MXPA00003813A

MXPA00003813A - Calentador electrico de agua.

Info

Publication number: MXPA00003813A
Application number: MXPA00003813A
Authority: MX
Inventors: Nmi Thweatt Carlisle Jr
Original assignee: Sherwood Templeton Coal Compan
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2002-05-23
Also published as: NZ503701A; US6080973A; CA2303592A1; CA2303592C

Abstract

La presente invencion se refiere a un calentador electrico de agua, el cual' incluye un cuerpo polimerico que tiene un hueco alargado y una abertura de admision y una abertura de descarga en comunicacion con el hueco para que fluya el agua que pasa a traves de este. Un calentador con una resistencia electrica que tiene un elemento calentador de un material que exhibe un coeficiente de resistencia de temperatura positiva, y que esta colocado en el hueco del cuerpo polimerico y en comunicacion con transferencia de calor con el agua que fluye a traves del hueco. Una fuente electrica suministra energia electrica al elemento calentador para generar calor. Un controlador detecta el flujo de corriente a traves del elemento calentador y determina el valor relacionado de resistencia, tal como corriente o resistencia del elemento calentador. El controlador tambien determina una primer derivada del valor relacionado de resistencia sobre tiempo, y determina una segunda derivada del valor re lacionado de resistencia sobre tiempo, y controla la alimentacion de energia elemento calentador como una funcion de la primer y segunda derivadas y / o resistencia absoluta.

Description

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere de manera general a los calentadores eléctricos de agua y, de forma más particular, a un calentador de agua de flujo-continuo y al sistema de control para éste. Los calentadores eléctricos de agua de flujo-continuo son empleados de manera común para usarse en el calentamiento de agua de circulación que se usa en tinas de agua caliente de centros de turismo y otras aplicaciones. Los calentadores eléctricos de agua de flujo-continuo emplean de forma común un elemento calentador eléctrico colocado en un recipiente metálico de modo que el elemento calentador, esté en contacto con el flujo de agua, para asi suministrar un intercambio térmico al agua mientras que ésta fluye por el elemento calentador. Además, una bomba de agua es usada de manera general para hacer circular el agua de forma continua a través del recipiente calentador. En el sistema convencional de calentamiento de agua, un termostato es típicamente colocado dentro del hueco del recipiente para detectar la temperatura del agua calentada, y el elemento calentador de manera general es controlado con base a la temperatura del REF.: 119255 . en oque, resistencia eléctrica que tiene un coeficiente de resistividad de temperatura positivo es empleado para actuar como el sensor de temperatura" que se describió en la Patente de E. U. A. No. 4,736,091. De acuerdo a los enfoques más convencionales, el calentador eléctrico es controlado en respuesta a la temperatura detectada del agua para mantener la temperatura del agua que se desea. Además de controlar al elemento calentador para mantener una temperatura del agua predeterminada, también es deseable asegurar una operación adecuada del calentador de agua para prevenir el sobrecalentamiento u otras condiciones anormales que podrían afectar de forma adversa el calentador de agua. En particular, el sobrecalentamiento podría ocurrir en el caso de que exista una cantidad inadecuada de agua presente en el recipiente calentador debido a un bajo nivel anormal de agua, o en el caso de que exista un inadecuado flujo de agua a través del recipiente calentador, tal como puede ser causado por una falla de la bomba de agua o por un flujo de agua restringido. En el caso de que tales condiciones adversas ocurran, se prefiere de manera general desconectar el calentador de agua para prevenir daños del sistema calentador de agua. , es la más probable prevención de cualquier daño al sistema . Por lo tanto se desea" suministrar un calentador eléctrico y un control del mismo que detecte y responda de forma rápida y eficiente a condiciones anormales. En particular, se desea suministrar un calentador eléctrico y un sistema de control que sea capaz de detectar de manera rápida una condición de fuego seco y que tome una acción correctiva para prevenir efectos adversos. También se desea suministrar un calentador eléctrico de agua de flujo-continuo y un sistema de control que detecte de forma rápida una condición de agua estancada y que tome la acción correctiva para prevenir los efectos adversos. Todavía, además se desea suministrar un calentador eléctrico y un controlador que permita el uso de un recipiente calentador polimérico.

