WO 2004/025388 Al ?????????????????????????????????
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SISTEMA Y MÉTODO PARA CONTROLAR LA TEMPERATURA EN SISTEMAS DE
REFRIGERACIÓN Y SISTEMAS DE CALENTAMIENTO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN I . Campo de la Invención La presente invención se refiere generalmente a sistemas de refrigeración y a sistemas de calentamiento para productos consumibles, y particularmente para controlar la temperatura de tales sistemas con el objeto de optimizar la conservación de energía. II. Descripción de la Técnica Relacionada Los enfriadores para bebida se utilizan en todo el mundo para ofrecer un suministro económico de productos consumibles en tiendas de ventas al menudeo, expendios y otros puntos de distribución al público (se conocen a continuación colectivamente como tiendas de ventas al menudeo) . Los enfriadores de bebida utilizan dispositivos de enfriamiento para mantener el producto a una temperatura de consumo por debajo de la temperatura ambiente. Como se sabe, los dispositivos de enfriamiento incluyen típicamente un compresor para comprimir un refrigerante y un evaporador para evaporar el refrigerante. Estos enfriadores de bebidas refrigeradas requieren energía para operar de tal manera que es deseable que un producto para su venta sea mantenido a una temperatura durante las horas de negocios y a una segunda temperatura más elevada que la primera temperatura durante 2
las horas en las cuales no se efectúan operaciones comerciales y esto con el objeto de ahorrar la energía. Por ejemplo, el encargado de una tienda de ventas al menudeo ajustará un enfriador de bebida para que opere a una temperatura de 3o Celsius (C) durante las horas de negocios y a 10 °C durante las horas en las cuales no se efectúan operaciones comerciales. Por consiguiente, el encargado de la tienda de ventas al menudeo tendrá menores gastos de energía que si ajustara el dispositivo de enfriamiento a 3°C todo el tiempo. Una técnica para variar la temperatura del dispositivo de enfriamiento es que el enfriador de bebida sea ajustado manualmente al principio y al final del día de negocios. El ajuste manual es habitualmente efectuado por un empleado, pero a veces esto no se lleva a cabo debido al olvido del empleado. Asimismo, pueden requerirse de 30 minutos o más para llevar el contenido a una temperatura de consumo de tal manera que el producto puede no encontrarse a la temperatura de consumo deseada cuando abre la tienda de ventas al menudeo. Sistemas más avanzados emplean un reloj para accionar el cambio de temperatura de operación, aún cuando esto puede ser problemático si la tienda tiene horarios diferentes de operación los diferentes días de la semana, si la tienda cambia sus horarios de operación o si la hora cambia estacionalmente . Otros sistemas utilizan detectores de 3
movimiento para determinar la presencia de clientes en la cercanía del enfriador de bebidas y si se determina la presencia de dichos clientes, mantienen la temperatura de operación normal del enfriador de bebida. De la misma manera, máquinas expendedoras que sirven bebidas o alimentos tibios o calientes pueden adolecer de deficiencias semejantes en cuanto al manejo de la energía. Para mantener la bebida o el alimento a su temperatura de consumo (por ejemplo, por encima de la temperatura ambiente), el aparato puede accionar continuamente el dispositivo de calentamiento del aparato o bien puede utilizar un sistema controlado manualmente o bien a través de un reloj para accionar el dispositivo de calentamiento en vario momentos durante el día o la semana. Como se puede observar, existe la necesidad no satisfecha en la industria de contar con un enfriador de bebida optimizado en cuanto a eficiencia de energía y calidad de producto, y totalmente automatizado. COMPENDIO DE LA INVENCIÓN La presente invención ofrece sistemas y métodos para controlar de temperatura en sistemas de refrigeración como por ejemplo, enfriadores de bebida, o sistemas de calentamiento como por ejemplo surtidores de café, con el objeto de optimizar el desempeño funcional y los ahorros de energía. La presente invención aprende los patrones de uso 4
y/o actividad relacionados con un sistema de refrigeración o un sistema de calentamiento (se conoce a continuación generalmente como un aparato) y acciona el dispositivo de control de temperatura (por ejemplo, un dispositivo de enfriamiento o un dispositivo de calentamiento) para mantener una temperatura de operación óptima durante periodos de uso o actividad (por ejemplo, cuando la tienda de ventas al menudeo en donde se localiza el aparato está abierta para realizar operaciones comerciales) y acciona el dispositivo de control de temperatura para mantener la temperatura óptima para ahorrar energía durante períodos de no uso o inactividad (por ejemplo, cuando la tienda de ventas al menudeo está cerrada) . El uso o actividad es determinado utilizando un sensor de uso que puede incluir uno o varios de los siguientes: un detector de movimiento, un sensor de puerta, un detector de vibración, compra de productos o cualquier otro dispositivo adecuado para monitorear o detectar la actividad o uso que se relaciona con el aparato. Se registra el uso y/o actividad durante un lapso de tiempo y después se determina un programa óptimo para activar el dispositivo de calentamiento y/o enfriamiento para operaciones regulares y para operaciones de ahorro de energía. El uso y/o actividad se monitorea continuamente y en caso de cambio, la presente invención modificará el programa y accionará el dispositivo de calentamiento y/o enfriamiento de manera correspondiente.
