DESCRIPCIÓN

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de refrigeración industrial que comprende un único sistema de de disipación de calor conectado por una tubería en anillo de agua a una serie de unidades refrigeradoras. Tiene aplicación especialmente en la industria alimentaria, farmacéutica, médica y a tanatorios.

Encuentra especial aplicación en el ámbito de la industria de la instalación de sistemas de climatización.

PROBLEMA TÉCNICO A RESOLVER Y ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Son conocidos en el actual estado de la técnica una diversidad de sistemas de refrigeración enfocados en mantener la temperatura constante en un ambiente determinado.

En la mayoría de los sistemas existentes, sin embargo, suelen darse dos casos que dividen la tecnología actual.

El primero de ellos es un sistema de refrigeración consistente en una unidad central desde la que se realiza todo el ciclo de refrigeración. Estos sistemas disponen de una serie de compresores y condensadores centralizados y del tamaño adecuado para poder generar el volumen de frigorías necesario para alcanzar las condiciones de trabajo en el área especificada.

El otro sistema consiste en disponer de una zona centralizada y, en los lugares puntuales en los que se requiere una temperatura determinada, se dispone de las unidades refrigeradoras individuales. El problema que presenta este modelo es que el líquido refrigerante realiza todo el circuito, provocando pérdidas en el sistema debido a uniones en las comunicaciones.

En ambos sistemas, el problema proviene del calor generador en los condensadores, que calientan la misma zona que se pretende refrigerar. La presente invención viene a solucionar estos problemas mediante un sistema formado por unidades refrigerantes individuales en las que la condensación se produce en un sistema en el que el calor se evacúa mediante una tubería que sale del recinto que se está refrigerando para llegar a un disipador de calor. La disipación del calor se realiza mediante una unidad intercambiadora de agua, por refrigerante o por geotermia.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de refrigeración industrial compuesto por varias unidades refrigeradoras independientes enfocadas tanto a la conservación como a la congelación, en el que cada unidad refrigeradora va instalada en un mueble aislado térmica y acústicamente.

El sistema de refrigeración comprende una única unidad de disipación de calor conectada por una tubería en anillo de agua del que salen derivaciones a cada una de las unidades refrigeradoras.

Cada una de las unidades refrigeradoras y la unidad de disipación de calor están dotados de equipos electrónicos de control individuales.

En una primera forma de realización, las unidades refrigeradoras comprenden dos compresores, de funcionamiento alternativo y nunca simultáneo, de forma que pueda continuar refrigerando mediante uno de los compresores aunque el otro compresor se averie.

En una segunda forma de realización, cada unidad refrigeradora comprende un único compresor inverter, variando la frecuencia de alimentación eléctrica del compresor en función de la demanda de potencia frigorífica y manteniendo el funcionamiento dentro de la curva de funcionamiento óptimo.

En la segunda forma de realización, las unidades refrigeradoras comprenden un intercambiador de calor gas/líquido que aprovecha el retorno del refrigerante en fase gaseosa cuando vuelve del evaporador a la unidad refrigeradora hacia el compresor inverter para bajar más la temperatura del refrigerante que sale del intercambiador de calor del condensador en fase líquida antes de que llegue a la válvula de expansión. Los equipos electrónicos de control individuales de cada uno de los componentes están conectados entre ellos y están conectados también a una centralita que recibe información del estado de todos los componentes de la instalación y que tiene capacidad para detectar avisos y alarmas.

Cuando se detecta un aviso o alarma, se envía mediante SMS o correo electrónico a un dispositivo electrónico desde el que se puede intervenir remotamente sobre el sistema o sobre cualquiera de los componentes individuales del sistema.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Para completar la invención que se está describiendo y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización de la misma, se acompaña un conjunto de dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se han representado las siguientes figuras:

- La figura 1 representa una primera forma de realización de un esquema frigorífico e hidráulico de una unidad refrigeradora con dos compresores.

- La figura 2 representa un esquema frigorífico e hidráulico del sistema de refrigeración.

- La figura 3 representa una segunda forma de realización de un esquema frigorífico e hidráulico de una unidad refrigeradora (4) con compresor inverter.

A continuación se facilita un listado de las referencias empleadas en las figuras:

1. Evaporador.

2. Ventilador.

3. Válvula de expansión.

4. Unidad refrigeradora.

5. Anillo de agua.

6. Disipador.

7. Compresor.

7'. Compresor inverter.

8. Intercambiador de calor.

9. Interruptor de flujo. 10. Presostato de alta.

1 1. Presostato de baja.

