ES2963909T3

ES2963909T3 - Sistema termodinámico para equilibrar cargas térmicas en plantas industriales y procesos, y procedimiento relacionado.

Info

Publication number: ES2963909T3
Application number: ES18808485T
Authority: ES
Inventors: Filippo Dorin
Original assignee: Frigel Firenze SpA
Current assignee: Frigel Firenze SpA
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2018-10-29
Publication date: 2024-04-03
Anticipated expiration: 2038-10-29
Also published as: EP3704425B1; DK3704425T3; IT201700123450A1; PT3704425T; WO2019087037A1; EP3704425A1

Abstract

El sistema termodinámico (5) comprende una bomba de calor (7), un circuito de refrigeración (9) adaptado para hacer circular un fluido caloportador en relación de intercambio de calor con un lado frío (7F) de la bomba de calor (7), un circuito de calefacción. (11) adaptado para hacer circular un fluido caloportador en relación de intercambio de calor con un lado caliente (7C) de la bomba de calor (7). El circuito de refrigeración (9) está conectado a un circuito auxiliar (25) para intercambiar un flujo de fluido caloportador con el circuito auxiliar (25); en el que se proporciona una primera válvula de control de flujo (35) para regular el flujo desde el circuito auxiliar (25) al circuito de refrigeración (9); el circuito de calefacción (11) está conectado a dicho circuito auxiliar (25) para intercambiar un flujo de fluido caloportador con el circuito auxiliar (25); en el que se proporciona una segunda válvula de control de flujo (37) para regular el flujo desde el circuito auxiliar (25) al circuito de calefacción (11). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema termodinámico para equilibrar cargas térmicas en plantas industriales y procesos, y procedimiento relacionado

Campo técnico

La presente invención se refiere a sistemas termodinámicos para gestionar cargas térmicas en plantas industriales y procesos. La invención también se refiere a plantas y procesos que comprenden sistemas termodinámicos del tipo mencionado anteriormente, así como a procedimientos para gestionar cargas térmicas en plantas y procesos industriales.

Más en particular, la invención se refiere a sistemas, procesos y plantas, en los cuales se utiliza una bomba de calor para extraer calor a baja temperatura de una sección, paso o unidad operativa de un proceso o planta, y transferir calor a alta temperatura a una sección, paso o unidad operativa diferente del mismo proceso o planta, o de un proceso o planta diferente.

Antecedentes técnicos

Muchos procesos industriales requieren el uso de flujos térmicos, por ejemplo, para enfriar y/o calentar una o más secciones de la planta, o uno o más pasos de un proceso industrial. Por ejemplo, en las plantas embotelladoras, especialmente en aquellas donde se embotellan bebidas carbonatadas, es bien sabido que se enfría la bebida antes de embotellarla, con el fin de evitar o limitar la producción de espuma durante el llenado de las botellas. Si las botellas se llenan a baja temperatura, tiende a formarse condensación en sus superficies exteriores, lo cual es una molestia en las operaciones de empaquetado siguientes. Por lo tanto, se han estudiado sistemas en los que las botellas, después de haber sido llenadas, se calientan a una temperatura superior a la temperatura de punto de rocío, con el fin de evitar la condensación en sus superficies exteriores. El documento US4356681 divulga una planta para enfriar la bebida y luego calentar las botellas. Una bomba de calor transfiere calor desde la sección de enfriamiento, a una temperatura más baja que la temperatura ambiente, hacia la sección de calentamiento, a una temperatura más alta que la temperatura ambiente, permitiendo un ahorro significativo de energía. Se describe una planta sustancialmente equivalente en el documento US9561946.

Una de las críticas de estas plantas es el equilibrio térmico entre la sección de enfriamiento y la sección de calentamiento.

Problemas similares en la gestión de los flujos térmicos también ocurren en otros tipos de plantas y en otros procesos, donde en general el calor se transfiere mediante una bomba de calor desde un circuito de enfriamiento a un circuito de calentamiento.

Por ejemplo, en los procesos de pasteurización existe la necesidad de transferir calor desde una sección caliente y de extraer calor de una sección fría de una planta. Ejemplos de estas plantas se describen en los documentos US2012/0312419; DE102007003919; DE 102007003976.

Los documentos EP2266777 y WO2016092404 divulgan procedimientos y plantas para moldeo por inyección o extrusión de materiales plásticos. En estas plantas, se proporcionará una fuente de calor para secar los gránulos o virutas de polímero antes de fundirlos, y luego entregarlos al extrusor o molde. Además, el extrusor o molde debe ser enfriado. Se han estudiado sistemas termodinámicos, permitiendo optimizar el balance energético de estas plantas mediante una bomba de calor que extrae calor del molde mediante un circuito de enfriamiento y transfiere calor, mediante un circuito de calentamiento, a una tolva que contiene los granos o virutas de polímero a secar antes de la fusión.

En estas plantas, la transferencia de calor del circuito de enfriamiento al circuito de calentamiento se produce a expensas de la potencia mecánica suministrada por un motor eléctrico u otra fuente de energía mecánica adecuada, controlando el compresor(es) para el fluido refrigerante de la bomba de calor.

Una de las críticas en estas plantas y procesos es el equilibrio térmico, debido en particular al cambio en las cargas térmicas en el área de la planta o paso del proceso que requiere enfriamiento y en el área de la planta o paso del proceso que requiere calentamiento.

En particular, se debe tener en cuenta que los efectos de enfriamiento y calentamiento generados por la bomba de calor cambian progresivamente a medida que varía su capacidad, tanto en el lado caliente como en el lado frío. Viceversa, las cargas térmicas efectivas, es decir, la demanda de enfriamiento y calentamiento de las dos etapas del proceso industrial, pueden variar de forma independiente entre sí, por ejemplo, siguiendo intermitencias en el proceso fisiológico, transitorios como arranques, desaceleraciones, paradas repentinas del proceso, o debido a otras razones. El documento EP 2458304 A2 divulga un sistema de bomba de calor que incluye una bomba de calor para calentar un depósito de agua de un usuario. El sistema de bomba de calor está integrado con un colector solar e incluye un segundo intercambiador de calor para recoger el calor del colector solar. Dicho sistema está configurado para proporcionar cinco modos de operación diferentes y mutuamente excluyentes al separar el circuito relevante de los demás circuitos.

Por lo tanto, existe la necesidad de un sistema termodinámico adaptado para equilibrar los cambios en las cargas térmicas en el lado caliente y en el lado frío de la bomba de calor de manera efectiva, tanto para seguir los cambios en las condiciones operativas como para ahorrar energía.

Sumario de la invención

De acuerdo con un aspecto, con el fin de superar o aliviar uno o más inconvenientes del estado actual de la técnica, se proporciona un sistema termodinámico según la reivindicación 1. El sistema comprende: un circuito de enfriamiento adaptado para hacer circular un fluido de transferencia de calor en relación de intercambio de calor con un lado frío de una bomba de calor y con una primera unidad operativa, de la cual se debe extraer calor; un circuito de calentamiento adaptado para hacer circular un fluido de transferencia de calor en relación de intercambio de calor con un lado caliente de una bomba de calor y con una segunda unidad operativa, a la cual se debe suministrar calor. La bomba de calor transfiere calor del circuito de enfriamiento, a una temperatura más baja, al circuito de calentamiento, a una temperatura más alta. Característicamente, el circuito de enfriamiento está conectado a un circuito auxiliar para intercambiar un flujo de fluido de transferencia de calor con el circuito auxiliar. Además, se proporciona una primera válvula de control de flujo para regular el flujo desde el circuito auxiliar al circuito de enfriamiento. El circuito de calentamiento está conectado al mismo circuito auxiliar, al cual está conectado el circuito de enfriamiento, para intercambiar un flujo de fluido de transferencia de calor con el circuito auxiliar. Se proporciona una segunda válvula de control de flujo para regular el flujo desde el circuito auxiliar al circuito de calentamiento.

El flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar al circuito de calentamiento y al circuito de enfriamiento representan cargas térmicas ficticias respectivas en el lado caliente y en el lado frío de la bomba de calor. Al modular estas cargas es posible optimizar el funcionamiento del sistema termodinámico y lograr un equilibrio adecuado.

En la presente descripción y las reivindicaciones adjuntas, el término "unidad operativa" se refiere genéricamente a un paso de proceso, o a una estación o sección de planta, un equipo, elemento, maquinaria, conjunto de máquinas u otro conjunto de uno o más componentes, desde el cual se debe extraer calor o al cual se debe transferir calor. En algunas realizaciones, la unidad operativa a enfriar puede ser una estación de embotellado, o una parte o componente de una estación de embotellado. En otras realizaciones, la unidad operativa de la cual se debe extraer calor puede ser un molde o una extrusora para moldear o extruir plástico. La unidad operativa a calentar puede ser un túnel para calentar botellas llenas con una bebida previamente enfriada. En otras realizaciones, la unidad a calentar puede ser una tolva u otro recipiente para granos o virutas de un polímero que se fundirá para moldear o extruir productos semiacabados. Sin embargo, debe entenderse que lo anterior son solo aplicaciones no limitantes del concepto inventivo descrito y reivindicado en la presente memoria.

A través del circuito auxiliar es posible suministrar a la parte fría y a la parte caliente de la bomba de calor una carga ficticia que permite equilibrar el intercambio de calor en ambos lados de la bomba de calor, optimizando su funcionamiento.

Un dispositivo de control y ajuste puede proporcionar bucles de regulación independientes para el lado caliente y el lado frío de la bomba de calor. Dentro de la presente descripción, el término "lado caliente de la bomba de calor" se refiere al lado al cual la bomba de calor transfiere calor, mientras que el término "lado frío de la bomba de calor" se refiere al lado desde el cual la bomba de calor extrae calor.

El dispositivo de control también puede adaptarse para controlar y modular la capacidad térmica de la bomba de calor de acuerdo con los niveles de apertura y cierre de las válvulas que suministran fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar al circuito de calentamiento y al circuito de enfriamiento, respectivamente.

