ES2315529T3 - Sistema y metodo para el control de temperatura en sistemas de refrigeracion y sistemas de calentemineto. - Google Patents
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Abstract
Un sistema para controlar una máquina (10) que almacena bebidas y/o alimentos, en el que la máquina incluye un dispositivo (18) de control de la temperatura y un compartimiento (14) de almacenamiento al que puede accederse a través de una puerta (16), cuyo sistema comprende: un perceptor de uso dispuesto para generar una señal basada en el uso de la máquina (10); caracterizado por una unidad de control (12) que está en comunicación con el perceptor de uso y dispuesta para generar una señal de control que ha de ser alimentada al dispositivo (18) de control de la temperatura, cuya unidad de control (12) está dispuesta para almacenar una pluralidad de señales históricas recibidas desde el perceptor de uso, y para determinar un patrón de uso para la máquina (10) basándose en las señales almacenadas, en el que el control se basa, al menos parcialmente, en el patrón de uso.
Description
Sistema y método para el control de temperatura
en sistemas de refrigeración y sistemas de calentamiento.
El presente invento se refiere, en general, a
sistemas de refrigeración y sistemas de calentamiento para productos
consumibles y, en particular, al control de la temperatura de tales
sistemas para conseguir una conservación máxima de la energía.
Los refrigeradores para bebidas se utilizan en
todo el mundo para proporcionar la entrega eficaz, desde el punto
de vista económico, de productos consumibles en tiendas, puntos de
venta de excedentes y otros puntos de distribución al público
(denominados de manera conjunta en lo que sigue "tiendas"). Los
refrigeradores para bebidas utilizan dispositivos de enfriamiento
para mantener el producto a una temperatura de servicio inferior a
la temperatura ambiente. Como es bien conocido, los dispositivos de
enfriamiento incluyen, típicamente, un compresor para comprimir un
refrigerante y un evaporador para evaporar el refrigerante. Estos
refrigeradores para bebidas refrigeradas consumen energía al
funcionar de modo que es deseable que un producto para la venta se
mantenga a una temperatura durante el horario comercial y a una
segunda temperatura, mayor que la primera temperatura, fuera del
horario comercial, a fin de conservar energía. Por ejemplo, un
minorista regulará un refrigerador de bebidas para que funcione a
3ºC durante el horario comercial y a 10ºC fuera del mismo. En
consecuencia, el minorista gasta menos energía que si regula el
dispositivo refrigerador para que funcione a 3ºC en todo
momento.
Una técnica para hacer variar la temperatura del
dispositivo de enfriamiento es que éste se ajuste manualmente al
principio y al final de un día de trabajo. La regulación manual la
realiza, usualmente, un empleado pero, algunas veces, no se lleva a
cabo si a éste se le olvida por completo. Asimismo, hacer que el
contenido alcance una temperatura de servicio puede suponer 30
minutos o más, de modo que puede que el producto no esté a la
temperatura de servicio deseada cuando se abra la tienda. Los
sistemas más avanzados utilizan un reloj para activar el cambio de
la temperatura de funcionamiento, si bien esto puede ser
problemático si la tienda abre a horas diferentes los distintos
días de la semana, si se cambia el horario comercial o si cambia el
tiempo atmosférico. Todavía otros sistemas utilizan detectores de
movimiento para determinar si existen clientes en la proximidad del
refrigerador de bebidas y, si los detectan, mantienen la temperatura
de funcionamiento normal del refrigerador de bebidas.
Igualmente, las máquinas expendedoras que sirven
alimentos o bebidas templadas o calientes, pueden adolecer de
deficiencias similares en su gestión de la energía. Con el fin de
mantener la bebida o el alimento a su temperatura de servicio (por
ejemplo, superior a la ambiente), la máquina puede activar
continuamente su dispositivo de calentamiento o puede utilizar
sistemas manuales o controlados mediante reloj para activar los
dispositivos de calentamiento en distintos momentos durante todo un
día o una semana.
El documento
US-B-6.389.822 describe una máquina
expendedora refrigerada con modos de funcionamiento normal y de
conservación de la energía entre los que cambia la variación de la
temperatura y cambia el volumen de una cámara refrigerada mantenido
a una temperatura deseada, y que tiene un detector de actividad, por
ejemplo, un perceptor de ocupación que puede activar una transición
desde un modo de conservación de energía a un modo normal.
El documento EP 0707183 A2 describe una máquina
expendedora refrigerada que comprende un detector de puerta para
determinar los modos de control de la máquina. El documento
US-B-6.243.548 describe un aparato
generador de imágenes que determina un patrón de uso para adaptar
el funcionamiento del aparato. El documento
US-B-6.243.626 describe una máquina
expendedora con un dispositivo externo para gestión de la
energía.
Así, en la industria existe una necesidad
insatisfecha de un refrigerador de bebidas optimizado en cuando al
rendimiento energético y la calidad del producto y que, además, sea
completamente automático.