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Según un aspecto de la presente invención, una unidad de control de un sistema de refrigeración de conformidad con la presente invención, recibe y registra datos de actividad como por ejemplo aberturas de puerta y/o detección en la presencia humana y/o compra de producto en la cercanía del sistema de refrigeración, y después establece las horas de inicio y terminación de un modo de ahorro de energía para el sistema de refrigeración durante un período de tiempo, como por ejemplo una semana. La unidad de control calcula el tiempo para reiniciar el ciclo del compresor al final del modo de ahorro de energía de tal manera que el producto esté a la temperatura correcta al momento del primer uso. Como parte de la función de ahorro de energía, las lámparas en el sistema de refrigeración se apagan y se encienden otra vez a través de la unidad de control según los datos de actividad. Una vez que la unidad de control ha implementado un programa de modo de ahorro de energía con base en patrones de uso, no se requiere del monitoreo por hora o por día para proporcionar un producto a la temperatura correcta durante las horas de operaciones comerciales de la tienda de ventas al menudeo. De manera provechosa, la unidad de control no depende del tiempo real sino de la actividad y por consiguiente puede ser utilizada en cualquier zona de tiempo global. Además, los datos de uso recopilados por la unidad de control pueden ser utilizados por la tienda de ventas al menudeo para determinar 6
los patrones de tráfico en la cercanía del enfriador de bebida . Una modalidad de la presente invención ofrece un sistema para controlar un aparato, en donde el aparato comprende un dispositivo de control de temperatura, el sistema comprende un sensor de uso que genera una señal basada en el uso del aparato (o actividad asociada con el aparato) y una unidad de control que está en comunicación con el sensor de uso y que genera una señal de control a proporcionar al dispositivo de control de temperatura, en donde la señal de control se basa por lo menos parcialmente en señales históricas recibidas de un sensor de uso. El sensor de uso puede comprender un sensor de actividad para determinar la actividad humana en la cercanía del aparato y/o detector de presencia humana. El detector de presencia humana puede comprender por lo menos uno de los siguientes: un detector de movimiento, un sensor infrarrojo y un detector de vibraciones. El aparato puede incluir un compartimiento de almacenamiento accesible a través de una puerta, y en tales casos, el sensor de uso puede comprender un sensor de puerta. Además, la unidad de control puede almacenar varias señales recibidas del sensor de uso y después determinar un patrón de uso para el aparato con base en las señales almacenadas . La unidad de control puede entonces determinar un programa para implementar un modo de operación de ahorro de energía para el 7
aparato con base en el patrón de uso. El aparato puede incluir también luces de operación, y la unidad de control controla la operación de las luces de conformidad con señales históricas . Otra modalidad de la presente invención ofrece un sistema para el control de un sistema de ref igeración, en donde el sistema de refrigeración comprende un compartimiento de almacenamiento accesible a través de una puerta y un dispositivo de enfriamiento, el sistema comprende un detector de presencia humana que genera primeras señales con base en la presencia de un ser humano en la cercanía del detector, un sensor de puerta que genera segundas señales con base en las • aberturas de las puertas y una unidad de control que está en comunicación con el detector de presencia humana y sensor de puerta y que genera una señal de control a proporcionar al dispositivo de enfriamiento, en donde la señal de control se basa por lo menos parcialmente en una primera señal histórica y en una segunda señal histórica recibidas del detector de presencia humana y del sensor de puerta. Otra modalidad de la presente invención ofrece un método para controlar un sistema de refrigeración, en donde el sistema de refrigeración comprende un dispositivo de enfriamiento, el método comprende la recepción de unas señales de estado de detector de presencia humana provenientes de un detector de presencia humana con base en la presencia de un ser humano en 8
