Sistema de refrigeración con CO2 como fluido secundario.

Sistema de refrigeración con CO2 como fluido secundario.

La presente invención se refiere a un sistema de refrigeración con CO2 como fluido secundario que permite limitar el consumo energético asociado al bombeo que éste tipo de sistemas que actúan con CO2 como fluido secundario presentan ya que comprende un circuito secundario que comprende a su vez una bomba de canal lateral accionada mediante arrastre magnético,

que permite impulsar el CO2 a menor presión y en consecuencia reducir los costes asociados al sistema.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201431721.

Solicitante: FANDOS MONFORT, Juan Ignacio.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: FANDOS MONFORT,Juan Ignacio, MARTORELL GONZÁLEZ,Emilio.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F25B9/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F25 REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR; FABRICACION O ALMACENAMIENTO DEL HIELO; LICUEFACCION O SOLIDIFICACION DE GASES.F25B MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR (sustancias para la transferencia, intercambio o almacenamiento de calor, p. ej. refrigerantes, o sustancias para la producción de calor o frío por reacciones químicas distintas a la combustión C09K 5/00; bombas, compresores F04; utilización de bombas de calor para la calefacción de locales domésticos o de otros locales o para la alimentación de agua caliente de uso doméstico F24D; acondicionamiento del aire, humidificación del aire F24F; calentadores de fluidos que utilizan bombas de calor F24H). › Máquinas, instalaciones o sistemas por compresión en los cuales el refrigerante es aire u otro gas de bajo punto de ebullición.

Fragmento de la descripción:

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de refrigeración con C02 como fluido secundario que permite limitar el consumo energético asociado al bombeo que éste tipo de sistemas que actúan con C02 como fluido secundario presentan.

El objeto de la invención es un sistema de refrigeración con C02 como fluido secundario que comprende un circuito secundario que comprende a su vez una bomba de canal lateral accionada mediante arrastre magnético, que permite impulsar el C02 a menor presión y en consecuencia reducir los costes asociados al sistema.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Se conocen en el estado de la técnica los sistemas de refrigeración comercial utilizados en grandes instalaciones, donde el C02 actúa como fluido secundario, utilizando bombas de tipo hermético, es decir, donde el motor es refrigerado por el mismo refrigerante.

En estos sistemas, el calentamiento del motor repercute en el refrigerante vaporizando parte del mismo, por lo que es necesario contrarrestar ese calentamiento impulsando el refrigerante a mayor presión de bombeo, lo que implica un consumo energético mayor.

La presente invención solventa todos los inconvenientes anteriores, debido a que se puede aplicar a sistemas de refrigeración comercial de cualquier potencia, limitando el consumo energético asociado.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de refrigeración con C02 como fluido secundario que permite limitar el consumo energético asociado al bombeo que éste tipo de sistemas que actúan con C02 como fluido secundario presentan.

El sistema comprende un circuito primario de producción de frío por donde circula un refrigerante que mantiene el C02 a una temperatura inferior a uno o varios medios que se desean enfriar y un circuito secundario de producción de frío por donde circula el C02, que transfiere el frío producido en el circuito primario al medio a enfriar.

El circuito primario de producción de frío comprende:

un grupo de compresión que aumenta la presión del refrigerante que circula por dicho circuito primario de producción de frío;

un grupo de condensación dispuesto a continuación del grupo de compresión donde

se lleva a cabo el licuado del refrigerante que sale a alta presión de dicho grupo de

compresión;

un grupo de expansión dispuesto a continuación del grupo de condensación donde se lleva a cabo la vaporización de parte del refrigerante proveniente del grupo de compresión.

El sistema comprende además un grupo de evaporación que comprende un intercambiador de calor donde el refrigerante del circuito primario enfría el C02 del circuito secundario.

El circuito secundario de producción de frío comprende:

un depósito de C02 que recoge el refrigerante en estado líquido del circuito primario

proveniente del intercambiador de calor del grupo de evaporación;

una bomba de C02 de canal lateral accionada mediante arrastre magnético por un motor que transmite el giro a la bomba para que el C02 recorra el circuito secundario.

Opcionalmente, el circuito secundario comprende un desvaporizador dispuesto a la salida de la bomba de C02 donde se produce la separación del vapor producido en la bomba del refrigerante líquido que retorna al depósito de C02.

Opcionalmente también, el circuito secundario comprende un economizador dispuesto a la 30 entrada de la bomba que permite llevar a cabo un control del caudal aspirado por la bomba y por tanto limitar su consumo.

