ES2238809T3 - Procedimiento para reconocer la coccion en vacio de utensilios de cocina en encimeras de coccion con una superficie de coccion de vitroceramica y dispositivo correspondiente. - Google Patents
Procedimiento para reconocer la coccion en vacio de utensilios de cocina en encimeras de coccion con una superficie de coccion de vitroceramica y dispositivo correspondiente.Info
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Abstract
Procedimiento para reconocer la cocción en vacío de un utensilio de cocina en encimeras de cocción con una superficie de cocción que presenta al menos una zona de cocción a la que está asociado un calentador, cuya alimentación de energía se ajusta a través de órganos de regulación y control, y en la que se capta en funcionamiento la temperatura o una magnitud derivada de ella en forma de una señal (señal de temperatura) y se la limita por medio de un limitador de temperatura de protección con temperatura de desconexión ajustable, mediante la comparación de la señal de temperatura real con la temperatura de desconexión y la formación de una señal de control para reconocer la cocción en vacío del utensilio de cocina, caracterizado, diferenciado según la magnitud de la temperatura real en comparación con la temperatura de desconexión, en el caso de una primera constelación de temperaturas.
Description
Procedimiento para reconocer la cocción en vacío
de utensilios de cocina en encimeras de cocción con una superficie
de cocción de vitrocerámica y dispositivo corrrespondiente.
La invención concierne a un procedimiento para
reconocer la cocción en vacío de un utensilio de cocina en encimeras
de cocción con una superficie de cocción que presenta al menos una
zona de cocción a la que está asociado un calentador, cuya
alimentación de energía es ajustada por órganos de regulación y
control, y en la que la temperatura o una magnitud derivada de ella
es captada durante el funcionamiento en forma de una señal (señal de
temperatura) y limitada por medio de un limitador de temperatura de
protección con temperatura de desconexión ajustable, por comparación
de la señal de temperatura real con la temperatura de desconexión y
formación de una señal de control para reconocer la cocción en vacío
del utensilio de cocina.
La invención concierne también a un dispositivo
para la puesta en práctica de este procedimiento.
En la cocción puede ocurrir que una aportación de
energía demasiado prolongada o demasiado alta evapore completamente
la humedad del producto a cocer contenido en el utensilio de cocina.
Este estado se designa con el termino de utensilio de cocina
cociendo en vacío. En el caso de un producto a cocinar acuoso, dicho
estado puede conducir a que resulten dañados el aparato de cocción,
especialmente en el caso de una superficie de cocción de
vitrocerámica, y el utensilio de cocina. En el caso de otro producto
a cocer existe el riesgo de que este producto arda y dañe a los
dispositivos circundantes. Preferiblemente, en estos casos se deberá
desconectar la aportación de energía o al menos el usuario deberá
ser avisado. Típicamente, se presenta el caso de fallo cuando se
olvida reducir para la fase de continuación de la cocción la alta
aportación de energía para una iniciación rápida de la
cocción.
cocción.
Es cierto que ahora se vigila la temperatura de
la superficie de las zonas de cocción de encimeras de cocción con
superficies de cocción de vitrocerámica, típicamente por medio de
limitadores de temperatura de protección mecánicos de forma de
varilla. Estos miden la temperatura media por debajo de la zona de
cocción y la limitan. La temperatura de desconexión, llamada también
umbral de conexión, se fija sobre la base de las propiedades de los
utensilios de cocina usualmente empleados y de la vitrocerámica. Es
conocida también una limitación electrónica de la temperatura. Sin
embargo, se percibe entonces solamente el comportamiento del
limitador mecánico de la temperatura de protección y no tiene lugar
una evaluación adicional de la información sobre la
temperatura.
temperatura.
Por tanto, por medio de solamente los limitadores
de la temperatura de protección existentes típicamente en encimeras
de cocción con superficies de cocción de vitrocerámica no se puede
reconocer el estado del utensilio de cocina cociendo en vacío.
Se han dado a conocer por el documento US
4,493,981 el procedimiento indicado al principio y un dispositivo
correspondiente para reconocer la cocción en vacío de utensilios de
cocina - allí denominada "Boil Dry Condition" -. En este método
se utiliza como indicador para este estado la primera derivada de
tiempo de la temperatura. Cuando ésta sobrepasa un valor límite, se
reconoce una cocción en vacío. No obstante, el valor límite depende
de la clase del aparato de cocción y del ajuste de potencia actual.
Además, se reconoce un utensilio de cocina cociendo en vacío cuando
la temperatura en el utensilio de cocción sobrepasa un valor límite.
Este valor depende también de la clase del aparato de cocción y del
ajuste de potencia actual. Si se presenta una cocción en vacío, se
avisa al usuario o se desconecta el aparato.
Por tanto, en este método conocido es
desventajoso el hecho de que el reconocimiento del estado de
funcionamiento crítico depende del ajuste de potencia actual. Ha
resultado también en la práctica que, debido a los diferentes tipos
de utensilios de cocción, no pueden utilizarse límites unitarios de
la primera derivada de tiempo de la temperatura para reconocer
fiablemente la cocción en vacío. En el caso de un utensilio de
cocina lleno y con deficiente evacuación del calor se pueden
presentar aumentos de la temperatura más rápidos que en el caso de
un utensilio de cocina vacío con buena evacuación del calor.
