BR112020001871A2

BR112020001871A2 - sistema de controle eletrônico para um aquecedor de água de dois estágios em uma máquina para venda automática de bebidas quentes, unidade de controle eletrônico e aquecedor de água de dois estágios,

Info

Publication number: BR112020001871A2
Application number: BR112020001871-6A
Authority: BR
Inventors: Mauro SCOTTI; Alessandro Magno
Original assignee: Evoca S.P.A.
Priority date: 2017-07-28
Filing date: 2018-07-27
Publication date: 2020-07-28
Also published as: EP3659006B1; US11602241B2; CN110998475A; ES2898239T3; IT201700087300A1; RU2770175C2; RU2020108438A3; WO2019021256A1; US20200154940A1; CN110998475B; RU2020108438A; EP3659006A1

Abstract

É descrito um controle de temperatura da água distribuída por um aquecedor de água de dois estágios, tendo uma caldeira externa com um primeiro aquecedor como primeiro estágio, e um duto interno (intensificador de água) com um segundo aquecedor como segundo estágio. Um laço (loop) de controle baseado na temperatura medida da água na caldeira controla o primeiro aquecedor. Um segundo laço calcula uma temperatura de referência da água do intensificador com base no erro de temperatura na saída (diferença entre a temperatura medida da água de saída e a temperatura de referência da água de saída), e controla o segundo aquecedor com base no erro entre a temperatura de referência da água do intensificador e a temperatura medida da água do intensificador. A temperatura de referência da água de saída depende do tipo de bebida (por exemplo, café expresso, cappuccino), e inclui um perfil de temperatura com diferentes temperaturas para diferentes sub-bebidas (por exemplo, café, leite). O tempo de resposta física e a inércia do aquecedor são levados em consideração, antecipando mudanças repentinas da temperatura de referência da água na saída de água quente.

Description

SISTEMA DE CONTROLE ELETRÔNICO PARA UM AQUECEDOR DE ÁGUA DE DOIS ESTÁGIOS EM UMA MÁQUINA PARA VENDA AUTOMÁTICA DE BEBIDAS QUENTES, UNIDADE DE CONTROLE ELETRÔNICO E AQUECEDOR DE ÁGUA DE DOIS ESTÁGIOS CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere, em geral, a máquinas para venda automática de bebidas quentes, e, em particular, ao controle eletrônico de um aquecedor de água de dois estágios para uso em máquinas para venda automática de bebidas quentes, tais como bebidas à base de café, por exemplo, café expresso (CE), café instantâneo (INST) e/ou café fresco (CF).

ESTADO DA ARTE

[002] As máquinas para venda automática de bebidas são conhecidas por serem equipadas com aquecedores de água de um único estágio, isto é, tendo um único tanque de água e um único aquecedor de água, geralmente do tipo com resistência elétrica, colocada no interior do tanque de água, ou equipadas com aquecedores de água com um estágio de aquecimento duplo, isto é, tendo dois tanques de água conectados em série dispostos um dentro do outro, e dois aquecedores de água associados com os dois tanques de água.

[003] Um exemplo de um aquecedor de água de dois estágios é descrito no documento DE 3218442, ou US 2004 / 0079749. Nesses exemplos, o aquecedor de água compreende um tanque de água principal provido com um primeiro aquecedor operável para aquecer e manter a água em uma primeira temperatura predeterminada em um modo de espera (stand-by), e um tanque de água menor secundário, disposto no interior do tanque principal e isolado termicamente dele, provido com um segundo aquecedor operável para aquecer e manter a água em uma segunda temperatura predeterminada em modo de espera, mais elevada do que a primeira temperatura.

[004] Outro exemplo de um aquecedor de água de dois estágios para máquinas de venda automática de bebidas quentes é descrito no documento CH 367610, em que o segundo aquecedor de água é operado apenas quando o vapor deve ser produzido. Nesse exemplo, é provida uma válvula que, em resposta ao aumento da pressão no tanque secundário, interrompe a comunicação fluídica entre os dois tanques de água, de modo a que apenas a quantidade de água contida no tanque secundário seja transformada em vapor.

[005] Nos exemplos acima, os dois aquecedores de água são do tipo de armazenamento, isto é, em que uma determinada quantidade de água é armazenada em um tanque de água, sendo aquecida e mantida na temperatura desejada, e quando o aquecedor de água é solicitado a distribuir uma determinada quantidade de água quente para preparar uma bebida, a água retirada é reabastecida com água fresca, e a água no tanque de água é então aquecida até atingir novamente a temperatura desejada.

[006] O Requerente constatou que os aquecedores de água do tipo de armazenamento com um ou dois estágios, descritos nos documentos acima, apresentam inúmeras desvantagens, e as principais são: i) Uma temperatura de modo de espera relativamente alta, a ponto de excluir, diretamente ou devido às pressões geradas, o uso de materiais plásticos para a construção do tanque de água, que normalmente é feito de um material metálico, de preferência aço; (ii) Baixa eficiência térmica, resultante da alta perda de calor para o exterior devido à temperatura de modo de espera relativamente alta e ao material metálico usado na construção do tanque de água; (iii) Pouca flexibilidade de uso, pois mesmo modulando-se as resistências elétricas não é possível variar em um tempo relativamente curto a temperatura de toda a água contida no tanque de água; portanto, uma máquina para venda automática capaz de distribuir diferentes bebidas quentes a diferentes temperaturas deve normalmente estar equipada com vários aquecedores de água, de preferência tantos aquecedores quantos forem os tipos de bebidas distribuídas.

[007] Um aquecedor de água de dois estágios para máquinas de venda automática de bebidas quentes, capaz de superar as desvantagens acima mencionadas, é descrito no documento WO 2014 / 027310 Al, em nome do Requerente, em que o primeiro estágio de aquecimento é do tipo de armazenamento de água, enquanto o segundo estágio de aquecimento é do tipo de fluxo contínuo, isto é, no qual a água é aquecida até a temperatura desejada enquanto flui através do segundo estágio de aquecimento quando uma bebida é selecionada, ou seja, somente quando a água é retirada para atender à demanda de água necessária para preparar uma bebida.

OBJETIVO E SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[008] O objetivo da presente invenção consiste em prover um sistema de controle eletrônico para um aquecedor de água de dois estágios do tipo descrito no documento WO 2014 / 027310 Al, capaz de controlar eficientemente, com precisão e de forma confiável, a temperatura da água fornecida pelo aquecedor de água de dois estágios.