El sistema de refrigeración con C02 así configurado permite reducir los costes energéticos del bombeo en porcentajes del orden del 50 %, al impulsar el C02 a menor presión. De esta

manera, el calentamiento del motor de la bomba de C02 se disipa por medios distintos a los del propio refrigerante.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 muestra un esquema del sistema de refrigeración con C02 como fluido secundario de la presente invención.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Según una explicación detallada de la invención, el sistema de refrigeración con C02 como fluido secundario comprende un circuito primario (1) de producción de frío por donde circula un refrigerante que mantiene el C02 a una temperatura inferior al medio que se desea enfriar y un circuito secundario (2) de producción de frío por donde circula el C02, que transfiere el frío producido en el circuito primario (1) a un medio a enfriar (3).

El circuito primario (1) de producción de frío permite mantener el C02 a una temperatura inferior que el medio que se desea enfriar mediante el refrigerante que puede ser, entre otros, R717, R404A, R507, R407A, R407C, R407F, R134a, R600a, R290, R152a, R410A, R270. Dicho circuito primario (1) comprende:

un grupo de compresión (4) que aumenta la presión del refrigerante que circula por dicho circuito primario de producción, donde el grupo de compresión comprende uno o varios compresores frigoríficos (5) que aumentan la presión del refrigerante y que responden a unas señales de regulación para mantener una presión de aspiración adecuada, pudiendo disponer los mismos (5) de un separador de aceite (no mostrado) que retorne el aceite impulsado a un cárter (no mostrado) de los compresores.

un grupo de condensación (6) dispuesto a continuación del grupo de compresión (4) donde se lleva a cabo el licuado del refrigerante que sale a alta presión de dicho grupo de compresión (4), donde el grupo de condensación (6) comprende un intercambiador de calor (7) con un fluido más frío que el refrigerante, que puede ser agua o aire. Este grupo comprende además un depósito (8) de refrigerante a la salida del intercambiador de calor (7) para asegurar la existencia de refrigerante en un grupo de evaporación (20) que se describirá más adelante, y una válvula (9) para interrumpir el flujo de refrigerante antes del paro del grupo de compresión (4) y

asegurar que no hay migración de refrigerante al cárter del compresor (5) en las paradas.

El grupo de condensación (6) puede comprender además un sistema que aumenta el subenfriamiento o enfriamiento de los gases de aspiración y filtros para recoger impurezas, humedad o ácidos presentes en las conducciones.

un grupo de expansión (27) dispuesto a continuación del grupo de condensación (6) que comprende un estrechamiento donde se lleva a cabo la vaporización y perdida de presión de parte del refrigerante proveniente del grupo de compresión (4).

El grupo de expansión (27) puede comprender además un sistema de regulación termostático o electrónico que asegura que la cantidad de refrigerante que llega al grupo de evaporación (20) vaporiza en su totalidad.

El sistema comprende además un grupo de evaporación (20) que comprende un intercambiador de calor donde el refrigerante del circuito primario (1) enfría el C02 del circuito secundario (2). Este intercambiador puede ser del tipo de placas, tubos concéntricos, carcasa-tubos o sistemas mixtos de los tipos anteriormente descritos, sin existir mezcla entre el C02 del circuito secundario (2) y el refrigerante del circuito primario

(1).

El circuito secundario (2) de producción de frío utiliza como fluido de trabajo C02 comprende:

un depósito de C02 (10) que recoge el refrigerante en estado líquido del circuito primario proveniente del intercambiador de calor del grupo de evaporación (20);

una bomba de C02 de canal lateral (11) accionada mediante arrastre magnético por un motor que transmite el giro a la bomba (11) para que el C02 recorra el circuito secundario (2). La bomba (11) suministra la presión suficiente para que el C02 recorra el camino desde el depósito de C02 (10) pasando por la bomba (11), servicios refrigerados, grupo de evaporación (20) y vuelta al depósito de C02 (10). Es importante que para que funcione esta bomba disponga de líquido en la aspiración y que en sus condiciones de funcionamiento no se superen los caudales máximo y mínimo permitidos por el fabricante. Puede llevar asociados presostatos diferenciales o transmisores de presión que aseguren que la bomba (11) no funcionará fuera de los límites anteriormente citados. Puede incluir una válvula (15) o restricción que limite el caudal impulsado por la bomba y otra que retorne parte del líquido para asegurar un caudal mínimo.

El depósito de C02 (10) permite que la bomba de C02 de canal lateral (11) disponga siempre de refrigerante líquido y comprende:

un visor de líquido (12) o nivel de líquido que permite visualizar el nivel de refrigerante líquido;

una válvula de seguridad (13) para evitar que la presión...