12. Filtro deshidratador.

13. Sonda de presión de alta.

14. Sonda de presión de baja.

15. Válvulas de presión.

16. Sonda presión aspiración.

17. Sonda temperatura aspiración.

18. Depósito de refrigerante.

19. Sonda temperatura líquido.

20. Intercambiador de calor gas/líquido.

21. Sondas temperatura agua.

22. Recuperador de aceite.

23. Sonda presión de descarga.

24. Sonda temperatura de descarga

25. Capilar enfriador de líquido.

26. Recipiente de aspiración.

DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de refrigeración industrial enfocado tanto a la conservación como a la congelación, compuesto por unidades refrigeradoras (4) individuales, un sistema de disipación común y un sistema de gestión para la regulación y control de los elementos tanto de forma individual como conjuntamente de toda la instalación.

La aplicación del sistema está especialmente indicada para las industrias alimentaria, farmacéutica, médica y a tanatorios, aunque no es excluyente.

Las unidades refrigeradoras (4) son unidades compactas, de construcción horizontal bajo mueble, con función de captación del calor de los alimentos. Una de las características principales que define al sistema de la presente invención es que las unidades refrigeradoras (4) pueden incorporarse solidariamente en un mueble lineal refrigerador, a una vitrina o a una isla de congelación.

El sistema de disipación comprende un elemento disipador (6) individual común para todo el sistema para montaje en interior o exterior, con función de disipación del calor captado por las distintas unidades refrigeradoras (4) a través del líquido refrigerante común.

El sistema de gestión para la regulación y control es un sistema compuesto por un programa de software y elementos electrónicos con función de telegestión que se encarga de la seguridad alimentaria, el control de la eficiencia energética, la gestión de alarmas del sistema, los modos de funcionamiento y protección de los sistemas de comunicación. El sistema de control se puede dar en formato presencial o en formato remoto mediante web, GPRS o línea telefónica estándar.

Según se representa en la figura 1 en una primera forma de realización en la que se ha enfocado a la industria alimentaria, las unidades refrigeradoras (4) cuentan con sistemas redundantes 1 +1 para la captación del calor alimentario. Se trata de dos compresores (7) idénticos y totalmente autónomos. Este sistema redundante está realizado de forma que los compresores (7) entren en funcionamiento alternativamente, uno cada vez, de forma que el tiempo de uso de ambos sea similar. De la misma forma, si uno de los compresores (7) se averiase, el funcionamiento del sistema no se vería afectado, por estar disponible el segundo compresor (7).

Cada unidad refrigeradora (4) cuenta además con un autómata de control individual para el manejo, gestión y comunicación de cada uno de los elementos de la unidad refrigeradora (4), mediante software de gestión propio. El sistema global reconoce cada unidad refrigeradora (4) de forma individualizada para llevar el control de la gestión del sistema completo.

El sistema cuenta con un elemento disipador de calor (6), común para todas las unidades refrigeradoras (4), que dispone, sin haberse representado en las figuras, de un intercambiador de calor, un depósito de inercia de agua, y bomba redundante de recirculación del circuito cerrado de agua. La gestión del modo de funcionamiento, la gestión de las alarmas y de la eficiencia del disipador de calor (6) se realiza mediante software propio en un autómata instalado en el propio mueble del disipador de calor (6).

El sistema de gestión propio realiza la comunicación de todos y cada uno de los elementos del sistema de forma independiente mediante red de comunicaciones modbus con protocolo abierto, de forma segura y protegido contra ataques externos. El sistema cuenta con un programa de gestión del modo, eficiencia y alarmas de forma individualizada y de forma global.

La implantación del sistema de la invención permite una serie de ventajas que se pasan a describir a continuación.

1. Ajusfar la producción de frío a la demanda. La puesta en marcha de una unidad refrigeradora (4) sucede exclusivamente cuando se detecta un aumento de la temperatura en esa zona en particular. Cada unidad refrigeradora (4) cuenta con evaporadores (1) independientes y está comandada por la temperatura del producto.

2. Reducción de costos eléctricos. La gestión individualizada de los componentes del sistema, contando cada unidad refrigeradora (4) individual con sus propios compresores (7, 7'), según se ha detallado anteriormente, la condensación a bajas temperaturas trabajando las unidades refrigeradoras (4) a baja temperatura de condensación mediante anillo de agua (5), el aprovechamiento de las temperaturas exteriores, la gestión inteligente de los desescarches mediante la introducción de autómatas de control que gestionan además las válvulas de expansión (3) electrónica y la rotación de compresores (7), la evaporación proporcional y el control remoto de los puntos de consigna, permiten ofrecer el sistema de frió alimentario más eficiente del mercado.

3. Máxima eficiencia energética. La condensación a muy bajas temperaturas mediante anillo de agua (5), el control del recalentamiento por válvulas de expansión (3) termostáticas y la gestión de los desescarches por necesidad y no por rutina, y el uso del free-cooling en el anillo (5), independientemente de las temperaturas exteriores y el aprovechamiento de dichas temperaturas en épocas intermedias e invernales garantiza la máxima eficacia de los compresores (7, 7').

