MX2013007935A - Calentador de fluido electrico y metodo para calentar fluido de manera electrica. - Google Patents

Abstract

Algunas modalidades generalmente se refieren a calentadores de fluido eléctricos y métodos de calentamiento y sistemas de calentamiento que emplean dichos calentadores y métodos; una modalidad representativa del calentador comprende: un cuerpo que tiene una entrada de fluido y una salida de fluido y definiendo un pasaje de fluido entre la entrada de fluido y la salida de fluido; y al menos dos ensambles de calentamiento colocados en el cuerpo y acomodados en paralelo, cada ensamble de calentamiento comprendiendo al menos dos electrodos configurados para calentar fluido al pasar corriente eléctrica alterna a través del fluido; en donde al menos dos ensambles de calentamiento están acomodados en el cuerpo de manera que el fluido que fluye a través del pasaje de fluido fluye simultáneamente a través de al menos dos ensambles de calentamiento.

Description

CALENTADOR DE FLUIDO ELECTRICO Y METODO PARA CALENTAR FLUIDO DE MANERA ELECTRICA CAMPO DE LA INVENCION Las modalidades generalmente se refieren a calentadores de fluido eléctricos, métodos para calentar fluido y sistemas que emplean dichos calentadores y métodos de calentamiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION El rápido calentamiento de sustancias fluidas es deseable en un rango de campos, incluyendo el automotriz, marino, aeronáutico y aeroespacial . Por ejemplo, . el rendimiento de la batería en climas fríos es una preocupación latente para vehículos eléctricos híbridos. Por lo tanto es necesario calentar las baterías en vehículos eléctricos híbridos a fin de lograr un rendimiento de potencia y energía aceptables de las baterías. En un ambiente especialmente frío, tanto la batería como el motor del vehículo eléctrico híbrido están fríos. Para evitar un rendimiento del motor lento, es deseable precalentar el bloque del motor. En otras situaciones es el aire que está en el compartimiento del vehículo el que requiere calentamiento para la comodidad de los pasajeros.

Un núcleo de calentador o sistema de intercambio de calor típicamente es utilizado en el calentamiento de fluidos o gases. Como un ejemplo, el refrigerante calentado del motor, calentado a través del motor de un vehículo, es pasado a través de un intercambiador de calor de un núcleo de calentador instalado en el vehículo. El aire es forzado pasando el intercambiador de calor mediante un ventilador y recibe calor del intercambiador de calor que se deriva del refrigerante del motor calentado. El aire calentado entonces es dirigido al compartimiento de los pasajeros para comodidad de los ocupantes, o puede ser dirigido al parabrisas para quitar la niebla o el hielo.

En algunas aplicaciones donde se necesita fluido calentado, el espacio puede ser bastante restringido, por ejemplo, en máquinas de café y otros dispensadores de fluido calentado. Los calentadores convencionales pueden ser demasiado voluminosos o, en caso de ser pequeños, pueden ser demasiado ineficientes.

Se desea corregir o mejorar uno o más inconvenientes o desventajas asociadas con las técnicas de calentamiento previas, o al menos proporcionar una alternativa útil para dichas técnicas.

A través de esta especificación la palabra "comprender", o variaciones tales como "comprende" o "comprendiendo" se entenderá que implican la inclusión de un elemento, entero, o paso establecido, o grupo de elementos, enteros o pasos, pero no la exclusión de algún otro elemento, entero o paso, o grupo de elementos, enteros o pasos.

SUMARIO DE LA INVENCION Algunas modalidades se refieren a un calentador de fluido eléctrico que comprende : un cuerpo que tiene una entrada de fluido y una salida de fluido y definiendo un pasaje de fluido entre la entrada de fluido y la salida de fluido; y al menos dos ensambles de calentamiento colocados en el cuerpo y acomodados en paralelo, cada, ensamble de calentamiento comprendiendo al menos dos electrodos configurados para calentar fluido al pasar corriente eléctrica alterna a través del fluido; en donde al menos dos ensambles de calentamiento están acomodados en el cuerpo de manera que el fluido que fluye a través del pasaje de fluido fluye simultáneamente a través de al menos dos ensambles de calentamiento.

El calentador de fluido eléctrico puede comprender al menos tres ensambles de calentamiento. Al menos uno de los ensambles de calentamiento comprende al menos un electrodo segmentado, cada electrodo segmentado comprendiendo una pluralidad de segmentos de electrodo eléctricamente separables. Cada electrodo segmentado puede ser controlado mediante la activación selectiva de uno o más de los segmentos de electrodo de manera que al momento de la aplicación de un voltaje al electrodo segmentado, la corriente extraída por el electrodo segmentado depende de un área activa efectiva de uno o más segmentos de electrodo seleccionados .

El calentador además puede comprende un controlador operable para optimizar la potencia aplicada para calentar el fluido mediante la activación o desactivación selectiva de los segmentos de electrodo de uno o más electrodos segmentados . El controlador además puede operar para medir repetidamente la temperatura del fluido en las salidas de cada uno de los ensambles de calentamiento y comparar las salidas de temperatura medidas con valores de temperatura de salida calculados.

Al menos los dos ensambles de calentamiento se pueden acomodar de manera que el fluido que pasa desde la entrada de fluido a la salida de fluido debe pasar a través de al menos uno de al menos los dos ensambles de calentamiento .

El cuerpo puede tener un volumen menor que aproximadamente 0. lm3 y opcionalmente aproximadamente 0.05m3, por ejemplo. Al menos dos ensambles de calentamiento pueden estar acomodados a una separación igual alrededor de un eje central del cuerpo. El cuerpo puede ser sustancialmente cilindrico o sustancialmente rectangular, al menos en parte. Al menos los dos electrodos de cada ensamble de calentamiento pueden ser sustancialmente concéntricos . El área de superficie de los electrodos concéntricamente acomodados en cada ensamble de calentamiento es tal que la cantidad correcta de energía es pasada al agua. Las áreas de superficie de los electrodos en cada uno de los ensambles de calentamiento paralelos concéntricos pueden ser diferentes.

Al menos los dos electrodos de cada ensamble de calentamiento se pueden formar de un material eléctricamente conductor inerte. El material eléctricamente conductor inerte puede comprender uno de un material de plástico eléctricamente conductor, un material impregnado con carbono y un material recubierto con carbono, pero no se limitan a estos materiales .

Algunas modalidades se refieren a un generador de calor para calentar una sustancia, el generador de calor comprende : el calentador de fluido eléctrico aquí descrito; y un receptáculo de fluido para recibir fluido calentado desde el calentador de fluido eléctrico y para transferir calor desde el fluido calentado a una sustancia, en donde la sustancia que se va a calentar está cerca del receptáculo que contiene el fluido calentado.

El fluido calentado por el calentador puede ser uno de agua, etilenglicol , propilenglicol , un aceite mineral o sintético y un nanofluido. El calentador y el receptáculo de fluido pueden formar parte de una trayectoria de fluido de bucle cerrado dentro de la cual se desplaza el fluido. El generador de calor además puede comprender una bomba para ocasionar que el fluido se desplace a través del calentador y dentro del receptáculo de fluido.

