ES2216767T3 - Procedimiento para determinar la concentracion de un detergente, procedimiento para dosificar detergentes y maquina lavadora para llevar a cabo tal procedimiento. - Google Patents
Procedimiento para determinar la concentracion de un detergente, procedimiento para dosificar detergentes y maquina lavadora para llevar a cabo tal procedimiento.Info
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Abstract
Procedimiento para determinar la concentración de un detergente, que contiene agentes tensoactivos o sustancias activas superficialmente, en un líquido de lavado acuoso, mediante la medición de la tensión superficial del líquido de lavado según el método de la presión de burbuja, caracterizado porque la tensión superficial se mide según el método de la presión de burbuja para distintas frecuencias de formación de burbujas, a partir de lo cual se averigua una curva característica de los valores de la tensión superficial para diferentes frecuencias de formación de burbujas como medida de la concentración de detergente en el líquido acuoso de lavado, lo cual se utiliza como criterio relativo para una dosificación suficiente del detergente.
Description
Procedimiento para determinar la concentración de
un detergente, procedimiento para dosificar detergentes y máquina
lavadora para llevar a cabo tal procedimiento.
La invención se refiere a un procedimiento para
determinar la concentración de un detergente, que contiene agentes
tensoactivos o sustancias activas superficialmente, en un líquido de
lavado acuoso (líquido de colada), mediante la medición de la
tensión superficial del líquido según el método de la presión de la
burbuja. Además, la invención se refiere a un procedimiento para
dosificar detergentes que contienen agentes tensoactivos o
sustancias activas superficialmente, en un líquido de lavado
(líquido de colada) compuesto por una mezcla
agua-detergente, que se encuentra en el recipiente
para la colada de una máquina lavadora. Además, la invención se
refiere a una máquina lavadora para realizar al menos uno de los
procedimientos antes citados.
Desde hace mucho tiempo existe el deseo de
optimizar el procedimiento de lavado utilizado en el campo
industrial y en las máquinas lavadoras domésticas en cuanto a su
consumo de detergente teniendo en cuenta los aspectos ecológicos y
económicos. Para lograr estos fines, son necesarios procedimientos
de dosificación que aseguran para el correspondiente proceso de
lavado una concentración óptima del detergente, que por un lado
asegura un resultado de lavado satisfactorio y por otro lado excluye
una sobredosificación. Por la DE 41 12 417 A1 y por la DE 195 29 787
A1 se conoce el cálculo de la concentración de detergente en una
mezcla de detergente-agua (líquido de colada)
mediante una medición de la tensión superficial. Entonces tiene
lugar la medición en ambos casos mediante un tensiómetro de
burbuja.
La medición de la tensión superficial dinámica
según el procedimiento de la presión de burbuja se basa en la
dependencia entre la tensión superficial y la presión cuando se
forman superficies libres. Entonces se genera en un capilar,
mediante una corriente de aire que se aplica continuamente, una
burbuja en el líquido de la colada. La diferencia de presión entre
las burbujas que se forman y las que se desprenden es entonces
proporcional a la tensión superficial. En este procedimiento debe,
no obstante, ser conocida la curva característica
concentración-tensión superficial del detergente
utilizado, para poder deducir, para una determinada frecuencia de
formación de burbujas, la concentración efectiva de agente
tensoactivo. Puesto que en particular en las máquinas lavadoras
domésticas se utilizan varios detergentes distintos y no ha de verse
limitado el usuario en su elección, no es utilizable un
procedimiento así en máquinas lavadoras.
Para resolver este problema, se consideran tanto
en la DE 41 12 417 A1 como también en la DE 195 29 787 A1
modificaciones en la acción del detergente o bien de la tensión
superficial. Entonces deben tomarse, hasta alcanzar la concentración
óptima de detergente, múltiples medidas de dosificación y medición,
que provocan que el proceso de lavado dure mucho más tiempo.
La invención se enfrenta así al problema de dar a
conocer un procedimiento para determinar la concentración de un
detergente del tipo citado al principio, en el que
independientemente del detergente utilizado sea posible ya tras una
primera medición un diagnóstico sobre la calidad del líquido de la
colada. Este problema se resuelve en el marco de la invención
mediante un procedimiento con las particularidades indicadas en la
reivindicación 1. Ventajosos perfeccionamientos y mejoras de este
procedimiento resultan de las siguientes reivindicaciones
secundarias.