4. Eliminación de costes debidos a fugas. El diseño individual de cada unidad refrigeradora (4), requiere de mínimas cargas de refrigerante y se ha procedido a la sustitución de uniones mecánicas por soldaduras. Las unidades refrigeradoras (4) se probarán en fábrica mediante test de rotura a 30 bares y detección de fugas, y se entregarán precargadas.

Reducción del impacto ambiental. Debido a la eliminación de fugas de refrigerante las unidades refrigeradoras (4) individuales mediante la utilización de múltiples circuitos estancos con una mínima cantidad de refrigerante en cada uno de ellos.

6. Control de alarmas técnicas. El sistema está dotado de componentes y protocolos abiertos de comunicación para todas y cada una de las unidades refrigeradoras (4), enviando información remota e instantánea a la central de alarmas, sobre cualquier incidencia de cada uno de los elementos considerados críticos, mediante SMS y/o email, de las alarmas seleccionadas.

7. Reducción de costos de instalación, mantenimiento y reformas. Utilización de elementos económicos para la instalación, posibilidad de realización por personal no cualificado y sencillez del sistema y uso de unidades refrigeradoras (4) que no requieran elementos especiales en función de su ubicación.

8. Gestión de la eficiencia. Control remoto de la totalidad de los elementos del sistema tanto para poder actuar sobre ellos como para obtener históricos de funcionamiento que permitan aumentar la eficiencia del sistema y que sirva para la realización de mantenimientos preventivos.

9. Registros. Cumplimiento de la normativa en vigor referente a la trazabilidad en el tiempo de las temperaturas de los productos así como de los registros necesarios para el análisis de la eficiencia energética y necesidad de mantenimientos programados.

10. Redundancia. Dotación de todos los componentes críticos de redundancia mediante la duplicación con objeto de garantizar la cadena del frío alimentario en la primera forma de realización.

1 1. Nivel Sonoro. Mínimo nivel sonoro tanto en el interior de la sala de ventas como en el exterior mediante la utilización de elementos de baja emisión sonora y dotados de carenados y aislamientos térmico y acústico.

El sistema de refrigeración es según se describe a continuación.

Cada zona de refrigeración dispone de un equipo productor moto-compresor que se conexiona al sistema evaporador (1), incluyendo una válvula de expansión (3) termostática. La condensación del refrigerante se realiza por agua.

El enfriamiento del agua de condensación se realiza con aire exterior en un dry-cooler o mediante enfriadora de alta temperatura y free-cooling.

El sistema de control de cada conjunto evaporador-condensador-compresor está incluido en cada equipo productor, mediante autómata independiente e incluyendo el programa de funcionamiento de cada conjunto. El sistema de control dispondrá de comunicación modbus.

Cada unidad refrigeradora (4) dispone de los elementos de accionamiento y protección de potencia del conjunto evaporador-condensador-compresor.

Todas los conjuntos evaporador-condensador-compresor así como el sistema de enfriamiento de agua, se encuentran conectados vía modbus a un dispositivo electrónico, en el cual se recibirá toda la información de la instalación de forma gráfica y desde el cual se podrá acceder al accionamiento y estado de cada elemento y que dispondrá del sistema de envío de alarmas técnicas de forma inmediata y registros mediante SMS o correo electrónico a una centralita.

En una de las formas de realización, las unidades refrigeradoras (4) disponen de redundancia frigorífica y de sistema de bypass del autómata de control a un sistema electromecánico.

La instalación hidráulica consta de bomba redundante con control de variación de frecuencia, vaso de expansión del sistema de llenado automático, y redundancia en los ventiladores.

En una de las formas de realización, la unidad refrigeradora (4) cuenta de forma redundante con los siguientes componentes mecánicos:

- Dos compresores (7) horizontales rotativos con silenciador para refrigerante HFC/HFCS.

- Dos intercambiadores (8) de placas condensadores agua-refrigerante. - Un filtro deshidratador (12).

- Llaves de servicio de agua independientes por intercambiador de placas.

- Llaves de servicio de agua generales.

- Presostatos de alta (10) y baja (11) en cada circuito frigorífico (sondas de presión).

- Válvulas de presión (15) solenoides en circuitos frigoríficos.

- Llaves de refrigerante de accionamiento manual.

- Interruptor de flujo (9).

- Control de condensación por regulación de caudal de agua.

La unidad refrigeradora (4) cuenta además con los siguientes componentes eléctricos:

- Autómata de control.

- Válvula de expansión (3) electrónica (en lineal).

- Sondas de temperatura de aspiración y descarga, (aspiración en lineal).

- Sondas de temperatura de entrada y salida de agua.

- Detector de humedad.

- Contactores de potencia para contactores.