[009] De acordo com a presente invenção, são providos um sistema de controle eletrônico para um aquecedor de água de dois estágios em uma máquina de venda automática de bebidas quentes, e um aquecedor de água de dois estágios provido com tal sistema de controle eletrônico, conforme reivindicado nas reivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS - A figura 1 mostra esquematicamente um aquecedor de água de dois estágios e um circuito hidráulico associado, em uma máquina para venda automática de bebidas quentes; - A figura 2 mostra esquematicamente a estrutura de um aquecedor de água de dois estágios, e um diagrama de blocos de um sistema de controle eletrônico do aquecedor de água de dois estágios; - A figura 3 mostra um fluxograma do controle do aquecedor de água de dois estágios; - A figura 4 mostra um diagrama de blocos funcional de alto nível do controle do aquecedor de água de dois estágios; - A figura 5 mostra um diagrama de blocos funcional do controle de uma caldeira de água no aquecedor de água de dois estágios; - A figura 6 mostra um diagrama de blocos funcional do controle de um intensificador (booster) de água no aquecedor de água de dois estágios; - A figura 7 mostra um diagrama de blocos funcional de um planejador implementado para controlar o intensificador de água; - As figuras 8 a 12 mostram diagramas de blocos funcionais de um gerenciador de potência implementado no controle do aquecedor de água de dois estágios;

- A figura 13 mostra o desenvolvimento no tempo de uma temperatura desejada no intensificador de água do aquecedor de água de dois estágios.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE FORMAS DE INCORPORAÇÃO PREFERIDAS DA INVENÇÃO

[010] O presente invento vai agora ser descrito em detalhes com referência às figuras anexas para permitir que um perito na arte possa fazê-lo e usá-lo. Várias modificações nas formas de incorporação descritas serão imediatamente entendidas por um especialista na técnica, e os princípios gerais descritos podem ser aplicados a outras formas de incorporação e aplicações conquanto permaneçam dentro do escopo da presente invenção, conforme definido pelas reivindicações anexas. O presente invento não deve portanto ser considerado limitado às formas de incorporação descritas e mostradas, devendo abranger um escopo de proteção mais amplo de acordo com as características descritas e reivindicadas.

[011] A figura 1 mostra esquematicamente, e faz referência como um todo usando o numeral de referência 1, um aquecedor de água de dois estágios para uma máquina de venda automática de bebidas quentes 2 (também ilustrada esquematicamente).

[012] O aquecedor de água 1 possui uma única entrada de água fria 3, fluidicamente conectável a um circuito hidráulico 5 configurado para fornecer água fria (à temperatura ambiente) à entrada de água fria 3, e uma única saída de água quente 4, fluidicamente conectável a uma unidade de produção de bebidas (não mostrada).

[013] O circuito hidráulico 5 compreende uma bomba de água 6, tendo uma entrada fluidicamente conectada a uma fonte de água fria (não mostrada) através de um filtro de água 7 adequado, e um fornecimento fluidicamente conectado à entrada de água fria 3 do aquecedor de água 1 através de uma válvula de controle de pressão 8 calibrada de modo a prover recirculação, em direção à entrada da bomba de água 6, através de um ramo de derivação (bypass) 9 e de uma conexão em “T” 10, da água fornecida pela bomba de água 6, quando a pressão da água no aquecedor de água 1 excede a pressão máxima.

[014] Em uma forma de incorporação, o circuito hidráulico 5 também está convenientemente configurado para executar duas funções adicionais, de mistura da água quente distribuída pelo aquecedor de água 1 com água fria, para provocar um rápido resfriamento da água quente distribuída pelo aquecedor de água 1, e de desvio (bypass)

do aquecedor de água 1. Em particular, para conseguir isto, o circuito hidráulico 5 está configurado para fazer a água fria fornecida ao aquecedor de água 1 ser particionada, para fornecer uma parte da água para a entrada de água fria 3 e uma parte da água para a saída de água quente 4, para misturá-la com a água quente e provocar, quando necessário, conforme mencionado, um rápido resfriamento da água quente, como descrito abaixo em mais detalhes.

[015] Para executar essas funções adicionais, o circuito hidráulico 5 compreende uma junção em “T” 11 tendo uma porta de entrada / saída (E / S) fluidicamente conectada à válvula de controle de pressão 8, uma porta de E / S fluidicamente conectada à entrada de água fria 3 do aquecedor de água 1 através de uma primeira válvula solenóide EV1 12, e uma porta de E / S fluidicamente conectada à entrada de água fria 13 do misturador de água 14 através de uma segunda válvula solenóide EV2 15 e de um ramo de derivação 16. O misturador de água 14 também possui uma entrada de água quente 17, fluidicamente conectada à saída de água quente 4 do aquecedor de água 1, e uma saída de água misturada 18.

[016] Sob condições de operação normais, a primeira válvula de solenóide EV1 12 é controlada para ser aberta e fazer com que a água fria seja fornecida para a entrada de água fria 3 do aquecedor de água 1. A segunda válvula solenóide EV2 15 é controlada por uma modulação PWM (Pulse Width Modulation - Modulação por Largura de Pulso) apropriada para ajustar o período de abertura e, consequentemente, o resfriamento da água fornecida pelo aquecedor de água 1.

[017] Em uma forma de incorporação alternativa, o circuito hidráulico 5 está configurado para executar somente a função de fornecimento de água fria para a entrada de água fria 3 do aquecedor de água 1, e não as duas funções adicionais de mistura da água quente distribuída pelo aquecedor de água 1 com água fria e de desvio do aquecedor de água 1.

[018] Em uma forma de incorporação, o aquecedor de água 1 é convenientemente do tipo descrito e mostrado no documento WO 2014 / 027310 Al, em nome do Requerente, cujo conteúdo deve ser considerado como estando aqui incorporado na sua totalidade, sendo mostrado esquematicamente na figura 2.

[019] Em particular, o aquecedor de água 1, que será descrito abaixo de maneira limitada apenas com as características necessárias para a compreensão da presente invenção, compreende: - Um estágio de aquecimento de água do tipo de armazenamento, denominado abaixo, por brevidade, como caldeira de água 20; - Um estágio de aquecimento de água de fluxo contínuo, denominado abaixo, por brevidade, como intensificador de água 21, que fica alojado na, e está fluidicamente conectado em série com a, caldeira de água 20.

[020] A caldeira de água 20 compreende: - Um tanque de água externo 22 no qual são providas a entrada de água fria 3 e a saída de água quente 4 do aquecedor de água 1; e - Um primeiro aquecedor elétrico 23 alojado no tanque de água externo 22, operável para aquecer a água contida no tanque de água externo 22 e mantê-la a uma temperatura compreendida em uma primeira faixa de temperatura, por exemplo, entre 70 e 80 ºC, tipicamente de 75 ºC.

[021] Na forma de incorporação mostrada na figura 2, a entrada de água fria 3 do aquecedor de água 1 é convenientemente provida na parte inferior do tanque de água externo 22, enquanto que a saída de água quente 4 do aquecedor de água 1 é convenientemente provida na parte superior do tanque de água externo 22.

[022] O intensificador de água 21 compreende: - Um corpo interno 24 alojado no tanque de água externo 22, definindo um conduto de água 25 tendo uma entrada de água em comunicação fluídica com o volume interno do tanque de água externo 22 para receber a água quente nele contida, e uma saída de água fluidicamente conectada à saída de água quente 4 do aquecedor de água 1; e - Um segundo aquecedor elétrico 26 associado com o, e convenientemente disposto no, corpo interno 24, operável para aquecer a água que circula no corpo interno 24 a uma temperatura compreendida em uma segunda faixa de temperaturas, mais elevada do que a primeira faixa de temperatura, por exemplo, entre 75 e 110 ºC.

[023] No exemplo mostrado na figura 2, o tanque de água externo 22 apresenta convenientemente o formato de um corpo em forma de caixa tendo um eixo longitudinal, sendo formado por duas semi-conchas acopladas, enquanto que o corpo interno 24 apresenta convenientemente o formato de um corpo tubular geralmente cilíndrico, disposto no tanque de água externo 22 coaxialmente ao seu eixo longitudinal.

[024] Em uma forma de incorporação diferente, não ilustrada, o tanque de água externo 22 pode apresentar o formato de um corpo em forma de caixa, formado por um corpo em formato de copo fechado por uma tampa, enquanto que o corpo interno pode novamente apresentar o formato de um corpo tubular geralmente cilíndrico, porém disposto no tanque de água externo 22 transversalmente em relação ao seu eixo longitudinal.