En algunas realizaciones, la bomba de calor es una bomba de calor de múltiples etapas.

Se describirán a continuación otras características y realizaciones ventajosas del sistema termodinámico de acuerdo con la presente invención, así como en las reivindicaciones adjuntas, las cuales forman parte integral de la presente descripción.

De acuerdo con otro aspecto, divulgado en la presente memoria, se proporciona una planta industrial o proceso, que comprende al menos dos unidades operativas asociadas térmicamente con el sistema termodinámico definido anteriormente. En particular, el circuito de enfriamiento del sistema termodinámico está en relación de intercambio de calor con la primera unidad operativa y el circuito de calentamiento está en relación de intercambio de calor con la segunda unidad operativa.

De acuerdo con otro aspecto, se divulga un procedimiento para transferir calor en una planta o proceso según se define en la reivindicación 14. Se trata de una primera unidad operativa y una segunda unidad operativa; en la que el procedimiento comprende los siguientes pasos:

hacer circular un fluido de transferencia de calor en un circuito de enfriamiento en relación de intercambio de calor con la primera unidad operativa y con un lado frío de una bomba de calor;

extraer calor a una primera temperatura de la primera unidad operativa a través de la bomba de calor y el circuito de enfriamiento;

hacer circular un fluido de transferencia de calor en un circuito de calentamiento en relación de intercambio de calor con la segunda unidad operativa y con un lado caliente de la bomba de calor;

suministrar calor a una segunda temperatura a la segunda unidad operativa a través de la bomba de calor y el circuito de calentamiento;

transferir un primer flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito de enfriamiento a un circuito auxiliar; transferir un segundo flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito de calentamiento al circuito auxiliar; intercambiar calor entre el primer flujo de fluido de transferencia de calor y el segundo flujo de fluido de transferencia de calor y una fuente de calor a una temperatura intermedia entre la primera temperatura y la segunda temperatura; transferir un tercer flujo de fluido de transferencia de calor a la temperatura intermedia desde el circuito auxiliar al circuito de enfriamiento, y un cuarto flujo de fluido de transferencia de calor a la temperatura intermedia desde el circuito auxiliar al circuito de calentamiento facilitado por medio de una bomba de circulación.

En algunas realizaciones, el procedimiento también comprende los siguientes pasos:

modular el tercer flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar al circuito de enfriamiento de acuerdo con un parámetro controlado que indica la carga térmica en el circuito de enfriamiento;

modular el cuarto flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar al circuito de calentamiento de acuerdo con un parámetro controlado que indica la carga térmica en el circuito de calentamiento.

En algunas realizaciones del procedimiento, el parámetro controlado indicativo de la carga térmica en el circuito de enfriamiento es la temperatura del fluido de transferencia de calor en el circuito de enfriamiento, por ejemplo, la temperatura en la entrada del lado frío de la bomba de calor. El parámetro controlado que indica la carga térmica en el circuito de calentamiento puede ser la temperatura del fluido de transferencia de calor en el circuito de calentamiento, por ejemplo, la temperatura en la entrada del lado caliente de la bomba de calor.

En general, el tercer flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar al circuito de enfriamiento puede aumentarse o disminuirse para mantener el parámetro controlado respectivo en un valor del punto de consigna respectivo, por ejemplo, un valor preestablecido de la temperatura del fluido de transferencia de calor en un punto del circuito de enfriamiento. De manera similar, el cuarto flujo de fluido de transferencia de calor puede aumentarse o disminuirse para mantener el parámetro controlado respectivo en un valor de punto de ajuste respectivo, por ejemplo, un valor preestablecido de la temperatura del fluido de transferencia de calor en un punto del circuito de calentamiento.

El tercer flujo y el cuarto flujo pueden ajustarse mediante válvulas de control de flujo respectivas con apertura ajustable y controlada.

En algunas realizaciones del procedimiento divulgado en la presente memoria, también se puede proporcionar un paso de regular la capacidad térmica de la bomba de calor de acuerdo con dicho tercer flujo y cuarto flujo.

Por ejemplo, en algunas realizaciones se pueden proporcionar valores umbral del flujo máximo y del flujo mínimo para el tercer flujo y/o el cuarto flujo. Si los flujos se ajustan mediante válvulas de control con apertura controlada, se pueden establecer un umbral de apertura mínima y un umbral de apertura máxima para las dos válvulas de control. La capacidad térmica de la bomba de calor puede variar en función de si una o ambas válvulas alcanzan el valor máximo de apertura o el valor mínimo de apertura.

En algunas realizaciones del procedimiento divulgado en la presente memoria, la carga térmica de la bomba de calor puede aumentarse cuando al menos uno del tercer y cuarto flujos ha alcanzado un umbral mínimo respectivo o está por debajo de dicho umbral mínimo. Si los flujos son controlados mediante válvulas de control, la carga térmica de la bomba de calor se incrementa cuando al menos una de las válvulas de control para el tercer flujo y la válvula de control para el cuarto flujo ha alcanzado el umbral mínimo de apertura o está por debajo de dicho umbral mínimo. Este umbral mínimo de apertura también puede ser un cierre completo de la válvula respectiva.

En realizaciones ventajosas del procedimiento divulgado en la presente memoria, la carga térmica de la bomba de calor puede disminuir cuando tanto el tercer flujo como el cuarto flujo hayan alcanzado o superado el respectivo umbral máximo. Si los flujos son controlados mediante válvulas de control, la carga térmica de la bomba de calor puede disminuir cuando tanto la válvula de control para el tercer flujo como la válvula de control para el cuarto flujo hayan alcanzado o superado el umbral máximo de apertura.

El aumento y/o la disminución en la capacidad térmica de la bomba de calor se puede realizar en intervalos regulares de tiempo para tener un mejor control. El aumento y/o disminución puede ocurrir después de que se haya alcanzado la respectiva condición de flujo o apertura de las válvulas de control y se haya mantenido durante un intervalo de tiempo adecuado, mayor que cero, para evitar la inestabilidad en el sistema de control.

Como se desprenderá claramente de la siguiente descripción de ejemplos de realizaciones, con un sistema termodinámico controlado como se describe aquí, es posible tener un sistema que es particularmente eficaz desde el punto de vista energético. Se pueden obtener ajustes finos y rápidos de la capacidad de enfriamiento y calentamiento mediante la bomba de calor, optimizando el consumo energético total de la bomba de calor.

Además, con los procedimientos y sistemas divulgados en la presente memoria descriptiva, es posible estabilizar rápidamente transitorios térmicos y cargas intermitentes tanto en los usuarios, es decir, tanto en la unidad operativa de la cual se debe extraer calor, como en la unidad operativa a la cual se debe suministrar calor.

Los sistemas y procedimientos divulgados en la presente memoria también permiten gestionar las condiciones de carga nula en una u otra de las unidades operativas.

El sistema de control puede garantizar el logro y mantenimiento de la temperatura requerida para las unidades operativas, incluso en condiciones de cargas parciales intermitentes o sin carga.

Breve descripción de las figuras

La invención se comprenderá mejor siguiendo la descripción y la figura adjunta, que muestra un ejemplo no limitante de realización de la invención. Más particularmente, en la figura:

La figura 1 muestra un diagrama simplificado de un sistema termodinámico de acuerdo con la presente invención, asociado a un proceso o planta industrial;

La figura 2 muestra un diagrama más detallado de una realización más compleja de un sistema termodinámico de acuerdo con la presente invención asociado a una planta embotelladora para envasar bebidas.

Descripción detallada

La descripción detallada a continuación de ejemplos de realizaciones se realiza con referencia al dibujo adjunto. Los mismos números de referencia en diferentes figuras identifican elementos iguales o similares. Además, los dibujos no necesariamente están a escala. La descripción detallada a continuación no limita la invención. El ámbito de protección de la presente invención está definido por las reivindicaciones adjuntas.

En la descripción, la referencia a "una realización", "la realización" o "algunas realizaciones" significa que una característica, estructura o elemento en particular descrito con referencia a una realización está comprendido en al menos una realización del objeto descrito. Las frases "en una realización" o "en la realización" o "en algunas realizaciones" en la descripción no necesariamente se refieren a la misma realización o realizaciones. Las características, estructuras o elementos particulares pueden combinarse además de cualquier manera adecuada en una o más realizaciones.

La Figura 1 muestra esquemáticamente un sistema termodinámico y la planta que lo compone. El conjunto de la planta y el sistema termodinámico se indica con el número de referencia 2. En el diagrama de la figura 1 solo se representan dos unidades operativas de la planta, indicadas con los números de referencia 3A y 3B. Las unidades operativas 3A, 3B pueden ser de varios tipos. Solo a modo de ejemplo, la unidad operativa 3A requiere la eliminación de calor y la unidad operativa 3B requiere la entrega de calor.

Solo a modo de ejemplo, la primera unidad operativa 3A puede incluir una estación de embotellado, en particular para embotellar una bebida carbonatada, con un sistema para enfriar la bebida antes de llenar las botellas. La segunda unidad operativa 3B puede incluir un túnel para calentar las botellas llenas, antes de su embalaje. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, también existen otros procesos industriales y plantas en los que es necesario extraer calor de una estación, unidad operativa de planta o paso del proceso, y entregar calor a otra estación, unidad operativa de planta o paso del proceso. Por lo tanto, lo que se ilustra a continuación, solo a modo de ejemplo con referencia a las plantas embotelladoras, puede ser utilizado ventajosamente para resolver problemas técnicos similares en procesos industriales y plantas de diferente naturaleza; por lo tanto, la presente descripción no se limita a una aplicación particular, aunque en el proceso de embotellado de bebidas previamente enfriadas, el sistema termodinámico de la invención permite obtener ventajas particulares y resolver problemas de equilibrio térmico que afectan específicamente a este tipo de plantas y procesos.

