ES2948644T3 - Aparato de refrigeración de CO2 de válvula única y procedimiento de regulación del mismo - Google Patents
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Abstract
No cae dentro de un rango de tolerancia predefinido It de valores que comprenden dicho valor óptimo Vo; donde dicha variación se realiza de manera que tienda a devolver el valor de dicho parámetro secundario a dicho rango de tolerancia It. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Aparato de refrigeración de CO2 de válvula única y procedimiento de regulación del mismo
La presente invención concierne a una válvula de refrigeración de CO2 de válvula única y a un procedimiento de regulación de la misma.
En general, la presente invención se refiere a un aparato de refrigeración que utiliza dióxido de carbono como fluido refrigerante y que puede funcionar de acuerdo con un ciclo termodinámico transcrítico, es decir, un ciclo en el que la disipación del calor de funcionamiento se realiza a una temperatura mayor que la temperatura crítica, que es de 31 °C. Específicamente, la presente invención se refiere a un aparato de refrigeración destinado a aplicaciones de pequeña escala, tal como la refrigeración de armarios refrigerados, por ejemplo, de sistemas de refrigeración de supermercado, y, en particular, a las denominadas aplicaciones conectables o semiconectables, donde hay una unidad de refrigeración equipada con un intercambiador para la disipación de calor de funcionamiento, que se puede conectar a un circuito de agua utilizado para la refrigeración.
La presente invención puede, asimismo, implementarse en conexión con un aparato de refrigeración de válvula única de otros tipos, tales como bombas de calor, por ejemplo.
Un aparato, según una aplicación de este tipo, comprende convencionalmente un conjunto de compresor, un refrigerador de gas, una única válvula de expansión electrónica, un evaporador y un dispositivo de control que está conectado a la válvula de expansión para ajustar la abertura de la misma de acuerdo con un algoritmo de retroalimentación diseñado para seguir un valor de sobrecalentamiento predefinido, denominado valor de punto de ajuste, del gas en la salida del evaporador.
Se entiende que la expresión “refrigerador de gas” se refiere a un elemento que está diseñado para enfriar el dióxido de carbono gaseoso, también en condiciones supercríticas, es decir, a una presión mayor de 7,377 MPa y una temperatura mayor de 31 °C, donde no hay condensación del fluido, o en condiciones en las que hay una transición entre condiciones subcríticas y condiciones supercríticas, a diferencia de diversos aparatos de refrigeración convencionales donde la disipación del calor de funcionamiento involucra la condensación del fluido refrigerante. Como ya se ha mencionado, el refrigerador de gas puede estar conectado a un intercambiador de un circuito de agua para la disipación del calor.
Este aparato convencional, que se identificará a continuación como un aparato de refrigeración de válvula única, aunque es capaz de conseguir valores de rendimiento energético elevados, tiene una serie de limitaciones en términos de eficiencia comparado con aparatos de mayor tamaño.
Estos últimos están, asimismo, equipados con un receptor de gas-líquido, aguas arriba del evaporador, con una válvula de alta presión, conectada aguas abajo del refrigerador de gas para regular la presión del mismo, y con una válvula, denominada válvula de vapor instantáneo, conectada aguas abajo del receptor, para regular la presión interna del mismo, estando asimismo estas dos válvulas conectadas al dispositivo de control, que las maneja de manera coordinada con la válvula electrónica de expansión.
En particular, el algoritmo de control para un aparato convencional de este tipo, además de la regulación de la válvula de expansión en relación con el punto de ajuste de sobrecalentamiento, descrito anteriormente, lleva a cabo la regulación de la válvula de alta presión para optimizar el COP (coefficient of performance, coeficiente de rendimiento) del conjunto de compresor en función de la temperatura de salida del refrigerador de gas, y la regulación de la válvula de vapor instantáneo para mantener la presión en el interior del receptor a un valor predefinido.
Un aparato convencional de este tipo tiene, por lo tanto, una mayor complejidad estructural, mayores dimensiones y mayores costes que, actualmente, no permiten un uso competitivo del mismo en las mencionadas aplicaciones de pequeña escala.