Visto desde un aspecto, el presente invento
proporciona un sistema para controlar una máquina que almacena
bebidas y/o alimentos, en el que la máquina incluye un dispositivo
de control de la temperatura y un compartimiento de almacenamiento
accesible a través de una puerta, cuyo sistema comprende:
un perceptor de uso dispuesto para generar una
señal basándose en el uso de la máquina;
caracterizado por
una unidad de control que está en comunicación
con el perceptor de uso y dispuesta para generar una señal de
control que ha de alimentarse al dispositivo de control de
temperatura, cuya unidad de control está dispuesta para almacenar
una pluralidad de señales históricas recibidas desde el perceptor de
uso, y para determinar un patrón de uso de la máquina partiendo de
las señales almacenadas, basándose el control, al menos
parcialmente, en señales históricas recibidas desde el perceptor de
uso.
Visto desde otro aspecto, el presente invento
proporciona un método para controlar un sistema de refrigeración,
el cual comprende un dispositivo de enfriamiento, comprendiendo el
método:
recibir señales de estado de un detector de
personas procedentes de un detector de personas, basadas en la
presencia de una persona en la proximidad del detector de
personas;
caracterizado por
almacenar una pluralidad de señales recibidas
desde el detector de presencia y determinar un patrón de uso para
el sistema de refrigeración basándose en las señales almacenadas;
y
controlar el dispositivo de refrigeración
basándose en una señal de control, cuya señal de control se basa,
al menos parcialmente, en señales históricas de estado del detector
de personas y en señales de puerta abierta, procedentes del
detector de personas y del detector de puerta.
El presente invento se refiere a sistemas y
métodos para controlar la temperatura en sistemas de refrigeración,
tales como refrigeradores de bebidas, o en sistemas de calentamiento
tales como máquinas expendedoras de café, que optimizan el
comportamiento funcional y el ahorro de energía. El presente invento
aprovecha el uso y/o los patrones de actividad asociados con un
sistema de refrigeración o un sistema de calentamiento (denominado
en lo que sigue, generalmente, máquina) y activa el dispositivo de
control de temperatura (por ejemplo, un dispositivo de enfriamiento
o un dispositivo de calentamiento) para mantener una temperatura
óptima de funcionamiento durante períodos de uso o de actividad
(por ejemplo, cuando la tienda en que está situada la máquina abre
en horario comercial) y activa el dispositivo de control de
temperatura para mantener una temperatura óptima para economizar
energía durante períodos de falta de uso o de inactividad (por
ejemplo, cuando está cerrada la tienda). El uso o la actividad se
determinan utilizando un perceptor de uso que puede incluir uno o
más de entre un detector de movimiento, un detector de puerta, un
detector de compra de producto, un detector de vibraciones o
cualesquiera otros dispositivos adecuados para vigilar o detectar
actividad o uso asociados con la máquina. Se registran el uso y/o
la actividad durante un período de tiempo y, luego, se determina y
se pone en ejecución en la práctica una programación óptima para
activar el dispositivo de calentamiento y/o enfriamiento para que
funcione en modo regular y en modo de ahorro de energía. El uso y/o
la actividad se vigilan continuamente y, si se produjese un cambio,
entonces el presente invento modificará, en consecuencia, el
programa de activación del dispositivo de calentamiento y/o
enfriamiento.
En una realización del presente invento, una
unidad de control de un sistema de refrigeración recibe y registra
datos de actividad tales como el número de veces que se abre la
puerta y/o la presencia de personas y/o las compras de productos en
la proximidad del sistema de refrigeración y, luego, establece las
horas de inicio y de fin de un modo de ahorro de energía para el
sistema de refrigeración durante un período de tiempo, tal como una
semana. La unidad de control calcula el momento de reiniciar el
ciclo del compresor al término del modo de ahorro de energía de
forma que el producto esté a la temperatura correcta en el momento
de su primer uso. Como parte de la función de ahorro de energía,
las lámparas del sistema de refrigeración son apagadas y encendidas
de nuevo por la unidad de control de acuerdo con los datos de
actividad. Una vez que la unidad de control pone en práctica una
programación para el modo de ahorro de energía basándose en patrones
de uso, no es necesaria una vigilancia diaria o por horas para
proporcionar un producto a la temperatura correcta durante el
horario comercial de la tienda. Ventajosamente, la unidad de control
no depende del tiempo real, sino de la actividad y, por tanto,
puede ser utilizada en todo el mundo en cualquier zona horaria.
Además, los datos de uso recogidos por la unidad de control pueden
ser utilizados por la tienda para determinar patrones de tráfico en
la proximidad del refrigerador de bebidas.
En otra realización del presente invento, se
proporciona un sistema para controlar una máquina, en el que ésta
comprende un dispositivo de control de temperatura, comprendiendo el
sistema un perceptor de uso que genera una señal basándose en el
uso de la máquina (o en actividad asociada con ella), y una unidad
de control que está en comunicación con el perceptor de uso y que
genera una señal de control que ha de ser alimentada al dispositivo
de control de temperatura, cuya señal de control se basa, al menos
parcialmente, en señales históricas recibidas desde el perceptor de
uso. El perceptor de uso puede comprender un perceptor de actividad
para determinar la actividad de personas en la proximidad de la
máquina y/o un detector de presencia. El detector de presencia
puede comprender al menos uno de entre un detector de movimiento, un
perceptor de infrarrojos y un detector de vibraciones. La máquina
puede incluir un compartimiento de almacenamiento al que puede
accederse a través de una puerta y, en tales casos, el perceptor de
uso puede comprender un perceptor de puerta.