[025] Na forma de incorporação mostrada na figura 2, o primeiro aquecedor elétrico 23 compreende convenientemente um primeiro e um segundo resistores elétricos 27, 28, tendo resistências elétricas referidas daqui em diante como Ri e R2, respectivamente, sendo distintos e independentemente controláveis, e estando dispostos um na parte inferior e o outro na parte superior da caldeira de água 20, sendo também referidos, por esta razão, como resistência inferior da caldeira de água e resistência superior da caldeira de água, enquanto que o segundo aquecedor elétrico 26 compreende convenientemente um terceiro resistor elétrico 29 tendo uma resistência elétrica, referido daqui em diante como R3, e também pelo termo resistência intensificadora de água.

[026] Na forma de incorporação mostrada na figura 2, os primeiro e segundo resistores elétricos 27 estão enrolados helicoidalmente em torno do corpo interno 24, enquanto que o terceiro resistor elétrico 29 apresenta formato retilíneo e está montado coaxialmente ao eixo longitudinal do corpo interno 24, estendendo-se substancialmente ao longo de todo o seu comprimento.

[027] O aquecedor de água 1 inclui ainda um sistema de controle eletrônico 30 compreendendo: - Um sistema sensor 31 portado pelo tanque de água externo 22, para medir a temperatura da água em certas áreas do aquecedor de água 1 e emitir sinais elétricos indicativos das temperaturas medidas; e - Uma unidade de controle eletrônico 32 eletricamente conectada ao sistema sensor 31 e aos primeiro e segundo aquecedores elétricos 23, 26, programada para receber sinais elétricos do sistema sensor 31 e controlar os primeiro e segundo aquecedores elétricos 23, 26 com base nos sinais elétricos recebidos, da maneira descrita abaixo em detalhes.

[028] Na forma de incorporação mostrada na figura 2, o sistema sensor 31 compreende: - Um primeiro sensor de temperatura 33 disposto para medir a temperatura da água na caldeira de água 20, daqui em diante referido como Text. m; - Um segundo sensor de temperatura 34 disposto para medir a temperatura da água no intensificador de água 21, daqui em diante referido como Tintens m; e - Um terceiro sensor de temperatura 35 disposto na saída de água quente 4, daqui em diante também referida como ponto de distribuição, do aquecedor de água 1, para medir a temperatura, doravante denominada Tsaída m, da água quente distribuída pelo aquecedor de água 1.

[029] Convenientemente, o primeiro sensor de temperatura 33 está disposto para medir a temperatura da água em uma extremidade da caldeira de água 20 oposta à entrada de água fria 3 do aquecedor de água 1, que no exemplo mostrado na figura 2 está na parte superior da caldeira de água 20, enquanto que o segundo sensor de temperatura 34 está disposto para medir a temperatura da água em uma extremidade do intensificador de água 21 oposta àquela do primeiro sensor de temperatura 33, que no exemplo mostrado na figura 2 está na parte inferior do intensificador de água 22, ou seja, na entrada de água do intensificador de água 21.

[030] Em uma forma de incorporação diferente, não ilustrada, o sistema sensor 31 pode compreender apenas os primeiro e terceiro sensores de temperatura 33 e 35 e não o segundo sensor de temperatura 34, de modo a medir apenas as temperaturas da água na caldeira de água 20 e na saída de água quente 4 do aquecedor de água 1.

[031] Em uma forma de incorporação adicional não mostrada, o sistema sensor 31 pode compreender apenas os primeiro e segundo sensores de temperatura 33 e 34 e não o terceiro sensor de temperatura 35, de modo a medir apenas as temperaturas da água na caldeira de água 20 e no intensificador de água 21. Nesta forma de incorporação, o segundo sensor de temperatura 34 pode estar convenientemente disposto na parte superior do intensificador de água 21, ou seja, na saída de água do intensificador de água 21, de modo a medir uma temperatura da água muito próxima, e portanto indicativa, da temperatura da água na saída de água quente 4.

[032] Na forma de incorporação mostrada na figura 2, a unidade de controle eletrônico

32 está programada para controlar os primeiro e segundo aquecedores elétricos 27, 28 de acordo com um esquema de controle lógico, mostrado no fluxograma auto-explicativo mostrado na figura 3.

[033] O objetivo do controle é controlar as temperaturas da água na caldeira 20 e no intensificador de água 21, de modo a seguirem o mais próximo possível as duas temperaturas de referência a seguir: - Text d: Temperatura da água desejada na caldeira de água 20, tipicamente de 75 ºC; - Tsaída d: Temperatura desejada da água no ponto de distribuição 4, variável de acordo com a bebida selecionada, que no exemplo considerado está entre um mínimo de 75 ºC e um máximo, por exemplo, de 110 ºC.

[034] A unidade de controle eletrônico 32 está programada para atingir esta especificação operando com base em um modelo matemático do aquecedor de água 1 como um todo e dos primeiro e segundo aquecedores elétricos 27, 28, e com base nas temperaturas de água medidas Text. m, Tintens m e Tsaída m.

[035] A unidade de controle eletrônico 32 está programada para comparar as temperaturas de água medidas Text m e Tsaída m com as temperaturas de referência de água Text d e Tsaída d, de modo a computar os erros de temperatura com base nos quais os sinais de controle são gerados para os três resistores elétricos 27, 28 e 29, e em particular: R Cald Inf: Sinal de controle elétrico para a resistência inferior R1 da caldeira de água 20; R Cald Sup: Sinal de controle elétrico para a resistência superior R2 da caldeira de água 20; R Intens: Sinal de controle elétrico para a resistência R3 do intensificador de água 21; e EV. desvio(t): Sinal de controle elétrico para a válvula solenóide EV2 15.

[036] Na forma de incorporação em que o terceiro sensor de temperatura 35 não é provido para medir a temperatura da água Tsaída m na saída de água quente 4 do aquecedor de água 1, ela pode ser estimada com base na temperatura da água medida Tintens m no intensificador de água 21, medida pelo segundo sensor de temperatura 34 convenientemente disposto na saída de água do intensificador de água 21.

[037] No entanto, a temperatura de referência da água Tintens d não é um valor desejado armazenado por um operador na unidade de controle eletrônico 32 ou por um controle superior, mas é um valor calculado por um Planejador, descrito abaixo.

[038] A figura 4 mostra um diagrama de blocos funcional do controle portado pela unidade de controle eletrônico 32. O controle é essencialmente dividido em três blocos principais: - Um controle da caldeira de água 36; - Um controle do intensificador de água 37; e - Um gerenciador de potência 38 projetado para gerenciar as demandas de potência elétrica do controle da caldeira de água 36 e do controle do intensificador de água 37.

[039] Os significados das variáveis de entrada e saída dos blocos mostrados na figura 4 estão indicados nas Tabelas 1 e 2, respectivamente, no final desta descrição.

1. CONTROLE DA CALDEIRA DE ÁGUA

[040] O controle da caldeira de água 36 opera conforme mostrado no diagrama de blocos funcional ilustrado na figura 5. O controle da caldeira de água 36 está baseado essencialmente em um único controlador PID (Proporcional - Integral - Derivado) 39, que recebe o erro de temperatura da água eText = Text d - Text m e provê ao gerenciador de potência 38 uma demanda de potência elétrica PotCald r para as resistências R1 e R2 da caldeira de água 20, calculada de acordo com os termos proporcionais, integrais e derivados.

2. PLANEJADOR E CONTROLE DO INTENSIFICADOR DE ÁGUA

[041] O controle do intensificador de água 37 opera conforme mostrado no diagrama de blocos funcional ilustrado na figura 6.