Un aparato convencional se conoce, por ejemplo, por la Patente US 7000413 B2, que da conocer un procedimiento de regulación de un aparato de refrigeración de c O2 de válvula única, según el preámbulo de la reivindicación 1. El problema subyacente de la presente invención es aumentar la eficiencia energética del aparato de refrigeración de CO2 de válvula única sin aumentar sustancialmente la complejidad estructural o las dimensiones globales del mismo.
La tarea principal de la presente invención consiste en dar a conocer un aparato de refrigeración de CO2 de válvula única y un procedimiento de regulación del mismo, que puedan proporcionar una solución a dicho problema, superando al mismo tiempo los inconvenientes asociados con el aparato convencional descrito anteriormente.
En relación con esta tarea, es un objetivo de la presente invención proponer un aparato de refrigeración de CO2 de válvula única y un procedimiento de regulación del mismo, que puedan optimizar el funcionamiento con respecto a una combinación de parámetros termodinámicos funcionales y, específicamente, en función de la temperatura de sobrecalentamiento en la salida del evaporador y en función de la presión máxima del ciclo.
Otro objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer un aparato de refrigeración de CO2 de válvula única que no tenga dimensiones sustancialmente mayores comparado con el aparato de válvula única convencional descrito anteriormente.
Esta tarea, así como estos y otros objetivos que se verán más claramente a continuación, se consiguen mediante un aparato de refrigeración de CO2 de válvula única y un procedimiento de regulación del mismo, según las reivindicaciones independientes adjuntas.
Se describen aspectos característicos detallados de un aparato de refrigeración de CO2 de válvula única y un procedimiento de regulación del mismo, según la invención, en las reivindicaciones dependientes que se incorporan aquí por referencia.
Otros aspectos característicos y ventajas se desprenderán más claramente de la descripción de una realización preferente pero no exclusiva de un aparato de refrigeración de CO2 de válvula única y de un procedimiento de regulación del mismo, según la invención, mostrados a modo de ejemplo no limitativo en los conjuntos adjuntos de dibujos, en los que:
- la figura 1 muestra un diagrama, a modo de ejemplo, de una lógica de control de un aparato de refrigeración de CO2 de válvula única, según un procedimiento de regulación del mismo, de acuerdo con la presente invención; - la figura 2 muestra un diagrama simplificado de un aparato de refrigeración de CO2 de válvula única, según la presente invención.
Haciendo referencia, en particular, a dichas figuras, 10 indica, en general, un aparato de refrigeración de CO2 de válvula única, es decir, un aparato que funciona con fluido refrigerante que comprende dióxido de carbono.
El aparato 10 comprende, en secuencia:
- un conjunto de compresor 11;
- un refrigerador de gas 12 conectado al conjunto de compresor 11 para recibir gas a presión del mismo;
- una válvula de expansión 13, con abertura ajustable, situada aguas abajo del refrigerador de gas 12, para expandir fluido refrigerante suministrado desde este último;
- un evaporador 14, situado aguas abajo de la válvula de expansión 13 y aguas arriba del conjunto de compresor 11. Además, el aparato 10 comprende:
- medios de detección 15a, 15b de la temperatura configurados para detectar un valor de temperatura de sobrecalentamiento Tsh del fluido refrigerante, preferentemente por medio de detección de la temperatura aguas abajo del evaporador 14 o aguas arriba del compresor 11, y para detectar un valor de temperatura del fluido refrigerante, preferentemente aguas abajo del refrigerador de gas 12;
- medios de detección de la presión 16b, para detectar un valor de alta presión HP de la presión del fluido refrigerante aguas abajo del conjunto de compresor 11 y aguas arriba de la válvula de expansión 13;
- un controlador 17 conectado a los medios de detección 15a, 15b de la temperatura y a los medios de detección de la presión 16a, 16b, para recibir datos de los mismos, y una válvula de expansión 13 para ajustar la abertura de la misma según el siguiente procedimiento.