Además, la unidad de control puede almacenar una
pluralidad de señales recibidas desde el perceptor de uso y, luego,
determinar un patrón de uso para la máquina basándose en las señales
almacenadas. La unidad de control puede determinar, entonces, un
programa para poner en práctica un modo de funcionamiento con ahorro
de energía para la máquina basándose en el patrón de uso. La
máquina puede incluir, también, luces de funcionamiento, en cuyo
caso la unidad de control controla el funcionamiento de las luces de
acuerdo con las señales históricas.
En todavía otra realización del presente
invento, se proporciona un sistema para controlar un sistema de
refrigeración, cuyo sistema de refrigeración comprende un
compartimiento de almacenamiento al que puede accederse a través de
una puerta y un dispositivo de enfriamiento, comprendiendo el
sistema un detector de presencia que genera primeras señales
basándose en la presencia de una persona en la proximidad del
detector, un perceptor de puerta que genera segundas señales
basándose en el número de veces que se abre la puerta, y una unidad
de control que está en comunicación con el detector de personas y
con el perceptor de puerta, y que genera una señal de control que
ha de ser alimentada al dispositivo de enfriamiento, cuya señal de
control se basa, al menos parcialmente, en señales históricas,
primera y segunda, recibidas desde el detector de personas y desde
el perceptor de puerta.
Aún otra realización del presente invento
proporciona un método para controlar un sistema de refrigeración,
cuyo sistema de refrigeración comprende un dispositivo de
enfriamiento, comprendiendo el método recibir señales de estado de
un detector de personas procedentes de un detector de personas y
basadas en la presencia de una persona en la proximidad del
detector de personas, señales de apertura de puerta procedentes de
un perceptor de puerta y basadas en la apertura de la puerta del
sistema de refrigeración, y controlar el dispositivo de
enfriamiento basándose en una señal de control, cuya señal de
control se basa, al menos parcialmente, en señales históricas de
estado del detector de personas y de apertura de la puerta,
recibidas desde el detector de personas y desde el perceptor de la
puerta.
Habiéndose descrito así el invento en términos
generales, se hará referencia ahora a los dibujos adjuntos, que no
están realizados, necesariamente, a escala, y en los que:
la Fig. 1 es una vista en perspectiva de una
máquina de acuerdo con una realización del presente invento,
la Fig. 2 es un diagrama de bloques que ilustra
una configuración del controlador de refrigeración de acuerdo con
una realización del invento.
la Fig. 3 es una matriz de patrón de uso
ilustrativa, de acuerdo con una realización del presente
invento,
la Fig. 4 es una gráfica de flujo del
funcionamiento de un sistema de refrigeración que utiliza una unidad
de control de acuerdo con una realización del presente invento,
y
la Fig. 5 es una gráfica de flujo del paso de
creación de la Fig. 4 de acuerdo con una realización del presente
invento.
Con referencia a los dibujos, la Fig. 1 muestra
una máquina 10 que incluye una unidad de control 12 de acuerdo con
una realización del presente invento. La máquina 10 es un sistema de
refrigeración configurado como refrigerador de bebidas para los
fines de ilustración del presente invento. Sin embargo, se contempla
que los beneficios del presente invento son aplicables a todas las
máquinas, incluyendo sistemas de calentamiento, sistemas de
refrigeración tales como refrigeradores,
refrigeradores/congeladores, neveras, máquinas de fabricación de
hielo o acumuladores de hielo, armarios refrigerados, celdas de
almacenamiento en frío, máquinas expendedoras, instalaciones
frigoríficas, máquinas expendedoras de café y expendedoras de
alimentos calientes/fríos.
El refrigerador de bebidas incluye un
compartimiento 14 de almacenamiento al que puede accederse a través
de una puerta 16. Un dispositivo de enfriamiento 18 mantiene el
compartimiento de almacenamiento y, por tanto, los productos en él
almacenados, a la temperatura de servicio deseada durante el horario
comercial. El dispositivo de enfriamiento 18 incluye un compresor
20, un condensador 22 y un evaporador (no mostrado), todos ellos
bien conocidos en la técnica, al igual que su funcionamiento y, por
tanto, para los fines de la presente exposición, no es necesario
describir con detalle el compresor 20, ni el condensador 22, ni el
evaporador 24.
El sistema de refrigeración 10 también incluye
un perceptor de puerta 26 y un perceptor de temperatura 28
(ilustrado en línea de trazos), los cuales están en comunicación con
la unidad de control 12. El perceptor de puerta 26 puede ser
cualquier interruptor adecuado capaz de detectar cuando se abre la
puerta 16 del refrigerador de bebidas, tal como el modelo SPST NC
núm. de serie 60A, fabricado por The General Electric Company. El
perceptor de temperatura 28 está dispuesto, preferiblemente, en la
corriente 30 de aire de retorno para vigilar la temperatura del
compartimiento 14 de almacenamiento. En la realización ilustrada en
la Fig. 1, el perceptor de temperatura 28 está situado entre un
plano posterior 29 y la pared trasera del compartimiento 14 de
almacenamiento y, por tanto, se ilustra en línea interrumpida. El
perceptor de temperatura 28 puede ser cualquier perceptor de
temperatura adecuado pero, de preferencia, es un perceptor de
temperatura de estado sólido, tal como del modelo núm.