Además, la invención toma como base el problema
de mejorar un procedimiento para dosificar detergentes en un líquido
de lavado compuesto por una mezcla agua-detergente
(líquido de colada), en el sentido de que sólo tomando unas pocas
medidas de dosificación y medición se logre una óptima concentración
de detergente para el programa de lavado realizado en cada caso.
Este problema se resuelve en el marco de la invención mediante un
procedimiento con las particularidades indicadas en la
reivindicación 5. Ventajosos perfeccionamientos y mejoras de este
procedimiento resultan de las siguientes reivindicaciones
secundarias.
Mediante una máquina lavadora con las
particularidades indicadas en la reivindicación 10, se da a conocer
una máquina lavadora para realizar ambos procedimientos citados.
Ventajosas formas constructivas de esta máquina lavadora resultan de
la siguiente reivindicación secundaria.
Mediante distintas dosificaciones del detergente
en el líquido de la colada no se influye sólo sobre el valor
absoluto de la tensión superficial, sino también sobre la evolución
de la curva característica tensión superficial - frecuencia de la
formación de burbujas. Esto se basa en el efecto de los agentes
tensoactivos: en la formación de burbujas, los agentes tensoactivos
deben seguir las superficies libres que de esta manera se forman y
ocupar los intersticios de las moléculas de agua. Puesto que los
agentes tensoactivos son muy grandes, esto sólo puede tener lugar
lentamente, de manera que cuando la frecuencia de formación de
burbujas es grande no pueden ocupar inmediatamente todas las
superficies libres. Por lo tanto, cuando aumenta la frecuencia de
formación de burbujas se incrementa la tensión superficial medida y
se acerca, cuando la frecuencia son muy altas, al valor del agua
pura. Además, la rapidez de la ocupación de los intersticios depende
de la concentración del agente tensoactivo. Cuanto más agentes
tensoactivos existen tanto más rápidamente se ocupan los
intersticios. Por esta razón, para bajas concentraciones de agente
tensoactivo aumenta la tensión superficial al aumentar la frecuencia
de formación de burbujas bastante más rápidamente que con
concentraciones elevadas. Si a partir de una determinada frecuencia
de formación de burbujas el tiempo para la formación de la burbuja
es inferior al tiempo para salvar la longitud de trayectoria
promedia, entonces sólo una proporción más pequeña aún de agentes
tensoactivos ocupa los intersticios en la proximidad de las
burbujas. La curva característica tensión
superficial-frecuencia de formación de burbujas está
por lo tanto muy curvada en la zona de 1 Hz a 10 Hz. Si por el
contrario la concentración de agentes tensoactivos es muy elevada,
entonces la cantidad de agentes tensoactivos que ocupan los
intersticios sólo se ve influida por la frecuencia de formación de
burbujas. Todos los agentes tensoactivos cuya trayectoria promedia a
recorrer se encuentre en el marco de tiempo de la frecuencia de la
formación de burbujas, ocupan la superficie de la burbuja. De esta
manera resulta una evolución lineal de la curva característica
tensión superficial-frecuencia de formación de
burbujas en la gama de 1 Hz a 10 Hz. El fenómeno de que cuando
aumenta la frecuencia de formación de burbujas la tensión
superficial medida se acerca al valor del agua pura, puede ser
utilizado también para el rápido calibrado del sistema de
medida.
Mediante el procedimiento de dosificación
correspondiente a la invención, básicamente el usuario de la máquina
lavadora puede llevar a cabo una dosificación básica cualquiera de
un detergente elegido por él y adecuado para el correspondiente tipo
de colada. A continuación se introduce dosificadamente la cantidad
necesaria de detergente líquido a partir de un depósito hasta
alcanzar la concentración de detergente óptima para el programa de
lavado. La tensión superficial se ve influida ante todo por los
agentes tensoactivos en los detergentes. Los detergentes líquidos
tienen una proporción de agentes tensoactivos muy elevada y por lo
tanto son adecuados para la adición dosificada hasta llegar a la
tensión superficial deseada. Puesto que los mismos no tienen aditivo
blanqueante alguno, pueden utilizarse para casi todos los tipos de
tejido. Por lo tanto no existe la necesidad de depósitos
dimensionados para distintos detergentes.
Como alternativa a una dosificación básica con
detergente sólido por parte del usuario, puede también realizarse en
la primera etapa de dosificación ya una dosificación totalmente
automática de un detergente líquido desde un depósito.