la cercanía del detector de presencia humana, la recepción de señales de abertura de puerta provenientes de un sensor de puerta con base en la abertura de una puerta del sistema de refrigeración, y el control del dispositivo de enfriamiento con base en una señal de control, en donde la señal de control se basa por lo menos parcialmente en el estado histórico del detector de presencia humana y señales de aberturas de puerta que se reciben del detector de presencia humana y del sensor de puerta. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Habiendo descrito la invención en términos generales, se hará referencia ahora a los dibujos adjuntos que no están necesariamente dibujados a escala, y en los cuales: La Figura 1 es una vista en perspectiva de un aparato de conformidad con una modalidad de la presente invención. La Figura 2 es un diagrama de bloques que ilustra una configuración de controlador de refrigeración de conformidad con una modalidad de la presente invención. La Figura 3 es una matriz ilustrativa de patrón de uso de conformidad con una modalidad de la presente invención. La Figura 4 es un diagrama de flujo de la operación de un sistema de refrigeración que utiliza una unidad de control de conformidad con una modalidad de la presente invención. La Figura 5 es un diagrama de flujo del paso de aprendizaje de la Figura 4 de conformidad con una modalidad de la 9
presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se describirá a continuación más cabalmente con referencia a los dibujos adjuntos en donde se muestran algunas de las modalidades de la invención, pero no todas. De hecho, estas invenciones pueden incorporarse en forma diferente y no deben considerarse limitadas a las modalidades presentadas aquí; al contrario, estas modalidades se proporcionan para que la divulgación cumpla con los requisitos legales aplicables. Números de referencia similares se refieren a elementos similares en todo el proceso . Con referencia a las Figuras, la Figura 1 muestra un aparato 10 que incluye una unidad 12 de conformidad con una modalidad de la presente invención. El aparato 10 es un sistema de refrigeración configurado como enfriador para bebidas para los propósitos de ilustrar la presente invención. Se contempla sin embargo que los beneficios de la presente invención se apliquen a todos los aparatos, incluyendo sistemas de calentamiento, sistemas de refrigeración tales como refrigerados, refrigeradores/congeladores, enfriadores, formadores de hielo, gabinetes refrigerados, celdas de almacenamiento frías, máquinas expendedoras, cámaras refrigerantes, surtidores de café, surtidores de sopa, surtidores de alimentos fríos/calientes.
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El enfriador para bebidas incluye un compartimiento de almacenamiento 14 accesible a través de una puerta 16. Un dispositivo de enfriamiento 18 mantiene el compartimiento de almacenamiento, y por consiguiente el producto contenido ahí a una temperatura de servicio deseada durante las horas de negocios. El dispositivo de enfriamiento 18 incluye un compresor 20, un condensador 22, y un evaporador (no ilustrado) , todos los cuales son bien conocidos en la técnica, en cuanto a estructuración, y por consiguiente, no es necesario describir el compresor 20, condensador 22 y evaporador 24 con detalles para los propósitos de la presente divulgación. El sistema de refrigeración 10 incluye también un sensor de puerta 26 y un sensor de temperatura 28 (ilustrado en líneas fantasma) , ambos sensores están en comunicación con la unidad de control 12. El sensor de puerta 26 puede ser cualquier conmutador adecuado capaz de detectar cuando la puerta 16 del enfriador de bebidas está abierta, como por ejemplo el modelo no. de Serie 63A SPST NC fabricado por The General Electric Company. El sensor de temperatura 28 se coloca preferentemente en la corriente de aire de retorno 30 para monitorear la temperatura del compartimiento de almacenamiento 14. En la modalidad ilustrada de la Figura 1, el sensor de temperatura 28 se localiza entre el plano posterior 29 y la pared posterior del compartimiento de 11
almacenamiento 14, y por consiguiente se ilustra en líneas fantasma. El sensor de temperatura 28 puede ser cualquier sensor de temperatura adecuado, pero es preferentemente un sensor de temperatura de estado sólido como por ejemplo el modelo no. 2322-640-63103, fabricado por Philips Electronics. Puesto que no hay ningún componente de función en el sistema que opera a partir de presión de vapor de un líquido, la operación del sistema de refrigeración es independiente de los cambios de la presión atmosférica. La unidad de control 12 se implementa preferentemente utilizando un microprocesador u otro dispositivo o circuito adecuado. La funcionalidad de la unidad de control 12, de conformidad con lo descrito aquí, puede proporcionarse a través de hardware, software, o una combinación de ellos. La unidad de control 12 incluye preferentemente un detector de presencia humana 32 y una interfaz de usuario 34. El detector de presencia humana 32 es un detector de movimiento en la modalidad ilustrada, aún cuando puede ser cualquier dispositivo adecuado capaz de detectar la presencia de un ser humano en la cercanía del sistema de refrigeración 10, como por ejemplo sensor infrarrojo o un sensor de vibraciones. Un detector de movimiento adecuado para su uso dentro del marco de la presente invención es el modelo no. 3RA-E 700570 fabricado por Murata Manufacturing Company. Cuando se utiliza este detector de movimiento, es preferible que las señales 12