- Magnetotérmicos para protección de los compresores (7).

- Magnetotérmico para protección de maniobra y control.

- Selector manual de paro-automático.

El autómata incorporado en la unidad refrigeradora (4) dispone de una pantalla indicadora y de manejo en cualquiera de las ubicaciones en las que se encuentre, ya sea un mueble lineal refrigerador, una vitrina o una isla de congelación.

- Rutinas de temporización de compresores (7).

- Gestión de la rotación de compresores (7).

- Comunicación vía modbus con el software de gestión.

- Gestión proporcional de la válvula de expansión (3) electrónica.

- Gestión inteligente de los desescarches.

- Gestión en su caso de los sistemas anti-vaho.

- Rutinas de alarmas y protecciones.

- Gestión de ventiladores (2) y evaporadores (1).

El sistema de refrigeración incorpora además un sistema integral de gestión y control de la eficiencia y de alarmas.

Entre otras funciones, este sistema de control realiza de forma remota o desde la pantalla táctil:

- Modificación de puntos de consigna.

- Programación horaria.

- Alarmas inmediatas de alta temperatura en refrigeración.

- Limitación de ajustes máximos y mínimos.

- Alarma inmediata de fallo de comunicación.

- Histórico de consumos.

- Histórico de alarmas técnicas e incidencias.

- Histórico de subenfriamiento y recalentamiento.

- Modificación de parámetros en los autómatas.

- Avisos de mantenimiento predictivos necesarios.

- Sistema de avisos por SMS y email.

La red hidráulica del sistema de refrigeración se dispone desde la unidad enfriadora de agua o dry-cooler a las unidades refrigeradoras (4), mediante tubería plástica sin aislar cerrando el circuito en anillo y realizando las derivaciones correspondientes a cada unidad refrigeradora (4).

El diámetro de la tubería será el correspondiente a una velocidad de agua inferior a dos metros por segundo correspondiente al máximo caudal instantáneo.

Una particularidad del sistema de refrigeración de la presente invención es en cuanto a la rutina de trabajo a alta temperatura del agua, por lo que el enfriamiento del agua de condensación se puede realizar con el aire ambiente mediante el uso de un dry-cooler o, en su caso y, con objeto de reducir el consumo de los compresores (7) de las unidades refrigeradoras (4) terminales, instalar una enfriadora de agua condensada por aire con sistema free-cooling para trabajar a más baja temperatura y reducir el consumo eléctrico.

El dry-cooler o la enfriadora de agua contaran siempre con redundancia de ventiladores. Dependiendo de la instalación, los ventiladores serán axiales o radiales. El dry-cooler o la enfriadora se encuentran también comunicados a la centralita y a las unidades refrigeradoras (4) para un control de su estado.

En una primera forma de realización que se describe a continuación, la unidad refrigeradora (4) cuenta con dos compresores (7) de una sola etapa. La capacidad de los compresores (7) es redundante. Bajo demanda exclusivamente funcionará un compresor (7). Nunca funcionarán los dos a la vez. Se establecerá una rotación de horas de funcionamiento entre compresores (7) FIFO.

Se establecerán las temporizaciones programables estándar en arranque, entre compresores (7), de tiempo mínimo de funcionamiento y de tiempo mínimo de paro.

Cada uno de los compresores (7) dispondrá de contador de horas de funcionamiento con aviso de mantenimiento.

Junto con la señal de activación de compresores (7), se dispone de una segunda señal solidaria con ella para activación de válvulas de presión (15) solenoides de circuito. Existe una temporización programable de retardo entre las dos señales, de forma que primero se activan las válvulas de presión (15) solenoides y seguidamente su compresor (7) correspondiente.

En cuanto a las protecciones de las que dispone el sistema, se pueden enumerar las siguientes:

Cada compresor (7) dispone de un térmico de bobinado. Esta alarma no se encuentra temporizada. Para el compresor (7) correspondiente y activa el compresor (7) gemelo.

En línea de líquido general se dispone de una sonda de presión de alta. Se dispone de un ajuste de alarma también. Esta alarma está temporizada en el arranque del compresor (7) mientras se efectúa la apertura de la válvula de presión (15) presostática de agua. Una vez transcurrida la temporización en el momento de alarma, parará el compresor (7) correspondiente.

Cuando se produce el disparo del presostato de alta (10), la señal del compresor (7) se desactiva, pero la señal de activación de las válvulas de presión (15) solenoides se mantiene activa durante un tiempo programable para ganar rapidez en el equilibrado de presiones. Seguidamente se da accionamiento al compresor (7) gemelo.

En línea general de aspiración se dispone de una sonda de presión de baja. Se dispone de un Ajuste Programable de disparo.

La activación del disparo está temporizada.