De acuerdo con la presente invención, un procedimiento de regulación del aparato de refrigeración de CO2 de válvula única 10 comprende las características de la reivindicación 1.
En relación con la operación A, dicho parámetro principal se elige entre la alta presión HP y la temperatura de sobrecalentamiento Tsh, donde el parámetro secundario es la temperatura de sobrecalentamiento Tsh si el parámetro principal es la alta presión HP, o es la alta presión HP si el parámetro principal es la temperatura de sobrecalentamiento Tsh.
En relación con la operación C, dicho valor óptimo Vo se puede estimar de acuerdo con un algoritmo para la optimización energética del aparato 10, tal como se describe, por ejemplo, en mayor detalle a continuación.
En relación con la operación D, dicha variación se realiza para intentar devolver el valor del parámetro secundario al intervalo de tolerancia It.
Si dicho parámetro principal es dicha alta presión HP, el valor de punto de ajuste óptimo se puede calcular, de manera convencional per se, por ejemplo, tal como se muestra en el artículo "A correlation of optimal heat rejection pressures in transcritical carbon dioxide cycles", de S.M. Liao, T.S. Zhao, A. Jakobsen, publicado en "Applied Thermal Engineering" Applied Thermal Engineering 20 (2000) 831-841.
De acuerdo con las explicaciones de dicho artículo, el valor de punto de ajuste óptimo se puede definir por medio de la fórmula siguiente:
Stp = (2,778 - 0,0157*te)*tc (0,381*te - 9,34)
donde:
- tc es la temperatura de salida del refrigerador de gas 12
- te es la temperatura de evaporación saturada, por ejemplo, que se puede obtener a partir de la presión de evaporación pe transformada en temperatura de saturación del CO2.
La presión de evaporación pe puede ser la presión del fluido refrigerante detectada a la salida del evaporador 14 o en la toma del compresor 11, o en una sección entre ambos, tal como se describe en mayor detalle a continuación. Por ejemplo, una temperatura de evaporación saturada de -10 °C corresponde a una presión de evaporación absoluta pe de 2,648 MPa.
Como se entenderá, por lo tanto, el valor de punto de ajuste óptimo, cuando el parámetro principal es dicha alta presión, puede ser variable y actualizarse continuamente o a intervalos de tiempo discretos, según la fórmula mostrada anteriormente, o según otras correlaciones convencionales per se y que no se describen más aquí, dependiendo de los valores mencionados anteriormente de tc y te medidos y/o dependiendo de otros parámetros útiles para los propósitos del cálculo de una presión óptima así como para maximizar la eficiencia del ciclo.
Si el parámetro principal es la temperatura de sobrecalentamiento Tsh, se puede determinar y fijar el valor de punto de ajuste óptimo.
El valor de dicha temperatura de sobrecalentamiento se puede calcular como la diferencia entre la temperatura medida ts, detectada en la toma del conjunto de compresor 11 o en la salida del evaporador 14, y la temperatura de evaporación saturada te, obtenida tal como se ha mencionado anteriormente, es decir, en la fórmula Tsh = ts - te. Por ejemplo, cuando se detecta una presión de evaporación absoluta pe = 2,648 MPa, una temperatura saturada te = -10 °C y, si se detecta una temperatura medida ts = 0 °C, existirá un sobrecalentamiento SH = ts - te = 10 K. La operación D puede contemplar que dicha variación se limite a valores de dicho valor de punto de ajuste que están comprendidos dentro de un intervalo de límites predefinido Il que comprende un valor de punto de ajuste óptimo. En conexión con la operación B, la regulación de la válvula de expansión 13 puede involucrar una verificación de retroalimentación, preferentemente del tipo proporcional, integral y derivativo (PID, proportional-integrativederivative), entre el valor del parámetro principal detectado y el valor de punto de ajuste Stp.