 


Reivindicaciones:

1.- Sistema de refrigeración con C02 como fluido secundario que comprende un circuito primario (1) de producción de frío por donde circula un refrigerante que mantiene el C02 a una temperatura inferior a uno o varios medios (3) a enfriar y un circuito secundario (2) de producción de frío por donde circula el C02, que transfiere el frío producido en el circuito primario (1) al medio (3) a enfriar,

donde el circuito primario (1) de producción de frío comprende:

un grupo de compresión (4) que aumenta la presión del refrigerante que circula por dicho circuito primario (1) y que comprende uno o varios compresores frigoríficos (5);

un grupo de condensación (6) dispuesto a continuación del grupo de compresión donde se lleva a cabo el licuado del refrigerante que sale a alta presión de dicho grupo de compresión (4);

un grupo de expansión (7) dispuesto a continuación del grupo de condensación (6) donde se lleva a cabo la vaporización de parte del refrigerante proveniente del grupo de compresión (4);

donde el sistema comprende además un grupo de evaporación (20) que comprende un intercambiador de calor donde el refrigerante del circuito primario (1) enfría el C02 del circuito secundario (2),

donde el circuito secundario (2) de producción de frío comprende:

un depósito de C02 (10) que recoge el refrigerante en estado líquido del circuito primario (1) proveniente del intercambiador de calor del grupo de evaporación (20);

una bomba (11) de C02 para que el C02 recorra el circuito secundario (2); caracterizado por que la bomba (11) de C02 para que el C02 recorra el circuito secundario

(2) es una bomba de canal lateral accionada mediante arrastre magnético por un motor que transmite el giro a la bomba (11).

2.- Sistema de refrigeración con C02 como fluido secundario según reivindicación 1 caracterizado por que el circuito secundario (2) comprende un desvaporizador (16) dispuesto a la salida de la bomba (11) de C02 donde se produce la separación del vapor producido en la bomba (11) del refrigerante líquido que retorna al depósito de C02. (10).

3.- Sistema de refrigeración con C02 como fluido secundario según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el circuito secundario (2) comprende un

economizador dispuesto a la entrada de la bomba (11) que permite llevar a cabo un control del caudal aspirado por la bomba.

4.- Sistema de refrigeración con C02 como fluido secundario según cualquiera de las 5 reivindicaciones anteriores caracterizado por que comprende un sistema auxiliar de paradas

(3) que permite enfriar el C02 en las paradas del sistema de refrigeración.

5.- Sistema de refrigeración con C02 como fluido secundario según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que el grupo de condensación (6) comprende

un intercambiador de calor (7) con un fluido más frío que el refrigerante, un depósito de líquido (8) a la salida del intercambiador de calor (7) para asegurar la existencia de refrigerante en el grupo de evaporación (20) y una válvula (9) para interrumpir el flujo de refrigerante al grupo de compresión (4).

6.- Sistema de refrigeración con C02 como fluido secundario según cualquiera de las

reivindicaciones anteriores caracterizado por que el grupo de expansión (7) comprende un estrechamiento donde se lleva a cabo la vaporización y perdida de presión de parte del refrigerante proveniente del grupo de compresión (4).

7.- Sistema de refrigeración con C02 como fluido secundario según cualquiera de las

reivindicaciones anteriores caracterizado por que el intercambiador del grupo de evaporación (20) es de cualquiera de los siguientes tipos: de placas, de tubos concéntricos, de carcasa-tubos o sistemas mixtos de los tipos anteriormente descritos, sin existir mezcla entre el C02 del circuito secundario (2) y el refrigerante del circuito primario (1).

8.- Sistema de refrigeración con C02 como fluido secundario según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7 caracterizado por que el desvaporizador (16) comprende una válvula o restricción para regular el retorno del refrigerante líquido al depósito de C02. (10).

9.- Sistema de refrigeración con C02 como fluido secundario según cualquiera de las

reivindicaciones anteriores caracterizado por que los medios a enfriar (3) comprenden un intercambiador de calor (17) donde parte del C02 del circuito secundario (2) se vaporiza captando calor del medio a enfriar (3).

10.- Sistema de refrigeración con C02 como fluido secundario según reivindicación 9 caracterizado por que el medio a enfriar (3) comprende:

uno o varios sensores de temperatura (18) que determinan cuando el medio (3) se ha enfriado convenientemente.

una válvula que corta la entrada de líquido a cada medio a enfriar (3) cuando ya esté a la temperatura deseada.

una válvula (19) para regular la cantidad de líquido que llega a cada medio a enfriar (3) y permite el equilibrado hidráulico de la instalación.

unos sensores de presión, temperatura, visores de líquido y demás elementos para verificar el correcto funcionamiento del sistema.

unos reguladores que permiten recibir las señales y actuar sobre los accionamientos de regulación de la válvula.

unos ventiladores, cortinas de aire, resistencias de desescarche o antivaho, que permitan la transferencia de calor al aire donde estarán los productos a refrigerar.

unos visores de líquido que permiten controlar cuanto líquido se vaporiza en cada medio a enfriar (3), para proceder a un correcto equilibrado hidráulico del sistema.


 

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