2322-640-63103, fabricado por
Philips Electronics. Como en el sistema no hay componente funcional
alguno que funcione a partir de la presión de vapor de un líquido,
el funcionamiento del sistema de refrigeración es independiente de
los cambios de la presión atmosférica.
La unidad de control 12 se incorpora, de
preferencia, empleando un microprocesador u otro circuito o
dispositivo adecuado. La funcionalidad de la unidad de control 12,
como se describe en este documento, puede preverse mediante el uso
de hardware, software o una combinación de ambos. La unidad de
control 12 incluye, de preferencia, un detector de presencia 32 y
una interconexión 34 con el usuario. El detector de presencia 32, en
la realización ilustrada, es un detector de movimiento si bien
puede ser cualquier dispositivo adecuado capaz de detectar la
presencia de una persona en la proximidad del sistema de
refrigeración 10, tal como un perceptor de infrarrojos o un
perceptor de vibraciones. Un detector de movimiento adecuado para
uso con el presente invento es el modelo núm. 3RA-E
700570, fabricado por Murata Manufacturing Company. Cuando se
utiliza este detector de movimiento, se prefiere que las señales
recibidas del detector de movimiento, de entre aproximadamente 300 y
500 milisegundos de duración, se consideren consecuencia de la
detección de una persona, aunque puede ser deseable tener una
duración distinta de la señal para diferentes aplicaciones del
presente invento. Aunque el detector de presencia 32 se ilustra en
la Fig. 1 como enterizo con la unidad de control 12 y con una zona
de detección 36, el detector de presencia puede disponerse alejado
del sistema de refrigeración 10 para definir sustancialmente la
misma zona de detección o una diferente (según se desee). Un
detector de presencia remoto puede comunicarse con la unidad de
control 12 a través de un dispositivo de comunicaciones inalámbricas
o una conexión cableada, como es bien sabido. Está prevista una
interconexión 34 de usuario para la unidad de control 12 con el fin
de presentar información al usuario y para facilitar la entrada de
información por parte del usuario. La interconexión de usuario
puede adoptar cualquier forma deseada, tal como un teclado,
reconocimiento de voz, LCD, LED, pantalla táctil, infrarrojos,
etc., y combinaciones de los mismos.
De acuerdo con una realización del presente
invento, un minorista tiene, al menos, un sistema de refrigeración
10 que contiene, al menos, un producto refrigerado disponible para
la venta. El minorista desea ofrecer el producto a una temperatura
apropiada durante el horario comercial y, también, desea reducir el
consumo de energía fuera de dicho horario comercial. La unidad de
control 12 de acuerdo con una realización del presente invento crea
inicialmente el patrón diario de actividad en y/o cerca del sistema
de refrigeración 10 para un período de tiempo (por ejemplo, una
semana) y, luego, verifica y lleva a la práctica una programación
para el modo de ahorro de energía con el fin de hacer funcionar el
sistema de refrigeración en el modo de ahorro de energía en horas
apropiadas durante el período de tiempo (por ejemplo, cada día de la
semana).
Específicamente, la unidad de control 12
registra el número de veces que se abre la puerta y la detección de
la presencia de personas en la proximidad del sistema de
refrigeración durante un período de tiempo, para determinar
períodos de no utilización dentro de un período de tiempo definido.
Aunque en la realización ilustrada del presente invento se vigilan
tanto la apertura de la puerta como la presencia de personas, queda
dentro del alcance del presente invento vigilar sólo una u otra o,
incluso, otro parámetro indicativo del patrón de uso del sistema de
refrigeración, tal como mediante detectores ópticos, detectores de
ruido, etc. Con el fin de evitar que ciertas actividades que tienen
lugar cuando la tienda está cerrada (por ejemplo, reposición del
refrigerador de bebidas, rondas del guardia de seguridad, etc.) sean
malinterpretadas como actividad de los clientes, la unidad de
control establece umbrales tanto para la apertura de la puerta como
para la detección de personas dentro de un período de tiempo
definido. Por ejemplo, en la realización del presente invento, la
unidad de control considera abierta la tienda si detecta que la
puerta se abre dos veces o detecta seis veces una presencia humana
en un período de tiempo de 30 minutos. De otro modo, la unidad de
control considera que la tienda está cerrada. Sin embargo, ha de
observarse que los umbrales y/o el período de tiempo de valoración
pueden cambiarse a otros valores, según se desee.
Los períodos de uso y de no uso creados son
utilizados por la unidad de control 12 para determinar una
programación óptima para cuando el sistema de refrigeración 10
trabaje en un modo de funcionamiento normal o en un modo de ahorro
de energía. La unidad de control 12 verifica y lleva a la práctica
la programación óptima para el modo de ahorro de energía y vigila
continuamente las aperturas de puerta y la detección de presencia
humana en la proximidad del sistema de refrigeración para
identificar cambios el patrón de uso creado y, si es necesario,
cambios del programa preparado.