El disparo de una alarma de baja, no conlleva el paro de compresores (7). Se dispone de la rutina de rearme automático-manual. Si se produce un número programable de disparos durante un tiempo predeterminado, pasará a rearme manual.

Cuando se produce el disparo del presostato de baja (1 1), encontrándose en modalidad de rearme automático de no entrar el compresor (7) gemelo, volverá a activarse el mismo compresor (7) tras el rearme.

Si se produce disparo de rearme manual, la señal de compresor (7) se desactiva, pero la señal de activación de las válvulas de presión (15) solenoides se mantiene activa durante un tiempo programable para ganar rapidez en el equilibrado de presiones. Seguidamente se da accionamiento al compresor (7) gemelo.

Se dispone de dos entradas digitales diferenciadas para alarma de nivel de agua: entrada de unidad de agua y alto nivel de agua en la cuba del lineal.

Esta alarma no para el compresor (7), simplemente es informativa.

Se dispone de una entrada para contacto de puerta. En el momento de activación, los compresores (7), ventiladores (2) y evaporador (1) paran siempre.

La activación de esta alarma se produce de forma programada. Dispone de un horario/diario en el cual se establece cuándo el contacto de puerta emite alarma, comunicándola mediante modbus.

Si se produce la apertura durante el programa horario en el cual se encuentra desinhibido, pero el tiempo de apertura excediera de uno previamente programado en minutos, se producirá el aviso de alarma y arranca el compresor (7) correspondiente.

La unidad refrigeradora (4) cuenta con las distintas opciones de desescarche habituales en las maniobras del frió alimentario, pero además la maniobra de desescarche puede ser inhibida por programación horaria diaria, de forma que no se realicen desescarches durante un periodo de tiempo determinado y con la opción de establecer en que días de la semana se produce esa inhibición.

Durante los desescarches no se deben de producir alarmas de alta temperatura.

Se dispone de la opción de fijar en pantalla del lineal el mantener la última temperatura antes de iniciarse el desescarche.

La maniobra del ventilador (2) del evaporador (1) es la estándar de refrigeración en islas, muebles lineales y vitrinas tanto de conservación como congelación.

En los ventiladores (2) de los evaporadores (1) se dispondrá la opción de una entrada digital de interruptor de flujo. Esta entrada será informativa y no producirá el paro ni de compresores (7) ni de ventiladores (2).

En los puntos de consigna, el ajuste de la unidad refrigeradora (4) será por temperatura.

Se dispone de tres entradas para sonda NTC. Una de ellas en batería evaporadora para rutinas de desescarches y las otras dos para lecturas de temperatura en el lineal (impulsión y producto o retorno y producto).

Por programa se selecciona cual de las dos sondas de temperatura es la que actúa como punto de ajuste.

El punto de ajuste dispone de la posibilidad de modificar por horario; se dispondrán un mínimo de tres fases horarias por día.

Tanto el punto de ajuste como el programa horario debe de poder modificarse remotamente vía el bus de comunicaciones. Se dispone de alarma de alta temperatura con diferencial y con retardo de tiempo. Además se dispone de una programación horaria mediante el cual se puede deshabilitar la alarma durante ciertos periodos de tiempo diarios.

La alarma de temperatura no funciona en desescarches ni con el contacto de puerta abierta (según las rutinas indicadas anteriormente).

La alarma de alta temperatura es comunicada vía modbus.

A modo de entendimiento del funcionamiento del sistema, a continuación se procede a un breve resumen.

Cuando la sonda de temperatura del producto alimentario detecta que la temperatura sube por encima del punto de consigna establecido, el autómata emite orden de arranque de uno de los sistemas redundantes tal y como se especifica en la maniobra del programa.

Cuando se realiza la activación, el compresor (7) eleva la presión y la temperatura del refrigerante en fase gaseosa, enviándolo al intercambiador de calor (8) del refrigerante agua.

En el intercambiador de calor (8), el refrigerante se condensa cediendo energía al agua, reduciendo su temperatura sensible y entalpia pero manteniendo la presión constante (en realidad, se reduce la presión por efecto de rozamiento 0,5 bares).

Por efecto del movimiento del compresor (7), el refrigerante sale en fase liquida del intercambiador de calor (8) a temperatura de condensación situada entre 35° y 50°, enviándose a los evaporadores (1) situados en los lineales, murales o islas.

Antes de entrar en el evaporador (1), el refrigerante, en fase liquida, pasa por un orificio expansionado regulable automáticamente situado en la válvula de expansión (3).

En el sistema de expansión el refrigerante líquido reduce su presión hasta una temperatura de evaporación determinada (variable en función del tipo de alimento a refrigerar).

En el evaporador (1) el refrigerante líquido se evapora mediante la captación de la energía del producto a refrigerar, saliendo del evaporador (1) en fase gaseosa.