Algunas modalidades se refieren a un método de calentamiento que comprende : pasar fluido a través de un cuerpo que tiene una entrada de fluido y una salida de fluido y definir un pasaje de fluido entre la entrada de fluido y la salida de fluido; y calentar el fluido utilizando al menos dos ensambles de calentamiento colocados en el cuerpo y acomodados en paralelo, cada ensamble de calentamiento comprendiendo al menos dos electrodos configurados para calentar fluido al pasar corriente eléctrica alterna a través del fluido; en donde al menos dos ensambles de calentamiento están acomodados en el cuerpo de manera que el fluido que fluye a través del pasaje de fluido fluye simultáneamente a través de al menos dos ensambles de calentamiento.

El método además puede comprender, bombear fluido calentado desde el cuerpo hacia un receptáculo de fluido, en donde el receptáculo de fluido transfiere calor desde el fluido calentado a una sustancia que está cerca del receptáculo de fluido. El receptáculo de fluido puede estar dentro de un intercambiador de calor y el método además comprende pasar la sustancia a través del intercambiador de calor. El receptáculo de fluido, el intercambiador de calor y el cuerpo juntos pueden formar parte de un bucle de fluido cerrado y el método además comprende circular el fluido a través del bucle cerrado.

El método además puede comprender, controlar la temperatura del fluido calentado a fin de controlar la temperatura de la sustancia calentada.

Al menos los dos ensambles de calentamiento pueden comprender al menos un primer, segundo y tercer ensambles de calentamiento paralelos colocados en el pasaje de fluido. Al menos los dos ensambles de calentamiento pueden estar acomodados de manera que el fluido que pasa desde la entrada de fluido a la salida de fluido debe pasar a través de al menos uno de los dos ensambles de calentamiento.

El método además puede comprender: medir la conductividad del fluido, establecer la velocidad de flujo y la temperatura del fluido en la entrada del fluido; y a partir de la conductividad del fluido, la velocidad del flujo y la temperatura medidos, determinar una energía requerida que va a ser suministrada al fluido a través de los electrodos para calentar el fluido a una temperatura establecida .

El método además puede comprender, activar o desactivar selectivamente elementos de electrodo segmentados de al menos los dos electrodos. Esto puede permitir la optimización de la energía transferida al fluido.

Al menos los dos electrodos de cada ensamble de calentamiento pueden comprender un electrodo segmentado, y el calentamiento puede comprender activar selectivamente uno o más segmentos de electrodo, del electrodo segmentado, de manera que al momento de la aplicación de un voltaje al electrodo segmentado, la corriente extraída por el electrodo segmentado depende del área activa efectiva de uno o más segmentos de electrodo seleccionados.

Algunas modalidades se refieren a un método para generar calor para calentar una sustancia, el método comprende : bombear fluido a un calentador de fluido eléctrico; el calentador de fluido eléctrico calienta el fluido al pasar corriente eléctrica alterna a través del fluido, con lo cual en virtud de las propiedades resistivas eléctricas del fluido, el fluido se calentará; y bombear fluido calentado desde el calentador de fluido eléctrico a un receptáculo de fluido en donde el receptáculo de fluido transfiere calor desde el fluido calentado a una sustancia, la sustancia está cerca del receptáculo de fluido que contiene el fluido calentado.

Algunas modalidades se refieren a un generador de calor para calentar una sustancia, el generador de calor comprende : un calentador de fluido eléctrico que opera para recibir fluido y para calentar el fluido al pasar corriente eléctrica alterna a través del fluido, con lo cual en virtud de las propiedades resistivas eléctricas del fluido, el fluido se calentará; y un receptáculo de fluido dentro de un intercambiador de calor para recibir fluido calentado desde el calentador de fluido eléctrico y para transferir calor desde el fluido calentado a una sustancia a través del intercambiador de calor, en donde la sustancia que se va a calentar está cerca del intercambiador de calor.

Este método de calentar una sustancia utiliza el calor generado por un fluido que está siendo eléctricamente energizado en una manera controlada. El calor del fluido se puede pasar a la sustancia que requiere calentamiento a través de cualquier medio disponible. Típicamente, la sustancia que se va a calentar estará colocada o se pasará muy cerca de o en contacto directo con el receptáculo de fluido que contiene el fluido calentado. De esta manera, ocurrirá el intercambio de calor y la sustancia que se va a calentar será calentada. La temperatura de la sustancia calentada es controlada al mantener un control preciso de la temperatura del fluido calentado.

El receptáculo de fluido forma un bucle cerrado con el calentador de fluido eléctrico. En dicha modalidad, el método comprende circular el fluido a través del bucle cerrado. El fluido típicamente será circulado en el receptáculo de fluido que puede estar ya sea muy cerca de, o en contacto directo con la sustancia que se va a calentar.

El calentador de fluido eléctrico opera sobre energía eléctrica, la cual puede ser energía de corriente alterna (AC) o corriente directa (DC) de una fuente eléctrica. Si se utiliza una fuente DC, ésta se debe convertir a una corriente alterna y después suministrar a los electrodos .

El generador de calor no se limita al tipo específico de fluido calentado por el calentador de fluido eléctrico aunque se debiera apreciar que será uno que sea eléctrica y térmicamente conductor. La selección del fluido utilizado en cualquier sistema dependerá en parte de la temperatura deseada que se va a obtener y la aplicación en la cual se va a utilizar la sustancia calentada. El fluido térmicamente conductor puede ser seleccionado a partir de, pero no limitado a agua, etilenglicol, propilenglicol , aceites minerales o sintéticos y nanofluidos. Estos fluidos son adecuados para uso en aplicaciones de intercambio de calor tal como aquí se describe. En aplicaciones donde el fluido calentado va a ser suministrado en lugar de ser utilizado para intercambio de calor, se pueden utilizar otros fluidos .

El generador de calor no se limita a la forma del receptáculo de fluido, la configuración de éste dependerá del tipo de sustancia que se va a calentar y la aplicación de calentamiento de fluido particular seleccionada. Modalidades de calentamiento de fluido descritas tienen amplia aplicación para un número de necesidades de calentamiento de fluido.

El receptáculo de fluido puede formar un componente de un intercambiador de calor. En una modalidad, la sustancia que se va a calentar puede ser aire y se puede proporcionar un intercambiador de calor en la forma de un radiador. En dicha modalidad, el radiador puede transferir calor desde el fluido calentado al aire (sustancia) a medida que fluye a través del radiador. En otras modalidades, el receptáculo de fluido puede formar un componente de un intercambiador de calor o similar para despliegue de un rango diverso de aplicaciones incluyendo endurecimiento de polímero, operación de autoclave, derretimiento de hielo de parabrisas, calentamiento de baterías, y precalentamiento de motor.

El calentador de fluido eléctrico puede calentar el fluido eléctricamente resistivo pasando el fluido a lo largo de una trayectoria de flujo desde una entrada a una salida. La trayectoria de flujo puede comprender al menos un primer y segundo ensambles de calentamiento colocados en paralelo a lo largo de la trayectoria de flujo de manera que el fluido que pasa por el primer ensamble de calentamiento pasa por el segundo ensamble de calentamiento en paralelo, cada ensamble de calentamiento comprendiendo al menos un par de electrodos entre los cuales pasa el fluido eléctricamente resistivo, el cual, en virtud de su resistencia eléctrica, arrastrará corriente eléctrica a medida que pasa a través del pasaje de fluido a lo largo de la trayectoria de flujo.

