CONTROL INTELIGENTE DISTRIBUIDO PARA REFRIGERACION COMERCIAL.

Control inteligente distribuido para refrigeración comercial. Esta invención se refiere en general a la refrigeración comercial y, más en particular, a un sistema de refrigeración comercial que tiene un único cableado de alimentación eléctrica y distribución de características de inteligencia de control. Grandes avances se han realizado en los últimos 50 años en todos los aspectos de las vitrinas de exposición y refrigeradores en tiendas de alimentos refrigerados y en los diversos sistemas comerciales para los mismos. La comercialización de alimentos al por menor se lleva a cabo en gran medida en grandes supermercados, requiriendo cada uno de ellos una importante capacidad de refrigeración. Por ejemplo, un supermercado de 4.650 metros cuadrados puede tener dispositivos de vitrinas refrigeradas y otros enfriadores y otras salas de preparación que requieren una capacidad de refrigeración agregada superior a 80 toneladas (242.000 kcal/h), que puede estar compuesta por más de 20 toneladas (60.500 kcal/h) de refrigeración a baja temperatura, con temperaturas de evaporación, en el rango de -37ºC a -21ºC y más de 60 toneladas (181.500 kcal/h) de refrigeración a temperatura normal, con temperaturas de evaporación en el rango de -9ºC a 4ºC. Tales sistemas de refrigeración comercial reales tienen una pluralidad de serpentines de enfriamiento de evaporador para las diferentes vitrinas refrigeradas de productos refrigerados que se encuentran situadas en todo el supermercado; y estos evaporadores son enfriados típicamente por varios sistemas de compresores multiplexados a. bajas temperaturas y medias temperaturas También es conocido el uso de tales sistemas en entornos más pequeños, tales como tiendas de conveniencia, o para la conservación de otros productos perecederos no relacionados con el ambiente de la tienda de alimentación (por ejemplo, sangre, plasma, suministros médicos). La práctica convencional consiste en disponer los requisitos de refrigeración de un supermercado en dos o más sistemas de refrigeración multiplexados, por ejemplo, uno para la refrigeración a baja temperatura de los alimentos congelados y helados con temperaturas del producto en el rango de -29ºC a -18ºC, y otro para la refrigeración a temperatura normal de alimentos frescos tales como carne, productos lácteos y los productos a temperaturas de producto en la gama de -2ºC a 10ºC. Cada sistema de este tipo consiste en un sistema cerrado que tiene un único condensador/receptor y colectores de aspiración, de descarga y de distribución de líquidos con circuitos paralelos de estos últimos a las vitrinas refrigeradas o a los evaporadores de refrigeración respectivos con los distintos requisitos complejos de válvulas para equilibrar las presiones de aspiración (válvulas EPR) y para acomodar el aislamiento de evaporación selectivo para gases u otros tipos de descongelación. En cualquier caso, los compresores multiplexados de tales sistemas están instalados generalmente en salas traseras de máquinas y típicamente se conectan a los condensadores enfriados por aire en la parte superior del techo, que a su vez están conectados retornando a la sala de máquinas a un receptor y desde allí al colector de distribución de líquido refrigerante y a varias válvulas laterales de alta presión y a salidas de los circuitos de línea de líquidos. Los compresores multiplexados en un sistema de refrigeración típicamente están montados juntos en un bastidor y entubados en paralelo, teniendo cada uno de ellos un lado de baja presión conectado a un colector de aspiración y un lado de alta presión conectado al colector de descarga. El funcionamiento de los compresores es cíclico, en base a un parámetro medido del sistema, para mantener un nivel deseado de refrigeración. Típicamente, el parámetro medido es la presión de aspiración en el colector de aspiración. Un transductor en el colector de aspiración proporciona una señal a un controlador del compresor que indica la presión de aspiración, y el controlador compara la presión medida con una presión de consigna y el compresor se arranca y se para en consecuencia, teniendo en cuenta otros factores tales como el tiempo de funcionamiento del compresor. También se conoce ajustar la capacidad del sistema de otras maneras, tales como modificando la velocidad de un motor de un compresor individual cuando el diseño del compresor