También debe entenderse que el sistema termodinámico descrito en la presente memoria se puede utilizar para transferir calor desde un circuito de enfriamiento a un circuito de calentamiento asociado a diferentes plantas o procesos. En otras palabras, el sistema termodinámico de la invención se puede utilizar para extraer calor a una primera temperatura de un proceso que requiere refrigeración, y para entregar calor a una segunda temperatura, más alta que la primera temperatura, a un proceso diferente que requiere calentamiento.

En el diagrama de la figura 1, el número 5 indica el sistema termodinámica que permite extraer calor de la unidad operativa 3A y entregárselo a la unidad operativa 3B. Esquemáticamente, el sistema termodinámico 5 comprende: una bomba de calor 7, un circuito de enfriamiento 9 y un circuito de calentamiento 11.

El circuito de enfriamiento 9 está en relación de intercambio de calor con la primera unidad operativa 3A y con el lado frío, indicado con 7F, de la bomba de calor 7. El circuito de calentamiento 11 está en relación de intercambio de calor con la segunda unidad operativa 3B y con el lado caliente, indicado con 7C, de la bomba de calor 7. En sus características esenciales, la bomba de calor se representa como un circuito cerrado que comprende un compresor 13, una válvula de expansión 15 y un evaporador 17 en el lado frío 7F y un condensador 19 en el lado caliente 7C. El número 14 indica esquemáticamente un motor, por ejemplo, un motor eléctrico, para accionar el compresor 13. Un fluido refrigerante fluye en el circuito, el cual fluido, al estar sujeto a transformaciones termodinámicas cíclicas, extrae calor del lado frío 7F de la bomba de calor y entrega calor al lado caliente 7C de la bomba de calor. El calor se bombea aprovechando la potencia mecánica generada por el motor eléctrico 14 u otro dispositivo adecuado, por ejemplo, una máquina turbo, como una turbina o un expansor.

Aun refiriéndonos al diagrama simplificado de la figura 1, el número 21 indica una bomba para hacer circular un fluido de transferencia de calor, por ejemplo, agua, dentro del circuito de enfriamiento 9. El número 23 indica una bomba para hacer circular un fluido de transferencia de calor, por ejemplo, agua, dentro del circuito de calentamiento 11.

Tanto el circuito de enfriamiento 9 como el circuito de calentamiento 11 están conectados, como se describe a continuación, a un circuito auxiliar indicado en su totalidad con el número 25. El circuito auxiliar 25 está conectado de manera fluida al circuito de enfriamiento 9 mediante una conexión de extracción 27, a través de la cual el fluido de transferencia de calor que circula en el circuito de enfriamiento 9 es extraído del circuito de enfriamiento 9 y fluye hacia el circuito auxiliar 25. El circuito auxiliar 25 también está conectado de manera fluida al circuito de enfriamiento 9 a través de una conexión de suministro 29, a través de la cual el fluido de transferencia de calor contenido en el circuito auxiliar 25 puede ser entregado nuevamente al circuito de enfriamiento 9.

De manera sustancialmente similar a un espejo, el circuito auxiliar 25 está conectado de manera fluida al circuito de calentamiento 11 mediante una conexión de extracción 31, a través de la cual el fluido de transferencia de calor que circula en el circuito de calentamiento 11 es extraído del circuito de calentamiento 11 y fluye hacia el circuito auxiliar 25. Además, el circuito auxiliar 25 está conectado de manera fluida al circuito de calentamiento 11 también a través de una conexión de suministro 33, a través de la cual el fluido de transferencia de calor contenido en el circuito auxiliar 25 puede ser entregado nuevamente al circuito de enfriamiento 11.

Se proporciona una primera válvula de control de flujo 35 en la conexión de suministro 29 para regular el flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar 25 al circuito de enfriamiento 9. Se proporciona una segunda válvula de control de flujo 37 en la conexión de suministro 33 para regular el flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar 25 al circuito de calentamiento 11.

El circuito auxiliar 25 también comprende un sistema de extracción de calor 41 para eliminar el calor del fluido de transferencia de calor que circula dentro del circuito auxiliar 25. La circulación del fluido de transferencia de calor en el circuito auxiliar puede facilitarse mediante una bomba de circulación 39.

El sistema de extracción de calor 41 puede incluir un intercambiador de calor, por ejemplo, un intercambiador de calor agua/aire, si el fluido de transferencia de calor es agua, o una torre de enfriamiento. En el primer caso, que actualmente es el preferido, el circuito auxiliar 25 forma un sistema cerrado junto con el circuito de enfriamiento 9 y el circuito de calentamiento 11. En ambos casos, en el sistema de extracción de calor 41 se extrae calor del fluido de transferencia de calor que circula en el circuito auxiliar 25 a temperatura ambiente, es decir, a una temperatura intermedia entre la temperatura mínima del circuito de enfriamiento 9 y la temperatura máxima del circuito de calentamiento 11.

El sistema termodinámico 5 también comprende un dispositivo de control 43, que puede comprender primeros miembros de control 43A adaptados para modular la apertura de la primera válvula de control 35 de acuerdo con un parámetro de control, como se describe a continuación con mayor detalle con referencia a la figura 2. El dispositivo de control 43 puede incluir además segundos miembros de control 43B adaptados para modular la apertura de la segunda válvula de control 37 de acuerdo con un parámetro de control adicional, como se describe a continuación con mayor detalle.

El dispositivo de control 43 puede comprender terceros miembros de control 43C para controlar la bomba de calor 7, y en particular adaptados para aumentar o disminuir su capacidad térmica, basándose en un algoritmo de control que puede tener en cuenta el grado de apertura y cierre de la primera válvula de control 35 y de la segunda válvula de control 37, de acuerdo con una lógica descrita con más detalle a continuación con referencia a la figura 2.

En términos generales, el sistema termodinámico 5 descrito en la presente memoria funciona de la siguiente manera. Al accionar la bomba de calor 7, el lado frío 7F de la misma extrae calor Q1 del circuito de enfriamiento 9. De esta manera es posible enfriar la unidad operativa 3A al eliminar de ella una cantidad correspondiente de calor Q1'. Por ejemplo, si la planta donde se utiliza el sistema termodinámico 5 es una planta embotelladora, la unidad operativa 3A puede ser la estación donde se embotella la bebida en las botellas y puede proporcionar un sistema de intercambio de calor, con el cual el circuito de enfriamiento 9 extrae el calor Q1' de la bebida antes de que esta sea embotellada.

Mediante la bomba de calor 7, el calor extraído del lado frío 7F se entrega al lado caliente 7C para calentar el fluido de transferencia de calor que circula en el circuito de calentamiento 11.

En el lado caliente 7C de la bomba de calor 7, se entrega calor Q2 desde el fluido refrigerante que circula en la bomba de calor 7 al fluido de transferencia de calor que circula en el circuito de calentamiento 11, y se entrega calor Q2' desde este último a la segunda unidad operativa 3B. En el ejemplo mencionado de una planta embotelladora, la unidad operativa 3B puede ser un túnel para calentar las botellas llenas y tapadas.

En este caso, la unidad operativa 3A enfriada mediante la bomba de calor 7 se encuentra ubicada aguas arriba de la unidad operativa 3B con respecto a la dirección de alimentación de los productos en la planta o con respecto a los pasos del proceso llevados a cabo en la planta. Además, la temperatura de enfriamiento en la unidad operativa 3A es más baja que la temperatura de calentamiento en la unidad operativa 3B.

En otras aplicaciones, la unidad operativa 3A puede ser, por ejemplo, una extrusora o un molde de una planta de extrusión de material plástico, que debe ser enfriado para eliminar el calor del plástico fundido inyectado o extruido. En este caso, la unidad operativa 3B será, por ejemplo, una tolva, en la cual se deben secar las virutas o gránulos de polímero antes de ser alimentados al extrusor o al molde. En este caso, a diferencia del ejemplo anterior, la unidad operativa 3A está dispuesta aguas abajo de la unidad operativa 3B con respecto a la dirección de alimentación del material en la planta, o con respecto a los pasos del proceso. Además, la temperatura en la unidad operativa 3A puede ser más alta que la temperatura en la unidad operativa 3B.

Las flechas dobles F en el diagrama de la figura 1 representan conceptualmente el hecho de que el flujo en la planta y en el proceso, al cual está asociado el sistema termodinámico 5, puede ocurrir tanto en una dirección como en la dirección opuesta.

Cuando se producen condiciones de desequilibrio térmico en el funcionamiento del sistema termodinámico 5, mediante el dispositivo de control 43 es posible extraer un flujo determinado de fluido de transferencia de calor del circuito de enfriamiento 9 y/o del circuito de calentamiento 11 para volver a suministrarlo en uno u otro de estos dos circuitos 9, 11, a una temperatura diferente a la que se ha tomado el flujo.

Por ejemplo, si por alguna razón la temperatura del fluido de transferencia de calor en la entrega en el lado frío 7F de la bomba de calor 7 es menor que un valor establecido (llamado punto de ajuste), por ejemplo, porque la carga térmica en la unidad operativa 3A se reduce (es decir, el calor Q1, Q1' se reduce), es posible aumentar el flujo a través de la primera válvula de control de flujo 35 y entregar una mayor cantidad de fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar 25 al circuito de enfriamiento 9. Dado que la temperatura del fluido de transferencia de calor en la salida del intercambiador de calor 41 es mayor que la temperatura de entrega del fluido de transferencia de calor en el circuito de enfriamiento 9, es decir, en la salida del lado frío 7F de la bomba de calor 7, el aumento en el flujo de fluido de transferencia de calor entregado nuevamente en el circuito de enfriamiento 9 provoca un aumento en la carga térmica en el lado frío 7F de la bomba de calor 7.

Al revés, si la temperatura de entrega desde el lado frío 7F de la bomba de calor 7 es más alta que un valor del punto de consigna, es posible reducir el flujo de fluido de transferencia de calor reintroducido en el circuito de enfriamiento 9 a través de la primera válvula de control 35. Al reducir el flujo de fluido de transferencia de calor a una temperatura más alta que la temperatura mínima en el circuito de enfriamiento 9, se produce una reducción en la carga térmica en el lado frío 7F de la bomba de calor 7.