recibidas a partir del detector de movimiento entre aproximadamente 300 y 500 milisegundos de duración se consideren para la detección de un ser humano, aún cuando puede ser deseable tener una duración de señal diferente para diferentes aplicaciones de la presente invención. Mientras el detector de presencia humano 32 se ilustra en la Figura 1 de manera integral con la unidad de control 12 y teniendo una zona de detección 36, el detector de presencia humana puede estar colocado a distancia del sistema de refrigeración 10 para definir sustancialmente la misma zona de detección o una zona de detección diferente (según lo deseado) . ün detector de presencia humana remoto puede comunicar con la unidad de control 12 ya sea por un dispositivo de comunicación inalámbrica o bien a través de una conexión alámbrica, como se sabe. Una interfaz de usuario 34 se proporciona para la unidad de control 12 para desplegar información al usuario y para facilitar el ingreso de información por parte del usuario. La interfaz de usuario puede tomar cualquier forma deseada, como por ejemplo, un teclado, un dispositivo de reconocimiento de voz, LCD, LED, pantalla táctil, infrarroja, etc. y combinaciones de las mismas. De conformidad con una modalidad de la presente invención, un vendedor de tienda al menudeo tiene por lo menos un sistema de refrigeración 1C que contiene por lo menos un producto enfriado disponible para su venta. El vendedor al menudeo 13
desea ofrecer el producto a una temperatura apropiada durante las horas de negocio y el vendedor al menudeo desea también disminuir el consumo de energía durante las horas que no son de negocios. La unidad de control 12 de conformidad con una modalidad de la presente invención aprende inicialmente el patrón diario de actividad en y/o cerca del sistema de refrigeración 10 durante un. periodo de tiempo (por ejemplo, una semana) , y después verifica e implementa un esquema de modo de ahorro de energía para operar el sistema de refrigeración en el modo de ahorro de energía en momentos apropiados durante el período de tiempo (por ejemplo, cada día de la semana. Específicamente, la unidad de control 12 registra las aberturas de puerta y la detección de la presencia humana en la cercanía del sistema de refrigeración durante un período de tiempo para determinar períodos de no uso dentro de un período de tiempo definido. Mientras tanto la abertura de puerta como la detección de presencia de ser humano se monitorean en la modalidad ilustrada de la presente invención, dentro del alcance de la presente invención se encuentra el monitoreo solamente de uno y otra, o bien de otro parámetro de operación e indicador del patrón de uso del sistema de refrigeración, como por ejemplo detector óptico, detector de ruido, etc. Para evitar una interpretación errónea, ciertas actividades pueden llevarse a cabo cuando la 14
tienda de ventas al menudeo está cerrada (por ejemplo, realmacenamiento del enfriador de bebidas, fondas de guardia de seguridad, etc. ) como actividad habitual, la unidad de control establece limites tanto para abertura de puerta como para detección de presencia humana dentro de un periodo de tiempo definido. Por ejemplo, en una modalidad de la presente invención, la unidad de control considera que la tienda de venta al menudeo está abierta si detecta ya sea la abertura de dos puertas o seis presencias humanas dentro de un periodo de 30 minutos. De otra forma, la unidad de control considera que la tienda de venta al menudeo está cerrada. Se observará sin embargo, que los limites y/o los lapsos de tiempo en evaluación pueden ser modificados a otros valores según lo deseado . Los periodos aprendidos de uso y no uso se utilizan por parte de la unidad de control 12 para determinar un esquema óptimo para cuando el sistema de refrigeración 10 operará en modo de operación normal o en modo de ahorro de energía. La unidad de control 12 verifica e implementa el esquema óptimo para el modo de ahorro de energía y monitorea continuamente las aberturas de puertas y la detección de presencia humana en la cercanía del sistema de ref igeración para identificar cambios en el patrón de uso aprendido y, en caso necesario, modifica el esquema implantado. Por ejemplo, la unidad de control 12 tiene una temperatura de 15