En un dibujo se muestra de manera simplemente
esquemática un ejemplo de ejecución de una máquina lavadora
configurada según la invención, que a continuación se describe más
en detalle. La figura muestra el esquema básico de una máquina
lavadora adecuada para llevar a cabo el procedimiento de
determinación correspondiente a la invención y el procedimiento de
dosificación correspondiente a la invención. La máquina lavadora
representada posee un recipiente para la colada (1), en el que se
apoya un tambor (2) para alojar la colada, de manera que puede
girar. El recipiente para la colada (1) está suspendido de la
carcasa mediante resortes (3), de manera que puede oscilar, y para
amortiguar estas oscilaciones, está apoyado en la zona inferior
mediante amortiguadores (5) respecto al suelo de la carcasa (4a). El
tambor (2) se pone en movimiento giratorio reversible mediante un
motor (6).
En la zona del panel de servicio (7) se prevé un
estuche de mezcla para el detergente (8) con un cajetín para el
detergente (9) para la adición manual de elementos para el
tratamiento de la colada. Estos se introducen tras el arranque del
programa mientras se lleva agua al recipiente para la colada (1). En
la zona superior de la máquina está dispuesto además un depósito
(10), suficiente para alojar una cantidad superior de detergente
líquido para varios programas de lavado. La disposición en la
máquina lavadora, así como la de equipos adicionales existentes para
la vigilancia del nivel de llenado del depósito y para introducir el
detergente fluido en el recipiente para la colada (1), pueden estar
configurados del modo y manera conocidos por ejemplo por la DE 39 01
686 A1, y por lo tanto no se describen aquí más en detalle.
Para controlar los distintos programas de lavado,
se prevé un control por microprocesador (11), que está unido
mediante líneas de señalización (12) con distintos equipos de medida
y elementos de servicio. El mismo transmite órdenes que son función
del tiempo y del estado mediante líneas de control a los diferentes
actuadores, en particular al motor (6), válvulas no representadas
para introducir el agua en el estuche de mezcla para el detergente
(8), en una bomba dosificadora (13) en el depósito (10) y en una
fuente de caudal de aire descrita a continuación en forma de una
bomba de aire (14) con potencia de bombeo variable.
Entre los transmisores de medida de la máquina
lavadora configurada según la invención, se encuentra un equipo para
determinar la concentración del detergente en el líquido de la
colada. Este equipo mide la tensión superficial del líquido de la
colada según el método de la presión de la burbuja. Para este fin se
introduce en el líquido de la colada, en el recipiente para la
colada (1) o en una celda de medida llena con líquido de colada, una
corriente de aire a través de un capilar (15), la cual es generada
por la bomba de aire (14). Esta corriente de aire origina en el
líquido de la colada la formación de burbujas de aire. Entonces
puede variarse la potencia de la bomba mediante el control de
microprocesador (11) de tal manera que la frecuencia de formación de
las burbujas varía en una anchura de banda de 1 Hz a 20 Hz. Mediante
un sensor de presión (16) o mediante un convertidor de presión
sonora (no representado), se transforma continuamente la primera
derivada de la presión que se forma durante el desprendimiento de la
burbuja en una señal eléctrica y se transforma mediante el
computador de control del mando por microprocesador (11) en valores
de la tensión superficial. De esta manera se archivan en el control
por microprocesador (11) los valores de la tensión superficial para
la gama de frecuencias de 1 Hz a 10 Hz a intervalos de 1 Hz. El
cálculo de la curva característica tensión superficial - frecuencia
de formación de burbujas puede realizarse bien mediante regulación
de la frecuencia de formación de burbujas hasta los valores deseados
o bien mediante un procedimiento de aproximación, en el que se
construye una curva de aproximación mediante valores de tensión
superficial medidos para cualquier frecuencia correspondiente de
formación de burbujas.
Como transmisor de medida adicional existe un
sensor de peso (17), mediante el que puede calcularse la cantidad de
carga del tambor (2). Como sensor puede utilizarse, de la manera
conocida, un sensor de posición dispuesto en paralelo al
amortiguador, mediante el cual se detecta la posición en cuanto a
altura del recipiente para la colada, la cual es función del peso.
