ES2200792T3 - Sistema de evaluacion del estado de suciedad de la cavidad de un horno. - Google Patents

Abstract

Sistema de evaluación de un estado de suciedad de una cavidad de un horno que comprende, al menos, una célula (1) de craqueo de la suciedad, desprendiendo el craqueo una energía (E) de craqueo, medos (2) de medición de temperatura (T) asociados a la célula (1), medios (4) de calentamiento intermitente de la célula (1) a una temperatura suficiente para provocar el craqueo de la suciedad, influyendo la energía (E) de craqueo en la temperatura (T) medida, y medios (5) de tratamiento que asocian un nivel (N) de suciedad con la temperatura (T) medida.

Description

Sistema de evaluación del estado de suciedad de la cavidad de un horno.

La invención se refiere a un sistema de evaluación de un estado de suciedad de una cavidad de horno. En efecto, cuando el horno está sucio, es decir, cuando se han depositado grasas u otras proyecciones en las paredes de la cavidad del horno durante las cocciones precedentes, pueden desprenderse malos olores y humos en el transcurso de una nueva cocción. A fin de limpiar la cavidad de horno, el horno comprende, habitualmente, un dispositivo de pirólisis.

La pirólisis es iniciada por el usuario del horno, cuando el horno está sucio. Pero no existen dispositivos que midan el estado de suciedad de las paredes de la cavidad de un horno; este estado de suciedad es apreciado subjetivamente por el usuario, que constata, por ejemplo, la presencia de manchas en las paredes de la cavidad. Durante la operación de pirólisis, la temperatura dentro de la cavidad asciende a valores elevados, típicamente por encima de 500ºC, durante un cierto tiempo, por ejemplo, aproximadamente, dos o tres horas. El usuario efectuará esta operación de pirólisis con la frecuencia que éste elija. Pero, a causa de la evaluación subjetiva del estado de suciedad de la cavidad, esta frecuencia no está optimizada. En efecto, si el usuario efectúa pirólisis con poca frecuencia, las cocciones realizadas dentro de una cavidad de horno sucio provocarán el desprendimiento de malos olores y de humos, o si el usuario efectúa pirólisis con mucha frecuencia, el consumo eléctrico necesitado por estas pirólisis será importante. De donde el interés de un sistema de evaluación del estado de suciedad de la cavidad del horno, a fin de optimizar la frecuencia de las pirólisis, lo que permite al usuario tener siempre un horno sensiblemente limpio, teniendo al mismo tiempo un consumo eléctrico reducido.

La invención se basa en la utilización de una célula de craqueo, en la cual las grasas o la suciedad de la cocción son craqueadas en el transcurso de una reacción exotérmica que desprende una energía de craqueo. La medición, directa o indirecta, de esta energía de craqueo permite obtener la cantidad de suciedad de cocción craqueada y, también, la cantidad de suciedad depositada en las paredes de la cavidad.

De acuerdo con la invención, está previsto un sistema de evaluación de un estado de suciedad de una cavidad de un horno, comprendiendo el sistema, al menos, una célula de craqueo de la suciedad, desprendiendo el craqueo una energía de craqueo, medios de medición de temperatura asociados a la célula, medios de calentamiento intermitente de la célula a una temperatura suficiente para provocar el craqueo de la suciedad, influyendo la energía de craqueo en la temperatura medida, y medios de tratamiento que asocian un nivel de suciedad con la temperatura medida.

La invención se comprenderá mejor y otras características y ventajas aparecerán con la ayuda de la descripción que sigue y de los dibujos anejos, dados a título de ejemplos no limitativos, en los que:

- la figura 1 representa esquemáticamente un sistema de evaluación de acuerdo con la invención;

- la figura 2 representa esquemáticamente perfiles de temperatura en el transcurso del tiempo de un sistema de evaluación de acuerdo con la invención;

- la figura 3 representa esquemáticamente realizaciones preferentes de una parte de un sistema de evaluación de acuerdo con la invención;

- la figura 4 representa esquemáticamente la implantación en el conducto de evacuación de un horno de una célula de craqueo de un sistema de evaluación de acuerdo con la invención;

- las figuras 5 a 6 representan esquemáticamente realizaciones preferentes de diferentes partes de un sistema de evaluación de acuerdo con la invención.