La trayectoria de flujo puede comprender al menos un primer, segundo y tercer ensambles de calentamiento paralelos, colocados a lo largo de la trayectoria de flujo de manera que el fluido pasa a través de los tres o más ensambles de calentamiento en paralelo.

El calentador de fluido eléctrico además puede operar para medir la conductividad del fluido, la velocidad del flujo y la temperatura del fluido en la entrada y salida. A partir de la conductividad del fluido, la velocidad de flujo y la temperatura medidos, el calentador de fluido eléctrico puede determinar la energía requerida que debe ser suministrada al fluido por el primer, segundo, tercer y/o nvo ensambles de calentamiento paralelos para subir la temperatura del fluido por la cantidad deseada.

En algunas modalidades, al menos uno de los ensambles de calentamiento del calentador de fluido eléctrico puede comprender al menos un electrodo segmentado, el electrodo segmentado comprendiendo una pluralidad de segmentos de electrodo eléctricamente separables permitiendo que un área activa efectiva del electrodo segmentado sea controlada al activar selectivamente los segmentos de manera que, al momento de la aplicación de un voltaje al electrodo segmentado, el arrastre de corriente dependerá del área activa efectiva de uno o más segmentos seleccionados. Además, la selección del segmento de electrodo se puede llevar a cabo en una manera que asegure que no se excedan los límites de corriente pico. En dichas modalidades, la medición de la conductividad de entrada permite al controlador determinar si la corriente que se va a suministrar excedería los límites de corriente y evitar la operación de los electrodos en caso que no se cumplan de manera segura dichos límites de corriente.

En algunas modalidades, variaciones en la conductividad del fluido son sustancialmente adaptadas de manera continua en respuesta a mediciones de conductividad de fluido de entrada. La conductividad del fluido se puede determinar por referencia a la corriente extraída al momento de la aplicación de un voltaje a través de uno o más electrodos de uno o más ensambles de calentamiento.

Modalidades adicionales utilizan la conductividad de fluido medida para asegurar que no ocurra una violación de un rango predeterminado de conductividad de fluido aceptable dentro del cual está diseñado para operar el generador de calor.

Además, al proporcionar una' pluralidad de ensambles de calentamiento paralelos, cada ensamble de calentamiento puede ser operado en una manera que permite cambios en la conductividad eléctrica del fluido con temperatura de fluido en incremento. Por ejemplo, la conductividad del agua aumenta con la temperatura, en promedio por aproximadamente 2% por grado Celsius. En la situación donde el fluido va a ser calentado por mareaje de grados Celsius, por ejemplo de una temperatura ambiente a 60 grados Celsius o 90 grados Celsius, la conductividad del fluido de entrada puede ser sustancialmente diferente a la conductividad del fluido de salida.

Al energizar eléctricamente el fluido mientras pasa a través de los ensambles de calentamiento paralelos a lo largo de la trayectoria de flujo, se permite que cada ensamble de calentamiento opere dentro de un rango de temperatura definido. Por lo tanto, cada ensamble de calentamiento puede aplicar la energía apropiada que es aplicable a la conductividad del fluido dentro de ese rango de temperatura definido en lugar de intentar aplicar energía con respecto a un solo valor de conductividad o valor dé conductividad ponderado a través de todo el rango de temperatura .

Una o más de las modalidades además puede comprender un sensor de temperatura de fluido corriente abajo para medir la temperatura del fluido en la salida del calentador, a fin de permitir el control de retroalimentación del calentamiento de fluido.

En algunas modalidades, cada ensamble de calentamiento puede comprender electrodos sustancialmente planos entre los cuales pasa la trayectoria del flujo de fluido. De manera alternativa, cada ensamble de calentamiento puede comprender elementos curvos o cilindricos sustancialmente coaxiales, con el ensamble de calentamiento definiendo un volumen o canal aproximadamente anular para el flujo de fluido. Los ensambles de calentamiento juntos pueden definir una pluralidad de trayectorias de flujo paralelas para el fluido.

En algunas modalidades, el generador de calor puede comprender tres o más ensambles de calentamiento, cada ensamble tiene una entrada y una salida, los ensambles están conectados en paralelo y los medios de control seleccionan inicialmente los segmentos de electrodo de acuerdo con la conductividad medida del fluido de entrada, los medios de control controlan la energía para un par de electrodos de cada ensamble de acuerdo con la temperatura del fluido requerida que es determinada al medir las temperaturas de entrada y salida del sistema.

El volumen de fluido que pasa entre cualquier conjunto de electrodos pude ser determinado mediante una determinación de las dimensiones del pasaje dentro del cual el fluido es expuesto a los electrodos tomados en conjunto con el flujo de fluido.

El tiempo durante el cual un volumen de fluido determinado recibirá energía eléctrica de los electrodos puede ser determinado por referencia a la velocidad del flujo de fluido a través del sistema. El incremento de temperatura del fluido es proporcional a la cantidad de energía eléctrica aplicada al fluido. La cantidad de energía eléctrica requerida para aumentar la temperatura del fluido por una cantidad conocida, es proporcional a la masa (volumen) del fluido que es calentado y la velocidad del flujo de fluido a través de la trayectoria de flujo. La medición de la corriente eléctrica que fluye a través del fluido se puede utilizar como una medida de la conductividad eléctrica, o la conductancia específica de ese fluido, y por lo tanto permite la selección de los segmentos de electrodo que van a ser activados junto con el control y manejo del sistema requerido para mantener constante la energía eléctrica aplicada o a un nivel deseado. La conductividad eléctrica, y por lo tanto la conductancia específica del fluido que se está calentando, cambiará con el incremento de la temperatura, ocasionando así un gradiente de conductancia específico a lo largo de la trayectoria del flujo de fluido.

La energía requerida para incrementar la temperatura de un cuerpo de fluido puede ser determinada mediante la combinación de dos relaciones: Energía = Capacidad de Calor Específica x Densidad x Volumen x Cambio de temperatura La energía por unidad de tiempo requerida para incrementar la temperatura de un cuerpo de fluido se puede determinar mediante la relación: Potencia (P)= Capacidad de Calor Específica (SHC) x Densidad x Volumen (V) x Cambio de Temperatura (Dt) Tiempo (T) Para propósitos de análisis en donde está involucrada el agua, la capacidad de calor específica del agua, por ejemplo, se puede considerar como una constante entre las temperaturas de 0 grados Celsius y 100 grados Celsius. La densidad del agua al ser igual a 1 también se puede considerar constante. Por lo tanto, el calor específico 0 la cantidad de energía requerida para cambiar la temperatura de una unidad de masa de agua, 1 grado Celsius en 1 segundo, se considera como una constante y se puede etiquetar "k" . Volumen/Tiempo es el equivalente de velocidad de flujo (Fr) .

Por lo tanto, la energía por unidad de tiempo requerida para incrementar la temperatura de un cuerpo de fluido puede ser determinada mediante la relación: Potencia (P)= k x Velocidad de flujo (Fr) x Cambio de Temperatura (Dt) Tiempo (T) Por lo tanto si se conoce el cambio de temperatura requerido, se puede determinar la velocidad de flujo y se puede calcular la potencia requerida.