SUMARIO DE IA INVENCIÓN De acuerdo con un aspecto de la presente invención, un calentador eléctrico es suministrado, el cuál incluye un cuerpo polimérico que tiene un hueco alargado y una abertura de admisión y una abertura de descarga en comunicación con el hueco para que un , , , de éste. Un calentador con resistencia eléctrica que tiene un elemento calentador de un material que exhibe un coeficiente de resistividad de temperatura positiva, es colocado en el hueco del cuerpo polimérico y en comunicación con transferencia de calor con el fluido que fluye a través del hueco. Una terminal o una terminal de entrada recibe energía eléctrica y suministra la energía eléctrica al elemento calentador para generar calor. Un controlador detecta el flujo de corriente a través del elemento calentador y determina un valor relacionado de resistencia del elemento calentador. El controlador también determina una primer derivada del valor relacionado de resistencia sobre tiempo, y determina una segunda derivada del valor relacionado de resistencia sobre tiempo, y controla el suministro de energía al elemento calentador como una función de la primera y segunda derivadas. De acuerdo a otro aspecto de la presente invención, se suministra un calentador que comprende un cuerpo polimérico que tiene un hueco alargado, y una abertura de admisión y una abertura de descarga en comunicación con el hueco para que fluya el fluido a través de éste. Un calentador eléctrico que tiene un elemento calentador eléctrico es colocado en ei n transferencia de calor con el fluido que fluye a través del hueco, y una terminal de entrada ;ae recibe energía eléctrica y que suministra la energía eléctrica al elemento calentador para producir corriente en el elemento calentador para generar calor. Un miembro de soporte conductivo soporta al elemento calentador eléctrico en el hueco y está en contacto directo con la chaqueta conductiva externa del elemento calentador de manera que el miembro de soporte, de forma mecánica, soporta el elemento calentador y colecta cualquier corriente parásita en el fluido. Un detector de pérdida a tierra está en contacto eléctrico con el revestimiento conductivo externo del elemento calentador y detecta corrientes que son colectadas por el miembro de soporte conductivo. Un controlador también es suministrado para desconectar la energía al elemento calentador eléctrico en el caso de que una condición de detección de falla a tierra sea detectada. De acuerdo a un aspecto adicional de la invención, el elemento calentador tiene_ un par de terminales, las cuales se extienden a través de las aberturas en el cuerpo polimérico y que comprimen, las piezas o accesorios que aislan de manera eléctrica y , . Estas y otras características, ventajas y objetivos de la presente invención serán además entendidos y apreciados por aquellos expertos en la técnica por referencia a las siguientes especificaciones, reivindicaciones y dibujos adjuntos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En los dibujos: La figura 1 es una vista en elevación en corte transversal tomada a través de una sección de un calentador eléctrico de agua que es usado en una aplicación de calentamiento de agua de acuerdo a la presente invención; La figura 2 es una vista en despiece de un calentador eléctrico de agua que muestra los componentes individuales del calentador de agua; La figura 3 es una vista en corte transversal tomada a través de las líneas 3-3 de la figura 1; La figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra una metodología de control del calentador de agua de acuerdo al sistema de control de un calentador de agua de la presente invención; y La figura 5 es una gráfica que ilustra la res s enc a e ec a a e me durante una condición normal de operación mientras se compara a dos condiciones anormales .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA Al referirse a la figura 1, un calentador eléctrico de agua de flujo-continuo 10 se ilustra allí para calentar el agua que se usa en tinas de agua caliente 12 en centros de turismo. El agua de la tinas de agua caliente 12 en centros de turismo se hace circular por medio de una bomba 14 hacia la admisión 16 del calentador de agua Ib. Durante la operación normal, el agua que circula es calentada conforme ésta fluye a través de un elemento calentador eléctrico 22 en el calentador 10. El agua calentada entonces fluye hacia afuera de la descarga 18 y regresa hacia la tina de agua caliente 12 de centros de turismo. Aunque el calentador de agua 10 que se ilustra y que se describe aquí se usa en conexión con una tina de agua caliente 12, se tiene que apreciar que el calentador de agua de flujo-continuo 10 puede ser usado en varias otras aplicaciones para-calentar agua, otros líquidos o fluidos. El calentador 10 incluye un recipiente hueco en manera preferible de la forma de un cilindro y que es ec o e un ma er a po m r co, a co e cloruro de polivinilo (PVC) . El recipiente 12 tiene un hueco que se extiende desde la admisión 16 hasta la descarga 18 a través del cuál él agua se hace circular. El elemento calentador eléctrico 22 está localizado en el hueco del recipiente 20 y es sujeto en el