Un ajuste similar se puede realizar en el lado caliente 7C de la bomba de calor 7, y luego en el circuito de calentamiento 11. Si, por ejemplo, la temperatura de entrega del fluido de transferencia de calor en el lado caliente 7C de la bomba de calor 7 es más alta que una temperatura controlada (es decir, en un punto de ajuste de temperatura dado), esto significa que el calor Q2 suministrado por la bomba de calor al circuito de calentamiento 11 y el calor Q2' suministrado a la unidad operativa 3B es menor de lo esperado y, por lo tanto, la carga térmica en el lado caliente de la bomba de calor 7 es demasiado baja. Para equilibrar esta situación, el dispositivo de control 43 actúa sobre la segunda válvula de control de flujo 37 para aumentar el flujo de fluido de transferencia de calor que desde el circuito auxiliar 25 se reintroduce en el circuito de calentamiento 11. Este flujo tiene una temperatura más baja que la temperatura de entrega en el lado caliente de la bomba de calor y, por lo tanto, representa sustancialmente un aumento en la carga térmica en el lado caliente de la bomba. Se proporciona una regulación opuesta si la temperatura controlada es más baja que la temperatura del punto de consigna. En este caso, la carga térmica ficticia representada por el flujo alimentado a través de la válvula de control 37 se reduce.

Los dos bucles de control que modulan la apertura y cierre de las válvulas de control 35, 37 son independientes entre sí.

Además de regular el flujo a través de las válvulas de control 35 y 37, el dispositivo de control 43 puede actuar sobre la capacidad de la bomba de calor 7, con un criterio que se describirá a continuación con referencia a la figura 2. En términos generales, el dispositivo de control 43 puede modular la capacidad de la bomba de calor 7 de acuerdo con las condiciones de mayor o menor apertura de las válvulas de control 35 y 37, de manera que se garantice el equilibrio térmico correcto entre la carga térmica en el circuito de enfriamiento 9 y la carga térmica en el circuito de calentamiento 11, reduciendo al mismo tiempo el consumo de energía de la bomba de calor 7, es decir, la potencia eléctrica absorbida por el motor eléctrico que acciona el compresor (los motores que accionan los compresores) de la bomba de calor 7.

La Figura 2 muestra un diagrama más detallado de una realización de un sistema termodinámico asociado a una planta embotelladora de bebidas. Los mismos números de referencia indican partes que son funcionalmente equivalentes a las ya descritas con referencia a la figura 1.

El número 3A indica una unidad operativa que debe ser enfriada, por ejemplo, una estación para embotellar una bebida en botellas B. El número 3B indica una unidad operativa que debe ser calentada, por ejemplo, un túnel para calentar las botellas B llenas.

El número 5 indica, en su conjunto, el sistema termodinámico que permite extraer calor de la unidad operativa 3A y entregar calor a la unidad operativa 3B. El sistema termodinámico 5 comprende: una bomba de calor 7, un circuito de enfriamiento 9 y un circuito de calentamiento 11. La temperatura promedio en el circuito de enfriamiento 9 es más baja que la temperatura promedio en el circuito de calentamiento 11. La energía eléctrica suministrada a la bomba de calor 7 permite intercambiar calor desde el circuito de enfriamiento 9 al circuito de calentamiento 11.

El circuito de enfriamiento 9 está en relación de intercambio de calor con la primera unidad operativa 3A y con el lado frío 7F de la bomba de calor 7. El circuito de calentamiento 11 está en relación de intercambio de calor con la segunda unidad operativa 3B y con el lado caliente 7C de la bomba de calor 7.

En el diagrama de la figura 2, el intercambio de calor entre el circuito de enfriamiento 9 y la unidad operativa 3A es un intercambio de calor indirecto, a través de un circuito de enfriamiento secundario 9S descrito a continuación, el cual, en general, puede formar parte del circuito de enfriamiento 9. De manera similar, también el intercambio de calor entre el circuito de calentamiento 11 y la unidad operativa 3B es indirecto, a través de un circuito de calentamiento secundario 11S descrito a continuación, el cual, en general, puede formar parte del circuito de calentamiento 11.

En el diagrama de la figura 2, la bomba de calor 7 es una bomba de múltiples etapas, en la cual se disponen en serie, es decir, en cascada, tres etapas 7X, 7Y y 7Z, para tener una mayor diferencia de temperatura entre el lado frío y el lado caliente de la bomba de calor 7. Cada etapa puede comprender un compresor y un motor eléctrico de accionamiento correspondiente.

De manera similar al diagrama de la figura 1, también en la figura 2 el número de referencia 21 indica una bomba de circulación para hacer circular un fluido de transferencia de calor, por ejemplo, agua, en el circuito de enfriamiento 9. El número 23 indica una bomba para hacer circular un fluido de transferencia de calor, por ejemplo, agua, en el circuito de calentamiento 11. Las dos bombas 21 y 23 pueden ser operadas por motores eléctricos con inversores, con el fin de reducir el consumo y modular el flujo del fluido de transferencia de calor en el circuito de enfriamiento 9 y el circuito de calentamiento 11 respectivamente.

El circuito de enfriamiento 9 está conectado de manera fluida a un circuito auxiliar 25 mediante una conexión de extracción 27, a través de la cual el fluido de transferencia de calor que circula en el circuito de enfriamiento 9 puede ser extraído del circuito de enfriamiento 9 y fluir hacia el circuito auxiliar 25. El circuito auxiliar 25 también está conectado de manera fluida al circuito de enfriamiento 9 a través de una conexión de suministro 29, a través de la cual el fluido de transferencia de calor contenido en el circuito auxiliar 25 puede ser entregado nuevamente al circuito de enfriamiento 9. En la conexión de entrega 29 se proporciona una primera válvula de control 35 para controlar el flujo del fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar 25 al circuito de enfriamiento 9.

De manera similar, el circuito auxiliar 25 está conectado de manera fluida al circuito de calentamiento 11 mediante una conexión de extracción 31, a través de la cual el fluido de transferencia de calor que circula en el circuito de calentamiento 11 puede ser extraído del circuito de calentamiento 11 y fluir hacia el circuito auxiliar 25. Además, el circuito auxiliar 25 está conectado de manera fluida al circuito de calentamiento 11 también a través de una conexión de suministro 33, a través de la cual el fluido de transferencia de calor contenido en el circuito auxiliar 25 puede ser entregado nuevamente al circuito de enfriamiento 11. Se proporciona una segunda válvula de control de flujo 37 en la conexión de suministro 33 para regular el flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar 25 al circuito de calentamiento 11.

El circuito auxiliar 25 comprende un sistema de extracción de calor 41 para eliminar el calor del fluido de transferencia de calor que circula en el circuito auxiliar 25. La circulación del fluido de transferencia de calor en el circuito auxiliar puede facilitarse mediante una bomba de circulación 39.

El número de referencia 43 indica el dispositivo de control, que puede comprender primeros miembros de control adaptados para modular la apertura de la primera válvula de control 35 de acuerdo con un parámetro de control, y segundos miembros de control adaptados para modular la apertura de la segunda válvula de control 37 de acuerdo con otro parámetro de control, como se describe con más detalle a continuación. El dispositivo de control 43 puede comprender terceros miembros de control para controlar la bomba de calor 7, y en particular adaptados para aumentar o disminuir su capacidad térmica, en base a un algoritmo de control que puede tener en cuenta el grado de apertura y cierre de la primera válvula de control 35 y de la segunda válvula de control 37.

El número de referencia 45 indica un actuador que controla la apertura y cierre de la válvula de control 35. El número de referencia 47 indica un actuador que controla la apertura y cierre de la válvula de control 37.

En el diagrama de la figura 2, se asocia un sensor de temperatura 49 con el circuito de enfriamiento 9 para detectar la temperatura del fluido de transferencia de calor que circula en el circuito de enfriamiento 9 en la salida, es decir, en la entrega del lado frío 7F de la bomba de calor 7. El número de referencia 51 indica un sensor de temperatura que detecta la temperatura del fluido de transferencia de calor en la entrada del lado frío 7F, es decir, en el lado de retorno, de la bomba de calor 7.

De manera similar, un sensor de temperatura 53 está asociado al circuito de calentamiento 11 para detectar la temperatura del fluido de transferencia de calor que circula en el circuito de calentamiento 11 en la salida, es decir, en el lado de entrega, del lado caliente 7C de la bomba de calor. El número de referencia 55 indica un sensor de temperatura en el lado de retorno, es decir, en la entrada, del lado caliente 7C de la bomba de calor 7.

Como se mencionó anteriormente, el circuito de enfriamiento 9 está en relación de intercambio de calor indirecto con la unidad operativa 3A. De hecho, se dispone un circuito de enfriamiento secundario 9S entre el circuito por donde circula el fluido de transferencia de calor, que transfiere calor al lado frío 7F de la bomba de calor 7, y la unidad operativa 3A. Un intercambiador de calor 61 está dispuesto entre el circuito de enfriamiento 9 y el circuito de enfriamiento secundario 9S; en dicho intercambiador de calor, el fluido de transferencia de calor que circula en el circuito de enfriamiento 9 absorbe calor de un fluido que circula en el circuito de enfriamiento secundario 9S.

En algunas realizaciones, el circuito de enfriamiento secundario 9S puede ser un circuito abierto y el fluido que circula en el mismo puede ser directamente la bebida a enfriar antes de embotellarla.

Viceversa, solo a modo de ejemplo, en la realización de la figura 2, el circuito de enfriamiento secundario 9S es un circuito cerrado, donde circula un fluido secundario de transferencia de calor, por ejemplo, agua nuevamente. Esto está en relación de intercambio de calor con la bebida a enfriar en la unidad operativa 3A.