Se conoce por el documento DE 40 22 846 C2 el
recurso de determinar el estado de la cocción en vacío mediante la
medición de la temperatura en las zonas interior y exterior de un
elemento de calentamiento de dos circuitos. Sin embargo, el
dispositivo conocido está limitado a superficies de cocción de
vitrocerámica con elementos de calentamiento de dos circuitos.
Se han dado a conocer por el documento DE 43 36
752 A1 un procedimiento para reconocer la cocción en vacío de
utensilios de cocina en encimeras de cocción con una superficie de
cocción de vitrocerámica y un dispositivo correspondiente, que
comprenden tanto la medición de la temperatura como la determinación
de su primera derivada. Únicamente cuando el valor de la primera
derivada sobrepasa un valor límite, se reduce la potencia de
calentamiento inicial del 100%. Además, se puede deducir de este
documento que se reconocen ollas metálicas cociendo en vacío debido
a su descendente potencia de calentamiento eléctrico a la misma
temperatura y se interrumpe la aportación de corriente al descender
por debajo de un valor de potencia determinado. Este método posee
los inconvenientes descritos en relación con la patente
norteamericana antes citada.
La invención se basa en el problema de ejecutar
el procedimientos discutido al principio y construir el dispositivo
correspondiente de modo que sea posible un reconocimiento seguro del
estado de funcionamiento crítico de la cocción en vacío del
utensilio de cocina con independencia del ajuste de potencia actual
y también con independencia del tipo de utensilio de cocción y, por
tanto, sea posible una protección segura de la zona de cocción
correspondiente durante este estado de funcionamiento crítico.
La solución de este problema se logra conforme a
la invención para el procedimiento, diferenciado según la magnitud
de la temperatura en comparación con la temperatura de desconexión,
en el caso de una primera constelación de temperaturas, con los
pasos siguientes:
- -
- formación tanto de la primera como de la segunda derivada de tiempo de la señal de temperatura y captación de una maniobra de los órganos de control y regulación cuando la señal de temperatura está por debajo de un intervalo de distancia prefijada con respecto a la temperatura de desconexión, y
- -
- formación de la señal de control cuando ambas derivadas en el tiempo son positivas, sin que se hayan maniobrado los órganos de regulación y de control dentro de un intervalo de tiempo prefijado precedente para producir un aumento de la aportación de potencia,
o, en el caso de una segunda
constelación de temperaturas, con los pasos
siguientes:
- -
- captación de la aportación de energía al calentador y de una maniobra de los órganos de control y regulación cuando la señal de temperatura corresponde a la temperatura de desconexión, y
- -
- formación de la señal de control cuando la aportación de energía desciende en una cuantía prefijada, sin que se hayan maniobrado los órganos de regulación y control dentro de un intervalo de tiempo prefijado precedente para producir una reducción de la aportación de potencia,
o, en el caso de una tercera
constelación de temperaturas, con los pasos
siguientes:
- -
- disminución de la temperatura de desconexión hasta el valor de la señal de temperatura real cuando ésta esté en equilibrio de temperatura dentro de un intervalo de distancia prefijada con respecto a la temperatura de desconexión,
- -
- captación de la aportación de energía al calentador y de una maniobra de los órganos de control y regulación, y
- -
- formación de la señal de control cuando la aportación de energía disminuye en una cuantía prefijada, sin que se hayan maniobrado los órganos de regulación y control dentro de un intervalo de tiempo prefijado precedente para producir una reducción de la aportación de potencia.
Gracias a estas medidas es posible de manera muy
ventajosa un reconocimiento seguro de la cocción en vacío del
utensilio de cocina con independencia del ajuste de potencia actual
y también con independencia del tipo de utensilio de cocción. La
sucesión elegida de pasos del procedimiento no representa aquí una
secuencia temporal, sino que describe las condiciones para reconocer
la cocción en vacío. Así el criterio referente a la maniobra de los
órganos de control y regulación puede estar en el tiempo delante de
la comprobación del umbral de temperatura.
Las distintas constelaciones de temperaturas
están acopladas una con otra, ya que la temperatura de la zona de
cocción no es una magnitud constante, sobre todo porque los órganos
de regulación y control pueden ser maniobrados en cualquier
momento.
Por tanto, en el caso de la segunda constelación
de temperaturas, la vinculación del reconocimiento del estado de
funcionamiento crítico según una ejecución de la invención se ha
elegido de modo que, al producirse una maniobra de los órganos de
regulación y control en el sentido de una reducción de la aportación
de potencia, se desactiva la formación de la señal de control
durante un período de tiempo prefijado, preferiblemente en el rango
de dos minutos, y seguidamente se comprueba si la temperatura está
todavía en la temperatura de desconexión o ha descendido tanto que
se conmuta al caso en el que ambas derivadas de tiempo son
positivas, es decir que se presenta entonces una constelación de
temperaturas con las condiciones de formación de señal
correspondientes según la primera constelación de temperaturas.
Cuando, en el caso de la tercera constelación de
temperaturas, se maniobran los órganos de regulación y control, la
temperatura de desconexión es elevada entonces nuevamente, según una
ejecución de la invención, hasta el valor original para que
eventualmente esté disponible la plena potencia a alta
temperatura.
La experiencia ha demostrado que, en general,
puede presentarse una cocción en vacío únicamente varios minutos
después de que el usuario se haya alejado de la encimera de cocción.