La figura 1 representa esquemáticamente un sistema de evaluación de acuerdo con la invención. Las flechas entre los bloques representan transmisiones de datos, simbolizadas por letras, y las flechas dobles provisiones de cantidades de energía, simbolizadas por letras subrayadas. El sistema comprende una célula 1 de craqueo, a la cual están unidos medios 2 de medición de temperatura. La unión de los medios 2 a la célula 1 está simbolizada por una línea de trazos. Los medios 2 de medición de temperatura miden la temperatura T a nivel de la célula 1. Los medios 5 de tratamiento asocian un nivel de suciedad N con la temperatura T medida a nivel de la célula 1. La energía E de la reacción de craqueo de la suciedad a nivel de la célula 1, influye en la temperatura T a nivel de la célula 1.

El sistema comprende, igualmente, medios 4 de calentamiento intermitente. Los medios 4 de calentamiento intermitente facilitan a la célula 1 una cantidad Q de calor a fin de llevar la célula 1 a una temperatura suficiente para provocar el craqueo de la suciedad. Los medios 5 de tratamiento evalúan el nivel N de la suciedad a partir de la temperatura T medida a través de los medios 2 de medición de temperatura. El carácter intermitente de los medios 4 de calentamiento permite economizar la energía de alimentación de estos medios 4 de calentamiento.

Preferentemente, los medios 4 de calentamiento intermitente comprenden un elemento de calentamiento asociado a la célula 1 y que aportan calor a la célula 1 por impulsos. Cada cocción comprende, preferentemente, dos o tres impulsos de calentamiento. Ventajosamente, la duración de los impulsos de calentamiento vale sensiblemente ocho minutos. En un modo de realización preferente, durante una cocción, el primer impulso tiene lugar sensiblemente treinta minutos después del comienzo de la cocción y los impulsos siguientes se suceden a intervalos que valen sensiblemente veinte minutos.

Los medios 5 de tratamiento pueden asociar un nivel N de suciedad con la temperatura T medida por los medios 2 de medición de temperatura, directamente, o bien indirectamente por la evaluación de un parámetro intermedio, como, por ejemplo, la duración \Deltat durante la cual la temperatura T medida se mantiene por encima de una temperatura umbral TS, como se explica a nivel de la figura 2.

En la figura 1, las flechas barradas indican el sentido de la circulación del aire que atraviesa la célula 1. Aguas arriba de la célula 1, el aire está cargado de suciedad formada, por ejemplo, por las grasas que provienen de la cocción. En la célula 1, esta suciedad sufre un craqueo, es decir, que la suciedad, que está formada por moléculas gruesas, es dividida en moléculas más pequeñas, que se denominan aquí residuos. Aguas abajo de la célula 1, el aire está cargado de residuos. El craqueo es una reacción exotérmica, es decir, que ésta facilita una cierta energía por cantidad de suciedad craqueada. La energía E, es, por tanto, reveladora de la cantidad de suciedad que haya atravesado la célula 1. Por otra parte, para una estructura de cavidad de horno dada, cuando una cantidad dada de suciedad atraviesa la célula 1, una cierta cantidad de suciedad se deposita en las paredes de la cavidad del horno. La cantidad de suciedad que atraviesa la célula 1 es, por tanto, reveladora de la cantidad de suciedad depositada en las paredes de la cavidad del horno, cantidad denominada aquí nivel N de suciedad. Por consiguiente, una calibración, por ejemplo, permite establecer una correspondencia entre la energía E de craqueo y el nivel N de suciedad. Como la energía E de craqueo influye en la temperatura T medida por los medios 2 de medición de temperatura, una calibración permite, igualmente, establecer una correspondencia entre la energía E y la temperatura T, o establecer una correspondencia directa entre el nivel N de suciedad y la temperatura T. En lugar de la energía E de craqueo, puede utilizarse un parámetro representativo de ésta, como la duración \Deltat durante la cual la temperatura T medida se mantiene por encima de una temperatura umbral TS, como se explica a nivel de la figura 2. Durante una cocción, esta correspondencia se efectúa por los medios 5 de tratamiento.