lo permite. El nivel de refrigeración también pueden verse afectado por los ciclos de los ventiladores del condensador y de otras maneras que no están directamente relacionadas con los compresores. Además del controlador, cada compresor tiene un circuito de protección de alta tensión que puede desconectar el compresor cuando está funcionando fuera de cualquiera de una serie de límites predeterminados de seguridad de funcionamiento. Una línea de alta tensión en un circuito protegido debe ser llevada desde el centro de distribución de energía de la tienda al compresor donde se encuentra situado el circuito de protección. El circuito de protección típicamente energiza una bobina de control del compresor para cerrar un contacto del compresor en serie con la línea de alimentación eléctrica del compresor para que el compresor pueda funcionar cuando es activado por un relé operado por el controlador. Los límites de operación son establecidos típicamente para uno o más de entre: la temperatura del devanado del motor, el nivel (o presión) de aceite, la presión de descarga y la pérdida/inversión de fase. El circuito de protección tiene un contacto de seguridad conectado en serie para cada límite de funcionamiento. Cuando se excede un límite de funcionamiento particular detectado por un sensor correspondiente, el contacto se abre haciendo que el circuito de control se abra, desenergizando la corriente de la bobina del contactor del compresor y desactivando la energización del compresor por el controlador. Los circuitos de protección existentes solamente saben que se ha sobrepasado el límite de funcionamiento, y no tienen capacidad de proporcionar información respecto al valor real del parámetro. Un circuito de alarma separado del controlador para controlar el circuito es necesario, de manera que se pueda realizar la notificación del problema. Con el fin de saber qué límite de funcionamiento ha sido sobrepasado, todavía se requieren más circuitos indicadores entre cada contacto de seguridad y el controlador. Por lo tanto, es necesaria una cantidad substancial de cableado 2 ES 2 335 476 T3 para conectar el compresor al controlador. Incluso si el circuito de protección está cableado de esta manera para proporcionar la máxima información, hay lagunas importantes en la información que se refiere al funcionamiento del compresor, debido a la ausencia de capacidad de dar una lectura absoluta de los parámetros medidos. Un circuito de conmutación regresiva paralelo puede ser cableado en paralelo al controlador para que el control electro-mecánico del compresor pueda ser activado en caso de fallo del controlador. El circuito de conmutación regresiva paralelo permite que un conmutador de control de presión de aspiración active el compresor en ausencia de un controlador que funcione. El circuito de conmutación regresiva sólo proporciona un control del sistema basto posterior al fallo del controlador. Con el fin de tener un circuito de este tipo será necesario instalar relés de aislamiento para evitar la posibilidad de interferencias de control del circuito de conmutación regresiva cuando el controlador está funcionando normalmente. Además del cableado de control que se ha descrito más arriba, el cableado de alimentación eléctrica también es necesario. El compresor está alimentado por una línea de alta tensión, trifásica, de 480 V de CA o 208 V de CA (o por varias otras fuentes trifásicas) y el circuito de control está alimentado por una línea de alta tensión monofásica a 120 V de CA o 208 V de CA. Dos líneas de alta tensión deben estar conectadas a cada compresor, una trifásica para el motor del compresor y una línea monofásica para el circuito de protección. Se requiere que estas líneas estén protegidas, por ejemplo, por su colocación dentro de un conducto. Por lo tanto, se requiere un cierto número de líneas de alimentación protegidas para cada bastidor de compresores, lo que hace que el cableado existente sea complejo y costoso. La mayor parte de los sensores que se utiliza ahora para monitorizar los parámetros de seguridad y de control de los compresores se encuentran situados fuera del compresor. La monitorización de la presión de aspiración se realiza típicamente en el colector de aspiración, situado considerablemente remoto de los compresores. Los sensores asociados con el módulo de seguridad se encuentran en el compresor. Como consecuencia, todos estos artículos están...