[042] O controle do intensificador de água 37 é mais complexo que o controle da caldeira de água 36, e está baseado em: - Um planejador 40 projetado para calcular a temperatura desejada da água Tintens des no intensificador de água 21, com base na temperatura da água Tdel des = Tsaída d; - Dois controladores PID, daqui em diante referidos como PID com Fluxo 41 e PID sem Fluxo 42, projetados para intervirem alternadamente com base na presença ou ausência de fluxo de água para compensar o comportamento diferente do sistema nos dois modos de funcionamento (com ou sem fluxo de água); e

- Um componente antecipatório (KpFFW) 43.

[043] Todos concorrendo para prover ao gerenciador de potência 38 uma demanda de potência elétrica POT-R3 para a resistência R3 do intensificador de água 21.

[044] Com base na temperatura da água medida Tintens m no intensificador de água 21, e na temperatura desejada da água Tintens d calculada pelo planejador 40, o erro de temperatura da água eTintens = Tintens d - Tintens m é calculado para obter uma das contribuições para a demanda de potência elétrica POT-R3 para a resistência R3 do intensificador de água 21, de acordo com os termos proporcionais, integrais e derivados.

[045] Na forma de incorporação em que o segundo sensor de temperatura 34 que mede a temperatura da água Tintens m no intensificador de água 21 não é provido, ela pode ser estimada com base na temperatura da água Tsaída m medida na saída de água quente 4 do aquecedor de água 1.

[046] A outra contribuição para a demanda de potência elétrica POT-R3 para a resistência R3 do intensificador de água 21 é o componente antecipatório (KFFW) 43, que atua como um fator proporcional na etapa controle da temperatura da água, a partir da temperatura da água na caldeira de água 20 até a temperatura da água no intensificador de água 21.

[047] Também para o intensificador de água 21, assim como para a caldeira de água 20, a potência elétrica PIntens r requisitada para a resistência R3 é gerenciada pelo gerenciador de potência 38, o qual, com base em todas as demandas de potência elétrica, determina o que deve ser energizado, e o que não deve.

2.1 PLANEJADOR

[048] O planejador 40 opera conforme mostrado no diagrama de blocos funcional ilustrado na figura 7, com os significados das variáveis de entrada do planejador 40 e daquelas descritas nas próximas figuras estando indicados nas Tabelas 3 e 4 no final desta descrição.

[049] O planejador 40 é projetado para calcular o desenvolvimento de tempo da temperatura desejada da água Tintens d no intensificador de água 21. Com base nos tempos de resposta físicos do sistema, nas inércias das resistências e nas massas envolvidas, o planejador 40 é projetado para antecipar as ações a serem tomadas com relação à temperatura desejada da água Tintens d, para tentar cancelar o atraso

(demora) inerente do sistema térmico. Deste modo, o aquecedor de água 1 pode gerenciar as mudanças repentinas na temperatura desejada da água Tsaída d no ponto de distribuição 4, com base no princípio de preparar o aquecedor de água 1 antecipadamente para a fase subsequente.

[050] Por exemplo, para a preparação de uma bebida misturada, tal como cappuccino, se o intensificador de água 21 não for pré-aquecido durante a distribuição do leite, o café ficará frio, porque o intensificador de água 21 demora muito tempo para aquecer a água que está nele durante a fase de fluxo da água. Do mesmo modo, para a preparação de um mocaccino, para trocar da distribuição de café para a distribuição de chocolate, o aquecedor de água 1 deve ser preparado para um resfriamento antecipado antes do final da distribuição de café.

[051] O planejador 40 atua em resposta a uma seleção de uma bebida, primeiramente na fase de preparação e depois na fase de distribuição. Em particular, como mostrado na figura 7, o planejador 40 pode ser esquematizado como a soma das três seguintes contribuições, descritas abaixo em mais detalhes, individualmente: - PID delta temp 44: A contribuição de temperatura calculada neste bloco representa o delta de temperatura necessário para aquecer o sistema a jusante da caldeira de água 20; - Previsão 45: A contribuição de temperatura calculada neste bloco representa o desenvolvimento de tempo que a temperatura desejada da água Tintens d no intensificador de água 21 deve seguir; esta escolha é necessária nas bebidas misturadas, para acelerar a mudanças de temperatura entre os diferentes tipos de sub-bebidas, por exemplo, entre leite e café, ou café e chocolate; e - Fase 46: Dependendo da fase de preparação ou distribuição da bebida, são providas fases de pré-aquecimento e pré-resfriamento para antecipar os atrasos inerentes ao sistema térmico.

2.1.1 PID DELTA TEMP

[052] A contribuição de temperatura do bloco PID delta temp 44 é calculada apenas uma vez no início da fase de preparação de cada sub-bebida. Portanto, se uma bebida compreende três sub-bebidas, essa contribuição de temperatura é calculada três vezes. Esta contribuição de temperatura representa a temperatura desejada da água Tintens d no intensificador de água 21 até atingir a temperatura desejada Tsaída d no ponto de distribuição 4. Em particular, essa contribuição de temperatura representa o delta de temperatura necessário para aquecer o sistema a jusante da caldeira de água 20, entre o intensificador de água 21 e a saída de água misturada 18 do misturador de água 14. Essa contribuição é calculada com base na seguinte fórmula: SaídaPID = (FASE ATUAL.Tsaída d - ParTar.th limiar pid - Tsaída a) x KpSaída

[053] Em que: - FASE ATUAL.Tsaída d: Elemento da estrutura FASE ATUAL que corresponde à temperatura desejada no ponto de distribuição da bebida sendo preparada ou distribuída; - ParTar.th limiar pid: Elemento da estrutura ParTar; é uma constante que permite definir a temperatura na qual é feita uma contribuição zero; - Tsaída a: Temperatura da água medida pelo sensor de temperatura da água no ponto de distribuição; - KpSaída: Coeficiente proporcional de PID; - SaídaPID: Contribuição de temperatura do PID Delta Temp 44.

[054] Essa contribuição da temperatura é muito variável com base na temperatura inicial do sistema, ou seja, na temperatura da água medida quando o sistema está frio, e está longe da temperatura desejada da água no ponto de distribuição. Essa contribuição de temperatura é importante, a fim de acelerar o aquecimento do sistema a jusante do aquecedor, enquanto que, quando o sistema já está quente, essa contribuição assume um valor quase igual a zero, se não for negativo, para contrariar a inércia do aumento da temperatura da água.

2.1.2 PREVISÃO

[055] A contribuição de temperatura de previsão 45 representa a temperatura desejada de uma determinada sub-bebida durante a sua distribuição. Essa contribuição de temperatura é necessária em bebidas duplas, para levar em conta a próxima bebida e antecipar um aquecimento ou resfriamento. Essa contribuição de temperatura é calculada conforme definido pelo código funcional abaixo.