Por ejemplo, la unidad de control 12 tiene una
temperatura de funcionamiento normal y una temperatura de
funcionamiento en modo de ahorro de energía preconfiguradas, la
primera de las cuales es menor que la temperatura de funcionamiento
en modo de ahorro de energía. La unidad de control 12 funciona como
un termostato para mantener la temperatura de funcionamiento
deseada de acuerdo con el modo de ahorro de energía programado que
se lleva a la práctica. A modo de ejemplo, el parámetro temperatura
de funcionamiento normal puede fijarse a 1ºC y el parámetro
temperatura para ahorro de energía puede fijarse a 7ºC, si bien
estas temperaturas son simplemente ilustrativas. Además de
ajustarla temperatura de funcionamiento durante el modo de ahorro de
energía, la unidad de control incrementa la diferencia de
temperatura (es decir, el número de grados que se permite que
aumente la temperatura en el compartimiento de almacenamiento por
encima de la temperatura de funcionamiento antes de que se active el
dispositivo de enfriamiento 18 con el fin de reducir la temperatura
de nuevo hasta su valor de funcionamiento). Por ejemplo, la
diferencia de temperatura durante el funcionamiento normal es de 1ºC
cuando la diferencia durante el modo de ahorro de energía es de
4ºC. La unidad de control activa, de preferencia, el ventilador del
evaporador de manera intermitente cuando el compresor está
desconectado a fin de reducir el régimen al que aumenta la
temperatura durante el modo de ahorro de energía. Así, en el horario
comercial, el dispositivo de enfriamiento 18 funciona bajo el
control de la unidad de control 12 con el fin de mantener la
temperatura de funcionamiento normal dentro del compartimiento 14
de almacenamiento y, una vez que cierra la tienda, el dispositivo
de enfriamiento funciona bajo el control de la unidad de control 12
para mantener la temperatura con ahorro de energía. Ha de
observarse que, como opción, la unidad de control puede ajustar el
modo de ahorro de energía para que comience un número de horas
predeterminado antes de que cierre la tienda, ya que el
calentamiento del producto puede ser un proceso lento,
especialmente contando con una gestión eficiente del ventilador.
La unidad de control 12 inicia los ciclos de
enfriamiento del compresor del dispositivo de enfriamiento 18 para
reducir la temperatura del compartimiento de almacenamiento hasta la
temperatura de funcionamiento normal en un momento apropiado antes
de la apertura de la tienda, con el fin de que el producto contenido
en el compartimiento de almacenamiento 14 se encuentre a la
temperatura de servicio correcta cuando abra la tienda en su horario
comercial. Si bien depende de la temperatura ambiente, generalmente
se tarda aproximadamente de 1,5 a 3 horas (dependiendo de la
combinación de las condiciones ambientes, del tráfico y de la carga
de la máquina) en reducir la temperatura del compartimiento de
almacenamiento 16 desde el valor de la temperatura de ahorro de
energía hasta el valor de la temperatura de funcionamiento
normal.
El funcionamiento en el modo de ahorro de
energía no sólo controla el funcionamiento del dispositivo de
enfriamiento 18 sino que, también, es capaz de controlar otros
aspectos del sistema de refrigeración 10, lo que puede dar como
resultado un consumo de energía reducido. Por ejemplo, en una
realización del presente invento, la unidad de control 12 controla
el funcionamiento de las luces asociadas con el sistema de
refrigeración, tales como las luces que iluminan el producto
contenido en el compartimiento de almacenamiento 14 y/o las luces
que iluminan los indicadores asociados con el sistema de
refrigeración 10. Como en el caso del funcionamiento del dispositivo
de enfriamiento, el funcionamiento de las luces se basa en los
patrones de uso creados. En la realización expuesta, las luces
permanecen encendidas un período de tiempo predeterminado tras el
cierre de la tienda y se encienden a la hora aproximada en que abre
la tienda.
En consecuencia, el presente invento elimina la
necesidad de que personal de la tienda interrumpa el funcionamiento
del compresor al cerrar la tienda y lo ponga en marcha de nuevo al
abrirla, o tenga que encender o apagar la iluminación interna y/o
la publicitaria. También, supera los problemas inherentes al uso de
relojes de tiempo real para activar el sistema de refrigeración,
por cuanto se adapta a los cambios de hora y de los patrones de
uso.
Con referencia a la Fig. 2, la unidad de control
12 se interconecta con varios dispositivos tales como el perceptor
26 de puerta, el perceptor 28 de temperatura y el detector de
presencia 32. El perceptor 28 de puerta registra, preferiblemente,
cada vez que se abre la puerta, el instante en que se abrió y cuanto
tiempo estuvo abierta. Es decir, la unidad de control recibe una
señal indicativa de la apertura (y/o el cierre) de la puerta y
registra el suceso en una memoria 34, que puede ser enteriza con la
unidad de control 12 o estar separada de ella. El perceptor 28 de
temperatura vigila la temperatura del compartimiento 14 de
almacenamiento con el fin de mantenerla al valor de la temperatura
de funcionamiento o a un valor parecido (por ejemplo, al valor
normal o al valor con ahorro de energía). Además, el detector de
presencia 32 vigila la existencia o la ausencia de tráfico en las
cercanías del sistema de refrigeración 10. Cuando se detecta la
presencia de una persona en la zona de detección 36 (véase la Fig.