operación normal pre-configurada y una temperatura de operación, en modo de ahorro de energía pre-confígurado, en donde la temperatura de operación normal es inferior a la temperatura de operación de modo de energía. La unidad de control 12 opera como termostato para mantener la temperatura de operación deseada de conformidad con el modo de ahorro de energía implementado programado. Por ejemplo, el parámetro de temperatura de operación normal puede ajustarse a 1°C (Celsius) y el parámetro de temperatura de ahorro de energía puede ajustarse a 7°C, aún cuando estas temperaturas son simplemente ilustrativas. Además de ajustar la temperatura de operación durante el modo de ahorro de energía, la unidad de control incrementa la diferencia de temperatura (es decir, el número de grados arriba de la temperatura de operación que el compartimiento de almacenamiento puede elevarse antes del accionamiento del dispositivo de enfriamiento 18 con el objeto de disminuir de nuevo la temperatura a la temperatura de operación) . Por ejemplo, el diferencial de temperatura durante una operación normal es 1°C, en donde el diferencial durante el modo de ahorro de energía es 4°C. La unidad de control acciona preferentemente el ventilador de evaporador intermitentemente cuando el compresor está apagado con el objeto de reducir la velocidad a la cual la temperatura se eleva durante el modo de ahorro de energía. Así, durante las horas de negocio, el dispositivo de enfriamiento 18 opera 16
bajo el control de la unidad de control 12 para mantener la temperatura de operación normal dentro del compartimiento de almacenamiento 14, y una vez cerrado el negocio, el dispositivo de enfriamiento opera bajo el control de la unidad de control 12 para mantener la temperatura de ahorro de energía. Obsérvese que, como opción, la unidad de control puede ajustar el modo de ahorro de energía para empezar un número predeterminado de horas antes del cierre de la tienda puesto que el calentamiento del producto puede ser un proceso lento, especialmente con un manejo de ventilador eficiente.
La unidad de control 12 inicia los ciclos de enfriamiento de compresor del dispositivo de enfriamiento 18 para disminuir la temperatura del compartimiento de almacenamiento a la temperatura de operación normal en un tiempo apropiado antes de la abertura de tienda de venta al menudeo de tal manera que el producto del compartimiento de almacenamiento 14 esté a la temperatura de servicio correcta cuando abre la tienda de venta al menudeo. Mientras depende de la temperatura ambiente, se requiere generalmente de aproximadamente 1.5 - 3 horas (según la combinación y condiciones ambientes, tráfico y carga del aparato) para disminuir la temperatura del compartimiento de almacenamiento 16 de la temperatura de ahorro de energía a la temperatura de operación normal. El modo de operación de ahorro de energía controla no solamente la operación del dispositivo de enfriamiento 18, 17
sino que puede también controlar otros aspectos del sistema de refrigeración 10 lo que puede resultar en un consumo de energía reducido. Por ejemplo, en una modalidad de la presente invención, la unidad de control 12 controla la operación de la luz asociada con el sistema de refrigeración, como por ejemplo las luces que iluminan el producto dentro del compartimiento de almacenamiento 14 y/o las luces que iluminan las marcas asociadas con el sistema de refrigeración 10. Como en el caso de la operación del dispositivo de enfriamiento, la operación de las luces se basa en los patrones aprendidos de uso. En la modalidad divulgada, las luces permanecen encendidas durante un período predeterminado de tiempo después del cierre de la tienda de ventas al menudeo y se encienden a la hora aproximada de abertura de la tienda de ventas al menudeo. Por consiguiente, la presente invención elimina la necesidad que el personal de la tienda ajuste la operación del compresor al cierre de la tienda y arranque otra vez a la abertura de la tienda, o bien cambie el encendido y apagado interno y/o de anuncios. Supera también el problema inherente con el uso de relojes de tiempo real para accionar el sistema de refrigeración puesto que se adapta a cambio de tiempo y patrones de un usuario . Con referencia a la Figura 2, la unidad de control 12 conecta con números dispositivo, como por ejemplo el sensor de puerta 18