[056] Se a bebida for única, ou seja, se (Única == verdadeiro):

- Durante a parte final da fase de distribuição (cdv > FASE ATUAL.cdv x ParTar.p4 cdv ero) ou a fase de distribuição já terminou SaídaPr = Text d; // segue a temperatura da caldeira de água - caso contrário SaídaPr = FASE ATUAL.Tsaída d // segue a temperatura da bebida atual

[057] Se a bebida for uma bebida mista: - Após a primeira parte da fase de distribuição, se a próxima temperatura for mais alta, isto é, quando (cdv > FASE ATUAL.cdv x ParTar.p3 cdv ero && FASE ATUAL.Tsaída d < NEXT. FASE.Tsaída d) SaídaPr = PRÓXIMA FASE.Tsaída d; // inicia o aquecimento antes do final da distribuição atual - Após a segunda parte da fase de distribuição, se a próxima temperatura for mais baixa, isto é, quando (cdv > FASE ATUAL.cdv x ParTar.p4 cdv ero && FASE ATUAL.Tsaída d > PRÓXIMA FASE.Tsaída d) SaídaPr = PRÓXIMA FASE.Tsaída d; // inicia o resfriamento antes do final da distribuição atual - caso contrário SaídaPr = FASE ATUAL.Tsaída d; // segue a temperatura da bebida

[058] Em que: - FASE ATUAL.Tsaída d: Elemento da estrutura FASE ATUAL que corresponde à temperatura desejada no ponto de distribuição da bebida durante a preparação ou distribuição; - PRÓXIMA FASE.Tsaída d: Elemento da estrutura PRÓXIMA FASE que corresponde à temperatura desejada no ponto de distribuição da bebida seguinte que será preparada ou distribuída; - ParTar.p3 cdv ero: Elemento da estrutura ParTar que representa a sua percentagem utilizada para o cálculo de um ponto característico, denominado P3 (representado na figura 13 e descrito em detalhes no item 2.1.3); - ParTar.p4 cdv ero: Elemento da estrutura ParTar que representa a sua percentagem utilizada para o cálculo de um ponto característico, denominado p4 (representado e descrito em detalhes no item 2.1.3); - cdv: contador volumétrico de pulsos, medição dos fluxo de distribuição - Única: Característica descritiva da bebida, se for única, “Única” = VERDADEIRO, e caso contrário, “Única” = FALSO; - Text d: Temperatura desejada da água na caldeira de água 20; - SaídaPr: Contribuição de temperatura da Previsão 45.

2.1.3 FASE

[059] A fase de contribuição de temperatura 46 representa o centro do planejador 40, porque através da preparação ou distribuição da bebida é possível alterar o comportamento do aquecedor de água, fazendo com que ele siga um desenvolvimento de temperatura não constante ao longo do tempo.

[060] A contribuição de temperatura está dividida para cada sub-bebida em cinco períodos: - Dois períodos na fase de preparação; - Dois períodos na fase de distribuição; - Um período intermediário entre as fases de preparação e de distribuição.

[061] Para cada período, a contribuição de temperatura depende de algumas constantes definidas durante uma fase de calibração (elementos da estrutura ParTar na Tabela 3), com essas contribuições sendo específicas para cada sub-bebida.

[062] Para cada distribuição individual de uma sub-bebida, os cinco períodos são definidos da seguinte maneira, conforme também mostrado esquematicamente na figura 13, onde é mostrado o desenvolvimento de tempo de Tintens d: - Período 1: Preparação; compreende desde a seleção da bebida até t1 (tempo teórico de preparação x %1) - Período 2: Preparação; t1 a t2 (tempo teórico de preparação x %2) - Período 3: Intermediário; t2 a p3 [volume teórico (cdv esperado) x %3] - Período 4: Distribuição; p3 a p4 [volume teórico (cdv esperado) x %4] - Período 5: Distribuição; desde p4 até o final da fase de distribuição

[063] Em bebidas misturadas, diferentes distribuições são intercaladas com períodos de preparação, de modo que o diagrama mostrado na figura 13 é repetido tantas vezes quantos forem os tipos de composições da bebida. Essa contribuição de temperatura é calculada conforme definido pelo seguinte código funcional: - Na primeira fase de preparação: quando (t. seleção < FASE ATUAL.atraso x ParTar.p1. t pre) SaídaFase = ParTar.th1 c - Na segunda fase de preparação: quando (t seleção < FASE ATUAL.atraso x ParTar.p2 t pre) SaídaFase = ParTar.th2 c - Na primeira fase de distribuição: quando (cdv < FASE ATUAL.cdv x ParTar.p3 cdv ero) e a distribuição ainda não estiver concluída SaídaFase = ParTar.th3 c - Na segunda fase de distribuição: quando (cdv < FASE ATUAL.cdv x ParTar.p4 cdv ero) SaídaFase = ParTar.th4 c - No final da fase de distribuição: SaídaFase = O

[064] Em que: - t seleção: Medição do tempo entre o tempo atual e o início da preparação da sub- bebida; - cdv: Contrapulsos volumétricos, medição do fluxo na distribuição; - FASE ATUAL.atraso d: Elemento da estrutura FASE ATUAL (Tabela de referência 4) que corresponde ao tempo teórico de preparação da sub-bebida; - FASE ATUAL.cdv: Elemento da estrutura FASE ATUAL (Tabela de referência 4) que corresponde ao valor total dos pulsos do contador volumétrico definidos durante a calibração para essa sub-bebida; - ParTar.p1 t pre: Elemento da estrutura ParTar (Tabela de referência 4) que representa a porcentagem usada para o cálculo da primeira fase de preparação, denominada t1; - ParTar.th1 c: Elemento da estrutura ParTar (Tabela de referência 4) representando um delta de temperatura; - ParTar.p2 t pre: Elemento da estrutura ParTar (Tabela de referência 4) que representa a porcentagem usada para o cálculo da segunda fase de preparação, denominada t2; - ParTar.th2 c: Elemento da estrutura ParTar (Tabela de referência 4) representando um delta de temperatura; - ParTar.p3 cdv ero: Elemento da estrutura ParTar (Tabela de referência 4) que representa a porcentagem usada para o cálculo da primeira fase de distribuição, denominada p3; - ParTar.th3 c: Elemento da estrutura ParTar (Tabela de referência 4) representando um delta de temperatura; - ParTar.p4 cdv ero: Elemento da estrutura ParTar (Tabela de referência 4) que representa a porcentagem usada para o cálculo da segunda fase de distribuição, denominada p4; - ParTar.th4 c: Elemento da estrutura ParTar (Tabela de referência 4) representando um delta de temperatura; - SaídaFase: Contribuição de temperatura na saída do bloco "Fase".

GERENCIADOR DE POTÊNCIA

[065] O gerenciador de potência 38 é projetado para gerenciar as três seguintes especificações:

1. Potência elétrica máxima: A potência elétrica máxima que pode ser fornecida pelo sistema é diferente da, em particular, menor que a, soma das potências elétricas distribuídas por todas as resistências elétricas, quando acionadas simultaneamente;

2. Controle de intermitência: A ativação / desativação das resistências elétricas deve estar sob controle, conforme indicado na norma IEC-61000-3-3;

3. As resistências elétricas possuem uma potência elétrica fixa.

[066] O gerenciador de potência 38, um diagrama de blocos mostrado na figura 8, tem a finalidade de determinar se a potência elétrica requerida pelo controle pode ser implementada de acordo com a especificação, ou se precisa ser ajustada e alternada entre as várias resistências elétricas.

[067] A resistência R3 do intensificador de água 21 tem precedência sobre as duas resistências R1 e R2 da caldeira de água 20, e quando todas as três resistências R1, R2 e R3 devem ser ativadas, as duas resistências R1 e R2 da caldeira de água 20 são ativadas alternadamente.

[068] Para controlar a intermitência, o gerenciador de potência 38 é projetado para fazer com que a potência elétrica nunca se altere para além de um certo limite de potência.

[069] Um sistema de recuperação de potência não distribuível também é implementado.