1. Un sistema de refrigeración comercial para el uso en una tienda de alimentación que comprende: un evaporador (12) construido y dispuesto para la refrigeración de los alimentos; un compresor (14) en comunicación de fluido con el evaporador para aspirar refrigerantes del evaporador; un condensador (20) en comunicación de fluido con el compresor para recibir el refrigerante del compresor, estando construido y dispuesto el condensador para la eliminación de calor del refrigerante; una válvula de expansión (28) en comunicación de fluido con el condensador para la recepción de refrigerante desde el condensador, estando construida y dispuesta la válvula de expansión para el suministro de refrigerante en el evaporador; un controlador (70) para controlar el compresor; una unidad operativa del compresor (48) asociada al compresor, estando construida y dispuesta la unidad operativa para la ejecución de comandos del controlador que afectan el funcionamiento del compresor y la monitorización de al menos un parámetro operativo del compresor y la determinación de si el parámetro operativo se encuentra dentro de las especificaciones; que se caracteriza por una línea (80) de alimentación a baja tensión y de comunicaciones que se extiende desde el controlador (70) a la unidad operativa (46) del compresor y el suministro de energía eléctrica a la unidad operativa; en el que el controlador (70) y la unidad operativa (48) del compresor están fabricados y dispuestos para la comunicación digital por la línea (80) de alimentación a baja tensión y de comunicaciones de tal manera que ninguna línea de alimentación separada para la unidad operativa (48) deba ser cableada durante la instalación del sistema. 2. El sistema de refrigeración de la reivindicación 1, en el que la unidad operativa comprende un procesador (49) y múltiples sensores (50-62) en comunicación electrónica con el procesador para controlar múltiples parámetros operativos del compresor (14). 3. El sistema de refrigeración de la reivindicación 2, en el que la unidad operativa comprende además un dispositivo de conmutación (64) en comunicación electrónica con el procesador (49), siendo operativo el dispositivo de conmutación para arrancar y parar el compresor (14) como respuesta a los comandos del procesador. 4. El sistema de refrigeración de la reivindicación 2, en el que al menos uno de los parámetros operativos de seguridad incluye un parámetro indicativo de si el compresor está operando de una manera que pudiese dañar el compresor. 5. El sistema de refrigeración de la reivindicación 4, en el que los sensores (52-62) están construidos y dispuestos para detectar múltiple parámetros de seguridad para la operación del compresor, y en el que el procesador (49) está configurado para activar una alarma cuando cualquier parámetro de seguridad indica que el compresor (14) está operando en una manera que podría dañar el compresor. 6. El sistema de refrigeración de la reivindicación 1, en el que al menos un parámetro operativo incluye un parámetro de control indicativo de la capacidad de carga de refrigeración producida por el compresor (14). 7. El sistema de refrigeración de la reivindicación 2, en el que el procesador (49) es operable para comunicar los datos digitales de los parámetros operativos al controlador (70). 8. El sistema de refrigeración de la reivindicación 3, en el que el procesador (49) está configurado para operar en un modo de operación estándar y en un modo de fallo del controlador, en el que en el modo de operación estándar el procesador recibe comandos del controlador (70) para el funcionamiento del dispositivo de conmutación (64) y envía comandos correspondientes al dispositivo de conmutación. 9. El sistema de refrigeración de la reivindicación 8, en el que en el modo de fallo del controlador, el procesador (49) detecta que el controlador no está funcionando y asume una función de controlador principal para el ciclo del compresor (14) mediante el funcionamiento de los dispositivos de conmutación (64) para mantener las funciones normales de refrigeración. 10. El sistema de refrigeración de la reivindicación 1, en el que hay varios compresores (14A, 14B, 14C) y una unidad operativa (48) del compresor asociada a cada compresor, cada unidad operativa (48) del compresor está energizada por, y en comunicación electrónica con el regulador en la línea (80) de alimentación y de comunicaciones. 11 ES 2 335 476 T3 11. El sistema de refrigeración de la reivindicación 10, en el que cada una de las unidades operativas (48) del compresor está construida y dispuesta para comunicarse con las otras unidades operativas del compresor por la línea (80) de alimentación y de comunicaciones. 12. El sistema de refrigeración de la reivindicación 11, en el que todas las unidades operativas (48) del compresor son operables en un modo de operación estándar y en un modo de fallo del controlador, en el que en el modo de operación estándar del compresor (14) son operadas como respuesta a los comandos del controlador. 13. El sistema de refrigeración de la reivindicación 12, en el que en el modo de fallo del controlador las unidades operativas (42) controlan los compresores (14A, B, C) en base a los parámetros operativos detectados para mantener una función normal de refrigeración independientemente del controlador. 14. El sistema de refrigeración de la reivindicación 11, en el que las unidades operativas (48) son operables para enviar los datos digitales de los parámetros operativos al controlador (70), y en el que el controlador está configurado para determinar las exigencias de operación para mantener un nivel de refrigeración y para enviar a cada una de las unidades operativas sobre la base de la información de parámetros operativos recibida. 15. El sistema de refrigeración de la reivindicación 14, en el que los parámetros operativos incluyen los parámetros de control indicativos de la refrigeración producida por cada compresor (14A, B, C) y al menos uno de los sensores (50-62) de cada unidad operativa (48) está construido y dispuesto para la detección de uno de los parámetros de control. 16. El sistema de refrigeración de la reivindicación 15, en el que el controlador (70) está configurado para determinar si alguno de los parámetros de control recibido de las unidades operativas (48) debe ser ignorado en la determinación de los comandos operativos. 12 ES 2 335 476 T3 13 ES 2 335 476 T3 14 ES 2 335 476 T3 ES 2 335 476 T3 16 ES 2 335 476 T3 17 ES 2 335 476 T3 18