lugar en extremos opuestos por medio de los miembros de soporte metálicos 28 y 30. Los miembros de soporte metálicos 28 y 30 estabilizan y posicionan de manera mecánica al elemento calentador eléctrico 22 dentro del recipiente, para prevenir que el elemento calentador eléctrico 22 haga contacto y dañe las paredes poliméricas del recipiente 20. El elemento calentador eléctrico 22 tiene un apreciable coeficiente de resistividad de temperatura positivo de y suministra un cambio perceptible en resistencia en respuesta a los cambios en la temperatura. El elemento calentador eléctrico incluye de forma general un conductor aislado de manera eléctrica, construido de forma preferible de materiales tales como hierro, Baleo, platino, aluminio, tungsteno, o materiales similares los cuales tienen un apreciable coeficiente de resistividad de temperatura positiva . Un ejemplo de un calentador que tiene un apreciable coeficiente de resistividad de temperatura positivo , es escr o en a a ente e . . . o. , , . e acuerdo a la presente invención, varias repuestas para un cambio o valor absoluto de resistencia pueden ser usadas para cerrar, cortar, o reducir el voltaje al calentador, para prevenir su sobrecalentamiento, para controlar la temperatura media del agua que es calentada, o para medir de forma indirecta _x. velocidad de flujo que está en correlación a la transferencia de calor del el calentador. Conforme e elemento calentador 22 incrementa su temperatura, la resistencia del elemento calentador se incremente del mismo modo. Por ejemplo, el elemento calentador puede ser diseñado para cambiar en resistencia desde 9.6 ohmios hasta sobre los 30 ohmios para un incremento de temperatura de 204°C (400°F) a 992°C "(1800°F) . al programar que el controlador detecte la resistencia dei calentador o arrastre la corriente a un voltaje dado, el controlador puede tomar acción preventiva para prevenir daños al sistema, debido a una condición anormal de sobrecalentamiento, más rápido que los sistemas de protección conocidos de calentadores que existen . • El elemento calentador eléctrico 22 se muestra configurado en la forma de un bucle alargado. Sin embargo, el elemento calentador 22 puede ser las cuales incluyen pero no se limitan a una configuración de doble bucle, o a una configuración de espiras helicoidales. En cualquier caso, el elemente calentador eléctrico 22 tiene dos terminales 24 y 26 las cuales se extienden a través de las aberturas formadas en el recipiente polimérico 20. La terminal 24 sirve como una terminal de entrada y es conectaaa al suministro de energía 32 el cual suministra un voltaje de entrada VIN. La terminal 26 sirve como una terminal de salida y está conectada a un sensor de corriente 34 para detectar la corriente que pasa a través del elemento calentador 22. La corriente detectada a su vez entra por un controlador 40 el cual puede calcular la resistencia del elemento calentador 22 y puede usar la resistencia o el valor de la corriente para detectar condiciones anormales. El calentador eléctrico de agua de flu s-continuo 10 también puede incluir un sensor de temperatura separado 38 para suministrar una lectura de temperatura del agua que fluye a través del recipiente 20. La temperatura detectada por el sensor 38 se usa de manera preferible para determinar la cantidad de calentamiento requerido para mantener una temperatura de agua deseada. En el sistema también es incluido un etector e a a a t erra el cual es conecta o o conectado de forma eléctrica a la chaqueta conductiva externa del elemento calentador eléctrico. La chaqueta . del elemento calentador 22 es conductiva y está aislada de forma dieléctrica de la línea de corriente eléctrica interna (resistor PTC) que es cargado de manera eléctrica durante la operación normal. El detector de falla a tierra 36 sirve para colectar y detectar cualesquiera corrientes parásitas, las cuales son recibidas dentro del recipiente 20 y son colectadas por los miembros de soporte 28 y 30 y por • la chaqueta conductiva externa del elemento calentador 22. El controlador 40 recibe, conforme entra la temperatura detectada por medio del sensor de temperatura 38, la corriente medida por medio del sensor de corriente 34, y una señal del detector de falla a tierra 36. El controlador 40 suministra una señal de control para controlar el suministro de energía -32, es decir, el voltaje de entrada VIN, al ajustar el voltaje de entrada VIN en respuesta a la temperatura detectada del agua para mantener una temperatura predeterminada del agua. . El controlador 40 también sirve para desconectar el suministro de corriente 32, para cortar la corriente suministrada al elemento calentador 22 durante ciertas condiciones anorma es. con ro a or pue e u zar a temperatura medida por medio del sensor % de temperatura 38, para proporcionar el control de suministro de energía de operación normal para mantener la temperatura predeterminada del agua. De acuerdo a la presente invención, el controlador 40 comprueba la corriente detectada por medio del sensor de corrieír e 34, y usa ya sea la corriente detectada o un valor de resistencia calculado como una función del voltaje de alimentación VIN o usa