Por exemplo, se uma resistência elétrica for capaz de distribuir uma potência elétrica de

1.000 W, se for solicitada a distribuição de 400 W três vezes, a resistência será ativada na terceira solicitação, distribuindo 1.000 W.

[070] As decisões tomadas pelo gerenciador de potência 38 podem ser subdivididas, em um nível conceitual, em três níveis, conforme mostrado no diagrama de blocos ilustrado na figura 9: - Nível 1: 47 - Transição dos valores ideais de potência elétrica requeridos para os valores reais de potência elétrica distribuídos pelas resistências elétricas (especificação 3); - Nível 2: 48 - Regulação da ativação e desativação das resistências elétricas de acordo com as prioridades definidas, uma vez que a potência elétrica máxima que pode ser fornecida corresponde à soma das potências elétricas distribuídas pelas três resistências (especificação 1); - Nível 3: 49 - Controle do tempo de ativação e desativação das resistências elétricas, de modo a evitar surtos de potência elétrica maiores do que um certo limite de potência elétrica (especificação 2).

3.1 NÍVEL 1

[071] O nível 1 (47) é utilizado para dividir a demanda de potência elétrica PotCald r em Pot. RInf 1 e Pot RSup 1 para as duas resistências R1 e R2 da caldeira 20, de acordo com o diagrama mostrado na figura 10. A demanda de potência elétrica Pot RSup 1 da resistência superior (Pot RSup 1) assim calculada é filtrada através de uma função de limite duplo (Relé). O erro na potência distribuída pela resistência superior é recuperado adicionando-a à demanda de potência elétrica Pot RInf 1 da resistência inferior, antes de passar através do Relé1.

[072] O controle da resistência R3 do intensificador de água 21 usa um método diferente do controle das resistências R1 e R2 da caldeira de água 20: o ciclo de trabalho da PWM usada para acionar a resistência elétrica (definido na frequência de 1,5 Hz) é calculado com base na demanda de potência elétrica. Para recuperar a potência elétrica não distribuída, a integral do erro da potência elétrica fornecida na etapa anterior é adicionada à potência elétrica requerida naquele momento. Os valores do ciclo de trabalho são fixados em três valores constantes, para não aumentar o risco de intermitência, conforme definido pelo seguinte código funcional: - Se a potência elétrica desejada for inferior a um terço da potência máxima: (PIntens d < PcaldMax / 3): ciclo trabalho = O; - Se a potência elétrica desejada estiver entre um terço e dois terços da potência máxima: ciclo trabalho = 0,5; - Caso contrário: ciclo trabalho = O;

3.2 NÍVEL 2

[073] O nível 2 (48) tem o objetivo de ajustar a potência elétrica distribuível, de acordo com o diagrama mostrado na figura 11, uma vez que a potência elétrica máxima não corresponda à soma das potências elétricas distribuídas pelas três resistências R1, R2 e R3. A fim de decidir qual resistência tem prioridade para ser ativada em comparação com outra, é usada a regra descrita pelo seguinte código funcional (Função de Prioridade). À prioridade mais alta é dada à resistência R3 do intensificador de água 21, menos durante o período de ignição da máquina de venda automática, no qual a resistência R3 do intensificador de água 21 não é acionada até que a caldeira de água 20 tenha (quase) atingido a temperatura desejada. - Se a soma das três potências elétricas desejadas for maior que a potência elétrica máxima distribuível (Pot. RInNf 1 + Pot RSup 1 + PIntens 1) > PcaldMax A ativação das duas resistências da caldeira de água se alterna, seguindo a tendência de uma onda quadrada gerada pelo “Gerador de Pulso 1”, introduzida no bloco: Pot RSup 2 = Gerador Pulso x Pot RSup 1; Pot RInf 2 = (1 - Gerador Pulso) x Pot RInf 1;

- Caso contrário, ambas as potências elétricas das resistências elétricas da caldeira de água podem continuar assumindo o valor da potência elétrica calculado no "Nível 1": Pot RSup 2 = Pot RSup 1; Pot RInf 2 = Pot RInf 1.

[074] A onda quadrada gerada pelo bloco “Gerador de pulso 1” possui as seguintes características: amplitude 1 e período 4 s, sendo 1 s no nível alto e 3 s no nível baixo.

3.3 NÍVEL 3

[075] O Nível 3 (49) tem como objetivo evitar surtos de potência elétrica maiores que um certo limite de potência elétrica, controlando o de/ta de potência “DeltaP” que o sistema é solicitado a executar, de acordo com o diagrama mostrado na figura 12, e através do critério estabelecido no seguinte código funcional (Função Anti-Intermitência): DeltaP função [Pot RInf 3, Pot RSup 3] = fcn (DeltaPTot, Pot. RInf 2, Pot RSup 2) PInf = 1.000; % Watt PSup = 1.100; % Watt PIntens = 1.000; % Watt % se as três resistências forem ativadas juntas, o intensificador terá a maior prioridade % está ativada, enquanto as outras duas da caldeira se alternam se (abs (DeltaPTot) > max (PInf, PSup, PIntens)) % ativação ou desativação de duas ou mais resistências ao mesmo tempo se ((Pot RInf 2 + Pot RSup 2) == (PInf + PSup)) % se forem aquelas da caldeira Pot RSup 3 = 0; % a Superior se desativa Pot. RInf 3 = Pot RInf 2; % a Inferior se ativa senão % se o intensificador também precisar ser ativado, ele tem prioridade Pot RSup 3 = 0; % ambas se desativam Pot. RInf 3 = 0; % as resistências da caldeira Fim senão % se apenas uma resistência estiver ativada, o valor não é alterado Pot RSup 3 = Pot RSup 2; Pot RInf 3 = Pot RInf 2;

Fim.

TABELA 1 [rom TO AO oo apenas para identificar pausas TABELA 2 [roma TO Saga TABELA 3

[sms TO eme sã (Booleano) = VERDADEIRO se a distribuição em Um andamento ou em preparação pertencer a uma nica única bebida, ou seja, a distribuição atual é a única distribuição da bebida , Temperatura desejada no "ponto de distribuição" FASE.

ATUAL.Tsaída d . NA da bebida em preparação ou distribuição Pulsos do medidor de volume de fluxo esperados FASE ATUAL FASE ATUAL.cdv ENA >, durante a distribuição ou preparação Tempo estimado de preparação antes da FASE.

ATUAL.atraso 1 distribuição Temperatura desejada no ponto de distribuição da PRÓXIMA FASE.Tsaída d | bebida durante a distribuição, após a distribuição que está em andamento ou em preparação Pulsos do medidor de volume de fluxo esperados PROXIMA FASE sn io , 1 , PROXIMA FASE.cdv para distribuição, após a distribuição que está em andamento ou em preparação , Tempo estimado de preparação após a distribuição PROXIMA FASE.atraso - em andamento ou em preparação o , Compensação, afeta o cálculo da temperatura th limiar pid . , ' . , desejada da água no intensificador de água pl t pre Percentagem usada para o cálculo de t1 tn Delta de temperatura usado durante o período c 7 desde o início da seleção até t1 p2 t pre Percentagem usada para o cálculo de t2 th2 Delta de temperatura usado durante o período de Cc ParTar " tliat2 p3 cdv ero Percentagem usada para o cálculo de p3 Delta de temperatura usado durante o período th3 c desde t2 da fase de preparação até p3 da fase de distribuição p4 cdv ero Percentagem usada para o cálculo de p4 ns Delta de temperatura usado durante o período c = desde p3 até p4 da fase de distribuição