1) del detector, entonces se envía una señal a la unidad de control
12 y se registra el suceso en la memoria 40.
Además, la unidad de control 12 interconecta el
compresor 20, las luces 42, el ventilador 44 del condensador y los
ventiladores 46 del evaporador. La unidad de control 12 controla el
funcionamiento de estos dispositivos de acuerdo con el modo de
funcionamiento. Por ejemplo, durante el modo de funcionamiento
normal, el compresor 20, el ventilador 44 del condensador y los
ventiladores 46 del evaporador son accionados selectivamente por la
unidad de control 12 para mantener la temperatura en el
compartimiento de almacenamiento 14 (determinada por el perceptor
28 de temperatura) dentro del margen de temperatura predeterminado
de la temperatura normal, de forma que el producto se mantenga a
una temperatura deseada para el consumo. Igualmente, durante la
ejecución del modo de ahorro de energía, el compresor 20, el
ventilador 44 del condensador y los ventiladores 46 del evaporador
son accionados selectivamente para mantener la temperatura en el
compartimiento de almacenamiento (determinada por el perceptor 28
de temperatura) dentro del margen de temperatura predeterminado para
la temperatura durante el funcionamiento en el modo de ahorro de
energía, de modo que las bebidas se mantengan a una temperatura
deseada cuando la tienda esta cerrada.
Con referencia a la Fig. 3, en ella se muestran,
en general, los pasos de creación, verificación y ejecución del
presente invento. Como se ilustra, cada día está dividido en 48
bloques de tiempo de treinta minutos, si bien se hace notar que, si
se desease, con el presente invento podrían utilizarse otros
intervalos de tiempo. En la primera semana, la unidad de control
recoge datos (por ejemplo, detecciones de apertura de la puerta y
de presencia de personas) para emplearlos en la determinación de los
patrones de uso para el sistema de refrigeración 10. Como se
muestra en la Fig. 3, el sistema de refrigeración se instala y se
pone en funcionamiento el Lunes, y la unidad de control empieza a
recoger datos. El sistema de refrigeración funciona continuamente
las primeras veinticuatro horas con el fin de recoger la información
de todo el día. Los datos recogidos, como se muestra, son
registrados por la unidad de control, tal como en una memoria
asociada. Los umbrales para la realización ilustrada se fijan de
modo que la tienda se considera abierta si en un bloque de tiempo
de treinta minutos se registran más de cuatro aperturas de la puerta
o más de seis detecciones de personas (definidas como señales de
entre, aproximadamente, 350 y 500 milisegundos). Obsérvese que la
información de la Fig. 3 para la semana uno es el uso registrado,
mientras que la información para las semanas dos y tres es el modo
de funcionamiento.
El patrón de uso creado las primeras
veinticuatro horas de funcionamiento se lleva a la práctica al
comienzo del segundo día, con el modo de funcionamiento normal para
el dispositivo de enfriamiento, Además, las luces se encienden en
el momento en que los datos indican que abre la tienda (por ejemplo,
un primer bloque de tiempo que registre 4 aperturas de puerta o
seis detecciones de presencia de personas). Al término del segundo
día, la unidad de control cambiará al modo de ahorro de energía en
el momento en que los datos indiquen que se ha producido la última
actividad (por ejemplo, un primer bloque de tiempo que registre
menos de dos aperturas de puerta y menos de seis detecciones de
presencia de personas). Además, las luces se apagarán un período de
tiempo predeterminado, tal como treinta minutos, después de cerrar
la tienda. Si un bloque de tiempo no satisface el modo de
funcionamiento normal durante lo que parece ser el horario comercial
de la tienda (por ejemplo, bloques antes y después del bloque en
cuestión indican el modo de funcionamiento normal), entonces puede
configurarse la unidad de control para hacer caso omiso de la
lectura de datos y marcar ese bloque para funcionamiento normal. El
paso de verificación que se describe en lo que sigue confirmará esta
forma de actuar o realizará los cambios necesarios en la
programación creada. Si el segundo día cambia el patrón de uso,
entonces el patrón creado el tercer día incluirá el cambio. Cada
día posterior, durante el resto de la semana, se ejecuta el patrón
creado el día anterior.
En la segunda semana, se verifica el patrón del
día siete creado a partir de la primera semana. La Fig. 3 muestra
los modos de funcionamiento del sistema de refrigeración (en función
de los datos recogidos mostrados para la primera semana). Si
cambian las horas de la primera actividad y de la última actividad,
entonces se recrea el incidente aislado, sobre una base diaria.
Obsérvese que, de acuerdo con una realización del presente invento,
la luz permanece encendida durante un período predeterminado, tal
como de 30 minutos, después de que el sistema de refrigeración haya
cambiado al modo de ahorro de energía, y el modo de ahorro de
energía termina un período predeterminado, tal como 1,5 horas,
antes de que abra la tienda (con el fin de que el producto se haya
enfriado hasta la temperatura de servicio deseada para cuando abra
la tienda).
