 1,5 m2/m3.

13. Instalación frigorífica para la implementación del procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un recinto frigorífico (3) un bucle de refrigeración (2) que posee un compresor (4), un condensador (5) y un evaporador (7) un autómata (11) de regulación de la temperatura y de la higrometría de un aire interno que reina en el recinto frigorífico (3) en función de una consigna de temperatura y de una consigna de higrometría determinadas por un usuario, haciéndose la variación de la temperatura y de la higrometría por la circulación de un fluido refrigerante en el bucle de refrigeración (2), incluyendo también la instalación un autómata (11) para la regulación que se hace por comparando la temperatura y la higrometría medidas del aire interno con las consignas de temperatura y de higrometría, en el que, por una parte, cuando la temperatura del aire interno es superior a la consigna de temperatura, el autómata (11) activa un procedimiento de producción de frío durante el que, por una parte, si la higrometría del aire interno es inferior a la consigna de higrometría, el autómata (11) regula a la baja una consigna de caudal de aire de un ventilador interno (9) adaptado para producir un caudal de aire a través del evaporador (7) y regula a la baja una consigna de funcionamiento del motor del compresor (4) para aumentar la temperatura del fluido refrigerante en el evaporador (7) y, en consecuencia, para aumentar la higrometría del aire interno, si la higrometría del aire interno es superior a la consigna de higrometría, el autómata (11) regula al alza la consigna de caudal de aire del ventilador interno (9) y al alza la consigna de funcionamiento del motor compresor (4) para disminuir la temperatura del fluido refrigerante en el evaporador (7) y, en consecuencia, para disminuir la higrometría del aire interno y, si la higrometría del aire interno es igual a la consigna de higrometría, el autómata (11) mantiene sin cambios las consignas de caudal de aire del ventilador interno (9) y de funcionamiento del motor del compresor (4) y, por otra parte, cuando la temperatura del aire interno es inferior o igual a la consigna de temperatura, el autómata (11) activa un procedimiento de parada de producción de frío y, si la higrometría del aire interno es inferior a la consigna de higrometría, el autómata (11) regula la consigna del caudal de aire del ventilador interno (9) y, si la higrometría del aire interno es superior o igual a la consigna de higrometría, el autómata (11) para el ventilador interno (9), la instalación frigorífica incluye también una sonda de presión (18) dispuesta entre el compresor (4) y el condensador (5) y a la que se conecta el autómata (11) que activa un ventilador externo (8) adaptado para producir un caudal de aire a través del condensador (5) a una consigna de caudal de aire para mantener constante la presión del fluido refrigerante a la salida del condensador (5) en función de una consigna fija de presión durante toda la duración de los procedimientos de producción de frío del procedimiento de regulación.