TABELA 4 ar pes (Booleano) = VERDADEIRO se a distribuição em andamento ou em preparação Única pertencer a uma única bebida, ou seja, a distribuição atual é a única distribuição da bebida O ou preparação da bebida O preparação de bebidas TO distribuição, após a distribuição que está em andamento ou em preparação Pulsos do medidor de volume de fluxo esperados para distribuição, após a preparação Compensação, afeta o cálculo da temperatura desejada da água no intensificador th limiar pid |de água, usado para identificar o ponto de partida do sistema, quente ou frio; Compensação ent = (Tsaída d - th pid - Tsaída a) x KpSaída Delta de temperatura adicionado a Tintens m e a Compensação ent durante o thl c período desde o início da seleção até t1; TIntens d = Tintens m + thl c + Compensação ent Delta de temperatura adicionado a Tintens m e a Compensação ent durante o th2 c período de t1 a t2; TIntens d = Tintens m + th2 c + Compensação ent Delta de temperatura adicionado a Tintens m e a Compensação ent durante o th3 c período entre t2 da fase de preparação e p3 da fase de distribuição; TIntens d = Tintens m + th3 c + Compensação ent Delta de temperatura adicionado a Tintens m e a Compensação ent durante o th4 c período de p3 até p4 da fase de distribuição; TIntens d = Tintens m + th4 c + Compensação entrada

Claims

Reivindicações

1. SISTEMA DE CONTROLE ELETRÔNICO (30) PARA UM AQUECEDOR DE ÁGUA DE DOIS ESTÁGIOS (1) EM UMA MÁQUINA PARA VENDA AUTOMÁTICA DE BEBIDAS QUENTES (2), incluindo: um aquecedor de água (1) compreendendo: - uma caldeira de água (20); e - um intensificador de água (21) alojado na, e conectado em série com a, caldeira de água (20); com a caldeira de água (20) compreendendo: - um tanque de água externo (22) tendo uma entrada de água fria (3) e uma saída de água quente (4); e - um primeiro aquecedor elétrico (23) alojado no tanque de água externo (22), ativável para aquecer a água contida no tanque de água externo até uma temperatura compreendida em uma primeira faixa de temperatura, mantendo a água nessa temperatura; com o intensificador de água (21) compreendendo: - um corpo interno (24) alojado no tanque de água externo (22), definindo uma passagem de água (25) tendo uma entrada de água em comunicação fluídica com o volume interno do tanque de água externo (22), para receber a água quente nele contida, e uma saída de água fluidicamente conectada à saída de água quente (4) do aquecedor de água (1); e - um segundo aquecedor elétrico (26) associado ao corpo interno (24), ativável seletivamente para aquecer a água que flui no corpo interno (24) até uma temperatura compreendida em uma segunda faixa de temperatura, maior que a primeira faixa de temperatura e que depende da bebida selecionada; caracterizado por o dito sistema de controle eletrônico (30) compreender: - um sistema sensor (31) para medir as temperaturas da água (Text m, Tintens m, Tsaída m) na caldeira de água (20) e no intensificador de água (21) e / ou na saída de água quente (4) do aquecedor de água (1), emitindo sinais elétricos indicativos das temperaturas da água medidas; e

- uma unidade de controle eletrônico (32) eletricamente conectada ao sistema sensor (31) e aos primeiro e segundo aquecedores elétricos (23, 26), programada para receber sinais elétricos do sistema sensor (31) e controlar os primeiro e segundo aquecedores elétricos (23, 26) com base nos sinais elétricos recebidos;

com a unidade de controle eletrônico (32) estando programada para emitir sinais elétricos de controle para os primeiro e segundo aquecedores elétricos (23, 26), com base nas temperaturas da água medidas (Text m, Tintens m, Tsaída m) e nas temperaturas de referência da água associadas (Text. d, TIntens d, Tsaída d);

em que a unidade de controle eletrônico (32) estando ainda programada para implementar:

- um controle da caldeira de água (36) projetado para gerar uma demanda de potência elétrica (PotCald r) para o primeiro aquecedor elétrico (23), com base em um erro de temperatura da água entre a temperatura da água medida e a temperatura de referência da água (Text m, Text d) na caldeira de água (20);

- um controle do intensificador de água (37) projetado para gerar uma demanda de potência elétrica (POT-R3) para o segundo aquecedor elétrico (23), com base em um erro de temperatura da água entre as temperaturas de água medidas e de referência (Tintens m, Tsaída m, Tintens d, Tsaída d), no intensificador de água (21) ou na saída de água quente (4) do aquecedor de água (1); e com base na temperatura de referência da água (Tintens d, Tsaída d) no intensificador de água (21) ou na saída de água quente (4) do aquecedor de água (1); e

- um gerenciador de potência (38) projetado para receber as demandas de potência elétrica (PotCald r, POT-R3) para os primeiro e segundo aquecedores elétricos (23, 26), e controlar a energização e desenergização dos mesmos com base em uma lógica de gerenciamento de potência;

com as temperaturas de referência da água (Text d, Tsaída d) na caldeira de água (20) e na saída de água quente (4) do aquecedor de água (1) sendo armazenadas na unidade de controle eletrônico (32), em que pelo menos a temperatura de referência da água (Tsaída d) na saída de água quente (4) do aquecedor de água (1) é uma função da bebida selecionada, juntamente com os parâmetros do aquecedor, compreendendo os tempos de resposta física da caldeira de água (20) e do intensificador de água (21), as inércias dos primeiro e segundo aquecedores elétricos (23, 26), e as massas envolvidas; com o controle do intensificador de água (37) estando ainda projetado para implementar: - um planejador (40) projetado para calcular, em resposta à seleção da bebida, a temperatura de referência da água (Tintens d) no intensificador de água (21), com base na temperatura da água medida (Tintens m, Tsaída m) no intensificador de água (21) ou na saída de água quente (4) do aquecedor de água (1), e na temperatura de referência da água (Tsaída d) na saída de água quente (4) do aquecedor de água (1), bem como com base nos tempos de resposta físicos da caldeira de água (20) e do intensificador de água (21), na inércia dos primeiro e segundo aquecedores elétricos (23, 26) e nas massas envolvidas, de modo a antecipar possíveis ajustes da temperatura de referência da água (Tintens d) no intensificador de água (21), isto sendo necessário para rastrear mudanças repentinas da temperatura de referência da água (Tsaída d) na saída de água quente (4) do aquecedor de água (1).

2. SISTEMA DE CONTROLE ELETRÔNICO (30), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o planejador (40) ser projetado para calcular três contribuições para a temperatura de referência da água (Tintens. d) no intensificador de água (21): - uma primeira contribuição (44) indicativa de uma correção de temperatura da temperatura de referência da água (Tintens d) no intensificador de água (21), para fazer com que a temperatura da água medida (Tsaída m) na saída de água quente (4) do aquecedor de água (1) assuma a temperatura de referência da água (Tsaída d) associada; - uma segunda contribuição (45) indicativa do desenvolvimento de tempo da temperatura de referência da água (Tintens d) no intensificador de água (21), durante a preparação de uma bebida selecionada compreendendo sub-bebidas diferentes, em que cada sub-bebida pode exigir uma temperatura de água diferente da temperatura de água das outras sub-bebidas; - uma terceira contribuição (46) indicativa da temperatura de referência da água (Tintens d) no intensificador de água (21), durante as sub-etapas de pré-aquecimento ou de pré-resfriamento da água nas etapas de preparação e distribuição de sub-bebidas.