la corriente . detectada para determinar una condición anormal. Basado en ciertas condiciones determinadas, el controlador 40 suministra un interruptor de seguridad para cortar el suministro de energía al elemento calentador eléctrico 22 cuando ciertas "condiciones anormales son detectadas. Al referirse también a la figura 2, el calentador de agua 10 se muestra además para incluir un par de accesorios extremos 42 y 44 en los extremos opuestos del recipiente 20. Los accesorios extremos 42 y 44 están acoplados de forma hermética al recipiente 20 y permiten un acoplamiento que sella con otros miembros de conexión tales como una manguera flexible o un recipiente polimérico rígido, que completa un pasaje continuo de líquido. El recipiente 20 además incluye un par de aberturas 46 y 48 a rav s e as cua es se ex en en as erm na es -: y 26. Debido al uso de material polimérico, recipiente 20 es aislado de manera térmica desde las terminales 24 y 26 al utilizar accesorios de compresión sellados. El accesorio de compresión incluye una junta o empaque elástico o sello 50 A, de forma preferible de un material polimérico (por ejemp o, hule) , en la forma de un anillo que rodea la chaqueta externa de la terminal de entrada 24 y un acoplaaor polimérico 52 A es ajustado sobre la parte supep j del sello de anillo 50 A. El acoplador 52 A tiene una superficie exterior roscada para acoplar de manara roscada una superficie roscada sobré las paredes interiores de un miembro polimérico externo 54 A. Cuando acopla de forma roscada, el sello de anillo 50 A se comprime entre el acoplador 52 A y el miembro 54 A para formar un sello líquido. La terminal externa 26 está del mismo modo aislada de manera térmica y eléctrica del recipiente polimérico 20 por medio de un accesorio de compresión sellado. El accesorio de compresión incluye una junta o empaque elástico o sello de anillo 50 B, de forma preferible de un material polimérico (por ejemplo, hule) , colocado sobre la superficie exterior del extremo de la terminal 26 y un acoplador 52 B es ajustado sobre el sello de , para acoplar una superficie interior roscada del miembro polimérico exterior 54 B. Cuando se acopla de manera roscada, el sello de anillo 50 B se comprime entre el acoplador 52 B y el miembro 54 B para forma:. un sello líquido. Los accesorios de compresión sellados son moldeados de forma ventajosa al cuerpo dei recipiente y son no-corrosivos. Un alojamiento terminal exterior 56 es colocado contra la superficie exterior del recipiente 20 y tiene una superficie contorneada para conformar el alojamiento del recipiente. El alojamiento terminal 36 del mismo modo tiene las aberturas 58 A y 58 B para permitir que las terminales 24 y 26, de forma respectiva, se extiendan a través de allí. El alojamiento terminal 56 permite que las conexiones eléctricas sean hechas a la terminal de entrada 24 y a la terminal de salida 26 mientras que protege las conexiones terminales del medio ambiente. Los miembros de soporte metálico 28 y 30 soportan y posicionan de manera mecánica el elemento calentador 22 dentro del hueco del recipiente 20 y previenen que el elemento calentador 22 haga contacto con las paredes poliméricas del recipiente 20 como se mencionó aquí. Además, los miembros de soporte 28 y 30 están hechos de un material conductivo, tal como de me a am nar, y proveen una gran rea super c a er contacto con el agua que fluye a través del hueco del recipiente 20, con la hoja laminar que se extiende en la dirección del flujo "de agua para asi no impedir el derrame de agua. Como es aparente en la figura 3, el miembro de soporte 28, así como el miembro de soporte 30, se comprime contra las pareder internas del recipiente 20 y también está en contacto directo con la chaqueta conductiva externa 64 del elemento de calentamiento 22. En la figura 3 se muestra una sección transversal del elemento calentador eléctrico 22, el cual muestra que la resistencia de alambre de calentamiento conductivo interna 60 y la chaqueta o forro conductivo externo 64 están separados por una capa aislante dieléctrica 62 hecha de dióxido de manganeso u otro medio dieléctrico apropiado. En efecto, los miembros de soporte 28 y 30 actúan como colectores de corriente para colectar cualesquiera corrientes parasitarias que están presentes en el agua que fluye a través del recipiente 20. Los miembros de' soporte 28 y 30 por lo tanto proveen un colector de falla a tierra en caso de que el alambre . conductivo interno 60 del elemento calentado! 22 sea expuesto, lo cual en efecto puede causar un corto eléctrico en el elemento calentador 22. Es común otras aplicaciones de agua caliente incluir materiales corrosivos mezclados con el agua lo cual puede causar corrosión al elemento calentador 22 " con el paso ae_" tiempo. Si una excesiva corrosión ocurre al elemento calentador 22, es posible que el alambre conductivo interno 60 pudiera ser expuesto al flujo de agua. Las corrientes parasitarias son entonces colectadas pollos miembros de soporte conductivo 28 y 30, y son transmitidas a la chaqueta o forro conductivo exterior 64 del elemento calentador 22, el cual a su vez es unido o conectado al detector de falla a tierra 36.