En un ejemplo no limitativo donde la sustancia que se va a calentar es el aire en una cabina de vehículo, un componente de entrada del controlador en el panel de instrumentos del vehículo o un dispositivo de control remoto es operado cuando un usuario requiere aire calentado. Esta entrada de operación puede ser detectada por o pasada al calentador de fluido eléctrico y ocasionar el inicio de una secuencia de calentamiento. La temperatura del fluido de entrada puede ser medida y comparada con una temperatura deseada preestablecida para la salida del fluido desde el sistema. A partir de estos dos valores, el cambio requerido en la temperatura del fluido desde la entrada a la salida puede ser determinado por el controlador .

La temperatura del fluido de entrada a los ensambles de electrodo puede ser medida repetidamente con el tiempo y, a medida que cambia el valor para la temperatura medida del fluido de entrada, el valor calculado para el cambio de temperatura requerido de la entrada a la salida de los ensambles de electrodo se puede ajustar por consiguiente. De manera similar, con el cambio de temperatura, el contenido mineral y similares, pueden ocurrir cambios en la conductividad eléctrica y, por lo tanto, en la conductancia específica del fluido. Por consiguiente, la corriente que pasa a través del fluido puede cambiar, ocasionando que cambie la energía resultante aplicada al fluido, y esto puede ser manejado al activar o desactivar selectivamente elementos de los electrodos segmentados. La medición repetida de las salidas de temperatura de las secciones de calentamiento con el paso del tiempo y la comparación de las mismas con los valores de temperatura de salida calculados permitirá cálculos repetidos para optimizar continuamente la potencia aplicada al fluido.

En algunas modalidades, un medio de cómputo proporcionado por el sistema de manejo controlado por microcomputadora es utilizado para determinar la energía eléctrica que debiera ser aplicada al fluido que pasa entre los electrodos, determinando el valor de energía eléctrica que efectuará el cambio de temperatura deseado entre la entrada y salida del ensamble de calentamiento, midiendo el efecto de los cambios a la conductancia específica del agua y así seleccionando la activación apropiada de los segmentos de electrodo y calculando la potencia que necesita ser aplicada para una velocidad de flujo determinada.

En algunas modalidades, se mide la corriente eléctrica que fluye entre los electrodos dentro de cada ensamble de calentamiento, y por lo tanto a través del fluido. También se miden las temperaturas de entrada y salida de la modalidad del calentamiento. La medición de la corriente eléctrica y la temperatura permite al medio de cómputo del sistema de manejo controlado por microcomputadora determinar la energía requerida que se va a aplicar al fluido en cada ensamble de calentamiento para incrementar la temperatura del fluido por una cantidad deseada.

En algunas modalidades, el medio de cómputo proporcionado por el sistema de manejo controlado por microcomputadora determina la energía eléctrica que debiera ser aplicada al fluido que pasa entre los electrodos de cada ensamble de calentamiento, selecciona cuáles son los segmentos de electrodo que debieran ser activados en cada electrodo segmentado, y calcula la potencia que necesita ser aplicada para efectuar el cambio de temperatura deseado.

Como parte de la secuencia de calentamiento inicial, el voltaje aplicado puede ser controlado en una manera para determinar la conductancia específica inicial del fluido que pasa entre los electrodos. La aplicación de voltaje a los electrodos ocasionará que la corriente sea extraída a través del fluido que pasa entre los mismos, permitiendo así la determinación de la conductancia específica del fluido, siendo directamente proporcional a la corriente extraída a través de los mismos. Por consiguiente, el manejo de la energía eléctrica que debiera ser suministrada al fluido que fluye entre los electrodos en cada ensamble de calentamiento se puede aplicar de manera correcta, a fin de incrementar la temperatura del fluido que fluye entre los electrodos en cada ensamble de calentamiento por la cantidad requerida. La corriente instantánea que es extraída por el fluido puede ser con inuamente monitoreada en busca de un cambio a lo largo de la longitud de la trayectoria de flujo de fluido. Cualquier cambio en la corriente instantánea extraída en cualquier posición a lo largo del pasaje es indicativo de un cambio en la conductividad eléctrica o conductancia específica del fluido. Los diversos valores de la conductancia específica aparente en el fluido que pasa entre los electrodos en los ensambles de calentamiento definen de manera efectiva el gradiente de conductividad específico a lo largo de la trayectoria de calentamiento .

Parámetros operativos diversos del calentador y generador de calor son continuamente monitoreados y continuamente se realizan cálculos para determinar la energía eléctrica que debiera ser suministrada al fluido a fin de incrementar la temperatura del fluido a una temperatura deseada preestablecida en un periodo determinado.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS A continuación se describen a detalle modalidades a manera de ejemplo y con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales: La figura 1 ilustra un generador de calor para calentar una sustancia de acuerdo con algunas modalidades; La figura 2 ilustra un generador de calor para calentar una sustancia de acuerdo con algunas modalidades; y La figura 3 ilustra un calentador de fluido eléctrico, el cual puede ser utilizado con el generador de calor mostrado en la figura 1 o la figura 2 y que tiene un arreglo paralelo de tres ensambles de calentamiento, cada ensamble tiene un par de electrodos, uno de cada uno está segmentado en dos segmentos de electrodo; y La figura 4 ilustra un calentador de fluido eléctrico, el cual puede ser utilizado con el generador de calor mostrado en la figura 1, la figura 2 o la figura 3 y que tiene un arreglo paralelo de tres ensambles de calentamiento, donde los electrodos están acomodados de manera concéntrica.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Las modalidades generalmente se refieren a calentadores de fluido eléctricos y métodos de calentamiento. Algunas modalidades de calentador y calentamiento de fluido pueden ser empleadas como un generador de calor o sistema de calentamiento para transferir calor desde el fluido calentado a otra sustancia, tal como otro fluido, como es el caso de aire o un líquido, tal como agua. Las modalidades del calentador de fluido y método de calentamiento emplean un arreglo paralelo de múltiples ensambles de calentamiento de 'fluido para calentar agua de manera eficiente y rápida dentro de un volumen pequeño. Este arreglo paralelo permite que el dispositivo de calentamiento quede contenido dentro de un alojamiento sorprendentemente pequeño para su eficiencia de calentamiento y consumo de energía.

La figura 1 ilustra algunas modalidades de un generador de calor 10 para calentar una sustancia objetivo, la cual puede ser un gas, tal como aire, o un líquido, tal como agua o una bebida líquida, por ejemplo. El generador de calor 10 muestra un calentador de fluido eléctrico 22 controlado por un controlador electrónico 24 y acoplado a un receptáculo de fluido que forma un componente de un intercambiador de calor/acondicionamiento 20. Se pueden utilizar diversas configuraciones posibles del intercambiador de calor 20. Las modalidades ilustradas en la figura 1 permiten que el calentador de fluido eléctrico 22 de manera efectiva quede térmicamente acoplado a la sustancia que se está calentando a través del intercam iador de calor 20. El calentador de fluido eléctrico 22 es utilizado para calentar fluido que es circulado entre el calentador de fluido eléctrico 22 y el intercambiador de calor 20 utilizando una bomba pequeña 26. El intercambiador de calor 20 es utilizado para transferir calor desde el fluido calentado a la sustancia que se está calentando. El nivel de calor transferido es controlado por el calentador de fluido eléctrico 22 y el controlador electrónico 24.