En la realización de la figura 2, dos ramas 9A y 9B se disponen en paralelo con el intercambiador de calor 61 en el circuito de enfriamiento 9. En el ramal 9A se dispone una válvula de derivación 63.

En el ramal de entrega del circuito de enfriamiento 9, entre los puntos de conexión de las ramas paralelas 9A y 9B, se dispone una válvula 67, en adelante también denominada válvula de enfriamiento 67. Al actuar sobre las válvulas 67 y 63, el flujo del fluido de transferencia de calor desde el lado frío 7F de la bomba de calor puede ser dirigido hacia el intercambiador de calor 61, o puede ser completamente desviado hacia el ramal de derivación 9A.

En el ejemplo ilustrado, en el punto de conexión entre el ramal 9B y el ramal de retorno del intercambiador de calor 61 hacia la bomba de calor 7, se proporciona una válvula de tres vías 65, que conecta el ramal 9B con el ramal de retorno. La válvula de tres vías 65 puede ser una válvula de flujo ajustable controlada por un actuador de regulación 69.

La disposición del ramal de derivación 9A, la válvula de derivación 63 y la válvula de enfriamiento 67 permite interrumpir el flujo del fluido de transferencia de calor a través del intercambiador de calor 61 mientras el fluido de transferencia de calor continúa hacer circular en el circuito de enfriamiento 9. Esto puede ser importante, por ejemplo, en caso de que la unidad operativa 3A no requiera refrigeración (es decir, la carga térmica en la unidad operativa 3A es igual a cero). Por ejemplo, si la unidad operativa 3A es una estación de embotellado, la solicitud de enfriamiento puede ser cancelada si se interrumpe o suspende temporalmente el suministro de bebidas. En este caso, al cerrar la válvula de enfriamiento 67 y abrir la válvula de derivación 63, es posible evitar la congelación o el enfriamiento excesivo de la bebida y al mismo tiempo mantener en funcionamiento la bomba de calor 7, mientras el fluido de transferencia de calor continúa hacer circular en el circuito de enfriamiento 9, una condición necesaria para evitar la parada de la bomba de calor 7.

La válvula de tres vías ajustable 65 permite, mediante el actuador de regulación 69, modular el flujo de fluido de transferencia de calor a través del ramal 9B y a través del intercambiador de calor 61. Como se explicará con mayor detalle a continuación, con referencia a los modos de funcionamiento del sistema termodinámico 5 y de la planta asociada a este, de esta manera es posible ajustar finamente la temperatura del fluido secundario de transferencia de calor que circula en el circuito de enfriamiento secundario 9S.

Uno o más sensores de temperatura pueden estar asociados con el circuito de enfriamiento secundario 9S. Por ejemplo, en el diagrama de la figura 2, se proporciona un primer sensor de temperatura 71 en la salida del circuito de enfriamiento secundario 9S, es decir, en la salida del intercambiador de calor 61, y se proporciona un segundo sensor de temperatura 73 en el ramal de retorno del circuito de enfriamiento secundario 9S.

Como se mencionó anteriormente, el circuito de calentamiento 11 está en relación de intercambio de calor indirecto con la unidad operativa 3B. En particular, en la realización ilustrada, se dispone un circuito de calentamiento secundario 11S entre el circuito donde circula el fluido de transferencia de calor que extrae calor del lado caliente 7C de la bomba de calor 7, y la unidad operativa 3B. Entre el circuito de calentamiento 11 y el circuito de calentamiento secundario 11S se dispone un intercambiador de calor 81, donde el fluido de transferencia de calor que circula en el circuito de calentamiento 11 transfiere calor a un fluido que circula en el circuito de calentamiento secundario 11S. En algunas realizaciones, el circuito de calentamiento secundario 11S puede formar un disipador de calor hacia un túnel de calentamiento para calentar las botellas B, como se muestra esquemáticamente en la figura 2.

En la realización de la figura 2, dos ramas 11A y 11B se disponen en paralelo al intercambiador de calor 81 en el circuito de calentamiento 11. Una válvula de derivación 83 está dispuesta en el ramal 11A. En el punto de conexión entre el ramal 11B y el ramal de retorno del intercambiador de calor 81 hacia la bomba de calor 7 se dispone una válvula de tres vías 85, que conecta el ramal 11B con el ramal de retorno. En el ramal delantera del circuito de calentamiento 11, se dispone una válvula 87 entre los puntos de conexión de las ramas paralelas 11A y 11B, también conocida como válvula de calentamiento 87.

La válvula de tres vías 85 puede ser una válvula de flujo ajustable ajustada por un actuador de regulación 89. Al actuar sobre las válvulas 87 y 83, el flujo del fluido de transferencia de calor desde el lado caliente 7C de la bomba de calor puede ser conducido hacia el intercambiador de calor 81, o puede ser dirigido completamente hacia el ramal de derivación 11A.

La disposición del ramal de derivación 11A, la válvula de derivación 83 y la válvula de calentamiento 87 permite detener el flujo de fluido de transferencia de calor a través del intercambiador de calor 81, mientras que el fluido de transferencia de calor continúa hacer circular en el circuito de calentamiento 11. Esto puede ser importante, por ejemplo, si no hay una solicitud de calentamiento por parte de la unidad operativa 3B, es decir, si la carga térmica en el lado caliente de la bomba de calor 7 falla. Por ejemplo, si la unidad operativa 3B es una estación de calentamiento para calentar botellas llenas de bebida fría, la solicitud de calentamiento puede ser cancelada si el transportador que alimenta las botellas a través del túnel de calentamiento se detiene. En este caso, al cerrar la válvula de calentamiento 87 y abrir la válvula de derivación 83, es posible evitar el calentamiento excesivo del túnel de calentamiento mientras se mantiene en funcionamiento la bomba de calor 7, gracias al hecho de que el fluido de transferencia de calor continúa hacer circular en el circuito de calentamiento 11. Además, se incrementa la eficiencia de la bomba de calor 7.

La válvula de derivación 63 y la válvula de derivación 83 pueden ser controladas mediante medidores de flujo en el circuito de enfriamiento secundario 9S y en el circuito de calentamiento secundario 115, o mediante señales provenientes de la línea de proceso, a lo largo de la cual se encuentran ubicadas las unidades de operación 3A y 3B.

Mediante el actuador de regulación 89, la válvula de tres vías ajustable 85 permite modular el flujo de fluido de transferencia de calor a través del ramal 11B y a través del intercambiador de calor 81. Como se explicará con mayor detalle a continuación, con referencia a algunos modos de funcionamiento, de esta manera es posible ajustar finamente la temperatura del fluido secundario de transferencia de calor que circula en el circuito de calentamiento secundario 11S.

Uno o más sensores de temperatura pueden estar asociados con el circuito de calentamiento secundario 11S. Por ejemplo, en el diagrama de la figura 2 se proporciona un primer sensor de temperatura 91 en la salida del circuito de calentamiento secundario 11S, es decir, en la salida del intercambiador de calor 81, y se proporciona un segundo sensor de temperatura 93 en el ramal de retorno del circuito de calentamiento secundario 11S.

Varios actuadores y sensores del sistema termodinámico 5 están conectados a los miembros de control 43. En particular, como indicado por las letras A, B, C, D, E, F, G, H, I, los siguientes componentes están conectados a los miembros de control 43: el sensor de temperatura 49, el sensor de temperatura 53, el sensor de temperatura 71, el sensor de temperatura 91, el actuador 45, el actuador 47, el actuador 69, el actuador 89, la bomba de calor 7.

Se entenderá que uno o más de los elementos descritos anteriormente e ilustrados en la figura 2 pueden ser omitidos. Por ejemplo, se pueden omitir los sensores de temperatura en el circuito secundario de calentamiento 11S y en el circuito secundario de enfriamiento 9S. Las válvulas de tres vías 65 y 85 y los actuadores respectivos también pueden ser omitidos. Dependiendo de qué componentes se proporcionen u omitan, el sistema termodinámico 5 puede ajustarse de diferentes formas. A continuación, se describirán algunos modos de control.

Como se mencionó anteriormente, mediante bucles de regulación separados, el sistema termodinámico 5 permite actuar sobre las válvulas de control de flujo 35, 37, y así equilibrar las cargas térmicas en el lado frío 7F y en el lado caliente 7C de la bomba de calor 7.

De acuerdo con una realización, los bucles de ajuste del lado de enfriamiento y del lado de calentamiento del sistema termodinámico 5 utilizan, como parámetro de control, la temperatura del fluido de transferencia de calor en la entrega de la bomba de calor 7, respectivamente en el lado frío 7F en lo que respecta al circuito de enfriamiento 9 y en el lado caliente 7C en lo que respecta al circuito de calentamiento 11. En este caso, las temperaturas controladas son las temperaturas medidas por el sensor de temperatura 49 para el circuito de enfriamiento 9 y por el sensor de temperatura 53 para el circuito de calentamiento 11. Los bucles de ajuste regulan el sistema termodinámico 5, de forma independiente en el lado caliente y en el lado frío de la bomba de calor 5, para mantener las temperaturas controladas aproximadamente en los valores deseados, o valores del punto de consigna. Estos valores pueden ser fijos o pueden variar, por ejemplo, como se describe a continuación.

Inicialmente, la capacidad térmica de la bomba de calor 7 se puede establecer aproximadamente, en base al flujo en el circuito de enfriamiento secundario 9S, por ejemplo, medido mediante un caudalímetro 101, y en función de la diferencia entre las temperaturas medidas por los sensores de temperatura 71 y 73, si los hay. Alternativamente, la capacidad térmica puede ser ajustada inicialmente en función del flujo del fluido de transferencia de calor en el circuito de enfriamiento 9, medido mediante un medidor de flujo 103, y en función de la diferencia entre las temperaturas medidas por los sensores de temperatura 49 y 51.