La célula 1 es, preferentemente, una célula catalítica, es decir, que ésta contiene un catalizador responsable del craqueo de la suciedad por catálisis en el seno de la célula 1. La célula 1 está constituida, por ejemplo, por un cilindro, de cerámica o de corderita, perforado por pequeños canales cuyo eje es paralelo al eje del cilindro y cuyo interior está tapizado por el catalizador. Los canales tienen, por ejemplo, un diámetro del orden de uno o de varios milímetros. El catalizador puede ser paladio o platino. En la figura 1 y en las figuras siguientes, se entiende que los diferentes medios son representaciones funcionales, y que el dispositivo puede comprender un microprocesador encargado de realizar todas o parte de las operaciones descritas anteriormente, así como coordinarlas. Preferentemente, los medios 2 de medición de temperatura comprenden, al menos, un captador de temperatura que mide una temperatura a nivel de la célula.

En un modo de realización preferente de la invención descrito en relación con la figura 2, los medios 5 de tratamiento comparan en cada impulso de calentamiento la respuesta de temperatura medida por los medios 2 de medición de temperatura T asociados a la célula 1 con una respuesta de referencia, denominada curva patrón. Pueden efectuarse diferentes tipos de comparación, como, por ejemplo, la evaluación de la diferencia de superficies cubiertas por las curvas que representan las respuestas de temperatura en el transcurso del tiempo o bien la evaluación de la diferencia de valores de cresta de temperatura entre las respuestas de temperatura.

Preferentemente, los medios 5 de tratamiento evalúan en cada impulso de calentamiento la duración durante la cual los medios de medición de temperatura T asociados a la célula 1 miden una temperatura superior a una temperatura umbral TS dada y comparan esta duración con una duración de referencia \Deltat_{0}. Se realiza, así, un buen compromiso entre la precisión y la complejidad de las mediciones efectuadas. De modo más preciso, la figura 2 representa curvas de temperatura T medida a nivel de la célula 1 en función del tiempo t para diferentes estados de cavidad del horno, en respuesta a un impulso de calentamiento producido por los medios 4 de calentamiento intermitente, empezando el impulso de calentamiento en t_{1}. La curva 2A representa la respuesta de referencia, denominada, también, curva patrón, y corresponde a un horno limpio. El nivel N de suciedad correspondiente a un horno limpio es sensiblemente nulo. La línea horizontal TS representa la temperatura umbral dada, por ejemplo, 200ºC. La duración de referencia \Deltat_{0} es la duración durante la cual la temperatura T a nivel de la célula 1 se mantiene superior a la temperatura umbral TS. Cuanto más sucia está la cavidad de horno, mayor es la energía E de craqueo liberada a nivel de la célula 1 y más tiempo se va a mantener la temperatura T por encima de la temperatura umbral TS. Las duraciones \Deltat_{1} y \Delta t_{2} que corresponden, respectivamente, a las curvas 2B y 2C son mayores que la duración \Deltat_{0}, lo que significa que las curvas 2B y 2C corresponden a cavidades de horno que están sucias. La duración \Deltat_{2} es mayor que la duración \Deltat_{1}, lo que significa que la curva 2C corresponde a una cavidad de horno más sucia que la curva 2B. Una calibración, por ejemplo, permite asociar a cada duración \Deltat_{1} o \Deltat_{2} un nivel N de suciedad correspondiente. En función de diferentes parámetros, como, por ejemplo, la temperatura de la cavidad durante la cocción, puede haber diferentes curvas patrón y/o diferentes temperaturas de umbral. Preferentemente, existe una sola curva patrón y una sola temperatura de umbral. La respuesta de referencia o la duración de referencia es modulada, entonces, ventajosamente, por ejemplo, por la tensión de alimentación de los medios 4 de calentamiento intermitente durante la cocción. Otros parámetros, como la temperatura de la cavidad, pueden modular la respuesta de referencia o la duración de referencia. La modulación de la duración de referencia puede consistir en un valor de \Deltat_{0} aumentado o disminuido según que la tensión de alimentación de los medios 4 de calentamiento intermitente durante la cocción sea más o menos elevada. Los medios 5 de tratamiento, para modular la respuesta de referencia o la duración de referencia como explica la figura 2, utilizan, ventajosamente, medios 13 de medición de la tensión V de los medios 9 de alimentación de los medios 4 de calentamiento intermitente de la célula 1 representados en la figura 3. Los medios 9 de alimentación aplican una potencia P a los medios 4 de calentamiento intermitente. Los medios 9 de alimentación pueden ser, por ejemplo, la red eléctrica.