Por tanto, según un perfeccionamiento de la invención, se ejecuta el
procedimiento de modo que el intervalo de tiempo prefijado para la
desactivación de la formación de una señal de control después de una
maniobra de los órganos de regulación y control esté en el rango de
dos minutos.
Incluso en condiciones desfavorables, por ejemplo
poco líquido en el utensilio de cocina y alta aportación de energía,
se puede reconocer entonces con seguridad una cocción en vacío.
Los ensayos han demostrado que se puede ejecutar
con seguridad el procedimiento en el caso de las constelaciones de
temperaturas primera y tercera cuando, según una ejecución de la
invención, el intervalo de distancia prefijado para la señal de
temperatura real con respecto a la temperatura de desconexión está
en el rango de 40 K.
Otros ensayos han demostrado que en las
constelaciones de temperaturas segunda y tercera el estado de
funcionamiento crítico puede ser reconocido con seguridad cuando,
según otra ejecución de la invención, la cuantía mínima prefijada
para el descenso de la aportación de energía está en el rango del 2%
por minuto.
Cuando se efectúa en forma pulsada la aportación
de energía al calentador de la zona de cocción, ha demostrado ser
conveniente entonces, para una captación más exacta de la
temperatura, que la señal de temperatura se genere también en forma
pulsada y se derive en sincronismo con la señal de pulsación.
Para no retardar el reconocimiento del estado de
funcionamiento crítico, especialmente cuando la aportación de
energía se efectúa en forma pulsada, por ejemplo con una pulsación
por cada 40 segundos, el procedimiento se ejecuta según un
perfeccionamiento de la invención de modo que la derivada de tiempo
de la señal de temperatura se forma a partir de una recta de
compensación a través de los valores de temperatura anteriores y la
diferencia de su extrapolación con respecto al valor de temperatura
actual, así como de modo que la segunda derivada de tiempo de la
señal de temperatura se forma a partir de una recta de compensación
a través de los valores anteriores de la primera derivada de tiempo
y de la diferencia de su extrapolación con respecto al valor actual
de la primera derivada de tiempo.
La evaluación del reconocimiento del estado de
funcionamiento crítico puede efectuarse de maneras diferentes. Este
estado puede ser indicado en el caso más sencillo, pero
ventajosamente ligado a un aviso que puede efectuarse por vía
acústica u óptica, pero también por acción a distancia (homebus). En
el caso de una regulación completamente automatizada se desconecta
de preferencia directamente el calentador.
La solución del problema anteriormente descrito
se logra según la invención respecto del dispositivo discutido al
principio para la puesta en práctica del procedimiento antes citado,
partiendo de una encimera de cocción con una superficie de cocción
que presenta al menos una zona de cocción a la que está asociado un
calentador, cuya aportación de energía es ajustable a través de
órganos de regulación y control, en la que está montado un sensor de
temperatura que capta en funcionamiento la temperatura de la zona de
cocción o una magnitud derivada de ésta en forma de una señal (señal
de temperatura) y a la que está asociado un limitador de temperatura
de protección con temperatura de desconexión ajustable, por el hecho
de que está prevista una unidad de evaluación y control electrónica
a la que, aparte de la señal de temperatura (T), se alimentan
señales referentes a la temperatura de desconexión (T_{A}), a la
aportación de energía (E_{z}) y a una maniobra (B_{R}) de los
órganos de regulación y control, y que está unida en el lado de
salida con el ajuste de la temperatura de desconexión del limitador
de la temperatura de protección, con los órganos de regulación y
control y opcionalmente con una unidad de indicación o aviso, y que
posee una primera etapa de comparación para comparar la temperatura
de la zona de cocción con la temperatura de desconexión y que
presenta etapas adicionales para formar una señal de control para
reconocer la cocción en vacío del utensilio de cocina en función de
la comparación,
en el que las etapas adicionales presentan una de
éstas para formar tanto la primera como la segunda derivada de
tiempo de la señal de temperatura y para captar una maniobra de los
órganos de control y regulación cuando la señal de temperatura está
fuera de un intervalo de distancia prefijado con respecto a la
temperatura de desconexión, y para formar la señal de control cuando
las dos derivadas de tiempo son positivas, sin que se hayan
maniobrado los órganos de regulación y control dentro de un
intervalo de tiempo prefijado precedente para producir un aumento de
la aportación de potencia,
o en el que las etapas adicionales presentan una
de éstas para captar la aportación de energía al calentador y una
maniobra de los órganos de control y regulación cuando la señal de
temperatura corresponde a la temperatura de desconexión, y para
formar una señal de control cuando disminuye la aportación de
energía, sin que se hayan maniobrado los órganos de regulación y
control dentro de un intervalo de tiempo prefijado precedente para
producir una reducción de la aportación de energía,
o en el que las etapas adicionales presentan una
de éstas para disminuir la temperatura de desconexión hasta el valor
de la señal de temperatura real cuando ésta se encuentra en
equilibrio de temperatura dentro de un intervalo de distancia
prefijado con respecto a la temperatura de desconexión, así como
para captar la aportación de energía al calentador y una maniobra de
los órganos de control y regulación, y para formar una señal de
control cuando la alimentación de energía disminuye en una cuantía
prefijada, sin que se hayan maniobrado los órganos de regulación y
control dentro de un intervalo de tiempo prefijado precedente para
producir una reducción de la aportación de potencia.
