PT2489290E - Um sistema melhorado para aquecimento da água numa caldeira e respectivo método - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO "UM SISTEMA MELHORADO PARA AQUECIMENTO DA ÁGUA NUMA CALDEIRA E RESPECTIVO MÉTODO"

CAMPO TÉCNICO A presente invenção refere-se a um sistema melhorado para o aquecimento da água numa caldeira e a um método respectivo.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

Uma discussão de documentos, registos, materiais, dispositivos, artigos e semelhantes, está incluída na especificação puramente a fim de proporcionar um contexto para a presente invenção. Não é sugerido, nem pretendido, que estes assuntos façam parte da técnica anterior no total, ou em parte, ou constituam conhecimento geral no campo da presente invenção, tal como existente antes da data de qualquer reivindicação do presente pedido. Máquinas de café expresso permitem, normalmente, que outros tipos de bebidas quentes sejam preparados, para além de café expresso, possivelmente simultaneamente ou em sucessão rápida. Estas máquinas têm normalmente aquecedores de armazenamento (ou caldeiras) , de modo a que uma certa quantidade de água esteja sempre quente.

No entanto, em cada fornecimento de bebida, a água quente é retirada ao aquecedor e é substituída por uma quantidade igual de água fria, que contribui para uma redução da temperatura média da água contida na caldeira.

No entanto, uma vez que o calor da caldeira não é distribuído instantaneamente, a água quente e fria ficam estratificadas no interior da caldeira, com o resultado de que a unidade para o controlo da temperatura no interior da caldeira (unidade, esta, que está normalmente ligada a um termómetro) pode não receber correctamente a informação de que a bebida foi fornecida e, consequentemente, o conteúdo da caldeira arrefecido. É também importante que a temperatura da água na caldeira nunca exceda um valor pré-determinado (por exemplo, 90°C) uma vez que, se isso acontecesse, o calor em excesso pode prejudicar o sabor final da bebida fornecida. Um exemplo de solução existente é descrito no documento US2008/273868.

As soluções existentes actualmente não podem fazer melhor uso da potência instalada nem garantem uma temperatura constante da água contida na caldeira, resultando em variações na qualidade da bebida.

Em vista da técnica anterior descrita, o objectivo da presente invenção é proporcionar um sistema para o aquecimento da água numa caldeira, bem como um método de aquecimento da água numa caldeira que permita uma maior eficiência no uso da energia disponível numa máquina de café. A presente invenção também proporciona vantagens em termos de facilidade de produção, maior durabilidade, uma maior compacidade e/ou uma maior versatilidade.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com a presente invenção, este objectivo é alcançado por meio de um método de aquecimento de água de acordo com a reivindicação 1 e uma máquina de café de acordo com a reivindicação 12.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As características e as vantagens da presente invenção ficarão claras a partir da seguinte descrição detalhada de uma concretização prática, que é dada a título de exemplo não limitativo com referência aos desenhos anexos, nos quais: A Figura 1 é uma vista esquemática de uma máquina de café de acordo com uma concretização preferida da presente invenção; A Figura 2 é uma vista esquemática da caldeira 1 da Figura 1, ligada a uma máquina de café 10; A Figura 3 mostra um exemplo de como a energia perdida pela caldeira da Figura 1 é adicionada ao longo do tempo, num exemplo de fornecimento múltiplo de bebidas; A Figura 4 mostra o traçado de tempo da potência dissipada pela caldeira da Figura 1 no exemplo de fornecimento da Figura 3; A Figura 5 mostra um exemplo ilustrado de uma maneira de realizar um cálculo de acordo com a presente invenção; e A Figura 6 mostra o traçado de tempo da potência fornecida pelo aquecedor, de acordo com uma concretização da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Mesmo que não seja expressamente salientado, as caracteristicas individuais que são descritas com referência às concretizações especificas devem ser entendidas como sendo complementares a e/ou permutáveis com outras caracteristicas descritas com referência a outras concretizações. Máquinas para fornecimento de café expresso são dispositivos que permitem também a preparação de bebidas quentes de outros tipos. Este termo também inclui máquinas de venda automática que podem fornecer bebidas quentes como resultado de um pagamento feito através de meios de pagamento incluídos na máquina.

Como também se tornará evidente a partir do que segue, os ensinamentos da presente invenção, que são descritos com referência a uma máquina de café, devem ser entendidos como estendendo-se também a máquinas que também podem fornecer bebidas para além do café ou mesmo a máquinas que apenas fornecem outras bebidas que não café; da mesma maneira, embora as máquinas de venda automática não sejam expressamente mencionadas, a presente invenção pode também ser claramente aplicada a dispositivos que podem fornecer bebidas quentes, como resultado de um pagamento feito através de meios de pagamento dispostos no dispositivo.