El detector de falla tierra 36 suministra una trayectoria a tierra, y además suministra una señal de detección de falla a tierra para el controlador 40 el cual responde para cortar el suministro de energía al elemento calentador 22. Por consiguiente los miembros de soporte -28 y 30 suministran un circuito de detección de falla a tierra el cual reduce de manera ventajosa las corrientes parasitarias que pueden estar presentes en el recipiente calentador , polimérico y además previene de un calentamiento mientras la condición anormal se presenta. El controlador 40 es programado para detectar el flujo de corriente a través del elemento calentador , del elemento calefactor, y para tomar el control prioritario que prevenga el daño de condiciones anormales basadas en cambios que ' ocurran en ia resistencia. Cuando el voltaje de entrada Vi. alimentado por el suministro de energía 32 es constante, el controlador 40 del mismo modo podría usar el valor de la corriente detectada lo cual es inversamente proporcional a la resistencia, para determinar una condición anormal. Al referirse a la figura 4, una metodología 70 es proporcionada la cual usa la medición de la corriente para detectar condiciones anormales y para controlar el calentador dé agua 10, con base a la suposición de que el voltaje de entrada VIN es constante. La metodología 70 inicia con el paso 72 y continúa para inicializar el sistema en el paso 74. * En el paso 76, la metodología 70 mide la corriente detectada por el sensor de corriente 34 y almacena la corriente detectada como el valor de la corriente Ii. La metodología 70 pondrá una alarma si la corriente Ii está en el rango identificado como una zona de peligro. Por ejemplo, sí la corriente cae debajo de 18 amperes, una condición de sobrecalentamiento peligrosa de manera potencial puede estar presente. Como , ran amperes una condición de corto circuito puede existir. Para cada caso, la metodología 70 iniciará una acción de control para cortar la energía al calentador. En el paso 80, la metodología 70 espera por un incremento de tiempo ?t, y entonces continua al paso 82 para medir un segundo valor de la corriente ei cual es almacenado como valor de la corriente I2. En el paso 84, la metodología 70 calcula la velocidad de cambio de la corriente de acuerdo a la función (?_-Ii) -- ?t, y almacena este primer valor de la corriente derivada como ?li. La primer derivada, o velocidad de cambio de la corriente, es analizada en el paso 86, y una alarma es puesta si la primer derivada ?l está más elevada de un rango aceptable. Después la metodología 70 continúa al medir un tercer valor de la corriente el cual es almacenado como valor de la corriente I3 en el paso 88, y continúa al paso 90 para poner la alarma si el tercer valor de la corriente 13 está en una zona de peligro. La zona de peligro definida por el valor de la corriente I3 es la misma o similar a la zona de peligro .definida por el valor de la corriente Ii. La metodología 70 espera por un incremento de tiempo ?t en el paso 92 y entonces calcula una segunda ve oc a e cam o e a corr en e e acuer o a a función (I3 - I2) -r- ?t, y almacena el primer valor de la derivada como ?I2 en el paso 94. En el paso 96, la metodología 70 calcula la velocidad de cambio ¡e variación de la corriente como la segunda derivada de acuerdo a la función (?I2 - ?li) -*- ?t . La metodología 70 entonces analiza la velocidad de cambio de variación de la corriente, es decir, la segunda derivada, y pone una alarma si es necesario como se establece en el paso 98. Por ejemplo, un . indicativo de alarma de una condición anormal puede ser puesta basada en la corriente, en la primer derivada de Id corriente, y en la segunda derivada de la corriente. La metodología 70 entonces regresa para iniciar en el paso 72 y puede repetir el circuito eléctrico de control varias veces por segundo. Por consiguiente, la metodología 70 detecta la corriente, y calcula la primer derivada y la segunda derivada de corriente para determinar si una condición anormal se presenta. Una condición anormal puede estar-presente cuando ocurran proporciones de flujo anormales, tal como cuando ocurre una falla de la bomba, o si el calentador no está sumergido de forma completa, de tal forma que exista una falta de agua que fluya a través del calentador de agua 10. Mientras la me o o og a a s o escr a en conex n uso de la corriente detectada, la metodología 70 dei mismo modo podría determinar la resistencia y una primera y segunda derivadas de la' resistencia dei elemento calentador eléctrico 22 para determinar una condición anormal. Una vez que una cierta condici n anormal es detectada, el control 40 responde para controlar el sistema como se explicó aquí para tomar una acción de control prioritaria. Con referencia a la figura 5, ejemplos comparativos de resistencia medidas del elemento calentador eléctrico 22 son graficadas para cada una de las tres condiciones diferentes como una función de tiempo. La línea 100 represente la resistencia medida durante la operación normal de flujo de agua. La linea 102 indica la resistencia medida tomada durante una condición anormal en la cual existe agua presente, pero sin que esté el agua fluyendo a través del calentador, tal como cuando existe una falla de la bomba 14. La línea 104 indica la resistencia medida tomada durante una