26, sensor de temperatura 28 y detector de presencia humana 32. El sensor de puerta 28 registra preferentemente la abertura de puerta, el punto de tiempo cuando la puerta fue abierta y el periodo de tiempo durante el cual la puerta estuvo abierta. Es decir, la unidad de control recibe una señal que indica la abertura de la puerta (y/o el cierre) y la unidad de control registra el evento en una memoria 34 que puede ser integral o separada de la unidad de control 12. El sensor de temperatura 28 monitorea la temperatura del compartimiento de almacenamiento 14 con el objeto de mantener la temperatura a la temperatura de operación o cerca de la temperatura de operación (es decir, ya sea normal o de ahorro de energía) . Además, el detector de presencia humana 32 monitorea ya sea el tráfico o la falta del mismo en la cercanía del sistema de refrigeración 10. Cuando un ser humano es detectado en la zona de detección 36 (véase Figura 1) del detector, entonces se envía una señal para la unidad de control 12 y el evento es registrado en la memoria 40. Además, la unidad de control 12 conecta el compresor 20, luces 42, ventilador de condensador 44 y ventilador de operador 46. La unidad de control 12 controla la operación de estos dispositivos de conformidad con el modo de operación. Por ejemplo, durante el modo de operación normal, el compresor 20, el ventilador de condensador 44 y los ventiladores de evaporador 46 son accionados selectivamente 19
por la unidad de control 12 para mantener la temperatura en el compartimiento de almacenamiento 14 (de conformidad con lo determinado por el sensor de temperatura 28) dentro del diferencial de temperatura predeterminado de la temperatura normal de tal manera que el producto se mantenga a una temperatura deseada para consumo. De la misma manera, durante la ejecución del modo de ahorro de energía, el compresor 20, ventilador de condensador 44 y ventiladores de evaporador 46 son accionados selectivamente para mantener la temperatura en el compartimiento de almacenamiento (de conformidad con lo determinado por el sensor de temperatura 28) dentro del diferencial de temperatura predeterminado de la temperatura de operación en modo de ahorro de energía de tal manera que las bebidas se mantengan a una temperatura deseada cuando la tienda de ventas al menudeo esté cerrada. Con referencia a la Figura 3, los pasos de aprendizaje, verificación y ejecución de la presente invención son generalmente conocidos. Como se ilustra, cada día se divide en 48 bloques de 30 minutos aún cuando se observará que otros intervalos de tiempo pueden utilizarse si se desea dentro del marco de la presente invención. En la primera semana, la unidad de control recopila datos (por ejemplo, detección de abertura de puerta y presencia humana) para su uso en la determinación de los patrones de uso para el sistema de refrigeración 10. Como se muestra en la Figura 3, el sistema 20
de refrigeración es instalado y accionado el lunes, y la unidad de control empieza a recopilar datos. El sistema de refrigeración funciona continuamente las primeras veinticuatro horas con el objeto de recopilar la información correspondiente a un día. Los datos recopilados, como se muestra, son registrados por la unidad de control, como por ejemplo en una memoria asociada. Los limites para la modalidad ilustrada se establecen de tal manera que la tienda de ventas al menudeo se considera abierta si se registran más de cuatro aberturas de puerta o si se detectan más de seis presencias humanas (de conformidad con lo definido por una señal entre aproximadamente 350-500 milisegundos ) en un bloque de tiempo de treinta minutos. Obsérvese que la información en la Figura 3 para una semana es el uso registrado, mientras que la información para las semanas dos y tres es el modo operacional. El patrón de uso aprendido las primeras veinticuatro horas de operación es implementado empezando el segundo día, con el modo de operación normal para el dispositivo de enfriamiento. Además, las luces son encendidas en el momento en el cual los datos indican la abertura de la tienda de ventas al menudeo (por ejemplo, el primer bloque de tiempo ya sea con 4 aberturas de tiempo o seis detecciones de presencia humana) . Al final del segundo dia, la unidad de control cambia al modo de ahorro de energía en el momento en el cual los datos 21