Otras características y ventajas de construcción
de la invención se desprenden de la descripción de los diagramas y
ejemplos de ejecución representados en los dibujos.
Muestran:
la figura 1, un diagrama de
temperatura-tiempo con representación de la
evolución de la temperatura durante el proceso de iniciación de la
cocción, incluyendo la evolución de las derivadas primera y segunda
de la curva de temperatura,
la figura 2, un diagrama correspondiente a la
figura 1, pero con representación de las curvas durante la cocción
en vacío del utensilio de cocina,
la figura 3, un diagrama correspondiente a la
figura 1, pero representado las curvas en la fase de iniciación de
la cocción con reducción de la potencia,
la figura 4, un diagrama de
temperatura-tiempo en el que se promedian los
valores de temperatura del pasado por medio de una recta de
compensación y se compara el valor de temperatura actual con la
extrapolación en el tiempo de la recta de compensación,
la figura 5, una esquema de bloques del
dispositivo para la puesta en práctica del procedimiento para
reconocer la cocción en vacío de un utensilio de cocina, y
la figura 6, un diagrama de flujo para los pasos
del programa de un microprocesador contenido en el dispositivo según
la figura 6.
El procedimiento según la invención para
reconocer la cocción en vacío de utensilios de cocina se basa en la
evaluación de la variación del flujo de calor y de las magnitudes de
temperatura y duración de conexión del aparato de cocción ligadas a
aquél, así como de las magnitudes derivadas de estas dos.
En función de la temperatura de desconexión de
típicamente 560ºC del limitador de la temperatura de protección
existente en principio en una encimera de cocción de vitrocerámica,
se pueden diferenciar tres principios de funcionamiento:
En la figura 1 se ha representado la evolución en
el tiempo de la temperatura en esta zona, así como las derivadas de
tiempo primera y segunda de los valores de la curva
correspondiente.
Después de la conexión, es decir, durante la
iniciación de la cocción, aumenta la temperatura de la superficie de
cocción para aproximarse a un valor de saturación que se caracteriza
por el equilibrio entre la aportación de energía y la evacuación de
energía por pérdidas y evaporación de producto a cocer acuoso (curva
de línea continua). En este caso, la variación en el tiempo (primera
derivada) de la temperatura aumenta al principio rápidamente hasta
su valor máximo de conformidad con la curva de puntos para disminuir
después lentamente. La fase de arranque de la primera derivada de
tiempo de la temperatura se obtiene por medio del calentamiento del
calentador asociado a la zona de cocción. Seguidamente, desciende la
primera derivada de tiempo, ya que el aumento de la temperatura
resulta más plano debido a las pérdidas crecientes al hacerse más
alta la temperatura. La segunda derivada de tiempo (curva de trazos)
es positiva en la fase de arranque y luego es negativa durante el
calentamiento adicional.
Cuando un utensilio de cocina colocado sobre la
superficie de cocción cuece en vacío, se sigue de ello, según las
curvas de temperatura representadas en la figura 2 análogamente a la
figura 1, un nuevo aumento de la temperatura. Es característico el
hecho de que aquí las derivadas primera y segunda de la temperatura
son positivas. De este modo, esta fase puede diferenciarse del
calentamiento normal después de la fase de arranque según la figura
1, en la que la segunda derivada de tiempo es negativa, y se puede
evaluar así para reconocer la cocción en vacío del utensilio de
cocina.
Sin embargo, la evolución de la temperatura y,
por tanto, los valores de las derivadas primera y segunda dependen
también de la aportación de potencia a los calentadores de las zonas
de cocción por medio de los órganos de control o regulación usuales.
Por tanto, esta condición ha de ser tenida en cuenta también al
reconocer el estado de funcionamiento crítico de la cocción en vacío
del utensilio de cocina.
Cuando se aumenta la aportación de potencia por
medio de los órganos de control y regulación, la segunda derivada,
además de la primera derivada, se hace también positiva, es decir
que se presenta la misma constelación de valores que en la cocción
en vacío según la figura 2. Sin embargo, en este caso, el usuario
está evidentemente presente, por lo que en tal caso se puede poner
fuera de servicio en breve plazo el reconocimiento del estado de
funcionamiento crítico, sin que resulte perjudicada la protección.
El reconocimiento se vuelve a activar típicamente dos minutos
después de una maniobra de los órganos de control o regulación.
Si se reduce la aportación de potencia por medio
de los órganos de control y regulación, la segunda derivada se hace
positiva después de cierto tiempo, tal como se representa en el
diagrama según la figura 3. Sin embargo, la primera derivada es
negativa en este caso, con lo que este caso puede diferenciarse como
no crítico.
La eficacia del reconocimiento del estado de
funcionamiento crítico de la cocción en vacío del utensilio de
cocina depende en medida no despreciable de la precisión de la
captación de temperatura o de la captación de su evolución en el
tiempo. Sin embargo, ésta es influenciada típicamente también por el
control de potencia de la encimera de cocción. Esta dependencia
deberá representarse previamente en relación con el primer caso.
Rige también para los demás intervalos de temperatura que se
representen todavía.