En esta, o modalidades similares, el calentador de fluido eléctrico 22 utiliza múltiples elementos de electrodo paralelos (y opcionalmente concéntricos) y calienta el fluido a través de la aplicación directa de energía eléctrica, en la forma de corriente alterna, en el fluido de los electrodos para ocasionar el calentamiento dentro del fluido en sí mismo bajo control electrónico. Esta aplicación de corriente alterna a los electrodos está destinada para evitar sustancialmente la ocurrencia de electrólisis del fluido (otra que no se a un nivel instantáneo para cada impulso de corriente de polaridad opuesta sucesivo) . El aprovisionamiento de energía eléctrica al fluido entonces es controlado para reducir al mínimo la interferencia química con las propiedades del fluido que no sean para incrementar la energía térmica (cinética) del fluido.

El voltaje del calentador de fluido eléctrico es proporcionado por una fuente de energía eléctrica, tal como una red de energía eléctrica o una batería. El calentador 22 controla el flujo de fluido a través del mismo para lograr generalmente una velocidad de flujo de fluido establecida y, en los casos que aplique, considerar cambios en la conductividad del fluido, por ejemplo debido a cambios de temperatura. Al ser un calentador de fluido de flujo continuo de bucle cerrado, con el flujo de fluido facilitado a través de una bomba 26, el calentador de fluido eléctrico 22 opera dentro de rangos restringidos de variación de temperatura y conductividad .

La figura 2 ilustra modalidades adicionales de un generador de calor 15 para calentar una sustancia objetivo, con números similares ilustrando componentes similares entre las modalidades. En este ejemplo, el calentador de fluido eléctrico 22 es utilizado para calentar el refrigerante del motor del vehículo. En este contexto, el término refrigerante es utilizado para indicar un medio de transmisión de temperatura, en lugar de necesariamente ejecutar una función de enfriamiento. El refrigerante del motor calentado es bombeado a través de un receptáculo de fluido existente dentro de un intercambiador de calor 20 que es utilizado para calentar el aire que es transferido al interior del vehículo motor. En efecto, el fluido calentado es circulado en un bucle cerrado entre el calentador de fluido eléctrico 22 y el intercambiador de calor 20 utilizando una bomba pequeña 26. Los solenoides 28 en línea con el intercambiador de calor 20 suministran/regresan el refrigerante del motor que se va a calentar. El intercambiador de calor 20 puede ser utilizado para calentar aire que va a ser transferido a la cabina del vehículo. Cuando el refrigerante del motor en funcionamiento está lo suficientemente caliente para permitir que el aire sea efectivamente calentado por el intercambiador de calor 20, el calentador de fluido eléctrico 22 es aislado utilizando los solenoides 28.

La figura 3 y la figura 4 son diagramas esquemáticos de modalidades de un calentador de fluido eléctrico 100, el cual puede ser utilizado como el calentador de fluido 22 para el generador de calor 10 o 15 para calentar una sustancia mediante transferencia de calor a partir de un fluido calentado. La figura 3 ilustra modalidades donde los electrodos están acomodados en una configuración plana, y la figura 4 ilustra modalidades donde los electrodos están acomodados en una configuración concéntrica. Las' áreas de superficie de los electrodos en cada uno de los ensambles de calentamiento paralelos concéntricos pueden ser diferentes o, en algunas modalidades, pueden ser sustancialmente las mismas. El fluido que se va a calentar, el cual puede incluir agua, etilenglicol , propilenglicol , un aceite mineral o sintético y un nanofluido, por ejemplo, es puesto a fluir a través de un cuerpo 112 del calentador de fluido eléctrico 100.

El cuerpo 112 de preferencia está hecho de un material que es eléctricamente no conductor y térmicamente no conductor o conductor en una forma mínima, tal como un material de plástico sintético. No obstante, dependiendo de la aplicación, el cuerpo 112 se puede conectar a una tubería de fluido metálica, tal como una tubería de aluminio, que sea eléctricamente conductora. Por consiguiente, rejillas supresoras 114 mostradas en la figura 3 son incluidas en la entrada y salida del cuerpo 112 para poner eléctricamente a tierra cualquier tubería de metal conectada al aparato 100. Las rejillas supresoras 114 idealmente estarían conectadas a una puesta a tierra eléctrica de la instalación eléctrica en donde está instalado el calentador 100. Debido a que las rejillas supresoras 114 pueden arrastrar corriente desde un electrodo a través del agua que pasa a través del aparato 100, se puede efectuar la activación de una protección contra fuga de puesta a tierra dentro del sistema de control . El sistema de preferencia incluye dispositivos protectores de circuito de fuga de puesta a tierra.

En operación, el fluido fluye a una entrada de fluido en un extremo del cuerpo 112 y fuera de una salida de fluido en el extremo opuesto, con el fluido pasando a través de un pasaje de fluido definido por el cuerpo 112, con la dirección de flujo indicada por las flechas de trayectoria de flujo 102.

El cuerpo 112 puede alojar tres secciones de calentamiento comprendiendo ensambles de calentamiento paralelos respectivos 116, 117 y 118, los cuales juntos definen la trayectoria de flujo de fluido del fluido que pasa desde la entrada a la salida. Los ensambles de calentamiento 116, 117 y 118 están acomodados dentro del cuerpo 112 de manera que el fluido que pasa desde la entrada a la salida debe pasar a través de al menos uno de los ensambles de calentamiento 116, 117 y 118. En algunas modalidades se pueden emplear dos, cuatro, cinco, seis, siete, ocho, nueve, diez o más de dichos ensambles de calentamiento en lugar de los tres ilustrados en la figura 3. No obstante, para propósitos de ilustración, se muestran y describen modalidades que tienen tres ensambles de calentamiento.

El material de electrodo de los electrodos en los ensambles de calentamiento 116, 117 y 118 puede ser cualquier material eléctricamente conductor inerte conveniente o un material conductor no metálico tal como un material de plástico conductor, material recubierto, impregnado con carbono, o similar. Es importante que los electrodos sean seleccionados en un material que reduzca al mínimo la reacción química y/o electrólisis. Estos electrodos están acomodados en pares, con un electrodo del par estando segmentado en al menos dos segmentos de electrodo.

El electrodo segmentado de cada par de electrodos, siendo los electrodos segmentados 116a, 117a y 118a, está conectado a una trayectoria conmutada común a través de dispositivos de control de energía de suministro de voltaje separados Ql, Q2 , Q3 en el lado con carga 124 del suministro eléctrico AC, mientras que el otro de cada par de electrodos 116b y 117b está conectado al suministro de voltaje del lado de retorno 121. Los dispositivos de control de energía de suministro de voltaje separados Ql, Q2 , Q3 conmutan el suministro eléctrico ~ con carga 124 de acuerdo con el control de manejo de energía proporcionado por el sistema de control de microprocesador 141. La corriente eléctrica total suministrada a cada ensamble de calentamiento individual 116, 117 y 118 es medida por un dispositivo de medición de corriente 129. Las mediciones de corriente son suministradas como una señal de entrada a través de la interfaz de entrada 133 al sistema de control de microprocesador 141 que actúa como un controlador de suministro de energía para los ensambles de calentamiento.