En particular, si el parámetro principal es la temperatura de sobrecalentamiento Tsh, si el valor de la temperatura de sobrecalentamiento Tsh es mayor que el valor de punto de ajuste Stp, la válvula de expansión 13 se puede hacer funcionar para aumentar la abertura de la misma con el fin de reducir la temperatura de sobrecalentamiento Tsh o, viceversa, si el valor de la temperatura de sobrecalentamiento Tsh es menor que el valor de punto de ajuste Stp, la válvula de expansión 13 se puede hacer funcionar para reducir la abertura de la misma con el fin de aumentar el valor de la temperatura de sobrecalentamiento Tsh.
De manera similar, si el parámetro principal es la alta presión HP, si el valor de la alta presión HP es mayor que el valor de punto de ajuste Stp, la válvula de expansión 13 se puede hacer funcionar para aumentar la abertura de la misma con el fin de reducir la alta presión HP o, viceversa, si el valor de la alta presión HP es menor que el valor de punto de ajuste Stp, la válvula de expansión 13 se puede hacer funcionar para reducir la abertura de la misma con el fin de aumentar el valor de la alta presión HP.
El intervalo de límites puede comprender:
- un margen H de banda límite superior, con valores mayores que el valor de punto de ajuste óptimo;
- un margen L de banda límite inferior, con valores menores que el valor de punto de ajuste óptimo.
Las bandas límite se pueden establecer en función de criterios de seguridad del sistema destinados a evitar que se alcancen valores de punto de ajuste demasiado altos o demasiado bajos que pueden crear problemas, o de bandas
aceptables para la optimización del propio sistema, derivadas de experimentos y/o de pruebas empíricas llevadas a cabo sobre el aparato específico proporcionado.
Por ejemplo, si el parámetro principal es la temperatura de sobrecalentamiento Tsh, las bandas límite se pueden ajustar para evitar alcanzar valores de punto de ajuste Stp que sean demasiado altos, es decir, que puedan crear temperaturas demasiado altas para la salida del compresor 11 o, viceversa, valores que sean demasiado bajos y que puedan crear problemas de retorno de líquido al compresor 11.
Si el parámetro principal es la alta presión HP, las mencionadas bandas límite se pueden ajustar para evitar alcanzar valores de alta presión HP que sean demasiado altos o demasiado bajos, para no perder la optimización del sistema en términos de eficiencia energética.
Por ejemplo, si el parámetro principal es la temperatura de sobrecalentamiento Tsh y el valor de punto de ajuste Stp es igual a 10 K, el valor límite máximo del margen H de la banda límite superior puede ser de 10 K para alcanzar un punto de ajuste máximo Stp igual a 20 K con el fin de no tener problemas asociados con temperaturas de salida del compresor 11 demasiado altas, y el valor límite máximo del margen L de la banda límite inferior puede ser de 7 K para un valor de punto de ajuste resultante mínimo de 3 K con el fin de no tener problemas de retorno de líquido al compresor 11. Si el parámetro principal es la alta presión, el valor límite superior del margen H de la banda límite superior puede ser de 5 bar y el valor límite inferior del margen L de la banda límite inferior puede ser de 3 bar. Si dicha presión secundaria es la alta presión HP, dicho valor óptimo Vo se puede calcular, en relación con la operación V, por medio de la siguiente fórmula, ya explicada en lo anterior:
Vo = (2,778 - 0,0157*te)*tc (0,381*te - 9,34)
donde:
- tc es la temperatura de salida del refrigerador de gas 12
- te es la temperatura de evaporación saturada, por ejemplo, que se puede obtener a partir de la presión de evaporación pe transformada en temperatura de saturación del CO2.
En este caso, el valor óptimo Vo será variable, tal como se representa mediante una línea continua en la figura 1. Si dicho parámetro secundario es la temperatura de sobrecalentamiento Tsh, dicho valor óptimo Vo, en conexión con la operación C, se puede definir con un valor fijo, representado por una línea de trazos en la figura 1.