Los bucles de ajuste pueden operar de la siguiente manera. T9<set>y T11<set>indican respectivamente los valores deseados, es decir, los valores del punto de consigna para las temperaturas controladas del circuito de enfriamiento 9 y del circuito de calentamiento 11, y T9<act>y T11<act>indican las temperaturas reales medidas por los sensores 49 y 53 respectivamente.

Un primer bucle de regulación utiliza un algoritmo de ajuste, por ejemplo, un algoritmo PID (Proporcional Integral Derivativo) que, en base a un error entre T9<set>y T9<act>, genera una señal de control para la válvula de control 35 que regula el flujo desde el circuito auxiliar 25 hacia el circuito de enfriamiento 9. El ajuste se puede realizar de la siguiente manera. Si T9<set><T9<act>, la bomba de calor 7 extrae demasiado poco calor del circuito de enfriamiento 9. Para reducir el error entre el valor real de temperatura T9<act>y el valor del punto de consigna T9<set>, la válvula 35 se cierra gradualmente, de modo que se reduce el flujo de fluido de transferencia de calor proveniente del circuito auxiliar 25, es decir, se reduce la carga térmica ficticia aplicada al lado frío 7F de la bomba de calor desde el circuito auxiliar 25.

Como la temperatura del fluido de transferencia de calor del circuito auxiliar 25 es aproximadamente igual a la temperatura ambiente, y por lo tanto más alta que las temperaturas en el circuito de enfriamiento 9, la reducción del flujo a través de la válvula de control 35 provoca una reducción en la temperatura T9<act>y, por lo tanto, una reducción en el error entre T9<act>y T9<set>.

Viceversa, si la temperatura T9<act>medida por el sensor 49 es más baja que la temperatura T9<set>, la válvula de control 35 que controla el flujo desde el circuito auxiliar 25 se abre para aumentar el flujo de fluido de transferencia de calor a temperatura ambiente suministrado al circuito de enfriamiento 9, es decir, para aumentar la carga ficticia en el lado frío de la bomba de calor 7.

Un segundo bucle de control de temperatura en el circuito de calentamiento 11 puede operar de manera similar, por ejemplo, ajustando la temperatura T11<act>detectada por el sensor de temperatura 53 para mantener esta temperatura en o alrededor de un valor del punto de consigna T11<set>.

El segundo bucle de control puede utilizar un algoritmo de ajuste, por ejemplo, un algoritmo PID (Proporcional Integral Derivativo) que, en base a un error entre T11<set>y T11<act>, genera una señal para regular la válvula de control 37 que controla el flujo desde el circuito auxiliar 25 hacia el circuito de calentamiento 11. El ajuste se puede realizar de la siguiente manera. Si T11<act><T11<set>, la bomba de calor 7 suministra demasiado poco calor al circuito de calentamiento 11. Con el fin de reducir el error entre el valor real de temperatura T11<act>y el valor del punto de consigna T11<set>, la válvula de control 37 se cierra gradualmente, para reducir el flujo de fluido de transferencia de calor proveniente del circuito auxiliar 25, es decir, la carga térmica ficticia aplicada al lado caliente 7C de la bomba de calor desde el circuito auxiliar 25.

Como la temperatura del fluido de transferencia de calor proveniente del circuito auxiliar 25 es aproximadamente igual a la temperatura ambiente, y por lo tanto más baja que las temperaturas en el circuito de calentamiento 11, la reducción del flujo a través de la válvula de control 37 provoca un aumento en la temperatura T11<act>y, por lo tanto, una reducción en el error entre T11<act>y T11<set>.

Viceversa, si la temperatura T11<act>>T11<set>, la válvula de control 37 que controla el flujo desde el circuito auxiliar 25 se abre para aumentar el flujo de fluido de transferencia de calor a temperatura ambiente suministrado al circuito de calentamiento 11.

Con el procedimiento descrito anteriormente se logra un equilibrio de las cargas térmicas en el lado caliente 7C y en el lado frío 7F de la bomba de calor 7 mediante las cargas térmicas ficticias constituidas por el fluido de transferencia de calor suministrado respectivamente por la válvula de control 35 al circuito de enfriamiento 9 y por la válvula de control 37 al circuito de calentamiento 11.

En algunas condiciones de funcionamiento, la carga térmica en el lado frío y/o en el lado caliente de la bomba de calor 7 puede estar ausente. Por ejemplo, la carga térmica en el lado frío 7F de la bomba de calor 7 puede estar ausente si ya no se dispensa la bebida en la estación de embotellado en la unidad operativa 3A. De manera similar, la carga térmica en el lado caliente 7C de la bomba de calor 7 puede estar ausente si se interrumpe el flujo de botellas a calentar en el túnel de calentamiento en la unidad operativa 3B.

En caso del primer evento, la válvula de control 35 suministra fluido de transferencia de calor a temperatura ambiente al circuito de enfriamiento 9, creando o manteniendo una carga térmica ficticia en el lado frío 7F de la bomba de calor 7. En el caso del segundo evento, la válvula de control 37 suministra fluido de transferencia de calor a temperatura ambiente al circuito de calentamiento 11, creando o manteniendo una carga térmica ficticia en el lado caliente 7C de la bomba de calor 7.

En algunas realizaciones, cuando no hay una carga térmica real en el lado caliente 7C o en el lado frío 7F de la bomba de calor 7, los valores del punto de consigna T11<set>y T9<set>pueden modificarse con respecto a los valores utilizados cuando hay cargas térmicas reales. De esta manera, la respuesta del sistema es más rápida cuando se vuelve a aplicar la carga térmica real correspondiente.

Con el procedimiento descrito, el sistema termodinámico 5 se mantiene equilibrado incluso si falta uno o ambos de las cargas térmicas reales en la unidad operativa 3A y en la unidad operativa 3B, por ejemplo, debido a una transitoria.

En la realización descrita anteriormente, el procedimiento para controlar el sistema termodinámico 5 utiliza dos bucles de regulación independientes para los circuitos de enfriamiento 9, 9S y los circuitos de calentamiento 11, 11S, que utilizan, como parámetro controlado, respectivamente: la temperatura del fluido de transferencia de calor en la entrega del lado frío 7F de la bomba de calor 7 (temperatura medida por el sensor de temperatura 49); y la temperatura del fluido de transferencia de calor en la entrega del lado caliente 7C de la bomba de calor 7 (temperatura medida por el sensor de temperatura 53).

En otras realizaciones, cuando se proporcionan el circuito de enfriamiento secundario 9S y el circuito de calentamiento secundario 11S con los respectivos sensores de temperatura 71 y 91, los bucles de control de las válvulas 35 y 37 pueden utilizar como parámetros controlados respectivamente: la temperatura medida por el sensor de temperatura 71 en el circuito de enfriamiento secundario 9S; y la temperatura medida por el sensor de temperatura 91 en el circuito de calentamiento secundario 115. La lógica de control puede ser la misma que se describe anteriormente. En este caso, los valores reales de temperatura T9<act>y T11<act>serán las temperaturas medidas por los sensores 71 y 91, mientras que las temperaturas del punto de consigna T9<set>y T11<set>serán los valores a los que los bucles de control tenderán a llevar las temperaturas medidas en el circuito de enfriamiento secundario y en el circuito de calentamiento secundario 11S. En este caso, la temperatura detectada por el sensor de temperatura 49 será ligeramente más alta que la temperatura T9<act>, mientras que la temperatura detectada por el sensor de temperatura 53 será ligeramente más baja que la temperatura T11<act>.

En las dos realizaciones del procedimiento de control descritas anteriormente, las dos válvulas de tres vías 65 y 85 no cumplen ninguna función y podrían ser omitidas. Viceversa, si se proporcionan los cuatro sensores de temperatura 49, 53, 71, 91 y las dos válvulas de tres vías 65, 85, se puede implementar una lógica de control que siga una temperatura del punto de consigna en el circuito de enfriamiento secundario 9S y en el circuito de calentamiento secundario 11S, y una temperatura del punto de consigna en el circuito de enfriamiento 9 y en el circuito de calentamiento 11.

En este caso, con referencia al lado frío del sistema termodinámico 5, se establecen las temperaturas del punto de consigna T9<set>y T9S<set>para las temperaturas relacionadas con los sensores de temperatura 49 y 71. Un primer bucle de control con un algoritmo, por ejemplo, un algoritmo PID, corrige un error entre el punto de ajuste T9S<set>y la temperatura T9S<act>medida por el sensor de temperatura 71. Este primer bucle de control actúa sobre la válvula de tres vías 65, modular el flujo de fluido de transferencia de calor a través del intercambiador de calor 61 y a través del ramal 9B. Por ejemplo, si la temperatura T9S<act>es menor que T9S<set>, la válvula de tres vías 65 se controlará de manera que se reduzca el flujo de fluido de transferencia de calor a través del intercambiador de calor 61 y, por lo tanto, aumente el flujo a través del ramal 9B. Ocurre lo contrario si T9S<act>>T9S<set>.

Lo mismo ocurre en el lado de los circuitos de calentamiento 11 y 11S. Un bucle de control, utilizando por ejemplo un algoritmo PID, controla la válvula de tres vías 85 de acuerdo con un posible error entre la temperatura T11S<act>medida por el sensor de temperatura 91 y la temperatura del punto de consigna T 11S<set>.

Al mismo tiempo, los bucles de control de las válvulas de control 35 y 37 modulan la apertura o cierre de las válvulas 35, 37, y por lo tanto los flujos de fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar 25 hacia el circuito de enfriamiento 9 y hacia el circuito de calentamiento 11, respectivamente, para mantener las temperaturas T9<act>y T11<act>medidas por los sensores de temperatura 49 y 53 alrededor del valor del punto de consigna (T9<set>y T11<set>, respectivamente). Los valores del punto de consigna T9<set>y T11<set>pueden fijarse en función de T9S<set>y T11S<set>, por ejemplo, estableciendo una diferencia de algunos grados Celsius (normalmente de 1-5 °C, preferentemente de 2-4 °C) entre T9S<set>y T9<set>, y entre T11S<set>y T11<set>. La diferencia puede ser corregida, o puede ser una función de otros parámetros de funcionamiento, por ejemplo, la carga térmica instantánea.