El sistema de control de microprocesador 141 tiene acceso a una memoria (que no se muestra) que almacena un código de programa ejecutable que, cuando es ejecutado, ocasiona que el sistema de control de microprocesador 141 (también denominado un controlador aquí) reciba entradas de datos desde los dispositivos/sensores de medición, para procesar esos datos a fin de realizar cálculos y determinaciones tal como aquí se describe y para proporcionar salidas de control a los diversos componentes de control de fluido y eléctricos aquí descritos.

El sistema de control de microprocesador 141 también recibe señales a través de la interfaz de entrada 133 desde un dispositivo de conmutación de flujo 104 ubicado en el cuerpo 112 cerca de la entrada. El volumen del fluido que pasa entre cualquier conjunto de segmentos de electrodo puede ser determinado con precisión al medir por anticipado las dimensiones del pasaje dentro del cual está expuesto el fluido a los segmentos de electrodo tomado en conjunto con el flujo de fluido. De manera similar, el tiempo durante el cual un volumen de fluido determinado recibirá energía eléctrica desde los segmentos de electrodo puede ser determinado midiendo la velocidad de- flujo del fluido a través del pasaje. El incremento de temperatura del fluido es proporcional a la cantidad de energía eléctrica aplicada al fluido. La cantidad de energía eléctrica requerida para incrementar la temperatura del fluido por una cantidad conocida es proporcional a la masa (o volumen para una densidad de fluido conocida) del fluido que se está calentando y la velocidad de flujo de fluido a través del pasaje. La medición de la corriente eléctrica que fluye a través del fluido se puede utilizar como una medida de la conductividad eléctrica o la conductancia específica de ese fluido y por lo tanto permite la determinación a través del sistema de control de microprocesador 141 del cambio en el manejo de energía aplicada requerido para mantener constante la energía eléctrica aplicada. La conductividad eléctrica, y por lo tanto la conductancia específica del fluido que se está calentando, cambiarán con el incremento de la temperatura, ocasionando así un gradiente de conductancia específico a lo largo de la trayectoria del flujo de fluido.

El sistema de control de microprocesador 141 también recibe señales a través de la interfaz de entrada de señal 133 desde un dispositivo de medición de temperatura de entrada 135 cerca de la entrada para medir la temperatura del fluido de entrada al cuerpo 112, un dispositivo de medición de temperatura de salida 136 que mide la temperatura del fluido que sale del cuerpo 112.

El dispositivo de calentamiento de fluido 100 además tiene la capacidad para adaptarse a variaciones en la conductividad del fluido, ya sea subiendo desde la ubicación particular en la cual está instalado el dispositivo u ocurriendo ocasionalmente en una sola ubicación. Las variaciones en la conductividad del fluido ocasionarán cambios en la cantidad de corriente eléctrica extraída por cada electrodo para un voltaje aplicado determinado. Esta modalidad monitorea dichas variaciones y asegura que el dispositivo extraiga un nivel deseado de corriente utilizando el valor de conductividad medido para inicialmente seleccionar una combinación conmensurada de segmentos de electrodo antes de permitir que opere el sistema.

Un electrodo de cada par de electrodos 116, 117 y 118 puede ser segmentado en dos segmentos de electrodo, 116a y 116ai, 117a y ll7ai, 118a y ll8ai. Para cada electrodo respectivo, el segmento ai puede ser fabricado para formar aproximadamente 40% del área activa del electrodo y el segmento a puede ser fabricado para formar aproximadamente 60% del área activa del electrodo, por ejemplo. No obstante, se pueden utilizar más de dos segmentos y se pueden utilizar diferentes proporciones de áreas activas para los segmentos. La selección de los segmentos de electrodo apropiados o combinaciones apropiadas de segmentos de electrodo entonces permite que se seleccione el área -de superficie de electrodo apropiada.

Para un fluido altamente conductivo, se puede seleccionar un área de electrodo más pequeña, de manera que para un voltaje determinado, se evita que la corriente extraída por el electrodo aumente por arriba de niveles deseados o seguros. Por el contrario, para fluido poco conductivo, se puede seleccionar un área de electrodo más grande, de manera que para el mismo voltaje determinado se extraerá la corriente adecuada para efectuar la transferencia de energía deseada al fluido. La selección de segmentos simplemente se puede efectuar conmutando los dispositivos de conmutación de energía Ql,..., Q3 dentro o fuera según sea apro iado .

El área de superficie combinada de los segmentos de electrodo seleccionados es específicamente calculada para asegurar que no se excedan los valores de corriente eléctrica máximos clasificados del sistema.

El sistema de control de microprocesador 141 recibe las diversas entradas monitoreadas, y ejecuta los cálculos necesarios con respecto a la selección del área activa del electrodo y la potencia deseada del par de electrodos a fin de proporcionar una cantidad de potencia calculada que va a ser suministrada al fluido que fluye a través del cuerpo 112. El sistema de control de microprocesador 141 controla el suministro impulsado (alterno) de voltaje desde el suministro eléctrico conectado a cada uno de los ensambles de calentamiento 116, 117, 118. Cada suministro de voltaje impulsado es controlado por separado por señales de control separadas del sistema de control de microprocesador 141 a los dispositivos de conmutación de potencia Q1,...Q3.

Con base en los diversos parámetros para los cuales el sistema de control de microprocesador 141 recibe señales de entrada representativas, un medio de computo bajo el control de un código de software ejecutado por el sistema de control de microprocesador 141 calcula los impulsos de control requeridos por los dispositivos de conmutación de potencia a fin de suministrar una energía eléctrica requerida para impartir el cambio de temperatura requerido en el fluido que fluye a través del cuerpo 112 de manera que el fluido calentado es emitido desde la salida del cuerpo 112 a o muy cerca de la temperatura deseada.

El sistema de control de microprocesador 141 puede tener (o tener acceso en la memoria a) una temperatura máxima definida almacenada que representa el valor de temperatura máximo por arriba del cual no se puede calentar el fluido. El calentador de fluido 100 puede ser diseñado de manera que, si por algún motivo la temperatura detectada por el sensor de temperatura de salida 136 fuese mayor que la temperatura máxima definida, el aprovisionamiento de energía a los electrodos se cerraría inmediatamente y la bomba de fluido 26 sería desactivada. No obstante, el sistema de control de microprocesador 141 puede permanecer activo en dicha situación a fin de poder proporcionar una indicación de la naturaleza del apagado, por ejemplo.

El sistema de control de microprocesador 141 repetidamente ejecuta una serie de revisiones para asegurarse que : (a) la temperatura del fluido en la salida no exceda la temperatura máxima permitida; (b) la fuga de corriente a tierra no haya excedido un valor establecido predeterminado; y (c) la corriente del sistema no exceda un límite de corriente preestablecido del sistema.

