Un hervidor de agua eléctrico es un electrodoméstico fundamental en muchos hogares, pero ¿qué sucede cuando no cumple su función principal de llevar el agua a ebullición? Existen varias razones por las que un hervidor eléctrico puede no hervir correctamente o no dejar de hervir.
Causas Comunes y Problemas Operativos
Diseño y Funcionamiento Estándar
Algunas características del funcionamiento de un hervidor pueden parecer fallos, pero son parte de su diseño. Para asegurarse de que el agua hierva por completo, el hervidor eléctrico continuará hirviendo durante 10-20 segundos después de que el agua comienza a hervir. Esto es un diseño normal. Además, el hervidor eléctrico no cortará automáticamente la energía si abre la tapa para hervir agua, lo cual es una consideración importante para la seguridad y el uso.
Factores del Usuario y Nivel de Agua
Un problema común es un nivel de agua inadecuado. El hervidor podría no funcionar correctamente si hay muy poca agua dentro o por debajo del nivel mínimo de agua requerido para su operación segura y eficiente.
Fallos en Componentes Clave
Una de las razones más directas por las que un hervidor podría no hervir es que el termostato no funciona correctamente. El termostato es crucial para regular y detectar la temperatura del agua.
Soluciones y Métodos para Diagnosticar
Antes de considerar problemas más complejos, se pueden aplicar algunos métodos de solución de problemas básicos. En primer lugar, siempre mantenga la cantidad de agua dentro del rango requerido, es decir, entre los niveles mínimo y máximo indicados por el fabricante.
La Tecnología Detrás de la Detección de Ebullición
Para comprender por qué un hervidor eléctrico podría fallar en su tarea, es útil conocer cómo detectan la ebullición del agua. La presente invención se refiere a un procedimiento para controlar un hervidor eléctrico, en particular a un procedimiento para determinar si el agua en el interior de un hervidor eléctrico está hirviendo.
Mecanismos Tradicionales de Detección
En los hervidores eléctricos convencionales que se utilizan para calentar agua, la ebullición del agua se detecta y se controla mediante el uso de un interruptor de vapor realizado con unas tiras bimetálicas. La presión de vapor que se produce a medida que el agua hierve se utiliza para accionar el interruptor para desconectar la fuente de calor.
En otro procedimiento conocido para determinar si el agua en un hervidor eléctrico está hirviendo, se utiliza un sensor para medir la temperatura del agua en el interior del hervidor eléctrico. Cuando la temperatura del agua en el hervidor eléctrico alcanza una temperatura predeterminada, un circuito de control desconecta la fuente de calor del hervidor eléctrico.
Limitaciones de los Sistemas Convencionales
Estos métodos tradicionales presentan inconvenientes. Para el interruptor de vapor, se requiere un conducto de vapor y mecanismos de movimiento que permitan que al interruptor le llegue una cantidad suficiente de vapor, lo que limita el diseño del aspecto general del hervidor eléctrico. Además, éste no es un procedimiento suficientemente preciso para desconectar la fuente de calor cuando el agua hierve.
En el caso de los sensores de temperatura, un inconveniente es que en un lugar con una mayor altitud no puede alcanzarse la temperatura predeterminada, lo que provoca que el calentamiento continúe a pesar del hecho de que el agua ya esté hirviendo. Esto puede dar lugar a un riesgo de seguridad potencial y producir un accidente. Asimismo, la inexactitud del sensor también puede dar lugar a que la fuente de calor se desconecte incluso si el agua no está hirviendo, o viceversa.
¿QUÉ ES UN TERMOSTATO?
Innovación en la Determinación Precisa de la Ebullición
La tecnología ha avanzado para superar las limitaciones de los sistemas antiguos. Los documentos de patente EP 0 380 369 A1 y JP 2005 209373A de la técnica anterior han servido de base para comprender nuevas invenciones.
Por ejemplo, EP 0 380 369 A1 describe un control para un recipiente para calentar líquidos que incorpora un elemento calefactor eléctrico y en el que las funciones del control se efectúan en función de la disposición de un único sensor de temperatura asociado al elemento. Este control incluye desconexiones automáticas basadas en la velocidad de aumento de la temperatura del sensor.
Otro enfoque utiliza temperaturas de un intervalo anterior y un intervalo actual para obtener la velocidad de variación de la temperatura actual. Después se compara una nueva velocidad con la velocidad de variación de la temperatura anterior almacenada y el punto de ebullición se detecta cuando la velocidad de variación se reduce a un mínimo definido.
Principios de la Nueva Invención
La presente invención presenta mejoras y ventajas sobre estas referencias. El objetivo de esta invención es un procedimiento para determinar si el agua en un hervidor eléctrico está hirviendo, y el problema técnico a resolver es detectar con precisión si el agua está hirviendo en el interior del hervidor eléctrico, y desconectar la fuente de calor cuando el agua está hirviendo.
Las investigaciones han demostrado que la velocidad de variación de la temperatura del agua es diferente en el proceso de calentamiento. En la etapa inicial de calentamiento, la velocidad de variación de la temperatura del agua disminuye y llega a un valor mínimo. A medida que el proceso de calentamiento continúa, la velocidad de variación de la temperatura del agua aumenta, y después disminuye a un valor mínimo de nuevo cuando el agua se calienta cerca de su punto de ebullición o en éste.