La figura 4 representa esquemáticamente una implantación preferente en el conducto de evacuación de un horno, de una célula de craqueo de un sistema de evaluación de acuerdo con la invención. Los captadores de temperatura son denominados captadores T en la figura. La célula 1 está colocada en un conducto 6 de evacuación que une una cavidad 7 del horno con un medio exterior 8 que puede ser la cocina en la cual está situado el horno. Las flechas representan el movimiento del aire de la cavidad 7 hacia el medio exterior 8. El aire aguas arriba de la célula 1, es decir, en el lado de la cavidad 7, está cargado de suciedad. El aire aguas abajo de la célula 1, es decir, en el lado del medio exterior 8, está cargado de residuos. Para poder funcionar correctamente, la célula 1 debe satisfacer las exigencias de caudal de aire impuestas por el conducto 6 de evacuación y el sistema de ventilación, no representado aquí. Para renovar el aire de la cavidad 7, el caudal impuesto en la célula 1 debe ser compatible con la cinética de la reacción, por ejemplo, de catálisis, que se desarrolla en la célula 1. Preferentemente, todo el aire que atraviesa el conducto 6 de evacuación atraviesa, también, la célula 1, esto a fin de que no haya o haya muy poca suciedad en el aire que llega al medio exterior 8. Los medios 2 de medición de temperatura consisten en un segundo captador 12 de temperatura colocado en el conducto 6 de evacuación. En una primera variante, el segundo captador 12 de temperatura está colocado aguas abajo y, preferentemente, en la proximidad de la célula 1, y en una segunda variante, el segundo captador 12 de temperatura consiste en un captador situado en el interior de la célula 1. Este captador es, preferentemente, un termopar o una sonda de platino.

En una realización referente de un sistema de evaluación, los medios 5 de tratamiento pueden añadir el nivel N de suciedad obtenido a la suma \sum de los niveles de suciedad de los impulsos de calentamiento de las cocciones precedentes o de los impulsos de calentamiento precedentes de la cocción en curso, denominados, globalmente, impulsos precedentes, suma \sum almacenada en estos mismos medios 5 de tratamiento, para obtener un nivel total NT de suciedad que será almacenado de nuevo para constituir la suma \sum para el primer impulso de la cocción siguiente o para el impulso siguiente de la cocción en curso. Los medios 5 de tratamiento comparan, entonces, el nivel total NT con un umbral predefinido Sp. Cuando el nivel total NT es superior al umbral Sp, la cavidad del horno se considera como sucia. El sistema comprende, entonces, ventajosamente, medios 10 de visualización, representados en la figura 5, que visualizan una indicación IS de suciedad de la cavidad del horno, indicación transmitida a los medios 10 de visualización por los medios 5 de tratamiento. Los medios 5 de tratamiento pueden comprender, también, varios umbrales Sp y los medios 10 de visualización presentarán las indicaciones de suciedad correspondientes, por ejemplo: "horno poco sucio", "horno sucio", "horno muy sucio". Los medios de visualización pueden presentar, también, otras indicaciones, como, por ejemplo, "proposición de pirólisis" para un cierto umbral predefinido Sp particular. El usuario dispone, entonces, de informaciones fiables para poder iniciar una pirólisis en el momento oportuno. Preferentemente, cuando el umbral predefinido Sp, en el que el nivel total NT de suciedad es superior, rebasa un valor predefinido Vp, el calentamiento intermitente de la célula 1 se hace continuo y la célula 1 está, entonces, activa durante todo el resto de la cocción, lo que permite el craqueo completo de la suciedad, evitando, así, los malos olores y los humos que provienen de una cavidad de horno demasiado sucia.

La figura 6 representa un dispositivo de pirólisis 11 unido a los medios 5 de tratamiento. Una pirólisis es una operación en el curso de la cual la temperatura alcanza valores elevados, por ejemplo, del orden de 500ºC, y durante la cual la suciedad depositada en las paredes es transformada en cenizas sólidas que el usuario recupera en la superficie inferior de la cavidad del horno y en suciedad gaseosa que es evacuada por el conducto 6 de evacuación, no representado en la figura 6, y descompuesta por craqueo en la célula 1 que está activa durante la pirólisis. Durante una pirólisis, en tanto que se encuentre suciedad en la cavidad, los medios 5 de tratamiento transmiten un nivel N de suciedad no nulo al dispositivo de pirólisis. Cuando el nivel N de suciedad se hace sensiblemente nulo, la cavidad no contiene suciedad y sus paredes están limpias; el dispositivo de pirólisis detiene, entonces, la pirólisis. El valor del "sensiblemente nulo" se elige por el fabricante del horno de acuerdo con el tipo de horno previsto. La duración de la pirólisis se ha reducido, por tanto, al mínimo, manteniéndose al mismo tiempo suficientemente larga para hacer la cavidad limpia. Después de la pirólisis, la suma \sum de los niveles de suciedad almacenada en los medios 5 de tratamiento es puesta a cero. Otra opción consiste en regular la duración de la pirólisis sobre esta suma \sum: este método tiene el inconveniente de no poder tener en cuenta una eventual limpieza con una esponja por el usuario entre dos pirólisis.