El control de potencia de zonas de cocción se
efectúa típicamente según el estado de la técnica mediante pulsación
de la alimentación de corriente. En este caso, para una duración
total fija del intervalo de, por ejemplo, 40 s, se varía la relación
de la duración conectada, es decir, conduciendo corriente, a la
duración total. Esta conexión y desconexión conduce a una variación
periódica de la temperatura de la vitrocerámica que está superpuesta
a la variación de la temperatura a largo plazo. Para filtrar la
influencia perturbadora de esta variación periódica, se mide, según
una ejecución de la invención, la temperatura en sincronismo con la
pulsación - por ejemplo, siempre en el flanco de desconexión -.
Otra posibilidad de determinación exacta de la
temperatura consiste en ajustar la potencia de forma prácticamente
continua - por ejemplo, por medio de un control por paquete de
impulsos -, de modo que también la evolución de la temperatura
discurra de manera correspondientemente continua.
La precisión de la medición de la temperatura
requiere también ser tenida en cuenta. En efecto, en el
funcionamiento práctico las mediciones de temperatura están
sometidas a fluctuaciones debidas a imprecisiones de medida y
magnitudes perturbadoras. Usualmente, se promedian varios valores en
el tiempo para reducir estos efectos. Sin embargo, esto significa un
retardo en el reconocimiento del utensilio de cocina cociendo en
vacío, ya que tienen que presentarse primero varios valores para su
promediado. Especialmente en la pulsación del regulador de energía
con la tasa típica de una pulsación por cada 40 s, no es tolerable
este retardo para el reconocimiento del estado de funcionamiento
crítico.
Por tanto, en una ejecución preferida de la
invención se ponderan solamente los valores de temperatura del
pasado por medio de una recta de compensación, pero no se promedia
el valor actual, sino que se compara con la extrapolación en el
tiempo de la recta de compensación, tal como se representa en la
figura 4. Esto se puede realizar de manera ventajosa, ya que, antes
de la cocción en vacío, el sistema está al menos aproximadamente en
equilibrio, pero se modifica bruscamente por efecto de la cocción en
vacío.
Para la puesta en practica del procedimiento
según la invención no tiene que determinarse forzosamente de forma
directa la temperatura de la vitrocerámica. El procedimiento se
puede ejecutar también de manera satisfactoria con una magnitud
dependiente de la temperatura, tal como la resistencia de cinta de
sensores en el lado inferior de la superficie de cocción según el
documento DE 196 32 057 A1. Es aquí ventajoso el hecho de que el
envejecimiento de los sensores no dificulta al procedimiento, ya que
solamente se emplean las derivadas de tiempo de los valores de
resistencia. No es necesaria una calibración de la temperatura de
los sensores.
Nada más sobre la medición de la temperatura.
Por tanto, el estado de funcionamiento de la
cocción en vacío del utensilio de cocina se reconoce como crítico en
el primer intervalo de temperatura cuando las derivadas de tiempo
primera y segunda de la temperatura son positivas, sin que se hayan
maniobrado los órganos de control y regulación dentro de un tiempo
prefijado para producir un aumento de la aportación de potencia. Sin
embargo, está constelación ya no se presenta en el segundo intervalo
de temperatura que se describe a continuación.
Cuando la temperatura de la superficie de cocción
de vitrocerámica está en la temperatura de desconexión del limitador
de la temperatura de protección, no se modifica la temperatura
durante la cocción en vacío. En esta constelación de temperaturas el
limitador de la temperatura de protección regula a temperatura
constante. La peor evacuación de calor del sistema después de la
cocción en vacío se manifiesta entonces en una duración reducida de
la conexión de la corriente por cada ciclo. Como indicación del
estado de funcionamiento crítico se emplea entonces el hecho de que
se reduce la duración de conexión de la corriente, aun cuando no se
hayan maniobrado los órganos de regulación y control.
Si se manipulan los órganos de regulación y
control para aumentar la potencia, no se modifica la duración de
conexión relativa, ya que la potencia del sistema es limitada por el
limitador de la temperatura de protección. Sin embargo, si se
manipulan los órganos de regulación y control para reducir la
potencia, se puede reducir también la duración de conexión relativa,
sin que se presente un caso de funcionamiento crítico. Por tanto, en
tal caso de manipulación se desconecta la vigilancia por breve
tiempo, típicamente durante 2 min, después de ajustar la potencia.
La temperatura cae entonces por debajo de la temperatura de
desconexión y se conmuta la vigilancia a los criterios sobre las
derivadas de tiempo de la temperatura correspondientes a la
constelación de casos descrita en 1. Sin embargo, rige aquí también
la consideración de que durante la manipulación de los órganos de
regulación y control está evidentemente presente una persona que
observa el aparato, de modo que en la fase de desactivación de 2
minutos no puede presentarse una cocción en vacío.
Cuando, estando lleno el utensilio de cocina, la
temperatura aumenta hasta el punto de que dicha temperatura está en
equilibrio un poco por debajo de la temperatura de desconexión, se
incrementa sólo ligeramente la temperatura durante la cocción en
vacío hasta que ésta sea limitada por el limitador de la temperatura
de protección. Para una evaluación segura son entonces demasiado
pequeñas las señales de las derivadas primera y segunda
correspondientes a la constelación de casos descrita en 1.
En este caso, se disminuye la temperatura de
desconexión del limitador de la temperatura de protección hasta el
valor actual y se reconoce entonces un utensilio de cocina cociendo
en vacío como en la constelación de casos descrita en 2.
Este procedimiento presupone inicialmente el
reconocimiento de un estado de equilibrio de temperatura. Este
estado se reconoce cuando la temperatura sigue variando sólo en
medida poco importante durante un período de tiempo prolongado.