condición anormal de bajo nivel de agua en la cual existe poca o no hay agua presente en el calentador 10. Durante la condición normal de operación como se muestra por el ejemplo identificado por la línea , e e emen o ca en a or e c r co ncremen a e forma inicial en resistencia y nivela de manera rápida desde una resistencia de aproximadamente 9.5 ohmios. ?n contraste, se muestra que durante una condición anormal sin-flujo-de agua como se muestra por la línea 102, ia resistencia del elemento calentador 22 sube a un más alto valor de resistencia y continúa a subir al pase del tiempo. Además, durante una condición de un calentador seco como se muestra por la línea 104, la resistencia del elemento calentador eléctrico se incrementa aún más rápido y continúa subiendo a un valor de resistencia de forma extrema alto, indicativo de temperaturas extremas. El controlador del calentador de la presente invención comprueba de manera ventajosa la energía del elemento calentador en términos de resistencia o corriente, y la primer derivada y la segunda derivada del cambio en energía para determinarla presencia de ciertas condiciones anormales. De acuerdo con el ejemplo que se muestra en la figura 5, el controlador puede ser configurado para detectar una condición anormal y proporcionar una acción conveniente como se muestra en la Tabla 1 que sigue: Tabla R =Resistencia (ohmios) ?R/?t ?R2/?t2 Acción R > 10.56 N/A N/A Cortar la energía de inmediato R = 10.09 - 10.55 > 0 > 0 Cortar la energía de inmediato R = 10.09 - 10.55 > 0 < 0 Cortar la energía después de3 muestras consecutivas R = 10.09 - 10.55 < 0 N/A No requiere acción R = 9.12 - 10.08 N/A N/A No requiere acción R = 9.11 - 8.63 > 0 N/A No requiere acción R = 9.11 - 8.63 < 0 > 0 Cortar la energía después de3 muestras consecutivas R = 9.11 - 8.63 < 0 < 0 Cortar la energía de inmediato R < 8.64 N/A N/A Cortar la energía de inmediato De acuerdo a la tabla de arriba, la detección de la resistencia que excede un nivel predeterminado de 10.56 ohmios resultará en el inmediato corte de energía al elemento calentador 22. Además, cuando la resistencia medida está en el rango de 10.09 a 10.55 ohmios y la primer y segunda derivadas de resistencia ?R/?t y ?R2/?t2, de manera respectiva, son más grandes que cero, el controlador 40 del mismo modo cortará la energía de forma inmediata al elemento calentador 22. Para el mismo valor de resistencia, si la primera e o segunda derivada es menor que o igual a cero, el controlador 40 cortará la energía sólo después de que tres muestras consecutivas tengan lá 'condición presente. En el caso de que la primer derivada sea menor que cero, ninguna acción es tomada, ya que esto es indicativo de que la resistencia decrece. Cuando la resistencia está en el rango de 9.12 a 10.08 ohmios, se determina, de acuerdo a este ejemplo, que ninguna acción se requiere, ya que esté es el rango de operación de resistencia deseado. Cuando la resistencia está dentro de un rango más bajo de 9.11 a 8.63 ohmios y la primera derivada sea más grande que cero, del mismo modo ninguna acción se requiere. Sin embargo, para el mismo rango, cuando la primera derivada es menor que o igual a cero y la segunda derivada es más grande que o igual. a cero, el controlador 40 cortará la energía sólo después de que tres muestras consecutivas indiquen esta condición. Deberían tanto la primera como la segunda derivadas ser menores que cero para este rango, y el controlador 40 cortará de forma inmediata la energía al elemento calentador 22. Del mismo modo, la resistencia medida tiene que ser menor que 8.64 ohmios, el controlador 40 cortará de manera inmediata a e , a que esta condición es indicativa de una condición de corto circuito. Claro, si la condición última de la resistencia es menor que 8.64 ohmios no estará en efecto hasta que el elemento calentador tenga tiempo para estabilizarse, lo cual de acuerdo al ejemplo presente puede requerir un período de tiempo de un segundo de forma aproximada. "Por consiguiente, la presente invención proporciona de manera ventajosa para el control de un calentador de agua de flujo-continuo 10 al detectar de forma rápida la presencia de una condición anormal que incluye una condición de bajo nivel de agua causada por un nivel bajo de agua, o por una condición de bajo flujo causada por la falla de una bomba o por el bloqueo en la trayectoria de circulación del agua. La presente invención es capaz de detectar de manera rápida la condición anormal a tiempo para prevenir daños que ocurran al sistema. Como resultado, el calentador de la presente invención permite de manera ventajosa el uso de un alojamiento polimérico. Un alojamiento polimérico que además elimina los problemas asociados con la corrosión del recipiente, de manera particular cuando se usa en sistemas que tienen materiales corrosivos, tales como los sistemas , frecuencia en las tinas de agua caliente, centros de turismo y otras aplicaciones. Además el alojamiento polimérico es ligero en peso y con un mayor costo efectivo que los alojamientos convencionales metálicos. Se entenderá por aquellos que practican la invención y aquellos expertos en la • técnica, que varias modificaciones y mejoras pueden ser hechas a ia invención sin apartarse del espíritu del concepto descrito. El alcance de protección permitida es determinado por las reivindicaciones y por la amplitud de interpretación permitida por la ley.