En la tercera semana y en cada semana posterior,
la unidad de control ejecuta el patrón verificado a partir de la
segunda semana. La unidad de control continúa vigilando la actividad
tras la segunda semana y, si se encuentra un cambio del patrón de
uso del sistema de refrigeración, entonces la unidad de control
creará automáticamente el nuevo patrón, lo verificará y, luego,
pondrá en ejecución el nuevo patrón. Dado que el modo de
funcionamiento está definido por el uso, y no por la hora real, el
presente invento puede funcionar en cualquier zona horaria, en
zonas de cambio de hora, etc., sin tener que reprogramar cambios del
modo de funcionamiento. Los nuevos patrones de uso, simplemente,
serán creados, verificados y, luego, ejecutados. No es necesaria la
asistencia de persona alguna. En la realización ilustrativa, los
datos de actividad se mantienen, como mínimo, tres semanas.
Con referencia a la Fig. 4, en ella se ilustra
el funcionamiento de un sistema de refrigeración que hace uso de
una unidad de control de acuerdo con una realización del presente
invento. En particular, el sistema de refrigeración crea,
inicialmente, el patrón de uso para el sistema de refrigeración,
como se indica mediante el bloque 50. En el bloque 52, el patrón
creado es, entonces, verificado y, si resulta apropiado, se le
modifica para tener en cuenta cambios detectados en el patrón
creado. Se ejecuta entonces el patrón verificado, como se indica
mediante el bloque 54. Si en el bloque 56 se determina que en el
patrón de uso verificado es detectado un cambio por la unidad de
control durante la ejecución del patrón verificado, entonces el
cambio es asimilado como un incidente aislado, verificado e
incorporado en la práctica en el bloque 58.
Con referencia a la Fig. 5, en ella se ilustra
el paso de creación de la gráfica de flujo de la Fig. 4.
Inicialmente, la unidad de control recibe señales que indican que
se ha abierto una puerta del sistema de refrigeración o que se ha
detectado la presencia de una persona en la proximidad del sistema
de refrigeración, como se indica mediante el bloque 60. Las señales
recibidas durante un período de tiempo se registran en una memoria,
como se indica mediante el bloque 62. La unidad de control
determina entonces un patrón de uso a partir de las señales
registradas y determina los momentos óptimos para ejecutar el
funcionamiento en el modo de ahorro de energía, como se indica
mediante el bloque 64.
Se expondrán ahora otras características del
sistema de refrigeración 10.
La unidad de control protege los motores (por
ejemplo, del compresor, el ventilador del evaporador, el ventilador
del condensador) de fuertes variaciones de voltaje en la máquina
observando las siguientes pautas funcionales para las que se ajusta
previamente la unidad en un centro de voltaje variable midiendo el
valor eficaz de la corriente:
- (a)
- Si el voltaje de alimentación cae hasta el 85% del valor nominal (es decir, el centro de voltaje aplicable), se desconectan todos los motores. Cuando el voltaje aumenta hasta el 90% del voltaje nominal, se permite que funcionen todos los motores, excepto el del compresor si el período de "desconexión" ha sido inferior a tres minutos;
- (b)
- Si el voltaje de alimentación aumenta hasta el 115% del valor nominal, se "desconectan" todos los motores hasta que el voltaje llega al 110% del nominal, momento en el que se permite que los motores se pongan en marcha, excepto cuando el del compresor no ha sido "desconectado" durante tres minutos; y
- (c)
- En todos los casos de nueva puesta en marcha del compresor, los motores de los ventiladores se desconectarán durante el arranque del compresor para garantizar la ejecución de la característica de "arranque blando" descrita en lo que sigue.
Si el compresor ha estado funcionando antes de
transcurridos tres minutos de una petición de nueva puesta en
marcha, entonces la unidad de control impide que el compresor
arranque hasta que hayan transcurrido tres minutos de tiempo de
"desconexión". Si el compresor no ha estado funcionando durante
un período mayor que tres minutos, entonces el compresor se pondrá
en marcha al recibirse la señal de arranque del control.
En cualquier momento que se pida que el
compresor "arranque", la unidad de control determina si el
compresor ha estado "desconectado" durante tres minutos como
mínimo. Si no ha sido así, entonces se retrasa la puesta en marcha
del compresor hasta que haya estado desconectado durante, al menos,
tres minutos. Los motores de los ventiladores del evaporador y del
condensador están bloqueados sin que puedan arrancar hasta que el
compresor haya sido puesto en marcha satisfactoriamente. Si
cualquiera de los motores está funcionando en el momento en que se
le pide que arranque al compresor, entonces el o los motores son
desactivados hasta que se complete la puesta en marcha del
compresor. Un ejemplo de esto es que el o los ventiladores funcionan
un minuto de cada tres minutos que el compresor está
"desconectado". Si el motor del ventilador del evaporador está
funcionando en el momento en que se le pide al compresor que
arranque, el ventilador del evaporador se detendrá hasta que se
haya puesto en marcha el compresor.