Cuando la temperatura está entonces solamente un poco por debajo de
la temperatura de desconexión usual del limitador de la temperatura
de protección, la temperatura de desconexión de éste es reducida al
valor de temperatura actual.
Normalmente, una temperatura de desconexión más
baja del limitador de temperatura reduce el rendimiento del aparato
de cocción y conduce a una prolongación del período de iniciación de
la cocción, ya que está disponible una temperatura máxima más baja.
Sin embargo, esto no ocurre en el presente procedimiento, ya que la
temperatura se adapta solamente cuando la temperatura de equilibrio
está de todos modos en el rango en cuestión.
Sí se vuelven a maniobrar los órganos de
regulación y control, se anula la disminución de la temperatura de
desconexión del limitador de la temperatura de protección para
proporcionar eventualmente la plena potencia a alta temperatura.
En la práctica se ha manifestado como suficiente
un rango de 40 K por debajo de la temperatura de desconexión normal
para el reconocimiento del estado de funcionamiento crítico según la
tercera constelación de casos.
En la figura 5 se representa un ejemplo de
ejecución para un dispositivo de reconocimiento de la cocción en
vacío de utensilios de cocina en una encimera de cocción con una
superficie de cocción 1 de vitrocerámica que, en el ejemplo de
ejecución, posee cuatro zonas de cocción 2. Cada zona de cocción 2
lleva asociado un calentador 3, por ejemplo un calentador de
radiación eléctricamente operado, cuya aportación de energía puede
ser ajustada por medio de una etapa de regulación 4, maniobrable por
elementos de ajuste 5, por ejemplo interruptores de contacto,
interruptores giratorios o similares. Asimismo, cada zona de cocción
2 lleva asociado un sensor de temperatura 6 que capta en
funcionamiento directamente la temperatura en la zona de cocción o
una magnitud derivada de ella. Tales sensores de temperatura para
zonas de cocción están descritos en diversas formas de ejecución en
el mercado o en la bibliografía pertinente, por ejemplo en el
documento DE 196 32 057 A1. En aras de una mayor claridad, en la
figura 5 se han representado un calentador y un sensor de
temperatura solamente para una zona de cocción.
La señal de temperatura correspondiente T del
sensor de temperatura 6 es alimentada, por un lado, a la etapa de
regulación 4 como valor real para la regulación de temperatura usual
de la zona de cocción. Por otro lado, dicha señal llega a un
limitador 7 de temperatura de protección con temperatura de
desconexión ajustable T_{A}, aquí en ejecución electrónica, que
está unido también con la etapa de regulación 4. Este limitador 7 de
temperatura de protección limita la temperatura en la zona de
cocción al valor de la temperatura de desconexión T_{A},
denominado también umbral de conexión. Tales limitadores de
temperatura de protección con temperatura de desconexión ajustable
son también conocidos.
Además, la señal de temperatura es alimentada a
una unidad de evaluación y control central 8 en la que se realiza el
reconocimiento del estado de funcionamiento crítico de la cocción en
vacío del utensilio de cocina. A este fin, se alimentan otras
señales a la unidad de evaluación y control 8, concretamente:
- -
- la temperatura de desconexión T_{A} del limitador de la temperatura de protección,
- -
- la señal E_{z}, que es una medida de la energía aportada al calentador 3, y
- -
- la señal B_{R}, que es una medida de la maniobra del elemento de ajuste 5, incluyendo la dirección en la que se ha maniobrado dicho elemento de ajuste (disminución o aumento de la aportación de energía).
En el lado de salida, la unidad de evaluación y
control 8 actúa con su salida A1 sobre el limitador 7 de temperatura
de protección respecto de la especificación de la temperatura de
desconexión T_{A} y está unida también con la etapa de regulación
4 a través de una salida A2 para poder desconectar esta etapa en el
caso de un estado de funcionamiento crítico. Dicha unidad está
unida, a través de la salida A3, con una unidad de indicación y/o
aviso 9 en la que se indica el estado de funcionamiento crítico o se
genera una señal de alarma óptica o acústica.
En esta unidad de evaluación y control, que está
formada preferiblemente por un microprocesador, se realizan los
pasos ya descritos con detalle para reconocer la cocción en vacío de
utensilios de cocina que se colocan sobre las zonas de cocción 2. La
vinculación de los pasos y las señales aplicadas está representada
una vez más en la figura 6 en forma de un diagrama de flujo usual
para los distintos pasos del programa, del cual se desprenden
también las relaciones para las tres constelaciones de temperaturas
descritas. Debido a la detallada descripción de los pasos del
procedimiento en las distintas constelaciones de temperaturas y su
relación interior, no es ya necesario que en este sitio se describa
con más amplitud el diagrama de flujo según la figura 6. Deberán ser
suficientes las observaciones siguientes:
La información de temperatura T_{A} es
almacenada en la unidad de evaluación y control 8 para calcular la
recta de compensación a través de los cinco últimos puntos de medida
y la extrapolación al instante actual de conformidad con la figura
4. Si se fija una temperatura aproximadamente constante en el rango
dentro de 40 K del umbral de conexión del limitador 7 de la
temperatura de protección (560ºC), se disminuye este umbral de
conexión hasta el valor actual para proceder adicionalmente según el
caso 3.