En comparación con la técnica anterior, la presente invención adopta un microprocesador para calcular la velocidad de variación de la temperatura, determinar si el agua en el interior del hervidor eléctrico está hirviendo de acuerdo con la velocidad de variación de la temperatura durante el proceso de calentamiento, y enviar una señal al circuito de control para desconectar la fuente de calor cuando el agua está hirviendo. Esto dispone un procedimiento preciso para determinar la ebullición del agua y un control oportuno para la desconexión de la fuente para evitar cualquier peligro de seguridad potencial y accidentes.
Etapas del Procedimiento Avanzado
De acuerdo con la presente invención, se dispone un procedimiento para determinar si el agua en el interior de un hervidor eléctrico está hirviendo, el cual comprende las siguientes etapas:
- Ajustar un sensor de temperatura, un microprocesador y un circuito de control del hervidor eléctrico.
- Detectar una temperatura del agua en el interior del hervidor eléctrico, una temperatura de una unidad calefactora inferior que está en contacto con el agua, o una temperatura de la pared lateral del hervidor eléctrico en tiempo real mediante el sensor.
- Calcular una velocidad de variación de la temperatura y comparar la velocidad de variación de la temperatura con la de un período anterior al período actual mediante el microprocesador.
- Enviar una señal al circuito de control cuando la velocidad de variación de la temperatura disminuya y alcance un valor mínimo. El período para calcular la velocidad de variación de la temperatura del agua está preestablecido en el microprocesador y se establece en diferentes niveles después de que unas resistencias conectadas a un puerto de entrada del microprocesador reciban una señal de la potencia de calefacción del hervidor eléctrico.
De acuerdo con esta invención, el circuito de control desconecta la fuente de alimentación al recibir la señal enviada por el microprocesador. El microprocesador compara la temperatura actual del agua, la temperatura de la unidad calefactora inferior, o la temperatura de la pared lateral del hervidor con la de un período anterior al período actual, y almacena la temperatura del agua y la velocidad de variación de la temperatura del agua.
El microprocesador tiene una velocidad de variación de la temperatura del agua mínima preestablecida, y cuando la velocidad de variación de la temperatura del agua es menor que esta velocidad mínima, el microprocesador envía una señal al circuito de control. Además, el microprocesador borra las velocidades de variación y los resultados de comparación almacenados después de que el circuito de control desconecte la fuente de calor.
El sensor detecta la temperatura en tiempo real del agua cuando el circuito de control activa una fuente de calor, y se comienza a calcular la velocidad de variación de la temperatura del agua cuando la temperatura es mayor que un umbral de temperatura.
Ejemplos Prácticos de Aplicación en Hervidores
En estas realizaciones, el sensor de temperatura utilizado en el hervidor eléctrico es un termistor de coeficiente de temperatura negativo (NTC), cuya resistencia es inversamente proporcional a la temperatura. Una tensión de CC a través del termistor NTC refleja la temperatura del agua, y una cantidad digital obtenida a partir de esta tensión, mediante una conversión A/D realizada por el microprocesador, es inversamente proporcional a la temperatura del agua.
El procedimiento para calcular la velocidad de variación de la temperatura es que: la cantidad digital que representa la temperatura del agua actual es un sustraendo, la cantidad digital que representa la temperatura del agua de un período es un minuendo, y la diferencia es la velocidad de variación de la temperatura de un período. La velocidad de aumento de la temperatura del agua durante el proceso de calentamiento se refiere a la potencia, el volumen del hervidor y el nivel de agua. Aunque la potencia y el volumen son constantes, el nivel de agua es variable.
Ejemplo 1: Hervidor de Baja Potencia (1.200 W)
Para un hervidor eléctrico con un aumento de la temperatura más lento y una potencia relativamente baja de 1.200 W, el hervidor eléctrico está provisto de un termistor NTC, un microprocesador con convertidores AD de múltiples canales y un circuito de control de transistores. Tras activar la fuente, el sensor detecta la temperatura del agua en tiempo real. Si la temperatura es superior a un umbral de 55º C, la velocidad de variación de la temperatura del agua comienza a calcularse y se almacena la temperatura y la velocidad de variación calculada.
El microprocesador calcula la velocidad de variación de la temperatura del agua y el período de cálculo se establece a 10 segundos. Cuando la variación de la temperatura del agua tiende a ser lenta (igual o menor que 1), o alcanza un valor mínimo durante el proceso de calentamiento actual (menor de 1), se envía una señal al circuito de control para desactivar la fuente de calor, y el programa vuelve al estado inicial y borra los valores temporales.
Ejemplo 2: Hervidor de Alta Potencia (3.000 W)
Para un hervidor eléctrico con un aumento de temperatura más rápido y una potencia relativamente mayor de 3.000 W, el hervidor eléctrico está provisto de un termistor de coeficiente de temperatura negativo (NTC), un microprocesador con convertidores AD de múltiples canales y un circuito de control de transistores conectado al puerto de sal... (La descripción del ejemplo está incompleta en el texto original).