Cuando el refrigerante en fase gaseosa sale del evaporador (1) vuelve a la aspiración del compresor (7) para repetir el proceso.

Este proceso se repite hasta que la temperatura del alimento desciende hasta el punto de consigna deseado.

Cuando vuelve a producirse la demanda, el autómata arranca el compresor (7) gemelo de forma que se vayan manteniendo igualadas las horas de funcionamiento de los compresores (7).

Cuando la unidad refrigeradora (4) no tiene ninguna demanda de captación de calor, la entrada de agua a los intercambiadores (18) de placas se interrumpe por la acción de la válvula de condenación presostática (15).

El calor disipado en el intercambiador (8) de placas proveniente de los alimentos es cedido a un volumen de agua que se mantiene en recirculación por medio de bombas recirculadoras de agua en circuito cerrado.

El sistema va recogiendo toda el agua de las distintas unidades refrigeradora (4) que se encuentran en marcha, enviándolas por medio de bomba de recirculación de agua hasta el disipador de calor (6).

Las bombas de recirculación regulan el caudal que mueven, necesario para el funcionamiento del sistema, mediante un variador de frecuencia comandado por una sonda de presión diferencial de agua que mantiene constante la diferencia de presión entre la aspiración y la impulsión de la bomba.

El agua pasa a un intercambiador de calor (8) agua-aire, mediante el que se cede el calor captado en las unidades refrigeradoras (4) terminales alimentarias al aire exterior.

La figura 3 representa un esquema frigorífico de una unidad productora (4) en una segunda forma de realización en la que las unidades refrigeradoras (4) utilizan compresores inverter (7') individuales en lugar de los compresores (7) tradicionales en modo redundante mencionados anteriormente. En esta forma de realización se contempla también la incorporación de un intercambiador de calor gas/líquido (20) entre el condensador invertir (7') y el evaporador (1) que aprovecha el retorno del refrigerante en fase gaseosa cuando vuelve del evaporador (1) a la unidad refrigeradora (4) hacia el compresor inverter (7') para bajar más la temperatura del refrigerante que sale del intercambiador de calor (20) del condensador en fase líquida antes de que llegue a la válvula de expansión (3) para entrar en el evaporador (1).

Esta nueva forma de realización es debida a que los compresores inverter (7') no dejan de funcionar a medida que se alcanzan las temperaturas objetivo como ocurre con los compresores (7) tradicionales, sino que se produce una disminución en la velocidad del compresor inverter (7'), de forma que se enfoca en el mantenimiento de esta temperatura. Al no existir arranques y paradas, el compresor inverter (7') no sufre tanto y no es necesaria la incorporación de un sistema redundante para la prevención de averías.

En la figura 3 se puede ver como el agua procedente del anillo cerrado (5) entra y sale del intercambiador de calor (8) de cada una de las unidades refrigeradoras (4) controlado por sendas sondas de temperatura de agua (21).

Por otro lado, el refrigerante, procedente del evaporador (1) y tras pasar por una sonda de aspiración de presión (16) y por una sonda de temperatura (17), llega al intercambiador de calor gas/líquido (20) para dirigirse al compresor inverter (7') y continuar para entrar en el intercambiador de calor (8) del condensador. Al igual que al salir del evaporador (1), a la salida del compresor inverter (7') el refrigerante pasa por una sonda de descarga de presión (23) y por una sonda de descarga de temperatura (24).

A la salida del compresor inverter (7') el refrigerante atraviesa un recuperador de aceite (22) que se encarga de recoger parte del aceite incorporado en el refrigerante y llevarlo a un capilar enfriador de líquido (25) en el que se condensa.

Posteriormente el refrigerante sale del intercambiador de calor (8) tras haber cedido el calor al agua del anillo (5) para dirigirse a un intercambiador de calor gas/líquido (20), incorporado con el objetivo de aportar una mayor eficiencia al sistema.

En el circuito del refrigerante existe también un depósito de refrigerante (18) de forma que el circuito esté sobreabastecido y del que se absorbe refrigerante según las cantidades necesarias.

De la salida del intercambiador de calor gas/líquido (20), el refrigerante sale de la unidad refrigeradora (4) para dirigirse a la válvula de expansión (3) y al evaporador (1), ambos elementos representados ya en la figura 2, que representa un esquema frigorífico e hidráulico del sistema de refrigeración.

Según se representa en la figura 2, el sistema está compuesto principalmente por un anillo de agua (5) conectado a un disipador de calor (6). Del anillo de agua (5) salen derivaciones al intercambiador de calor (8) de los condensadores (7, 7') de las diferentes unidades refrigeradoras (4) que componen el sistema. Por el lado del refrigerante, las unidades refrigeradoras (4) están conectadas a los evaporadores (1) a través de las válvulas de expansión (3). El sistema representado en la figura 2 es válido para las dos formas de representación, con compresores (7) tradicionales redundantes y con compresores inverter (7'). De la misma forma, el sistema de disipación de calor común descrito para la primera forma de realización con los compresores (7) tradicionales, también es válido para la segunda forma de realización con los compresores inverter (7').