Cuando la temperatura de la zona de cocción está
en el umbral de conexión (caso 2), se almacena la duración de
conexión relativa para los últimos cinco valores. Cuando ésta
disminuye en al menos un 2% en dos períodos consecutivos, se
reconoce un utensilio de cocina cociendo en vacío y, por ejemplo, se
desconecta la zona de cocción. En un proceso de cocción típico la
duración de conexión disminuye desde un valor de equilibrio de 65%
al cocer con producto, durante la cocción en vacío, dentro de 6 min,
hasta 35%, de modo que se reconoce muy pronto y con seguridad una
caída del doble del 2%. Si se maniobran los elementos de ajuste 5
para variar el ajuste de potencia, se pone fuera de servicio el
reconocimiento de la cocción en vacío durante dos minutos, con lo
que no se producen desconexiones erróneas. La formación de las
derivadas según el caso 1 se efectúa también en la unidad de
evaluación y control 8.
Todo lo que se ha dicho en este contexto también
respecto de las peculiaridades de la medición de la temperatura o de
la aportación de la energía a los calentadores, especialmente las
peculiaridades en el caso de una alimentación de energía pulsada, se
aplican directamente también para el dispositivo según la figura 5
y, por tanto, no es necesario repetirlas una vez más en este
sitio.
En la figura 5, el limitador electrónico de la
temperatura de protección está representado como una etapa separada
7. Puede ser también parte de la unidad de evaluación y control 8,
con especificación de la temperatura de desconexión por medio del
software.
En caso de que el usuario desplace un poco el
utensilio de cocina, la olla, durante la cocción, se cubre la zona
de cocción en un porcentaje menor y aumenta la temperatura o bien
disminuye la duración de conexión. Esto calificaría al sistema según
la invención como "olla cociendo en vacío" y generaría una
señal de control. Esto se evita según un perfeccionamiento ventajoso
del sistema cuando se bloquea la formación de la señal de control o
su retransmisión durante un intervalo de tiempo prefijado,
preferiblemente 2 min, en la situación en la que el utensilio de
cocina, reconocido por un circuito usual de reconocimiento de olla,
cubre la zona de cocción solamente en un porcentaje prefijado. Es
inocuo hacer esto, ya que el usuario está presente cuando se mueve
la olla.
Claims (15)
1. Procedimiento para reconocer la cocción en
vacío de un utensilio de cocina en encimeras de cocción con una
superficie de cocción que presenta al menos una zona de cocción a la
que está asociado un calentador, cuya alimentación de energía se
ajusta a través de órganos de regulación y control, y en la que se
capta en funcionamiento la temperatura o una magnitud derivada de
ella en forma de una señal (señal de temperatura) y se la limita por
medio de un limitador de temperatura de protección con temperatura
de desconexión ajustable, mediante la comparación de la señal de
temperatura real con la temperatura de desconexión y la formación de
una señal de control para reconocer la cocción en vacío del
utensilio de cocina, caracterizado, diferenciado según la
magnitud de la temperatura real en comparación con la temperatura de
desconexión,
en el caso de una primera
constelación de temperaturas, por los pasos
siguientes:
- -
- formación de las derivadas de tiempo primera y segunda de la señal de temperatura y captación de una maniobra de los órganos de control y regulación cuando la temperatura está fuera de un intervalo de distancia prefijado con respecto a la temperatura de desconexión, y
- -
- formación de la señal de control cuando las dos derivadas de tiempo son positivas, sin que se hayan maniobrado los órganos de regulación y control de un intervalo de tiempo prefijado precedente para producir un aumento de la alimentación de potencia,
o, en el caso de una segunda
constelación de temperaturas, por los pasos
siguientes:
- -
- captación de la aportación de energía al calentador y de una maniobra de los órganos de control y regulación cuando la señal de temperatura corresponde a la temperatura de desconexión, y
- -
- formación de la señal de control cuando la aportación de energía disminuye en una cuantía prefijada sin que se hayan maniobrado los órganos de regulación y control dentro de un intervalo de tiempo prefijado precedente para producir una reducción de la aportación de potencia,
o, en el caso de una tercera
constelación de temperaturas, por los pasos
siguientes:
- -
- disminución de la temperatura de desconexión hasta el valor de la señal de temperatura real cuando ésta se encuentra en equilibrio de temperatura dentro de un intervalo de distancia prefijado con respecto a la temperatura de desconexión,
- -
- captación de la alimentación de energía al calentador y de una maniobra de los órganos de control y regulación, y
- -
- formación de la señal de control cuando la aportación de energía disminuye en una cuantía prefijada sin que se hayan maniobrado los órganos de regulación y control dentro de un intervalo de tiempo prefijado precedente para producir una reducción de la aportación de potencia.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque, en el caso de la segunda constelación
de temperaturas, al producirse una maniobra de los órganos de
regulación y control en el sentido de una reducción de la aportación
de potencia, se desactiva la formación de la señal de control
durante un período de tiempo prefijado, preferiblemente en el rango
de dos minutos, y seguidamente se comprueba si la temperatura está
aún en la temperatura de desconexión o ha descendido hasta el punto
de que se conmuta al caso en el que ambas derivadas de tiempo son
positivas.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque, en el caso de la tercera constelación
de temperaturas, al producirse una maniobra de los órganos de
regulación y control, se eleva de nuevo la temperatura de
desconexión hasta el valor original.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el intervalo de
tiempo prefijado para la desactivación de la formación de la señal
de control después de una maniobra de los órganos de regulación y
control se encuentra en el rango de dos minutos.