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un calentador, caracterizado porque comprende : un cuerpo polimérico que tiene un hueco alargado, y una abertura de admisión y una abertura de descarga en comunicación con el hueco para que el fluido fluya a través de éste; un calentador con resistencia eléctrica que tiene un elemento calentador de un material que exhibe un coeficiente de temperatura positivo de resistencia, el elemento calentador está colocado en el hueco del cuerpo polimérico y en comunicación con transíerenc: a de calor con el fluido que fluye a través del hueco; una terminal de entrada que recibe energía eléctrica y que suministra la energía eléctrica al elemento calentador que produce una corriente en el elemento calentador para genera calor; y un controlador para detectar el flujo de corriente a través del elemento calentador y que determina un valor relacionado de resistencia del elemento calentador, el controlador además determina una pr mer er va a e va or re ac ona o e res s enc a como una función de tiempo y controla la energía eléctrica suministrada al elemento calentador como una función de la primera derivada. 2. El calentador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el controlador además calcula una segunda derivada del valor-relacionado de resistencia como una función de tiempo, el controlador reduce el suministro de energía eléctrica al elemento calentador como una función de la segunda derivada. 3. El calentador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende una bomba que causa que el fluido fluya a través del hueco del cuerpo polimérico en comunicación con transferencia de calor con el elemento calentador. 4. El calentador de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo polimérico además tiene una primer abertura formada ahí para permitir que una primer terminal del elemento calentador se extienda a través de éste, y una pieza o montaje comprimido colocado en la primer abertura en una relación sellada entre el cuerpo polimérico y la primer terminal del elemento calentador. 5. El calentador de conformidad con la v , c er za porq polimérico tiene además una segunda abertura formada ahí para recibir una segunda terminal del elemento calentador, y una pieza o montaje comprimido colocado en la segunda abertura en una relación sellada entre el cuerpo polimérico y la segunda terminal del elemento calentador. 6. El calentador de conformidad con ia reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un miembro de montaje conductivo colocado en el hueco en contra de las paredes interiores del cuerpo polimérico y en contacto con el elemento calentador, el miembro de montaje conductivo está en contacto eléctrico con una chaqueta conductiva externa del elemento calentador, el miembro de montaje- conductivo está adaptado para colectar las corrientes parasitarias y para conectar las corrientes parasitarias a un detector de falla a tierra para detectar una falla a tierra. 7. El calentador de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el miembro de montaje conductivo acopla de manera mecánica el elemento calefactor para posicionar el elemen.to calentador dentro del hueco en el cuerpo polimérico y fuera de contacto con el cuerpo polimérico. . reivindicación 1, caracterizado porque el fluido comprende agua. 9. Un calentador de agua, caracterizado porque comprende: un cuerpo que tiene un hueco alargado, y una abertura, de admisión y una abertura de descarga en comunicación con el hueco para que fluya a través de allí el fluido. un calentador con resistencia eléctrica que tiene un elemento calentador de un material que exhibe un coeficiente de resistividad de temperatura positivo, el elemento calentador está colocado en el hueco del cuerpo y en comunicación con transferencia de calor con el -fluido que fluye a través del hueco; una terminal de entrada que recibe energía eléctrica y que suministra la energía eléctrica al elemento calentador que produce una corriente en el elemento calentador para generar calor; y un controlador para detectar el flujo de corriente a través del elemento calentador y que determina un valor relacionado de resistencia del elemento calentador, el controlador además determina una primer derivada del valor relacionado de resistencia como una función de tiempo y una segunda derivada del va or re ac ona o e res stenc a como una unc n e tiempo, - y que controla la energía eléctrica suministrada al elemento calentador como una función de la primera y segunda derivadas . 10. El calentador de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el controlador controla el suministro de energía eléctrica al elemento calentador además como una función de resistencia absoluta , 11. El calentador de conformidad con reivindicación 9, caracterizado porque el controlador corta la energía eléctrica suministrada al elemento calentador como una función de la primer y segunda derivadas del valor relacionado de resistencia. 12. El calentador de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el valor-relacionado de resistencia comprende la resistencia del elemento' calentador. 13. El calentador de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el valor relacionado de resistencia comprende una' corriente. 