De acuerdo con realizaciones particularmente ventajosas, las válvulas de control 35 y 37 pueden tener dos umbrales de apertura máxima y apertura mínima, respectivamente. Por ejemplo, el umbral máximo de apertura puede corresponder a una apertura total (apertura del 100 %) de la válvula respectiva, mientras que el umbral mínimo de apertura puede corresponder a un cierre total (apertura del 0 %) de la válvula respectiva. Sin embargo, esto no es estrictamente necesario. En algunas realizaciones, los umbrales pueden ser, por ejemplo, 90 % de apertura (umbral máximo de apertura) y 10 % (umbral mínimo de apertura), respectivamente. En realizaciones ventajosas, el umbral de apertura mínimo y el umbral de apertura máximo se pueden establecer entre el 0 % y el 30 %. En algunos ejemplos, por ejemplo, el umbral mínimo puede ser aproximadamente del 5 % y el umbral máximo puede ser aproximadamente del 15 %. Los valores mencionados se dan únicamente a modo de ejemplo no limitante.

Como se desprenderá claramente de la siguiente descripción, los umbrales de apertura máxima y mínima no son límites físicos impuestos a las válvulas de control. Si los bucles de control respectivos lo requieren, las válvulas pueden abrirse más allá del valor umbral máximo y/o cerrarse más allá del valor umbral mínimo. Los valores umbral de apertura máxima y apertura mínima tienen la función de correlacionar el grado de apertura de las válvulas de control (y, por lo tanto, la magnitud de los flujos respectivos y de las cargas térmicas ficticias representadas por ellos) con el ajuste de la capacidad térmica de la bomba de calor.

De hecho, los valores umbral se pueden utilizar para actuar en combinación sobre la capacidad térmica de la bomba de calor 7 y sobre las válvulas de control 35, 37 del flujo de fluido de transferencia de calor alimentado en el circuito de enfriamiento 9 y el circuito de calentamiento 11. En otras palabras, de acuerdo con las realizaciones descritas en la presente memoria, el dispositivo de control 43 puede actuar no solo sobre las válvulas de control de flujo 35 y 37, sino también sobre la capacidad térmica de la bomba de calor 7 en función de los valores de apertura y cierre de las dos válvulas de control 35, 37, que regulan la carga térmica ficticia en el lado frío 7F y en el lado caliente 7C de la bomba de calor 7.

Con este fin, según algunas realizaciones, el dispositivo de control 43 puede ejecutar un algoritmo para gestionar la capacidad térmica de la bomba de calor 7 de la siguiente manera.

Si al menos una de las dos válvulas de control 35, 37 alcanza el valor mínimo de umbral respectivo, es decir, el umbral máximo de cierre, o cae por debajo de él, se aumenta la capacidad de la bomba de calor 7. El aumento puede ser escalonado. De hecho, el logro de una condición de cierre máximo de una u otra de las dos válvulas de control 35, 37 significa que con la capacidad térmica actualmente establecida no es posible lograr un equilibrio correcto entre las cargas térmicas del lado frío 7F y del lado caliente 7C de la bomba de calor 7. Con el fin de evitar la inestabilidad en la gestión del algoritmo de control, se puede proporcionar ventajosamente que la capacidad térmica de la bomba de calor 7 se incremente solo si se mantiene la condición de apertura mínima de una u otra de las dos válvulas de control 35, 37 durante un tiempo superior a un intervalo de tiempo predeterminado t1.

Además, el algoritmo para gestionar la bomba de calor 7 puede permitir reducir la capacidad térmica de la bomba de calor 7 si ambas válvulas de control 35, 37 han alcanzado el umbral máximo de apertura. También en este caso, para evitar la inestabilidad del algoritmo de control, la capacidad térmica de la bomba de calor 7 puede reducirse solo si se mantiene la condición mencionada anteriormente (alcanzar o superar los umbrales máximos de apertura) durante un período de tiempo t2, que puede ser el mismo o diferente de t1.

Si ambas válvulas de control 35 y 37 están en el valor máximo de apertura o por encima de él, esto significa que están suministrando la carga térmica ficticia máxima al lado caliente 7C y al lado frío 7F de la bomba de calor 7. Cuando se cumple esta condición, es ventajoso reducir la capacidad térmica de la bomba de calor 7 y, por consiguiente, reducir las cargas ficticias.

Básicamente, los umbrales máximos de apertura de las válvulas para regular la bomba de calor se utilizan solo cuando ambas válvulas superan este valor. Si una de las dos válvulas de control requiere una apertura mayor que el valor umbral máximo de apertura, con el fin de mantener un cierto punto de ajuste de temperatura, la válvula está libre de abrirse hasta el valor requerido por el control (incluso más alto que el valor umbral superior para la regulación de la bomba de calor). La condición por la cual la capacidad de la bomba de calor 7 se reduce solo si tanto las válvulas de control 35 como 37 superan el valor umbral superior, evita una reducción en la capacidad térmica de la bomba de calor 7 como resultado de exceder el umbral de apertura máxima solo por una de las dos válvulas de control. Esta condición podría llevar a una reducción en el porcentaje de apertura de la otra válvula de control hasta su límite inferior, perdiendo el control de la válvula.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema termodinámico (5) que comprende: una bomba de calor (7); un circuito de enfriamiento (9) adaptado para hacer circular un fluido de transferencia de calor en relación de intercambio de calor con un lado frío (7F) de la bomba de calor (7); un circuito de calentamiento (11) adaptado para hacer circular un fluido de transferencia de calor en relación de intercambio de calor con un lado caliente (7C) de la bomba de calor (7); en el que la bomba de calor (7) está adaptada para transferir calor desde el circuito de enfriamiento (9) al circuito de calentamiento (11); en el que

^ e l circuito de enfriamiento (9) está conectado a un circuito auxiliar (25) del sistema termodinámico (5), para intercambiar un flujo de fluido de transferencia de calor con el circuito auxiliar (25); en el que se proporciona una primera válvula de control de flujo (35) en el circuito auxiliar (25) para regular el flujo desde el circuito auxiliar (25) hacia el circuito de enfriamiento (9);

^ e l circuito de calentamiento (11) está conectado a dicho circuito auxiliar (25) para intercambiar un flujo de fluido de transferencia de calor con el circuito auxiliar (25); en el que se proporciona una segunda válvula de control de flujo (37) en el circuito auxiliar (25) para regular el flujo desde el circuito auxiliar (25) hacia el circuito de calentamiento (11);

en el que el flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar (25) al circuito de calentamiento (11) y el flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar (25) al circuito de enfriamiento (9) representan cargas térmicas ficticias respectivas en el lado caliente y en el lado frío de la bomba de calor (7), la modulación de dichas cargas térmicas permite el equilibrio térmico del circuito de calentamiento y del circuito de enfriamiento; en el que el circuito de enfriamiento (9) está conectado de manera fluida al circuito auxiliar (25) a través de una conexión de extracción (27), para extraer el fluido de transferencia de calor del circuito de enfriamiento (9) y transferir el fluido de transferencia de calor al circuito auxiliar (25), y una conexión de suministro de transferencia de calor (29), para suministrar el fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar (25) al circuito de enfriamiento (9); y en el que el circuito de calentamiento (11) está conectado de manera fluida al circuito auxiliar (25) a través de una conexión de extracción (31), para extraer el fluido de transferencia de calor del circuito de calentamiento (11) y transferir el fluido de transferencia de calor al circuito auxiliar (25), y una conexión de suministro de transferencia de calor (33), para suministrar el fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar (25) al circuito de calentamiento (11); y en el que se proporciona una bomba de circulación (39) en el circuito auxiliar (25) para facilitar la circulación del fluido de transferencia de calor en el circuito auxiliar.

2. El sistema termodinámico (5) de la reivindicación 1, en el que el circuito auxiliar (25) comprende un sistema de extracción de calor (41) para extraer calor del fluido de transferencia de calor que fluye en el mismo, configurado para extraer calor a una temperatura intermedia entre una temperatura mínima dentro del circuito de enfriamiento (9) y una temperatura máxima dentro del circuito de calentamiento (11); y en el que el sistema de extracción de calor (41) del circuito auxiliar (25) está preferentemente configurado para intercambiar calor a temperatura ambiente; y en el que el sistema de extracción de calor (41) es preferentemente un circuito cerrado, y puede comprender, en particular, un intercambiador aire/fluido de transferencia de calor.

3. El sistema termodinámico de la reivindicación 2, en el que la entrada del sistema de extracción de calor (41) del circuito auxiliar (25) está conectada de manera fluida a la conexión de extracción (27), para extraer el fluido de transferencia de calor del circuito de enfriamiento (9), y a la conexión de extracción (31), para extraer el fluido de transferencia de calor del circuito de calentamiento (11); y en el que la salida del sistema de extracción de calor (41) está conectada de manera fluida a la conexión de suministro de transferencia de calor (29), para suministrar el fluido de transferencia de calor al circuito de enfriamiento (9), y a la conexión de suministro de transferencia de calor (33), para suministrar el fluido de transferencia de calor al circuito de calentamiento (11); de modo que los caudales de fluido de transferencia de calor extraído tanto del circuito de enfriamiento (9) como del circuito de calentamiento (11) fluyen a través del sistema de extracción de calor (41).

4. El sistema termodinámico (5) de una o más de las reivindicaciones anteriores, que además comprende: un sistema de control (43) provisto de primeros miembros de control adaptados para modular la apertura de la primera válvula de control de flujo (35) de acuerdo con una primera temperatura controlada asociada al circuito de enfriamiento (9); y con segundos miembros de control adaptados para modular la apertura de la segunda válvula de control de flujo (37) de acuerdo con una segunda temperatura controlada asociada al circuito de calentamiento (11).