Pueden utilizarse igualmente otros sensores de peso, por ejemplo
cintas extensométricas. La parte estática de la señal del sensor de
posición se evalúa en el control por microprocesador para determinar
el peso de la colada. En lugar del sensor de peso (17) puede
utilizarse un dispositivo conocido por la DE 44 38 760 A1 para
calcular un escalón de carga dependiente del tipo de colada y la
cantidad de colada o bien un valor del peso introducido por el
usuario.
Mediante un tercer transmisor de medida (18), se
mide la temperatura del líquido de colada durante la determinación
de la concentración de detergente.
A continuación se describe el procedimiento de
dosificación, que es función de la tensión superficial:
Tras introducir la colada en el tambor, se
calcula primeramente el peso de la colada según un procedimiento
conocido por la DE 199 06 348 A1. A continuación, introduce el
usuario aproximadamente un 50% de la cantidad de detergente
recomendada por el fabricante en el cajetín de detergente y arranca
el programa de lavado deseado. De esta manera se pone en movimiento
de giro reversible el tambor a través del motor y se mezcla el
detergente introduciendo agua en el recipiente para la colada. Una
vez que el nivel de agua ha alcanzado en el recipiente de la colada
el nivel prescrito para el programa ajustado, se realiza una
calibración del equipo de medida para calcular la tensión
superficial. Entonces se introducen burbujas de aire con una elevada
frecuencia de formación de burbujas de unos 20 Hz en el líquido de
la colada y se averigua la tensión superficial que se forma.
A continuación sigue la primera averiguación de
la concentración de detergente. Para ello se toma según el
procedimiento antes descrito, la curva característica tensión
superficial - frecuencia de formación de burbujas. Durante la
captación de los diez valores de tensión superficial OS_{i}, se
mide en cada caso la temperatura T_{OSi} y se memoriza igualmente.
El computador de mando del control por microprocesador calcula a
partir de los valores de la tensión superficial OS_{i} un índice
I_{1} que se corresponde con la linealidad de la curva
característica tensión superficial - frecuencia de formación de
burbujas (paso 1) como medida de la concentración de detergente. El
cálculo de la linealidad puede realizarse mediante procedimientos
estadísticos adecuados. El valor I_{1} se compensa (paso 2) hasta
una temperatura de 20ºC, según la fórmula:
I_{K1} = I_{1} - K\cdot
(T_{M} -
20)
T_{M}=1/10\cdot
\sum\limits^{10}_{i=1}
T_{Osi}
Aquí T_{M} significa la temperatura media,
T_{Osi} las temperaturas medidas a i Hz, siendo I_{K} el índice
corregido.
El índice I_{K1} medido y corregido sirve como
criterio para tomar una decisión relativa a la adición dosificada de
detergente líquido desde el depósito. La adición dosificada tiene
lugar cuando I_{K1} es inferior a 0,95. Para determinar la
cantidad de detergente añadido por dosificación, se tiene en cuenta
la cantidad de carga (paso 3):
Z_{u}=\frac{1+m_{B}-I_{K1}}{C}
siendo Z_{u} la cantidad de detergente añadido
dosificadamente, m_{B} un factor dependiente de la carga y C una
constante. Respecto al tiempo de conexión de la bomba dosificadora
rige:
t_{P1} = Z_{u} / p_{V} (pV = potencia
volumétrica de la bomba dosificadora) (paso 4).
Tras la adición dosificada, se mezcla el
detergente invirtiendo el sentido de giro del tambor. A continuación
se determina de nuevo un índice I_{K2} mediante los pasos 1 y 2 y
en función de ello tiene lugar la adición dosificada de una segunda
cantidad de detergente líquido. Para la segunda cantidad introducida
dosificadamente es decisiva la variación del índice de I_{K1} a
I_{K2}. Respecto al tiempo de conexión t_{P2} de la bomba, rige
entonces:
t_{P2} = t_{P1} \cdot
\frac{(1-I_{K2})}{(I_{K2}-I_{K1})}
De esta manera se compensan diferencias en la
calidad del detergente líquido, en particular el contenido en
agentes tensoactivos, y no necesitan ser tenidos en cuenta en el
cálculo de los tiempos de conexión de la bomba. De esta manera no es
necesario un cambio manual de la cantidad dosificada cuando hay un
cambio de detergente.