Dicho procedimiento puede comprender, asimismo, una operación E de detección de un valor de temperatura de optimización To, que consiste en la temperatura de dicho fluido refrigerante aguas abajo del refrigerador de gas 12. En particular, si dicho parámetro principal es la alta presión HP, el valor de punto de ajuste se puede ajustar para optimizar el COP del conjunto de compresor 11 en función del valor de temperatura de optimización To, de una manera convencional per se.
Si dicho parámetro principal es la temperatura de sobrecalentamiento Tsh, el valor de punto de ajuste óptimo se puede ajustar para optimizar la eficiencia del evaporador, y a un valor tal que impida el retorno de líquido al compresor 11.
Dicha variación del valor de punto de ajuste Stp puede consistir en un incremento del valor de punto de ajuste si el valor del parámetro secundario es menor que el valor óptimo Vo, o puede ser una disminución si el valor del parámetro secundario es mayor que el valor óptimo Vo.
El intervalo de tolerancia It de puede comprender:
- una banda muerta superior Hdb de valores mayores que el valor óptimo Vo;
- una banda muerta inferior Ldb de valores menores que el valor óptimo Vo.
Las bandas muertas Hdb y Ldb se pueden establecer en función de los mismos criterios utilizados para la definición de dichas bandas límite superior e inferior.
Por ejemplo, si el parámetro secundario es la temperatura de sobrecalentamiento Tsh, el valor límite superior de la banda muerta superior Hdb puede ser 10 °C y el valor límite inferior de la banda muerta inferior Ldb puede ser 3 °C. Si el parámetro secundario es la alta presión, el valor límite superior de la banda muerta superior Hdb puede ser 4 bar y el valor límite inferior de la banda muerta inferior Ldb puede ser 2 bar.
En general, la presente invención se refiere, asimismo, a un aparato de refrigeración de CO2 de válvula única que comprende, en secuencia:
- un conjunto de compresor 11;
- un refrigerador de gas 12 conectado al conjunto de compresor 11 para recibir gas a presión del mismo;
- una válvula de expansión 13, con abertura ajustable, situada aguas abajo del refrigerador de gas 12, para expandir fluido refrigerante suministrado desde este último;
- un evaporador 14, situado aguas abajo de la válvula y aguas arriba del conjunto de compresor 11.
En la que el aparato 10 comprende, además:
- medios de detección 15a, 15b de la temperatura configurados para detectar un valor de temperatura de sobrecalentamiento Tsh del fluido refrigerante, preferentemente por medio de la detección de temperatura aguas abajo del evaporador 14 o aguas arriba del compresor 11, y para detectar un valor de temperatura del fluido refrigerante aguas abajo de dicho refrigerador de gas 12;
- medios de detección de la presión 16b, para detectar un valor de alta presión HP de la presión del fluido refrigerante aguas abajo del conjunto de compresor 11 y aguas arriba de la válvula de expansión 13;
- un controlador 17 conectado a los medios de detección 15a, 15b de la temperatura y a los medios de detección de la presión 16a, 16b, para recibir datos de los mismos, y a la válvula de expansión 13 y configurado o programado para ajustar la abertura de la válvula de expansión 13 de acuerdo con un procedimiento de regulación como el descrito anteriormente.
Los medios de detección 15a, 15b de la temperatura pueden comprender:
- un primer sensor 15a diseñado para detectar, directa o indirectamente, la temperatura del fluido refrigerante a la salida del evaporador 14 o en la toma del compresor, para detectar la temperatura de sobrecalentamiento Tsh, por ejemplo, tal como se ha descrito en mayor detalle en lo anterior;
- un segundo sensor 15b diseñado para detectar, directa o indirectamente, la temperatura del fluido refrigerante a la salida del refrigerador de gas 12, para detectar la temperatura de optimización To.
Los medios de detección de la presión pueden comprender un tercer sensor diseñado para detectar, directa o indirectamente, la presión del fluido refrigerante a la salida del refrigerador de gas 12, para detectar dicha alta presión HP, estos pueden comprender, asimismo, un cuarto sensor diseñado para detectar, directa o indirectamente, la presión del fluido refrigerante a la salida del evaporador 14 o en la toma del compresor 11, para detectar la presión de evaporación pe.