El funcionamiento del circuito para la segunda forma de realización es el siguiente:

Cuando se realiza el arranque, el compresor inverter (7') eleva la presión y la temperatura del refrigerante en fase gaseosa, enviándolo al condensador.

En el intercambiador de calor (8) del condensador, el refrigerante se condensa cediendo energía al agua, reduciendo su temperatura sensible y entalpia pero manteniendo la presión constante.

El refrigerante sale en fase liquida del intercambiador de calor (8) del condensador a temperatura de condensación situada entre 35° y 50°, enviándose al evaporador (1).

Antes de entrar en el evaporador (1), el refrigerante, en fase liquida, pasa por un orificio expansionado regulable automáticamente situado en la válvula de expansión (3).

En el sistema de expansión el refrigerante líquido reduce su presión hasta una temperatura de evaporación determinada (variable en función del tipo de producto a refrigerar).

En el evaporador (1), el refrigerante líquido se evapora mediante la captación de la energía del producto a refrigerar, saliendo del evaporador (1) en fase gaseosa.

Cuando el refrigerante en fase gaseosa sale del evaporador (1) vuelve a la aspiración del compresor inverter (7') para repetir el proceso.

Este proceso se repite hasta que la temperatura del producto a refrigerar desciende hasta el punto de consigna deseado.

Como mejora de la eficiencia energética, se produce una transferencia de energía en un intercambiador de calor gas/líquido (20) entre el refrigerante en fase líquida a la salida del intercambiador de calor (8) del condensador y el refrigerante en fase gaseosa cuando vuelve del evaporador (1) a la unidad refrigeradora (4) hacia el compresor inverter (7').

El calor disipado en el intercambiador de calor (8) del condensador proveniente de los productos es cedido a un volumen de agua que se mantiene en recirculación en un sistema en anillo cerrado (5) por medio de bombas de recirculación de agua que se encuentran ubicadas en el disipador de calor (6), no representadas en las figuras.

El sistema va recogiendo todo el agua de las distintas unidades refrigeradoras (4) que se encuentran en marcha enviándolas al anillo de agua (5) por medio de las bombas de recirculación de agua hasta llegar al disipador de calor (6).

Las bombas de recirculación regulan el caudal que mueven, necesario para el funcionamiento del sistema, mediante un variador de frecuencia comandado bien por una sonda de presión diferencial de agua que mantiene constante la diferencia de presión entre la aspiración y la impulsión de la bomba o por la salida modulante que la placa de control de la unidad dispone para la gestión del caudal de agua.

En el disipador de calor (6), el agua pasa por un intercambiador de calor agua-aire, mediante el que se cede al aire exterior el calor captado en las unidades refrigeradoras (4) terminales. Las ventajas del sistema de refrigeración de la presente invención, en cualquiera de sus dos formas de representación, son las siguientes:

1. Mayor eficiencia energética, mediante el aumento de la capacidad frigorífica frente a una reducción de consumo.

La mayor eficiencia energética se produce tanto en las unidades refrigeradoras (4) terminales como en la unidad enfriadora del anillo (5).

En las unidades refrigeradora (4) terminales la eficiencia se produce por la reducción de la temperatura de condensación al poder trabajar con bajas temperaturas de agua caliente en el condensador pudiendo trabajar con agua 30°c/35°C y condensar a 40°, por debajo de las instalaciones de centrales que condensan a 50°C. Esta reducción de condensación posiciona a las unidades refrigeradora (4) terminales con COP cercanos a 3, en lugar de los COP con valor cercano a 2 que se pueden llegar a conseguir con el sistema de central de gas.

En la unidad enfriadora del anillo (5), en temporadas con temperatura ambiente exterior por debajo de 25°C, los compresores (7) de la unidad enfriadora no serán necesarios de arrancar, debido a disponer estas de free-cooling tipo drycooler y el montaje en las enfriadoras de enfriamientos adiabáticos del aire de entrada en baterías.

Por otro lado, con temperaturas superiores a 25°C, debido a que el enfriamiento del agua se realiza solo con saltos de 30°C/35°C, en lugar de los típicos 7°C/12°C de una enfriadora, pueden conseguirse COP cercanos a 5, eficiencia superior a la de cualquier otro sistema.

2. Simultaneidad. La normativa y el buen hacer indica que la producción debe de ajustarse a la demanda.

En un sistema de anillo caliente, la producción de frió se ajusta exactamente lineal a lineal, ya que solo funcionarían los compresores (7) individuales que tienen demanda de frió por parte del lineal.