Uma máquina de café 10 é normalmente composta por uma unidade de preparação de água quente que compreende uma caldeira 1 e um aquecedor 2, por exemplo, uma resistência.

Para os fins da presente invenção, "caldeira" significa um dispositivo que pode conter água e aumentar a sua temperatura, sem, no entanto, produzir vapor saturado; a caldeira pode, por exemplo, ser concebida para funcionar normalmente abaixo de 100°C, por exemplo acima de 70°C, acima de 80°C, e de preferência a cerca de 90°C, mas temperaturas de trabalho superiores a 100°C também são possíveis quando a pressão da água contida na caldeira 1 está acima da pressão de vapor saturado à temperatura de funcionamento (por exemplo, a 120°C e 2 bar de pressão relativa). A função de produção de vapor saturado é exigida em diferentes dispositivos, conhecidos como geradores de vapor, que podem estar presentes em máquinas de café para além da caldeira 1. A caldeira 1 compreende uma entrada de água 12 e uma saida de água 15; o aquecedor 2 pode estar no interior da caldeira 1, de modo a ser imerso na água contida na caldeira 1, mas são possíveis outras configurações.

De um modo vantajoso, a entrada de água 12 está na porção inferior da caldeira 1 ao passo que a saída de água 15 está na porção superior da caldeira 1. 0 eixo vertical é definido com respeito ao posicionamento esperado da caldeira 1 em uso, de modo a que a água quente tenderá a subir em relação à água fria mais densa. A caldeira 1 tem, vantajosamente, uma forma cilíndrica; neste caso, a entrada de água 12 e/ou a saída 15 podem ser dispostas nas paredes de extremidade superior e inferior da caldeira 1, respectivamente.

Concretizações alternativas dentro das capacidades de especialistas na técnica, por exemplo, com um eixo horizontal ou de forma esférica são, no entanto, possíveis. 0 aquecedor 2 está vantajosamente disposto na porção inferior da caldeira 1, apesar de uma concretização em que o aquecedor 2 está disposto no espaço interno também seja possível. A entrada de água 12 da caldeira 1 pode ser ligada a uma fonte de água sob pressão, por exemplo, uma bomba, que por sua vez está ligada à rede de água ou a um reservatório, enquanto a saída de água 15 pode ser ligada ao sistema de abastecimento e preparação de bebidas. Todas as ligações são formadas por meio de respectivas condutas, de uma maneira conhecida.

Numa concretização preferida a caldeira 1 é alimentada com água fria por intermédio de uma bomba 8. A caldeira 1 pode compreender um primeiro sensor de temperatura 14 disposto na proximidade da saída de água e, opcionalmente, um segundo sensor de temperatura 13 disposto na proximidade da entrada de água. 0 primeiro sensor de temperatura 14 pode ser, vantajosamente, um termopar, por exemplo, provido de um invólucro, de preferência com um diâmetro de entre 0,5 e 2 mm, por exemplo, cerca de 1 mm; o segundo sensor de temperatura 13 pode ser formado da mesma maneira. A capacidade da caldeira 1 pode variar, por exemplo, de cerca de meio litro a cerca de oito/dez litros, de acordo com o tamanho da máquina. A potência máxima que pode ser entregue pelo aquecedor 2 pode ser pelo menos 1 kW ou mais, por exemplo, 3 kW. A presente invenção refere-se, vantajosamente, a máquinas em que o aquecedor 2 tem uma entrega de potência máxima de menos de 5 kW e/ou mais de 1 kW. 0 sistema de preparação e fornecimento de bebidas pode compreender uma ou mais das seguintes unidades: um fornecedor de café convencional, por exemplo, que trabalhe com café moido, cápsulas pré-embaladas, ou café solúvel, - um fornecedor de bebidas solúveis, tais como, por exemplo, chocolate, - uma lança para o fornecimento de água quente; - um dispositivo para produtos concentrados, tais como, por exemplo, o ilustrado na Figura 2 do documento EP2055215, - um dispositivo de selecção de bebidas 7.