3. SISTEMA DE CONTROLE ELETRÔNICO (30), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por, para cada sub-bebida em uma bebida selecionada, o planejador (40) ser projetado para calcular a terceira contribuição (46) para diferentes períodos de tempo durante as etapas de preparação e distribuição de sub-bebidas, compreendendo dois períodos de tempo durante a etapa de preparação de sub-bebidas, dois períodos de tempo durante a etapa de distribuição de sub-bebidas, e um período de tempo intermediário entre as etapas de preparação e distribuição de sub-bebidas.

4. SISTEMA DE CONTROLE ELETRÔNICO (30), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por, para cada sub-bebida em uma bebida selecionada, a terceira contribuição (46) ter um desenvolvimento de tempo por etapas, compreendendo três etapas substancialmente constantes tendo valores progressivamente crescentes, seguidos por duas etapas substancialmente constantes tendo valores progressivamente decrescentes.

5, SISTEMA DE CONTROLE ELETRÔNICO (30), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o gerenciador de potência (38) ser projetado para controlar a energização e desenergização dos primeiro e segundo aquecedores elétricos (23, 26), para fazer com que potência elétrica absorvida não exceda uma potência elétrica absorvível máxima e a variação na potência elétrica absorvida não exceda um limite, de modo a manter sob controle a geração de intermitência causada pela ativação e desativação dos primeiro e segundo aquecedores elétricos.

6. SISTEMA DE CONTROLE ELETRÔNICO (30), de acordo com a reivindicação 5, para um aquecedor de água (1), em que o primeiro aquecedor elétrico (23) compreende um primeiro e um segundo resistores elétricos (27, 28), separados e independentemente controláveis, dispostos respectivamente na parte inferior e na parte superior do tanque de água externo (22) da caldeira de água (20), e em que o segundo aquecedor elétrico (26) compreende um terceiro resistor elétrico (29) disposto no corpo interno (24);

caracterizado por o gerenciador de potência (38) ser projetado para implementar três níveis de tomada de decisão: - um primeiro nível de tomada de decisão (47), em que as demandas de potência elétrica são convertidas em potências elétricas reais correspondentes a serem dissipadas pelos primeiro, segundo e terceiro resistores elétricos (27, 28, 29); - um segundo nível de tomada de decisão (48), em que os primeiro, segundo e terceiro resistores elétricos (27, 28, 29) são energizados e desenergizados com base em prioridades predefinidas, de modo a que a potência elétrica absorvida pelos primeiro, segundo e terceiros resistores elétricos (27, 28, 29) não exceda a potência elétrica absorvível máxima; e - um terceiro nível de tomada de decisão (49), em que os tempos de energização e desenergização dos primeiro, segundo e terceiro resistores elétricos (27, 28, 29) são controlados, de modo a evitar variações na potência elétrica absorvida maiores que um limite de potência elétrica.

7. SISTEMA DE CONTROLE ELETRÔNICO (30), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o gerenciador de potência (38) ser ainda projetado para: - determinar se a potência elétrica absorvida pelos primeiro, segundo e terceiro resistores elétricos (27, 28, 29), necessária para energizá-los simultaneamente e fazer com que as temperaturas da água medidas (Text m, Tintens m) na caldeira de água (20) e no intensificador de água (21) assumam as temperaturas de referência da água (Text d, Tintens. d), é superior à potência elétrica absorvível máxima; - em caso afirmativo, determinar o número máximo de resistores elétricos (27, 28, 29) que podem ser energizados simultaneamente; e - se o número máximo de resistores elétricos (27, 28, 29) que podem ser energizados simultaneamente for menor que o número de resistores elétricos (27, 28, 29) que devem ser energizados simultaneamente, para fazer com que as temperaturas medidas da água (Texto m, Tintens m) na caldeira de água (20) e no intensificador de água (21) assumam as temperaturas de referência da água (Text d, Tintens d), determinar uma sequência de ativação alternante para os primeiro, segundo e terceiro resistores elétricos (27, 28, 29) que devem ser energizados, de modo a não exceder a potência elétrica absorvível máxima, dando maior prioridade ao terceiro resistor elétrico (29) do intensificador de água (21) em relação aos dois resistores elétricos (27, 28) da caldeira de água (20).

8. SISTEMA DE CONTROLE ELETRÔNICO (30), de acordo com as reivindicações 6 ou 7, caracterizado por o gerenciador de potência (38) ser ainda projetado para implementar uma estratégia de recuperação de potência elétrica, para recuperar a potência elétrica que não pode ser fornecida por um resistor elétrico capaz de fornecer uma certa potência elétrica, de modo a que, na presença de uma série de demandas por potência elétrica menores que aquela que pode ser fornecida pelo resistor elétrico, o resistor elétrico seja energizado quando a soma das demandas por potência elétrica for igual ou superior à potência elétrica que pode ser fornecida pelo resistor elétrico.

9. UNIDADE DE CONTROLE ELETRÔNICO (32) para um sistema de controle eletrônico (30) de um aquecedor de água de dois estágios (1) em uma máquina para venda automática de bebidas quentes (2), caracterizado por instruções programáticas de modo a, quando executadas, fazerem com que a unidade de controle eletrônico (32) do sistema de controle eletrônico (30) opere conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.

10. AQUECEDOR DE ÁGUA DE DOIS ESTÁGIOS (1), para uma máquina para venda automática de bebidas quentes (1), compreendendo: - uma caldeira de água (20); e - um intensificador de água (21) alojado na, e conectado em série com a, caldeira de água (20); com a caldeira de água (20) compreendendo: - um tanque de água externo (22) tendo uma entrada de água fria (3) e uma saída de água quente (4); e - um primeiro aquecedor elétrico (23) alojado no tanque de água externo (22), ativável para aquecer a água contida no tanque de água externo até uma temperatura compreendida em uma primeira faixa de temperatura, mantendo a água nessa temperatura; com o intensificador de água (21) compreendendo:

- um corpo interno (24) alojado no tanque de água externo (22), definindo uma passagem de água (25) tendo uma entrada de água em comunicação fluídica com o volume interno do tanque de água externo (22), para receber a água quente nele contida, e uma saída de água fluidicamente conectada à saída de água quente (4) do aquecedor de água (1); e - um segundo aquecedor elétrico (26) associado ao corpo interno (24), ativável seletivamente para aquecer a água que flui no corpo interno (24) até uma temperatura compreendida em uma segunda faixa de temperatura, maior que a primeira faixa de temperatura e que depende da bebida selecionada; caracterizado por o aquecedor de água (1) compreender ainda um sistema de controle eletrônico (30) conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.

11. AQUECEDOR DE ÁGUA (1), de acordo com a reivindicação 10, compreendendo ainda um misturador de água (14) tendo uma entrada de água quente (17) fluidicamente conectada à saída de água quente (4) do aquecedor de água (1), para dele receber água quente; uma entrada de água fria (13) seletivamente conectável fluidicamente à entrada de água fria (3) do aquecedor de água (1), através de um circuito de desvio (11 a 18), para receber parte da água fria fornecida ao aquecedor de água (1), e uma saída de água (18) para fornecer água misturada; caracterizado por o circuito de desvio (11 a 18) compreender uma junção em “T” (11) tendo uma porta de E / S fluidicamente conectada a uma fonte de água fria, uma porta de E / S fluidicamente conectada à entrada de água fria (3) do aquecedor de água (1) através de uma primeira válvula solenóide (12), e uma porta de E / S fluidicamente conectada à entrada de água fria (13) do misturador de água (14) através de uma segunda válvula solenóide (15) e de um ramo de derivação (16).