indican que ocurre la última actividad (por ejemplo el primer bloque de tiempo con menos de dos aberturas de puerta y menos que seis detecciones de presencia humana) . Además, las luces serán apagadas durante un periodo predeterminado de tiempo, como por ejemplo treinta minutos después del cierre de la tienda de ventas al menudeo. Si un bloque de tiempo no cumple con el modo de operación normal durante lo que parece ser las horas de negocios para una tienda de ventas al menudeo (por ejemplo, bloques antes y después del bloque en cuestión indican un modo de operación normal) , entonces la unidad de control puede ser configurada para sobremandar la lectura de datos y marcar este bloque para operación normal. El paso de verificación conectado abajo confirmará la operación o bien hará los cambios necesarios al esquema aprendido. Si el patrón de uso cambia el segundo dia, entonces el patrón ejecutado el primer dia incluirá el cambio. Cada dia posteriormente, durante el resto de la primera semana, el patrón aprendido a partir del dia anterior será ejecutado. En la segunda semana, el patrón de siete dias aprendido de la primera semana es verificado. La Figura 3 muestra los modos de operación del sistema de refrigeración (a diferencia de los datos recopilados mostrados para la primera semana) . Si el tiempo de la primera actividad y el tiempo de la última actividad cambian, entonces el incidente aislado es aprendido de nuevo, en una base de dia por dia. Obsérvese que de 22
conformidad con una modalidad de la presente invención, la luz permanece encendida durante un periodo predeterminado de tiempo, como por ejemplo 30 minutos, después que el sistema de refrigeración cambia al modo de ahorro de energía, y el modo de ahorro de energía termina un período predeterminado, como por ejemplo 1.5 horas, antes de la abertura de la tienda (para que el producto esté frío a la temperatura de servicio deseada al momento de la abertura de la tienda) . En la tercera semana y cada semana después, la unidad de control ejecuta el patrón verificado de la segunda semana. La unidad de control sigue monitoreando la actividad después de la segunda semana y si existe un cambio en el patrón de uso del sistema de ref igeración, entonces la unidad de control aprende automáticamente el nuevo patrón, verifica el nuevo patrón y después ejecuta el nuevo patrón. Puesto que el modo de operación es definido por el uso, y no el tiempo real, la presente invención puede operar en cualquier zona de tiempo, cambiar zonas de tiempo, etc., sin tener que reprogramar cambios en cuanto al modo operacional . Los nuevos patrones de uso ¦ serán simplemente aprendidos verificados y después ejecutados. No se requiere de ninguna asistencia humana. En la modalidad ilustrativa, los datos de actividad se conservan durante un mínimo de tres semanas. Con referencia a la Figura 4, se ilustra la operación de un sistema de refrigeración que utiliza una unidad de control de 23
conformidad con una modalidad de la presente invención. En particular, el sistema de refrigeración aprende inicialmente el patrón de uso para el sistema de refrigeración, de conformidad con lo indicado por el bloque 50. En el bloque 52, el patrón aprendido es entonces verificado, y en caso apropiado, modificado para tomar en cuenta cambios detectado en el patrón aprendido. El patrón verificado es después ejecutado de conformidad con indicado por el bloque 54. Si se determina en el bloque 56 un cambio en cuanto al patrón de uso verificado es detectado por la unidad de control durante la ejecución del patrón verificado, entonces el cambio es re-aprendido como un incidente aislado, verificado e implementado, de conformidad con lo indicado en el bloque 58. Con referencia a la Figura 5, se ilustra el paso de aprendizaje del diagrama de flujo de la Figura 4. Inicialmente, la unidad de control recibe señales que indican que una puerta del sistema de refrigeración ha sido abierta o que la presencia de un ser humano en la cercanía del sistema de refrigeración ha sido detectada, de conformidad con lo indicado por el bloque 60. Las señales recibidas en un período de tiempo son grabadas en una memoria, de conformidad con lo indicado por el bloque 62. La unidad de control determina entonces un patrón de uso a partir de las señales grabadas y determina los tiempos óptimos para ejecutar el modo de operación de ahorro de energía, de conformidad con lo indicado por el bloque 64. Otras características del sistema de refrigeración 10 se comentarán a continuación. I. Sistema de Administración de Tensión. La unidad de control protege los motores (por ejemplo, el compresor, ventilador de evaporador, ventilador de condensador) bajo variaciones severas de tensión en el aparato mediante la implementación de los siguientes lineamientos de operación para los cuales la unidad es pre-ajustada en el centro de tensión variable que mide el valor en rías : (a) La tensión de alimentación cae a 85% de la tensión nominal (es decir, el centro de tensión aplicable) , todos los motores están apagados . Cuando la tensión se eleva a 90% de la tensión nominal, se permite el funcionamiento de los motores, excepto en el caso del compresor si el periodo "apagado" ha sido inferior a tres minutos; (b) La tensión de