En los sistemas centralizados, a pesar de disponer de parcializaciones en los compresores (7) e incluso disponer algunas centrales de sistemas de variación de frecuencia en los compresores (7), se producen muchos momentos en los que la mínima producción de la central de gas es superior a la demanda de unos pocos lineales, produciéndose entonces un gasto de energía innecesario.

Esta adecuación de la producción a la demanda hace reducir el consumo energético de forma considerable.

3. Menor carga de refrigerante en la instalación, ya que el refrigerante se concentra exclusivamente en unidades refrigeradoras (4) compactas sin la necesidad de mover kilogramos de refrigerante por las tuberías de la instalación.

Las unidades refrigeradoras (4) se suministran pre-cargadas desde fábrica, tanto la enfriadora como las unidades refrigeradoras (4) terminales, estando éstas dotadas de conexiones rápidas para una fácil instalación, por lo que en el montaje no es necesario que el instalador incorpore ninguna carga de gas refrigerante durante el proceso de montaje.

Reducimos respecto a las centrales clásicas, el costo de la instalación al no utilizar gas refrigerante transportado y reduce drásticamente el costo de mantenimiento y el costo de fugas.

4. Pérdidas en tubería, por transmisión de temperatura. Aunque se intentan mitigar estas pérdidas, es fácil de ver que la transmisión entre la temperatura ambiente y las tuberías con medios muy fríos, a -30°C o -5°C, tanto en centrales de refrigerante como en centrales hídricas, estas pérdidas serán mayores que si el fluido está entre 30° y 35°C, de hecho y de forma muy posible la tubería del anillo (5) caliente no será necesario aislar, pues las perdidas en los falsos techos serán mínimas y por lo demás, de producirse, vienen bien al funcionamiento de la instalación.

Con anillo (5) caliente no solo se eliminan las pérdidas por transmisión sino que además se elimina el costo de la instalación al eliminar la coquilla aislante.

5. Congelaciones. Como es lógico desaparece la necesidad de utilizar agua glicolada al tratarse de agua caliente. 6. Mantenimiento. Al tratase de unidades compactas con compresores (7, 7') herméticos tanto en la enfriadora como en las unidades refrigeradoras (4) terminales, el costo económico del mantenimiento se reduce drásticamente.

Por otro lado al tratarse de producciones unitarias y compactas, los problemas existentes en las centrales de expansión, en los conceptos de golpe de líquido en compresor (7, 7') y control del mantenimiento de aceite, desaparecen completamente.

7. Reducción del costo de la instalación. Las instalaciones de centrales de expansión, la instalación de tubería debe de realizarse en tubería de cobre y aislamiento, utilizando soldaduras y sistemas de presurización y vacío.

En los sistemas de agua caliente se utiliza plástico, sin aislamiento y con valvulería de agua normal, por lo que se reduce drásticamente el costo de la instalación frente a cualquier otro sistema.

8. Los lineales son los estándar del mercado No es necesario realizar ninguna transformación especial al tratarse de refrigerante normal, y no C02.

9. Unidades refrigeradoras (4) compactas, y de instalación sencilla. La filosofía de las unidades es plug&play, simplemente conectar en las conexiones rápidas el evaporador (1), alimentar la corriente monofásica y conectar el anillo (5) de agua caliente. La unidad está lista para funcionar.

Por otro lado, desaparecen completamente los costosos y "complicados" cuadros eléctricos existentes en las centrales de expansión, pues las enfriadoras cuentan con su propio cuadro individual, y las unidades refrigeradoras (4) cuentan también con el suyo propio. Al ser posible comunicar mediante lazo modbus todas las unidades refrigeradoras (4), se dispone de un sistema total de tele-gestión, manejo y control de todas y cada una de las unidades productoras (4).

Simplemente es necesario disponer de un cuadro de potencia con una serie de magnetotérmicos y diferenciales monofásicos para proteger las líneas de alimentación, pues cada una de las unidades refrigeradoras (4) ya disponen de sus propios elementos de protección eléctrica. Por otro lado, estos cuadros de potencia pueden dotarse de contactos auxiliares de disparo que se controlen a distancia en la receptora de alarmas y control.

Al tratarse de unidades refrigeradoras (4) terminales de muy reducidas dimensiones y de enfriadoras que pueden diseñarse con filosofía modular, la sustitución de sistemas clásicos de centrales de expansión se realiza de forma muy sencilla.

Por otro lado, desaparece el problema de que al caer la central todo el sistema de enfriamiento desaparece.

Por último, hay que considerar que la pre

senté invención no debe verse limitada a la forma de realización aquí descrita. Otras configuraciones pueden ser realizadas por los expertos en la materia a la vista de la presente descripción. En consecuencia, el ámbito de la invención queda definido por las siguientes reivindicaciones.