Estas revisiones se ejecutan repetidamente mientras la unidad opera y si cualquiera de las revisiones revela un quebrantamiento de los límites de control, al menos los electrodos y la bomba son inmediatamente desactivados. Cuando la revisión inicial del sistema se completa de manera satisfactoria, se realiza un cálculo para determinar la energía requerida que debe ser aplicada al fluido que fluye a través del cuerpo 112 para cambiar su temperatura por la cantidad deseada. La energía calculada entonces es aplicada a los ensambles de calentamiento 116, 117, 118 a fin de incrementar rápidamente la temperatura del fluido a la temperatura deseada a medida que fluye a través del cuerpo 112 en un solo paso.

A medida que el fluido que fluye a través del cuerpo 112 incrementa su temperatura desde el extremo de entrada del cuerpo, la conductividad cambia en respuesta a la temperatura incrementada. El dispositivo de medición de temperatura de entrada 135 y el dispositivo de medición de temperatura de salida 136 miden el diferencial de temperatura en los tres ensambles de calentamiento en el cuerpo 112 que contiene los ensambles de calentamiento 116, 117, 118. La energía aplicada a los ensambles de calentamiento respectivos 116, 117, 118 entonces se puede manejar para considerar los cambios en la conductividad del fluido a fin de asegurar que ocurra un incremento uniforme de la temperatura a lo largo de la longitud del cuerpo 112, para mantener una entrada de energía sustancialmente constante para cada uno de los ensambles de calentamiento 116, 117, 118 y para asegurar la mayor eficiencia y estabilidad en el calentamiento del fluido entre la medición de la temperatura de entrada en 135 y la medición de la temperatura de salida en 136. La energía suministrada al fluido que fluye es cambiada al manejar los impulsos de control suministrados por los dispositivos de conmutación de energía activados Q1...Q3 conmensurado con la energía requerida. Esto sirve para incrementar o disminuir la energía suministrada por ensambles de calentamiento individuales 116, 117, 118 al fluido.

El calentador de fluido 100 repetidamente monitorea el fluido en busca de cambios en la conductividad mediante referencia al dispositivo de medición de corriente 129, y los dispositivos de medición de temperatura 135 y 136. Cualesquiera cambios en los valores para la conductividad del fluido dentro del sistema que resultan de los cambios en los incrementos de la temperatura del fluido, cambios en los constituyentes del fluido tal como son detectados a lo largo de la longitud del cuerpo 112 o cambios en las corrientes detectadas extraídas por el fluido ocasionan que los medios de cómputo calculen valores de energía ponderados revisados para ser aplicados a los ensambles de calentamiento 116, 117 y 118.

Cambios en la conductividad del fluido de entrada ocasionan que el sistema de control de microprocesador 141 active selectivamente combinaciones modificadas de segmentos de electrodo 116a y 116ai, 117a y 117ai, 118a y 118ai. El monitoreo constante de bucle cerrado de dichos cambios a la corriente del sistema, las corrientes de electrodo individuales y la temperatura del fluido del segmento de electrodo permite un re-cálculo de la energía que se va a aplicar a los ensambles de calentamiento individuales para permitir que el sistema suministre energía relativamente constante y estable al fluido que fluye a través del calentador de fluido 100. Los cambios en la conductancia específica del fluido que pasa a través de los ensambles de calentamiento segmentados separados se pueden manejar por separado en esta manera. Por lo tanto, el calentador de fluido 100 puede controlar y manejar de manera efectiva el gradiente de conductancia específico resultante a través del fluido en el cuerpo 112.

Por lo tanto, las modalidades proporcionan una compensación para un cambio en la conductividad eléctrica del fluido causado por la variación de las temperaturas y la variación de las concentraciones de constituyentes químicos disueltos, y a través del calentamiento del fluido, alterando la energía para adecuarse a cambios en la conductancia específica cuando se incrementa la temperatura del fluido por la cantidad deseada.

Se apreciará que se puede utilizar cualquier número conveniente de ensambles de calentamiento de electrodo en el rendimiento de las modalidades descritas. Por lo tanto, aunque las modalidades descritas muestran tres secciones de calentamiento para calentar el fluido que fluye a través del cuerpo 112, el número de ensambles de calentamiento en el pasaje se puede alterar de acuerdo con requerimientos individuales o aplicaciones específicas para el calentamiento del fluido. Si el número de ensambles de calentamiento se incrementa, por ejemplo, a seis pares, cada ensamble de calentamiento individual puede ser controlado individualmente con respecto a la energía en la misma manera en que se describió en relación a las presentes modalidades. De manera similar, el número de segmentos de electrodo en los cuales está segmentado un solo electrodo puede ser diferente a dos. Por ejemplo, la segmentación de un electrodo en cuatro segmentos que tienen áreas activas en una relación de 1:2:4:8 proporciona 15 valores de área efectiva que pueden ser seleccionados por el sistema de control de microprocesador 141.

Se apreciará que al utilizar ensambles de calentamiento que ocasionan que la corriente fluya a través del fluido en sí mismo de manera que el calor es generado a partir de la resistividad del fluido en sí mismo, las modalidades eliminan la necesidad de elementos de calentamiento de resistencia eléctrica, mejorando así los problemas asociados con la escala o falla de elementos. Además, el arreglo compacto de los ensambles de calentamiento paralelos permite que el calentador de fluido sea bastante eficiente en espacio con relación a los sistemas de calentamiento previos .

Algunas porciones de esta descripción detallada se presentan en términos de algoritmos y representaciones simbólicas de operaciones en bits de datos dentro de una memoria de computadora. Estas descripciones y representaciones algorítmicas son los medios utilizados por aquellos expertos en la técnica del procesamiento de datos para transmitir de manera más efectiva la sustancia de su trabajo a otros expertos en la técnica. Un algoritmo aquí generalmente es concebido como una secuencia auto-consistente de pasos que conducen a un resultado deseado. Los pasos son aquellos que requieren manipulaciones físicas de cantidades físicas. Por lo general, aunque no necesariamente, estas cantidades asumen la forma de señales eléctricas o magnéticas con la capacidad de ser almacenadas, transferidas, combinadas, comparadas y de otra manera manipuladas. Se ha comprobado que en ocasiones resulta conveniente, principalmente por motivos de uso común, hacer referencia a estas señales como bits, valores, elementos, símbolos, caracteres, términos, números o similar.

Las operaciones y actos descritos, los cuales en ocasiones se refieren como siendo ejecutados por computadora, incluyen la manipulación, mediante la unidad de procesamiento de la computadora, de señales eléctricas que representan datos en una forma estructurada. Esta manipulación transforma los datos o los mantiene en ubicaciones dentro del sistema de memoria de la computadora, el cual reconfigura o de otra manera altera la operación de la computadora en una manera bien entendida por aquellos expertos en la técnica. Las estructuras de datos donde se mantienen los datos son ubicaciones físicas de la memoria que tiene propiedades particulares definidas por el formato de los datos. No obstante, aunque se describen modalidades en el contexto anterior, esto no significa que sea una limitación ya que aquellos expertos en la técnica apreciarán que diversas operaciones y actos descritos también pueden ser implementados en hardware .