El funcionamiento de un aparato 10, de acuerdo con un procedimiento de regulación como el descrito anteriormente, según la presente invención, puede ser como sigue.
Si el parámetro principal es la temperatura de sobrecalentamiento Tsh y, por lo tanto, el parámetro secundario es la alta presión HP, entonces, si el valor detectado de la alta presión HP, por ejemplo, por medio del tercer sensor 16a, está dentro de dicho intervalo de tolerancia It, el valor de punto de ajuste Stp no se variará.
Por otra parte, si el valor de la alta presión HP detectada es menor que el valor óptimo Vo menos la banda muerta inferior Ldb, entonces, en relación con la operación D, se lleva a cabo dicha variación del valor de punto de ajuste Spt, por ejemplo, de manera linealmente proporcional al valor de alta presión HP detectado, para provocar un incremento del valor de punto de ajuste Stp, tal que la temperatura de sobrecalentamiento Tsh sea menor que este valor de punto de ajuste Stp y, en relación con la operación B, la válvula de expansión 13 tenderá a cerrarse para aumentar el valor de la temperatura de sobrecalentamiento para alcanzar el valor de punto de ajuste Stp.
Este cierre gradual de la válvula de expansión 13 tiende a aumentar el valor de la alta presión HP, impidiendo, por lo tanto, que esta siga disminuyendo y haciendo que vuelva al intervalo de tolerancia It o encontrando un equilibrio para el sistema.
La variación máxima del valor de punto de ajuste Stp estará determinada por el valor máximo del intervalo de límites ll definido para el valor de punto de ajuste Stp. Tras cualquier reducción adicional de la alta presión HP, el valor de punto de ajuste Stp, preferentemente, no variará más.
Viceversa, si la alta presión HP aumenta más allá del valor óptimo Vo más la banda muerta superior Hdb, el valor de punto de ajuste Stp de la temperatura de sobrecalentamiento disminuye de manera que la válvula de expansión 13 tenderá a abrirse para seguir el punto de ajuste Stp y, con ello, tiende a provocar una reducción de la alta presión HP. El valor inferior que limita la variación del punto de ajuste Stp estará determinado por el valor mínimo del intervalo de límites Il definido para el valor de punto de ajuste Stp. Tras cualquier aumento adicional de la alta presión HP, el valor de punto de ajuste Stp, preferentemente, no variará más.
El mismo principio de funcionamiento, mutatis mutandis, existe cuando el parámetro principal es la alta presión HP. Por lo tanto, se puede entender cómo la intención puede resolver el problema planteado y cumplir la tarea mencionada y conseguir los objetivos mencionados.
En particular, con un aparato de refrigeración de CO2 de válvula única y un procedimiento de regulación del mismo, según la presente invención, es posible aumentar la eficiencia energética sin aumentar sustancialmente la complejidad estructural o las dimensiones del mismo.
Además, es posible optimizar el funcionamiento con respecto a una combinación de parámetros termodinámicos funcionales y, específicamente, de acuerdo con la temperatura de sobrecalentamiento a la salida del evaporador o a la entrada del compresor, o en una sección entre ambas, y de acuerdo con la presión de ciclo máxima, es decir, la mencionada alta presión HP.
En particular, en el caso de regulación con el parámetro principal consistente en la temperatura de sobrecalentamiento y el parámetro secundario consistente en la alta presión, la ventaja es la de controlar el sobrecalentamiento pero limitando las posibles variaciones de la alta presión para que no se desvíe demasiado de la presión óptima que maximiza la eficiencia del sistema.
En cambio, en el caso de regulación con el parámetro principal consistente en la alta presión y el parámetro secundario consistente en la temperatura de sobrecalentamiento, la ventaja es la de regular el sistema en base a la presión que optimiza la eficiencia del ciclo, manteniendo bajo control, al mismo tiempo, el sobrecalentamiento para evitar crear problemas para el compresor con un sobrecalentamiento demasiado bajo o demasiado alto.