14. El calentador de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque además comprende un sensor de temperatura colocado en el fluido para medir la temperatura del fluido, el controlador con ro a e e emen o ca en a or como una unc e a temperatura detectada. 15. El calentador de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el cuerpo comprende un cuerpo polimérico. 16. El calentador de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el cuerpo polimérico tiene una primer abertura que permite una primer terminal del elemento calentador que se extiende a través de éste, y un accesorio comprimido colocado en la primer abertura en relación sellada entre el cuerpo polimérico y el elemento calentador. 17. El calentador de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque además comprende un miembro de montaje conductivo que está colocado en el hueco del cuerpo polimérico y que está en contacto eléctrico con el elemento calentador, el miembro de montaje conductivo está en contacto eléctrico con una chaqueta o forro conductivo exterior del elemento calentador y está adaptado para colectar y conectar la corriente parasitaria a un detector de falla a tierra por vía del blindaje conductivo. 18. El calentador de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el miembro de montaje conductivo además acopla el elemento calentador para pos c onar e e emen o ca en a or en ro e uecc en el cuerpo polimérico y para estar fuera de contacto con el cuerpo polimérico. 19. Un calentador, caracterizado porque comprende: un cuerpo polimérico que tiene un hueco alargado, y una apertura de admisión y una apertura de descarga en comunicación con el hueco para que fluya a través de éste el fluido; un calentador eléctrico que tiene un elemento calentador colocado en el hueco del cuerpo polimérico y en comunicación con transferencia de calor con el fluido que fluye a través del hueco, el elemento calentador tiene un conductor interno y una chaqueta o forro conductivo externo separados por un material dieléctrico. una terminal de entrada que recibe la energía eléctrica y que suministra energía eléctrica al elemento calentador que produce una corriente en el elemento calentador para generar calor; un miembro conductivo colocado en el hueco en contacto con la chaqueta o forro conductivo externo del elemento calentador para colectar las corrientes parasitarias en el fluido; un detector de corriente a tierra en contacto e ctr co con a c aqueta o orro con uct vo ex erno para detectar una condición de falla a tierra; y un controlador para controlar la energía eléctrica al elemento calentador, " el controlador controla la energía eléctrica suministrada al elemento calentador basado en la detección de falla a tierra. 20. El calentador de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el miembro conductivo soporta de manera mecánica y posiciona el elemento calentador dentro del hueco del cuerpo polimérico. 21. Un calentador, caracterizado porque comprende: un cuerpo que tiene un hueco alargado, y una abertura de admisión y una abertura de descarga en comunicación con el hueco para que fluya a través de éste el fluido; .un calentador colocado en el hueco del cuerpo y en comunicación térmica con el fluido que fluye a través del hueco; una entrada que recibe energía y que suministra la energía al calentador para generar calor; un sensor para detectar un valor dependiente de la temperatura indicativo de la temperatura del fluido; y un controla or para determ nar una pr mer derivada del valor dependiente de temperatura como una función de tiempo y una segunda derivada del valor dependiente de temperatura . como una 'función de tiempo, y que controla la energía eléctrica suministrada ai calentador como una función de la primer y segunda derivadas . 22. Un método para controlar un calentador, caracterizado porque comprende: detectar el flujo de corriente a través dei elemento calentador que está colocado en el hueco de un cuerpo que tiene una admisión y una descarga en comunicación con el hueco para que fluya a través de allí el fluido, el elemento calentador tiene un material que exhibe un coeficiente de resistencia de temperatura positiva y suministrar una transferencia de calor con el fluido que fluye a través del hueco; determinar un valor relacionado de resistencia del elemento calentador como una función de la corriente detectada; •determinar una primer derivada del valor relacionado de resistencia como una función de tiempo; determinar una segunda derivada del valor relacionado de resistencia como una función de tiempo; v elemento calentador como una función de la primer \ segunda derivadas. 23. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el paso de control de la energía eléctrica suministrada al elemento calentador es además proporcionado como una función -de resistencia absoluta. 24. El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque el paso de control de la energía eléctrica suministrada incluye el corte de la energía suministrada al elemento calentador como una función de la primer y segunda derivadas del valor relacionado de resistencia. 25. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el valor relacionado de resistencia incluye la corriente. 26. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque el valor relacionado de resistencia incluye la resistencia.