Outros elementos são: - uma unidade de controlo 6, por exemplo, ligada aos componentes activos da máquina, a fim de receber informação e transmitir comandos; - uma bomba 8, que pode ser alimentada por uma fonte 9 de água potável fria, por exemplo, uma torneira de sistema de água, e cuja saida está ligada à entrada 12 da caldeira 1, através de uma conduta; - um transdutor de caudal 11 que, por exemplo, é interposto entre a bomba 8 e a entrada 12 da caldeira 1, e está ligado à unidade de controlo 6 de modo a transmitir ao mesmo um sinal representativo do caudal de água que passa através do transdutor 11, por exemplo, enviando um impulso para cada quantidade predeterminada de água (por exemplo, de 0,5 cm3) de modo a que, por meio da contagem dos impulsos recebidos, a unidade de controlo 6 possa determinar a quantidade de água enviada para os fornecedores e portanto, medir cada bebida de acordo com as funções apropriadas armazenadas na unidade de controlo 6. A frequência dos impulsos é directamente proporcional ao caudal de água (o transdutor de caudal 11 pode ser incorporado na, ou considerado como estando incorporado na, bomba 8); pelo menos uma válvula electromagnética 16a, 16b, 16c, disposta a jusante da caldeira 1, para cada conduta de fornecimento de bebida, de modo a controlar o fornecimento de bebidas. 0 segundo sensor de temperatura 13 está vantajosamente situado ao longo de uma das condutas de fornecimento de água fria à caldeira 1, de preferência na vizinhança da caldeira 1, por exemplo, a jusante da bomba 8, mais preferencialmente a jusante do transdutor de caudal 11. A unidade de controlo 6 está, vantajosamente, em comunicação de sinal com a bomba 8, com o aquecedor 2, com o dispositivo de selecção de bebidas 7, com o primeiro sensor de temperatura 14 e/ou com o segundo sensor de temperatura 13. 0 processo de fornecimento é iniciado com a selecção da bebida desejada, por exemplo, por meio de uma tecla de um teclado do dispositivo de selecção de bebidas 7. 0 sinal representativo da bebida seleccionada é comunicado à unidade de controlo 6.

Depois de receber o sinal representativo da bebida seleccionada, a unidade de controlo 6 fornece, de uma forma conhecida, o carregamento da medida do produto, se necessário (isto não é necessário, por exemplo, para o bule) . A unidade de controlo faz arrancar, então, a bomba 8 e activa a válvula electromagnética 16 correspondente à bebida seleccionada. A água fria, impelida pela bomba 8, entra na caldeira 1 através do transdutor 11 e empurra a água quente na direcção da salda 15. A água quente, de seguida, continua, de forma conhecida, para o fornecedor corre spondente à bebida seleccionada.

Uma vez que a preparação de cada bebida requer uma determinada quantidade de água quente, a energia que é necessária para a preparação da bebida pode ser considerada um componente, da mesma maneira que a água ou os ingredientes nutritivos que compõem a bebida.

Esta energia é igual à energia que é extraída da caldeira 1 durante a preparação da bebida, que é igual à diferença entre a energia que é retirada da caldeira 1 e a energia que é fornecida à mesma para preparar a bebida, que por sua vez, é proporcional à quantidade de água que é substituída na caldeira, bem como à diferença de temperatura entre a água quente removida e a água fria introduzida.

Uma vez que a quantidade de água utilizada é determinada pelo tipo de bebida a ser fornecida e as temperaturas podem ser conhecidas, por exemplo, por meio dos primeiro e segundo sensores de temperatura 13, 14, a energia extraída da caldeira para a preparação de cada bebida pode ser determinada.

Além disso, tendo em conta que foi percebido que a temperatura da água introduzida no interior da caldeira 1 é substancialmente constante, por exemplo 15°C ± 2°C, a temperatura de entrada pode ser aproximada com boa precisão por um valor constante e, de acordo para uma possível concretização, a máquina de café 10 pode, portanto, ser construída sem o segundo sensor de temperatura 13 ou o seu sinal pode ser ignorado.

Além disso, uma vez que a temperatura à qual a água é extraída da caldeira 1 tem de ser substancialmente constante, por exemplo, cerca de 90°C, a temperatura de extracção pode ser aproximada por um valor constante.

Puramente para fins de cálculo de acordo com a presente invenção, o valor da temperatura detectada pelo primeiro sensor de temperatura 14 pode, por conseguinte, também ser ignorado e, na prática, pode ser usado puramente para evitar o sobreaquecimento.

Se for decidido considerar tanto a temperatura de entrada como a temperatura de extracção como valores constantes, uma vez que a quantidade de água necessária para preparar cada bebida é conhecida, a quantidade de calor extraída do aquecedor 1 pode, portanto, ser aproximada por um valor constante.

Quando os sinais de dados do primeiro sensor de temperatura 14 e/ou do segundo sensor de temperatura 13 estão disponíveis, o valor pode ser determinado com mais precisão em qualquer momento.