5. El sistema termodinámico (5) de la reivindicación 4, en el que los primeros miembros de control comprenden un primer bucle para controlar la primera válvula de control de flujo (35), configurado: para aumentar la apertura de la primera válvula de control de flujo (35) si la primera temperatura controlada es menor que un umbral mínimo; y para disminuir la apertura de la primera válvula de control de flujo (35) si la primera temperatura controlada es mayor que un umbral máximo; y/o en el que los primeros miembros de control comprenden un segundo bucle para controlar la segunda válvula de control de flujo (37), configurado: para aumentar la apertura de la segunda válvula de control de flujo (37) si la segunda temperatura controlada es mayor que un umbral máximo; y para disminuir la apertura de la segunda válvula de control de flujo (37) si la segunda temperatura controlada es menor que un umbral mínimo.

6. El sistema termodinámico (5) de la reivindicación 4 o 5, en el que el sistema de control (43) está configurado para aumentar o disminuir la capacidad de la bomba de calor (7) de acuerdo con el grado de apertura de la primera válvula de control de flujo (35) y de la segunda válvula de control de flujo (37); y en el que preferentemente el sistema de control (43) está configurado:

para aumentar la capacidad térmica de la bomba de calor (7) si al menos una de dicha primera válvula de control de flujo (35) y segunda válvula de control de flujo (37) alcanza un umbral de apertura mínimo respectivo o un valor por debajo de dicho umbral;

para disminuir la capacidad térmica de la bomba de calor (7) si tanto la primera válvula de control de flujo (35) como la segunda válvula de control de flujo (37) alcanzan sus respectivos umbrales máximos de apertura o valores por encima de dichos umbrales.

7. El sistema termodinámico (5) de una o más de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

- un primer sensor de temperatura (49; 71) adaptado para detectar la temperatura del fluido de transferencia de calor en el circuito de enfriamiento (9), preferentemente para detectar la temperatura del fluido de transferencia de calor en la entrada de la bomba de calor (7);

- un segundo sensor de temperatura (53; 91) adaptado para detectar la temperatura del fluido de transferencia de calor en el circuito de calentamiento (11), preferentemente para detectar la temperatura del fluido de transferencia de calor en la salida de la bomba de calor (7).

8. El sistema termodinámico (5) de la reivindicación 7 cuando depende de una o más de las reivindicaciones 5 a 6 en el que:

la primera temperatura controlada es la temperatura detectada por el primer sensor de temperatura (49; 71); y/o

la segunda temperatura controlada es la temperatura detectada por el segundo sensor de temperatura (53; 91).

9. El sistema termodinámico (5) de una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que el circuito de enfriamiento (9) comprende un intercambiador de calor de enfriamiento (61), donde el fluido de transferencia de calor que fluye en el circuito de enfriamiento (9) absorbe calor de un circuito de enfriamiento secundario (9S); y en el que el circuito de enfriamiento (9) preferentemente comprende un sistema de derivación (9A, 63, 67) adaptado para reducir o interrumpir el flujo del fluido de transferencia de calor en el intercambiador de calor de enfriamiento (61) en caso de que no haya carga térmica, o solo haya una carga térmica reducida en el circuito de enfriamiento secundario (9S), manteniendo el fluido de transferencia de calor hacer circular en el circuito de enfriamiento (9); y preferentemente además comprende un tercer sensor de temperatura (71) adaptado para detectar una temperatura en el circuito de enfriamiento secundario (9S), y en el que la primera temperatura controlada asociada con el circuito de enfriamiento (9) es la temperatura detectada por el tercer sensor de temperatura (71).

10. El sistema termodinámico (5) de una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que el circuito de calentamiento (11) comprende un intercambiador de calor de calentamiento (81), donde el fluido de transferencia de calor que fluye en el circuito de calentamiento (11) transfiere calor a un circuito de calentamiento secundario (11S); y en el que el circuito de calentamiento (11) preferentemente comprende un sistema de derivación (11A, 83, 87) adaptado para reducir o interrumpir el flujo del fluido de transferencia de calor en el intercambiador de calor de calentamiento en caso de que no haya carga térmica, o solo haya una carga térmica reducida en el circuito de calentamiento secundario (11S), manteniendo el fluido de transferencia de calor hacer circular en el circuito de calentamiento (11); y preferentemente además comprende un cuarto sensor de temperatura (91) adaptado para detectar una temperatura en el circuito de calentamiento secundario (11S), y en el que la segunda temperatura controlada asociada con el circuito de calentamiento (11) es la temperatura detectada por el cuarto sensor de temperatura (91).

11. El sistema termodinámico (5) de la reivindicación 10 comprende un sistema de ajuste fino para regular la temperatura en el circuito de enfriamiento secundario (9S), que incluye una válvula de control de flujo (65) para controlar el flujo en el intercambiador de calor de enfriamiento (61) de acuerdo con una temperatura detectada en el circuito de enfriamiento secundario (9S); y en el que dicha válvula de control de flujo (65) en el intercambiador de calor de enfriamiento (61) es preferentemente una válvula de tres vías que modula el flujo a través del intercambiador de calor de enfriamiento (61) y a través de un ramal de derivación (9B) del intercambiador de calor de enfriamiento (61).

12. El sistema termodinámico (5) de la reivindicación 10 o 11, que comprende un sistema de ajuste fino para regular la temperatura en el circuito de calentamiento secundario (11S), que incluye una válvula de control de flujo (85) para controlar el flujo en el intercambiador de calor de calentamiento (81) de acuerdo con una temperatura detectada en el circuito de calentamiento secundario (11S); y en el que dicha válvula de control de flujo (85) en el intercambiador de calor de calentamiento (81) es preferentemente una válvula de tres vías que modula el flujo a través del intercambiador de calor de calentamiento (81) y a través de un ramal de derivación (11B) del intercambiador de calor de calentamiento (81).

13. Una planta (2) que comprende: una primera unidad operativa (3A) de la cual se debe extraer calor a una primera temperatura; una segunda unidad operativa (3B) a la cual se debe suministrar calor a una segunda temperatura; un sistema termodinámico (5) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores; en el que el circuito de enfriamiento (9) del sistema termodinámico (5) está en relación de intercambio de calor con la primera unidad operativa (3A); y en el que el circuito de calentamiento (11) está en relación de intercambio de calor con la segunda unidad operativa (3B).

14. Un procedimiento para transferir calor en una planta o proceso que comprende una primera unidad operativa (3A) y una segunda unidad operativa (3B); en el que el procedimiento comprende los siguientes pasos:

hacer circular un fluido de transferencia de calor en un circuito de enfriamiento (9) intercambiar calor con la primera unidad operativa (3A) y con un lado frío (7F) de una bomba de calor (7);

extraer calor a una primera temperatura de la primera unidad operativa (3A) a través de la bomba de calor (7) y el circuito de enfriamiento (9);

hacer circular un fluido de transferencia de calor en un circuito de calentamiento (11) intercambiar calor con la segunda unidad operativa (3B) y con un lado caliente (7C) de la bomba de calor (7);

suministrar calor a una segunda temperatura a la segunda unidad operativa (3B) a través de la bomba de calor (7) y el circuito de calentamiento (11);

transferir un primer flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito de enfriamiento (9) a un circuito auxiliar (25);

transferir un segundo flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito de calentamiento (11) al circuito auxiliar (25);

intercambiar calor entre el primer flujo de fluido de transferencia de calor y el segundo flujo de fluido de transferencia de calor y una fuente de calor a una temperatura intermedia entre la primera temperatura y la segunda temperatura;

transferir un tercer flujo de fluido de transferencia de calor a la temperatura intermedia desde el circuito auxiliar (25) al circuito de enfriamiento (9), y un cuarto flujo de fluido de transferencia de calor a la temperatura intermedia desde el circuito auxiliar (25) al circuito de calentamiento (11) facilitado por medio de una bomba de circulación (39).

15. El procedimiento de la reivindicación 14, que comprende el paso de equilibrar la carga térmica en el lado frío y en el lado caliente de la bomba de calor (7) mediante la modulación del tercer flujo de fluido de transferencia de calor y el cuarto flujo de fluido de transferencia de calor.

16. El procedimiento de la reivindicación 14 o 15, que además comprende el paso de ajustar la capacidad térmica de la bomba de calor (7) de acuerdo con el tercer flujo de fluido de transferencia de calor y el cuarto flujo de fluido de transferencia de calor.

17. El procedimiento de la reivindicación 14 o 15 o 16, que comprende los siguientes pasos:

modular el tercer flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar (25) al circuito de enfriamiento (9) de acuerdo con un parámetro controlado que indica la carga térmica en el circuito de enfriamiento (9);

modular el cuarto flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar (25) al circuito de calentamiento (11) de acuerdo con un parámetro controlado que indica la carga térmica en el circuito de calentamiento (11).

18. El procedimiento de la reivindicación 17, que comprende los pasos de:

modular el tercer flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar (25) al circuito de enfriamiento (9) mediante una primera válvula de control (35) con apertura controlada;

modular el cuarto flujo de fluido de transferencia de calor desde el circuito auxiliar (25) al circuito de calentamiento (11) mediante una segunda válvula de control (37) con apertura controlada.

19. El procedimiento de una o más de las reivindicaciones 14 a 18, que comprende los pasos de:

disminuir la capacidad térmica de la bomba de calor (7) si tanto el tercer flujo como el cuarto flujo de fluido de transferencia de calor son iguales o mayores que los respectivos umbrales máximos y/o si ambas válvulas de control (35, 37) que controlan el tercer y el cuarto flujo de fluido de transferencia de calor han alcanzado o superado los respectivos umbrales máximos de apertura;

aumentar la capacidad térmica de la bomba de calor (7) si al menos uno del tercer y cuarto flujo de fluido de transferencia de calor es igual o inferior a un umbral mínimo respectivo y/o si al menos una de las dos válvulas de control (35, 37) que controlan el tercer y el cuarto flujo de fluido de transferencia de calor ha alcanzado o ha caído por debajo de dichos umbrales mínimos de apertura.