Claims (11)
1. Procedimiento para determinar la concentración
de un detergente, que contiene agentes tensoactivos o sustancias
activas superficialmente, en un líquido de lavado acuoso, mediante
la medición de la tensión superficial del líquido de lavado según el
método de la presión de burbuja,
caracterizado porque la tensión
superficial se mide según el método de la presión de burbuja para
distintas frecuencias de formación de burbujas, a partir de lo cual
se averigua una curva característica de los valores de la tensión
superficial para diferentes frecuencias de formación de burbujas
como medida de la concentración de detergente en el líquido acuoso
de lavado, lo cual se utiliza como criterio relativo para una
dosificación suficiente del detergen-
te.
te.
2. Procedimiento para determinar la concentración
de detergente según la reivindicación 1,
caracterizado porque se calcula un índice
correspondiente a la linealidad de la curva característica tensión
superficial - frecuencia de formación de burbujas como medida de la
concentración de detergente.
3. Procedimiento para determinar la concentración
de detergente según la reivindicación 2,
caracterizado porque la curva
característica tensión superficial - frecuencia de formación de
burbujas se averigua para una frecuencia de formación de burbujas
entre 1 Hz y 10 Hz.
4. Procedimiento para determinar la concentración
de detergente según al menos una de las reivindicaciones 2 a 3,
caracterizado porque antes del cálculo de
la curva característica tensión superficial - frecuencia de
formación de burbujas se realiza un calibrado de un equipo de medida
(16) para calcular la diferencia de presiones al desprenderse la
burbuja del caudal introducido en el líquido de lavado introduciendo
una corriente de gas con una elevada frecuencia de formación de
burbujas de unos 20 Hz.
5. Procedimiento para dosificar detergentes, que
contienen agentes tensoactivos o sustancias activas
superficialmente, en un líquido de lavado compuesto por una mezcla
agua-detergente, que se encuentra en el recipiente
para la colada (1) de una máquina lavadora,
caracterizado por los siguientes pasos de
procedimiento:
- \bullet
- Determinación de la concentración de detergente según al menos una de las reivindicaciones 2 a 4, mediante el cálculo de un índice correspondiente a la linealidad de la curva característica tensión superficial - frecuencia de formación de burbujas;
- \bullet
- adición por dosificación de una segunda cantidad, que es función de este índice, de un detergente al líquido de lavado.
6. Procedimiento para dosificar un detergente
según la reivindicación 5,
caracterizado porque tras la adición por
dosificación de la segunda cantidad tiene lugar
- \bullet
- un tiempo de mezcla;
- \bullet
- una nueva determinación de la concentración de detergente según al menos una de las reivindicaciones 2 a 4, mediante el cálculo de un índice correspondiente a la linealidad de la curva característica tensión superficial - frecuencia de formación de burbujas;
- \bullet
- y una adición dosificada de una tercera cantidad de detergente que es función de este índice.
7. Procedimiento para dosificar un detergente
según al menos una de las reivindicaciones 5 ó 6,
caracterizado porque como detergente a
introducir o bien a añadir dosificadamente se utiliza un detergente
líquido.
8. Procedimiento para dosificar un detergente
según al menos una de las reivindicaciones 5 a 7,
caracterizado porque al determinar la
cantidad de detergente a introducir / añadir dosificadamente se
tiene en cuenta la cantidad de colada a lavar.
9. Procedimiento para dosificar un detergente
según la reivindicación 5 ó 6,
caracterizado porque para determinar la
cantidad de detergente a introducir / añadir dosificadamente se
tiene en cuenta la temperatura del líquido de lavado.
10. Máquina lavadora para realizar un
procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9,
caracterizado por un dispositivo (14; 15)
para introducir una corriente de aire en el líquido de lavado con
una frecuencia de formación de burbujas que puede variar en una
banda predeterminada, por un equipo de medida (16) para calcular la
diferencia de presión al desprenderse las burbujas del caudal
introducido en el líquido de lavado a diferentes frecuencias de
formación de burbujas según el método de la presión de burbuja, y
por un equipo de control (11) para calcular una curva característica
de los valores de la tensión superficial para las diferentes
frecuencias de formación de burbujas como medida de la concentración
del detergente en el líquido acuoso de lavado y con ello como
criterio para una dosificación suficiente del
\hbox{detergente.} 11. Máquina lavadora según la reivindicación
10,
caracterizado por un depósito (10) para
alojar el segundo detergente y por un equipo dosificador (13)
controlable por el equipo de control (11) en función de la
concentración de detergente calculada, para introducir el detergente
a introducir o bien adicionar dosificadamente desde el depósito (10)
en el recipiente para la colada (1).
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