Claims (17)

1. Sistema de evaluación de un estado de suciedad de una cavidad de un horno que comprende, al menos, una célula (1) de craqueo de la suciedad, desprendiendo el craqueo una energía (E) de craqueo, medios (2) de medición de temperatura (T) asociados a la célula (1), medios (4) de calentamiento intermitente de la célula (1) a una temperatura suficiente para provocar el craqueo de la suciedad, influyendo la energía (E) de craqueo en la temperatura (T) medida, y medios (5) de tratamiento que asocian un nivel (N) de suciedad con la temperatura (T) medida.

2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los medios (4) de calentamiento intermitente comprenden un elemento de calentamiento asociado a la célula (1) y que aportan calor a la célula (1) por impulsos.

3. Sistema de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque cada cocción comprende dos o tres impulsos de calentamiento.

4. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 3, caracterizado porque la duración de los impulsos de calentamiento vale sensiblemente ocho minutos.

5. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque, durante una cocción, el primer impulso tiene lugar sensiblemente treinta minutos después del comienzo de la cocción y los impulsos siguientes se suceden a intervalos que varían sensiblemente veinte minutos.

6. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque los medios (5) de calentamiento comparan la respuesta en temperatura (2B, 2C) medida por los medios (2) de medición de temperatura (T) asociados a la célula (1) con una respuesta de referencia (2A).

7. Sistema de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque los medios (5) de tratamiento evalúan en cada impulso de calentamiento la duración (\Deltat_{1}, \Deltat_{2}) durante la cual los medios (2) de medición de temperatura (T) asociados a la célula (1) miden una temperatura superior a una temperatura umbral (TS) dada y comparan esta duración (\Deltat_{1}, \Deltat_{2}) con una duración de referencia (\Deltat_{0}).

8. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 7, caracterizado porque la respuesta de referencia (2A) o la duración de referencia (\Deltat_{0}) son moduladas por la tensión (V) de alimentación de los medios (4) de calentamiento intermitente.

9. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el horno comprende un conducto (6) de evacuación en el cual está colocada la célula (1) y que está situado entre la cavidad (7) y un medio exterior (8), y porque los medios (2) de medición de temperatura (T) comprenden un primero, y un segundo captador (12) de temperatura, el segundo captador situado en el conducto (6) de evacuación, aguas abajo de la célula (1), o en la célula (1).

10. Sistema de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el segundo captador (12) de temperatura es una sonda de platino.

11. Sistema de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque el segundo captador (12) de temperatura es un termopar.

12. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el horno comprende un conducto (6) de evacuación en el cual está colocada la célula (1) y que está situado entre la cavidad (7) y un medio exterior (8), y porque todo el aire, que viene de la cavidad (7) y que atraviesa el conducto (6) hacia el medio exterior (8), atraviesa, también, la célula (1).

13. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios (5) de tratamiento añaden el nivel (N) de suciedad a la suma (\sum) de los niveles de suciedad de los impulsos precedentes para obtener un nivel total (NT) de suciedad y comparan el nivel total (NT) con, al menos, un umbral predefinido (Sp), y porque el sistema comprende medios (10) de visualización que presentan una indicación (IS) de suciedad del horno correspondiente al umbral (Sp) cuando el nivel total (NT) es superior al umbral (Sp).

14. Sistema de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque, al menos, una indicación (IS) comprende una proposición de pirólisis al usuario del horno.

15. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13 a 14, caracterizado porque si el umbral predefinido (Sp) es superior a un valor predefinido (Vp), el calentamiento intermitente de la célula (1) se hace continuo.

16. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el sistema comprende un dispositivo (11) de pirólisis y porque el dispositivo (11) de pirólisis detiene una pirólisis cuando el nivel (N) de suciedad se hace sensiblemente nulo.

17. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la célula (1) es una célula catalítica.