La invención así concebida se puede someter a numerosas modificaciones y variaciones, definiéndose el alcance de protección mediante las reivindicaciones adjuntas.
Claims (9)
1. Procedimiento de regulación de un aparato de refrigeración de CO2 de válvula única, que comprende, en secuencia:
- un conjunto de compresor (11);
- un refrigerador de gas (12) conectado a dicho conjunto de compresor (11) para recibir del mismo gas a presión; - una válvula de expansión (13), con abertura ajustable, situada aguas abajo de dicho refrigerador de gas (12), para expandir el fluido refrigerante suministrado desde este último;
-un evaporador (14), situado aguas abajo de dicha válvula y aguas arriba de dicho conjunto de compresor (11); comprendiendo, además, dicho aparato:
- medios de detección (15a, 15b) de la temperatura, configurados para detectar un valor de temperatura de sobrecalentamiento Tsh de dicho fluido refrigerante, por medio de la detección de temperatura aguas abajo de dicho evaporador (14) o aguas arriba de dicho compresor (11), y para detectar un valor de temperatura del fluido refrigerante aguas abajo de dicho refrigerador de gas (12);
- medios de detección de la presión (16b), para detectar un valor de alta presión HP de la presión de dicho fluido refrigerante aguas abajo de dicho conjunto de compresor (11) y aguas arriba de dicha válvula de expansión (13); - un controlador (17) conectado a dichos medios de detección (15a, 15b) de la temperatura y a dichos medios de detección de la presión (16b), para recibir datos de estos, y a dicha válvula de expansión (13) para ajustar dicha abertura de la misma según dicho procedimiento;
caracterizado por que dicho procedimiento comprende:
- una operación A de detección, en el tiempo, del valor de un parámetro principal y del valor de un parámetro secundario, en la que dicho parámetro principal se elige entre dicha alta presión HP y dicha temperatura de sobrecalentamiento Tsh, en la que dicho parámetro secundario es dicha temperatura de sobrecalentamiento Tsh si dicho parámetro principal es dicha alta presión HP o es dicha alta presión h P si dicho parámetro principal es dicha temperatura de sobrecalentamiento Tsh;
- una operación de regulación principal B, que involucra la regulación de dicha válvula de expansión (13) de manera que el valor de dicho parámetro principal, detectado en dicha operación A, tienda hacia un valor de punto de ajuste; - una operación C de estimación de un valor óptimo Vo para dicho parámetro secundario, en la que dicho valor de punto de ajuste óptimo Vo se estima de acuerdo con un algoritmo para la optimización energética de dicho aparato de refrigeración;
- una operación de regulación secundaria D que involucra variar dicho valor de punto de ajuste a partir de un valor de punto de ajuste óptimo o a partir de un valor actual si el valor de dicho parámetro secundario, detectado en dicha operación A, no queda dentro de un intervalo de tolerancia It predefinido de valores que comprenden dicho valor óptimo Vo, en la que dicha variación se realiza para tender a devolver el valor de dicho parámetro secundario dentro de dicho intervalo de tolerancia It.
2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que dicha operación D es tal que dicha variación se limita a valores de dicho valor de punto de ajuste Stp incluidos en un intervalo de límites de predefinido ll que comprende dicho valor de punto de ajuste óptimo.
3. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que dicho intervalo de límites ll comprende:
- una banda límite superior (margen H) de valores mayores que dicho valor de punto de ajuste óptimo;
- una banda límite inferior (margen L) de valores menores que dicho valor de punto de ajuste óptimo.
4. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha temperatura de sobrecalentamiento Tsh se calcula como la diferencia entre una temperatura medida ts, detectada en la toma de dicho conjunto de compresor (11) o a la salida de dicho evaporador (14) y la temperatura de evaporación saturada te, que se obtiene de una medición directa de temperatura o de un valor de la presión de evaporación pe transformado en temperatura saturada del CO2, en el que dicha presión de evaporación pe puede ser la presión de dicho fluido refrigerante detectada a la salida dicho evaporador (14) o en la toma de dicho conjunto de compresor (11) o en una sección entre estas secciones.
5. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho procedimiento comprende una operación E de detección de un valor de temperatura de optimización To, que consiste en la temperatura de dicho fluido refrigerante aguas abajo de dicho refrigerador de gas (12);
en el que:
si dicho parámetro principal es dicha alta presión HP, dicho valor de punto de ajuste óptimo se ajusta para optimizar el COP de dicho conjunto de compresor (11) en función del valor de dicha temperatura de optimización To;
si dicho parámetro principal es dicha temperatura de sobrecalentamiento Tsh, dicho valor de punto de ajuste óptimo se ajusta para optimizar la eficiencia del evaporador (14) y a un valor que garantice que no hay retorno de líquido a dicho conjunto de compresor (11).
6. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicha variación consiste en un aumento de dicho valor de punto de ajuste si el valor de dicho parámetro secundario es menor que dicho valor óptimo Vo, o en una disminución si el valor de dicho parámetro secundario es mayor que dicho valor óptimo Vo.
7. Procedimiento, según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho intervalo de tolerancia It comprende: - una banda muerta superior (Hdb) de valores mayores que dicho valor de punto de ajuste óptimo Vo;
- una banda muerta inferior (Ldb) de valores menores que dicho valor de punto de ajuste óptimo Vo.
8. Aparato de refrigeración de CO2 de válvula única que comprende, en secuencia:
- un conjunto de compresor (11);
- un refrigerador de gas (12) conectado a dicho conjunto de compresor (11) para recibir del mismo gas a presión; - una válvula de expansión (13), con abertura ajustable, situada aguas abajo de dicho refrigerador de gas (12), para expandir el fluido refrigerante suministrado desde este último;
-un evaporador (14), situado aguas abajo de dicha válvula y aguas arriba de dicho conjunto de compresor (11); comprendiendo, además, dicho aparato:
- medios de detección (15a, 15b) de la temperatura, configurados para detectar un valor de temperatura de sobrecalentamiento Tsh de dicho fluido refrigerante, por medio de la detección de temperatura aguas abajo de dicho evaporador (14) o aguas arriba de dicho compresor (11), y para detectar un valor de temperatura del fluido refrigerante aguas abajo de dicho refrigerador de gas (12);
- medios de detección de la presión (16b), para detectar un valor de alta presión HP de la presión de dicho fluido refrigerante aguas abajo de dicho conjunto de compresor (11) y aguas arriba de dicha válvula de expansión (13); - un controlador (17) conectado a dichos medios de detección (15a, 15b) de la temperatura y a dichos medios de detección de la presión (16a, 16b), para recibir datos de los mismos, y a dicha válvula de expansión (13) caracterizado por que dicho controlador (11) está configurado o programado para ajustar la abertura de dicha válvula de expansión (13) de acuerdo con dicho procedimiento de regulación, según una de las reivindicaciones anteriores.
9. Aparato, según la reivindicación 8, en el que dichos medios de detección (15a, 15b) de la temperatura comprenden:
- un primer sensor (15a) diseñado para detectar, directa o indirectamente, la temperatura de dicho fluido refrigerante a la salida de dicho evaporador (14) o en la toma de dicho conjunto de compresor (11), o en una sección comprendida entre ambos, para detectar dicha temperatura de sobrecalentamiento Tsh;
- un segundo sensor (15b) diseñado para detectar, directa o indirectamente, la temperatura de dicho fluido refrigerante a la salida de dicho refrigerador de gas (12), para detectar dicha temperatura de optimización To (Ht); comprendiendo dichos medios de detección de la presión un tercer sensor (16b) diseñado para detectar, directa o indirectamente, la presión de dicho fluido refrigerante a la salida de dicho refrigerador de gas (12), para detectar dicha alta presión HP.
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