No obstante, se debiera tener en mente que todos estos términos así como términos similares estarán asociados con cantidades físicas apropiadas y simplemente son etiquetas convenientes aplicadas a estas cantidades. A menos que específicamente se indique lo contrario tal como resulta aparente a partir de la descripción, se apreciará que a través de la descripción, los análisis que utilizan términos tales como "procesando" ' o "computando" o "calculando" o "determinando" o "desplegando" o similares, se refieren a la acción y procesos de un sistema de computadora, o dispositivo de cómputo electrónico similar, que manipula y transforma datos representados como cantidades físicas (electrónicas) dentro de los registros y memorias del sistema de computadora en otros datos similarmente representados como cantidades físicas dentro de las memorias del sistema de computadora o registros u otros dispositivos de almacenamiento, transmisión o despliegue de información.

Se pueden realizar numerosas variaciones y/o modificaciones a las modalidades sin apartarse del alcance de la invención tal como se describe de manera amplia. Las presentes modalidades entonces se considerarán en todos los aspectos como ilustrativas y no restrictivas.

Claims (27)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. - Un calentador de fluido eléctrico que comprende : un cuerpo que tiene una entrada de fluido y una salida de fluido y definiendo un pasaje entre la entrada de fluido y la salida de fluido; y al menos dos ensambles de calentamiento colocados en el cuerpo y acomodados en paralelo, cada ensamble de calentamiento comprendiendo al menos dos electrodos configurados para calentar fluido al pasar corriente eléctrica alterna a través del fluido; en donde al menos dos ensambles de calentamiento están acomodados en el cuerpo de manera que el fluido que fluye a través del pasaje de fluido fluye simultáneamente a través de al menos dos ensambles de calentamiento.

2. - El calentador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque al menos dos ensambles de calentamiento comprenden al menos tres ensambles de calentamiento .

3. - El calentador · de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque al menos uno de los ensambles de calentamiento comprende al menos un electrodo segmentado, cada electrodo segmentado comprendiendo una pluralidad de segmentos de electrodo eléctricamente separables .

4. - El calentador de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque cada electrodo segmentado es controlable al activar selectivamente uno o más del segmento de electrodo de manera que al momento de la aplicación de un voltaje al electrodo segmentado, la corriente extraída por el electrodo segmentado depende de un área activa efectiva de uno o más segmentos de electrodo seleccionados .

5.- El calentador de conformidad con la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque el calentador además comprende un controlador que opera para optimizar la energía aplicada para calentar el fluido mediante la activación o desactivación selectiva de los segmentos de electrodo de uno o más electrodos segmentados.

6. - El calentador de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el controlador además opera para medir repetidamente la temperatura del fluido en las salidas de cada uno de los ensambles de calentamiento y comparar las salidas de temperatura medidas con valores de temperatura de salida calculados.

7. - El calentador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque al menos dos ensambles de calentamiento están acomodados de manera que el fluido que pasa desde la entrada de fluido a la salida de fluido debe pasar a través de al menos uno de al menos dos ensambles de calentamiento.

8. - El calentador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones l a 7, caracterizado porque el cuerpo tiene un volumen menor que aproximadamente 0.05 m .

9. - El calentador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque al menos dos ensambles de calentamiento están acomodados a una separación igual alrededor de un eje central del cuerpo.

10. - El calentador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el cuerpo es sustancialmente cilindrico.

11. - El calentador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones l a 10, caracterizado porque al menos dos electrodos de cada ensamble de calentamiento son sustancialmente concéntricos.

12. - El calentador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones l a 11, caracterizado porque al menos dos electrodos de cada ensamble de calentamiento están formados de un material inerte eléctricamente conductor.

13. - El calentador de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el material inerte eléctricamente conductor es uno de un material plástico eléctricamente conductor, un material impregnado con carbono y un material recubierto con carbono.

14. - Un generador de calor para calentar una sustancia, el generador de calor comprende: el calentador de fluido eléctrico de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 ; y un receptáculo de fluido para recibir fluido calentado desde el calentador de fluido eléctrico y para transferir calor desde, el fluido calentado a una sustancia, en donde la sustancia que se va a calentar está cerca del receptáculo de fluido que contiene el fluido calentado.

15. - El generador de calor de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el fluido calentado por el calentador es uno de agua, etilenglicol , propilenglicol , un aceite mineral o sintético y una nanofluido .

16. - El generador de calor de conformidad con la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque el calentador y el receptáculo de fluido forman parte de una trayectoria de fluido de bucle cerrado dentro de la cual se desplaza el fluido.

17. - El generador de calor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, que además comprende una bomba para ocasionar que el fluido se desplace a través del calentador y dentro del receptáculo de fluido.

18. - Un método de calentamiento que comprende: pasar fluido a través de un cuerpo que tiene una entrada de fluido y una salida de fluido y definiendo un pasaje de fluido entre la entrada de fluido y la salida de fluido; y calentar el fluido utilizando al menos dos ensambles de calentamiento colocados en el cuerpo y acomodados en paralelo, cada ensamble de calentamiento comprendiendo al menos dos electrodos configurados para calentar fluido al pasar corriente eléctrica alterna a través del fluido; en donde al menos dos ensambles de calentamiento están acomodados en el cuerpo de manera que el fluido que fluye a través del pasaje de fluido fluye simultáneamente a través de al menos dos ensambles de calentamiento.

19. - El método de conformidad con la reivindicación 18, que además comprende bombear fluido calentado desde el cuerpo hacia un receptáculo de fluido, en donde el receptáculo de fluido transfiere calor desde el fluido calentado a una sustancia que está cerca del receptáculo de fluido .

20. - El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el receptáculo de fluido está dentro de un intercambiador de calor y el método además comprende pasar la sustancia a través del intercambiador de calor.

21. - El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el receptáculo de fluido, el intercambiador de calor y el cuerpo juntos forman parte de un bucle de fluido cerrado y el método además comprende circular el fluido a través del bucle cerrado.

22. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, que además comprende controlar la temperatura del fluido calentado a fin de controlar la temperatura de la sustancia calentada.

23. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 22, caracterizado porque al menos dos ensambles de calentamiento comprenden al menos un primer, segundo y tercer ensambles de calentamiento paralelos colocados en el pasaje del fluido.

24. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 23, que además comprende: medir la conductividad de fluido, establecer la velocidad de flujo y la temperatura del fluido en la entrada del fluido; y a partir de la conductividad de fluido, velocidad de flujo y temperatura medidos, determinar una energía requerida que debe ser suministrada al fluido a través de los electrodos para calentar el fluido a una temperatura establecida. ,

25. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 24, que además comprende activar o desactivar selectivamente segmentos de electrodo segmentado de al menos dos electrodos .

26. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 25, caracterizado porque al menos dos electrodos de cada ensamble de calentamiento comprenden un electrodo segmentado, en donde el calentamiento comprende activar selectivamente uno o más segmentos de electrodo del electrodo segmentado de manera que al momento de la aplicación de un voltaje al electrodo segmentado, la corriente extraída por el electrodo segmentado depende de un área activa efectiva de uno o más segmentos de electrodo seleccionados.

27.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 26, caracterizado porque al menos dos ensambles de calentamiento están acomodados de manera que el fluido que pasa desde la entrada de fluido a la salida de fluido debe pasar a través de al menos uno de al menos dos ensambles de calentamiento.