La unidad de control ejecuta automáticamente
ciclos de descongelación del evaporador a intervalos regulares,
durante los cuales el sistema de refrigeración será
"desconectado" para permitir que el evaporador del equipo se
descongele por completo. Cuando se haya completado el ciclo de
descongelación, el equipo funcionará con una eficacia óptima. El
intervalo de descongelación y el momento de la descongelación son
consistentes con las características del equipo. Durante la
descongelación, el ventilador del evaporador continúa funcionando y
las lámparas de iluminación permanecen encendidas. La circulación de
aire generada por el ventilador del evaporador facilita el ciclo de
descongelación. El control iniciará automáticamente el ciclo de
descongelación cada cuatro horas durante un período de 15 minutos,
tiempo durante el cual el compresor está desconectado y funcionan
los ventiladores del evaporador. Sin embargo, durante un ciclo de
descongelación, si la temperatura en el interior de la máquina
aumenta a 10,0ºC (es decir, la temperatura previamente programada),
por ejemplo, debido a que la puerta se abre un número excesivo de
veces, entonces el control dará por terminada la descongelación.
Como forma adicional de detectar una congelación
inesperada del evaporador, el control vigila la temperatura interna
del armario del equipo e interrumpe el funcionamiento del compresor
si la temperatura interna no desciende a un régimen consistente con
el funcionamiento normal. Los ventiladores del evaporador
funcionarán durante 20 minutos para descongelar el evaporador. Esta
acción predominaría sobre el ciclo estándar de descongelación.
Si la temperatura dentro de la máquina asciende
por encima de un valor predeterminado, tal como 10ºC (50ºF), la
unidad de control ejecutará automáticamente un ciclo ininterrumpido
de reducción de la temperatura, lo que quiere decir que hará que la
temperatura baje hasta el nivel operativo o el valor de
funcionamiento en espera sin ejecutar ciclos de descongelación ni
otra interrupción del ciclo de refrigeración. Una vez conseguida la
temperatura objetivo, entonces la unidad de control comenzará a
realizar ciclos de descongelación, la gestión del ventilador, etc.,
en la forma requerida.
Claims (11)
1. Un sistema para controlar una máquina (10)
que almacena bebidas y/o alimentos, en el que la máquina incluye un
dispositivo (18) de control de la temperatura y un compartimiento
(14) de almacenamiento al que puede accederse a través de una
puerta (16), cuyo sistema comprende:
un perceptor de uso dispuesto para generar una
señal basada en el uso de la máquina (10);
caracterizado por
una unidad de control (12) que está en
comunicación con el perceptor de uso y dispuesta para generar una
señal de control que ha de ser alimentada al dispositivo (18) de
control de la temperatura, cuya unidad de control (12) está
dispuesta para almacenar una pluralidad de señales históricas
recibidas desde el perceptor de uso, y para determinar un patrón de
uso para la máquina (10) basándose en las señales almacenadas, en el
que el control se basa, al menos parcialmente, en el patrón de
uso.
2. El sistema de la reivindicación 1, en el que
la unidad de control (12) está dispuesta para determinar una
programación para poner en práctica un modo de funcionamiento con
ahorro de energía para la máquina (10) basándose en el patrón de
uso.
3. El sistema de la reivindicación 1 o de la
reivindicación 2, en el que la máquina incluye luces (42) de
funcionamiento, y en el que la unidad de control (12) está dispuesta
para controlar el funcionamiento de las luces de funcionamiento
basándose, al menos parcialmente, en las señales históricas.
4. El sistema de la reivindicación 2, en el que
la unidad de control (12) está dispuesta para verificar la
programación durante un período de tiempo.
5. El sistema de la reivindicación 2, en el que
la señal de control se basa en la programación.
6. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que la unidad de control (12)
comprende un coprocesador y una memoria (40) asociada.
7. El sistema de cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que el patrón de uso se
actualiza cuando un primer número predeterminado de primeras
señales o un segundo número predeterminado de segundas señales es
recibido, dentro de un período de tiempo predeterminado, por la
unidad de control (12).
8. El sistema de la reivindicación 7, en el que
el perceptor de uso comprende un perceptor (26) de puerta y la
unidad de control (12) está dispuesta para controlar el
funcionamiento de las luces (42) basándose, al menos parcialmente,
en las señales recibidas desde el perceptor de puerta.
9. Un método para controlar un sistema de
refrigeración (10), en el que el sistema de refrigeración comprende
un dispositivo de enfriamiento (18), cuyo método comprende:
recibir señales de estado de detección de
personas procedentes de un detector de personas (32) basadas en la
presencia de una persona en la proximidad del detector de
personas;
caracterizado por
almacenar una pluralidad de señales históricas
recibidas desde el detector (32) de presencia y determinar un
patrón de uso para el sistema de refrigeración basándose en las
señales almacenadas; y
controlar el dispositivo de enfriamiento (18)
basándose en una señal de control, cuya señal de control se basa,
por lo menos parcialmente, en el patrón de uso.
10. El método de la reivindicación 9, que
comprende además determinar una programación para poner en práctica
un modo de funcionamiento con ahorro de energía para el sistema de
refrigeración basándose en el patrón de uso.
11. El método de la reivindicación 9 o la
reivindicación 10, que comprende
recibir señales de apertura de puerta
procedentes de un perceptor (26) de puerta basadas en la apertura de
una puerta (16) del sistema de refrigeración; y
almacenar señales históricas procedentes del
perceptor (26) de puerta.
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