5. Procedimiento según la reivindicación 1 o una
de las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque, en el
caso de la tercera constelación de temperaturas, el intervalo de
distancia prefijado para la señal de temperatura real con respecto a
la temperatura de desconexión está en el rango de 40 K.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque, en el caso de
la segunda constelación de temperaturas, la cuantía mínima prefijada
para la disminución de la aportación de energía está en el rango de
2% por minuto.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a b 6, caracterizado porque la
aportación de energía se efectúa de forma pulsada y la señal de
temperatura se deriva también en forma pulsada y en sincronismo con
la señal de pulsación.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la derivada de
tiempo de la señal de temperatura se forma a partir de una recta de
compensación a través de los valores de temperatura anteriores y de
la diferencia de su extrapolación con respecto al valor de
temperatura actual.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la segunda
derivada de tiempo de la señal de temperatura se forma a partir de
una recta de compensación a través de los valores anteriores de la
primera derivada de tiempo y de la diferencia de su extrapolación
con respecto al valor actual de la primera derivada de tiempo.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque las derivadas de
tiempo primera y segunda se forman a partir de una magnitud de
medida dependiente de la temperatura.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la señal de
control es una señal de desconexión para el calentador y/o una señal
de indicación o de alarma, y ésta es preferiblemente una señal
acústica u óptica, pudiendo efectuarse también la alarma por acción
a distancia
(homebus).
(homebus).
12. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque se suprime la
formación de la señal de control o se bloquea su retransmisión
durante un intervalo prefijado cuando el utensilio de cocina cubre
la zona de cocción en solamente un porcentaje prefijado.
13. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento según la reivindicación 1 o las reivindicaciones
subordinadas asociadas, partiendo de una encimera de cocción con una
superficie de cocción (1) que presenta al menos una zona de cocción
(2) a la que está asociado un calentador (3) cuya aportación de
energía es ajustable por medio de órganos de regulación y control
(4, 5), en la que está montado un sensor de temperatura (6) que
capta en funcionamiento la temperatura de la zona de cocción (2) o
una magnitud derivada de ella en forma de una señal (señal de
temperatura), y a la que está asociado un limitador (7) de
temperatura de protección con temperatura de desconexión ajustable,
caracterizado porque está prevista una unidad de evaluación y
control electrónica (8) a la que, aparte de la señal de temperatura
(T), se alimentan señales referentes a la temperatura de desconexión
(T_{A}), a la aportación de energía (E_{Z}) y a la maniobra
(B_{R}) de los órganos de regulación y control (4, 5), y que está
unida por el lado de salida con el ajuste de la temperatura de
desconexión del limitador (7) de temperatura de protección, con los
órganos de regulación y control (4) y, opcionalmente, con una unidad
de indicación o aviso (9), y que posee una primera etapa de
comparación para comparar la temperatura de la zona de cocción con
la temperatura de desconexión y presenta etapas adicionales de
formación de una señal de control para reconocer la cocción en vacío
del utensilio de cocina en función de la comparación, en donde
las etapas adicionales presentan una etapa para
formar tanto la primera como la segunda derivada de tiempo de la
señal de temperatura y para captar una maniobra de los órganos de
control y regulación (4, 5) cuando la señal de temperatura está
fuera de un intervalo de distancia prefijado con respecto a la
temperatura de desconexión, y para formar la señal de control cuando
ambas derivadas de tiempo son positivas, sin que se hayan maniobrado
los órganos de regulación y control (4, 5) dentro de un intervalo de
tiempo prefijado precedente para producir un aumento de la
aportación de potencia, o en donde
las etapas adicionales presentan una etapa para
captar la aportación de energía al calentador (3) y una maniobra de
los órganos de control y regulación (4, 5) cuando la señal de
temperatura corresponde a la temperatura de desconexión, y para
formar una señal de control cuando disminuye la aportación de
energía, sin que se hayan maniobrado los órganos de regulación y
control (4, 5) dentro de un intervalo de tiempo prefijado precedente
para producir una reducción de la aportación de potencia, o en
donde
las etapas adicionales presentan una etapa para
disminuir la temperatura de desconexión hasta el valor de la señal
de temperatura real cuando ésta está en equilibrio de temperatura
dentro de un intervalo de distancia prefijado con respecto a la
temperatura de desconexión, así como para captar la aportación de
energía al calentador y una maniobra de los órganos de control y
regulación, y para formar una señal de control cuando la aportación
de energía disminuye en una cuantía prefijada, sin que se hayan
maniobrado los órganos de regulación y control dentro de un
intervalo de tiempo prefijado precedente para producir una reducción
de la aportación de potencia.
14. Dispositivo según la reivindicación 13,
caracterizado porque la señal de control es una señal de
desconexión para el calentador (3) y/o una señal de indicación o de
alarma para una etapa de indicación o alarma asociada (9).
15. Dispositivo según la reivindicación 13 ó 14
con un circuito para el reconocimiento de ollas,
caracterizado porque la etapa para formar la señal de control
está acoplada con el circuito de reconocimiento de ollas de tal
manera que, al producirse un desplazamiento del utensilio de cocina
sobre la zona de cocción en una cuantía prefijada, se suprime la
formación de la señal de control durante un intervalo de tiempo
prefijado o bien se bloquea su retransmisión.
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