alimentación se eleva a 115% de la tensión nominal, todos los motores son "apagados" hasta que la tensión baje a 110% de la tensión nominal, en este momento se permite el arranque de todos los motores, excepto cuando el compresor no ha sido "apagado" durante tres minutos; y (c) En todos los casos de re-arranque al compresor, los motores del ventilador estarán apagados durante el arranque del compresor para asegurar la ejecución de la característica de "Arranque Suave", que se comenta aba o . II. Arranque del Compresor. Si el compresor ha estado funcionando dentro de tres minutos de una solicitud de re-arranque, entonces la unidad de control impide que el compresor arranque hasta que hayan pasado tres minutos de "apagado". Si el compresor no ha estado funcionando durante un periodo mayor de tres minutos, entonces el compresor arrancará al recibir la señal de arranque del control. III- Arranque Suave del Compresor. En cualquier momento cuando se solicita al compresor que "arranque", la unidad de control determina si el compresor ha estado "apagado'' durante un mínimo de tres minutos. Si no es el caso, entonces el arranque del compresor es retardado hasta que haya estado apagado durante por lo menos tres minutos. Los motores del evaporador y ventilador de condensador no pueden arrancar hasta que el compresor haya arrancado exitosamente. Si cualquier motor está funcionando cuando se solicita el arranque del compresor, entonces el motor o los motores dejan de recibir energía hasta la culminación del arranque del compresor. Un ejemplo de esta situación es cuando el (los) ventilador (es) del 26
evaporador (es) funcionan un minuto cada tres minutos durante el cual el compresor está "apagado". Si el motor del ventilador del evaporador está funcionando al momento en el cual se solicita el arranque del compresor,, el ventilador de evaporador se detendrá hasta el inicio del compresor. IV. Administración de Descongelamiento Automático. La unidad de control ejecuta automáticamente ciclos de descongelamiento de evaporador a intervalos regulares durante los cuales el sistema de refrigeración estará "apagado" para permitir que el evaporador en el equipo se descongele totalmente. Cuando el ciclo de descongelamiento ha sido completado, el equipo funcionará con eficiencia óptima. El intervalo de descongelamiento y el tiempo de descongelamiento son consistentes con las características del equipo. Durante el descongelamiento, el ventilador de evaporador seguirá funcionando y las lámparas de iluminación permanecerán encendidas. La circulación de aire desde el enfriador de evaporador ayuda al ciclo de descongelamiento. El control iniciará automáticamente el ciclo de descongelamiento cada cuatro horas durante un período de 15 minutos, durante dicho período el compresor estará "apagado" y el ventilador de evaporador funcionará. Sin embargo, durante un ciclo de descongelamiento, si la temperatura dentro del aparato se eleva 10.0°C (es decir, la temperatura pre-programada) , por ejemplo, debido tiempos excesivos de abertura de puerta, 27
entonces el control efectuará una combinación de descongelamiento . Como forma adicional de detectar un congelamiento inesperado en el evaporador, el control monitorea la temperatura interna del gabinete de equipo y apaga el compresor si la temperatura interna no está bajando a una velocidad consistente con una operación normal. Los ventiladores de evaporador funcionan durante 20 minutos para descongelar el evaporador. Esta acción sobremandará el ciclo de descongelamiento estándar. V. Ciclos de Disminución Ininterrumpida. Si la temperatura dentro del aparato se eleva por encima de una temperatura predeterminada, como por ejemplo 10°C/50°F, la unidad de control ejecutará automáticamente un ciclo de disminución ininterrumpida lo que significa que bajará la temperatura ya sea a nivel operacional o al nivel de espera sin ejecutar ciclos de descongelamiento ni ninguna otra perturbación del ciclo de refrigeración. Una vez lograda la temperatura determinada, la unidad de control empezará a incrementar ciclos de descongelamiento, manejo de ventilador, etc. según lo necesario. Una persona con conocimientos en la materia podrá idear modificaciones y otras modalidades de la invención con base en los beneficios de las enseñanzas presentadas en las descripciones anteriores y dibujos adjuntos. Por consiguiente se entiende que las invenciones no se limitan a las 28
modalidades específicas divulgadas y que modificaciones y otras modalidades se contemplan dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Aún cuando se emplean aquí términos específicos, se utilizan en un sentido genérico y descriptivo solamente y sin propósito de limitación.