Uma vez que, em teoria, a alimentação de água para a preparação de cada bebida tem de ter lugar a uma velocidade de circulação pré-determinada, será, em teoria, possível determinar a potência extraída da caldeira 1 para a preparação de cada bebida.

Na prática, no entanto, o caudal de água realmente utilizado para a preparação de cada bebida pode variar. Por exemplo, o tamanho da partícula de café em pó pode variar como resultado de variações na humidade do ar: se a configuração da máquina de café não está oportunamente ajustada, a variação no tempo de fornecimento de bebida em relação ao tempo teórico também pode ser considerável.

Outras causas de variação do tempo de fornecimento podem ser, por exemplo, resíduos de produto a asfixiar as condutas de alimentação.

Nestes casos, uma estimativa mais precisa da potência extraída da caldeira 1 pode ser obtida utilizando o sinal gerado pelo transdutor de caudal 11. A unidade de controlo 6 compreende, portanto, meios que permitem detectar variações precisas no caudal do fluxo fornecido com base no sinal gerado pelo transdutor de caudal 11. 0 transdutor de caudal 11 permite, assim, que a potência cedida pelo aquecedor 2 à caldeira 1 seja modulada não dependendo da potência média extraída da caldeira 1 durante toda a operação de alimentação, mas da potência instantânea, na prática a potência extraída durante um único impulso do transdutor de caudal 11.

Um método mais preciso para calcular a energia extraída da caldeira 1 pode, assim, providenciar, para cada impulso enviado pelo transdutor de caudal 11 à unidade de controlo 6, a detecção da temperatura de entrada e de saída, o cálculo da diferença de temperatura e, uma vez que a capacidade de calor de água e a quantidade (em massa ou volume) de água que corresponde a um impulso do transdutor 11 são conhecidos, a determinação da quantidade de calor extraída; a potência instantânea extraída pode ser calculada dividindo este valor (que é igual ao calor perdido pela caldeira 1 através da substituição de uma medida de água quente com uma medida igual de água fria) pelo tempo decorrido entre um e outro impulso. 0 cálculo acima definido pode ser simplificado, se uma ou mais das seguintes quantidades forem consideradas constantes: - o caudal de água necessário para cada bebida particular, - a densidade da água no intervalo de temperatura previsto; - a temperatura de saída de água; - a temperatura de entrada de água; - a capacidade de calor da água na gama prevista de temperatura e/ou pressão.

Neste caso, é possível associar a cada bebida uma "energia característica" Qc, que, na versão mais simplificada, depende apenas da bebida.

Por exemplo, uma quantidade de 25 g de café expresso italiano ristretto é fornecida para dentro de um copo em 25 s, a uma temperatura de 82°C,: tendo em conta as perdas de calor devido à dissipação, a água que é retida no grão utilizado, e a água residual que fica contida nas condutas que são esvaziadas após a conclusão do processo, determina-se que 50 g de água a 90°C são necessárias para produzir um tal café expresso. A energia total necessária, por conseguinte, será 4,36125 Wh.

De modo a que o aquecimento possa ocorrer em 25 s, é necessário desenvolver uma potência de 0,628 kw.

Da mesma forma, para um café crème (130 g de água a 90°C em 25 segundos) a energia caracterí stica Qc será 11,34 Wh, que é igual a uma potência teórica média de 1,6 kW entregue durante 25 s).

Para uma bebida solúvel, 100 g de água são fornecidos para um copo (em 12 s) ; 8,72 Wh (igual a uma potência média teórica de 2,6 kW entregues em 12 s) serão, portanto, necessários.

Para um chá, em que 200 g de água são fornecidos em 10 s, por meio de uma lança, a energia caracteristica Qc é 17,45 Wh (igual a uma potência de 6,3 kW entregue em 10 s) .

Se a potência absorvida Pp for definida como a potência que a caldeira 1 perde durante o fornecimento de bebidas, sem ter em conta os efeitos do aquecedor 2, é evidente que a potência absorvida Pp será igual à soma, momento a momento, da potência consumida para cada bebida a ser fornecida. A potência de alimentação à caldeira 1 é igual à potência entregue Pe emitida pelo aquecedor 2 e está limitada à potência máxima Pmax que pode ser entregue por este. É desejável que a potência entregue Pe tenha um valor tão próximo quanto possível da potência absorvida Pp, sem ultrapassar esta. A unidade de controlo 6 gera um sinal para aumentar e/ou reduzir a potência entregue Pe emitida pelo aquecedor 2 por meio de uma função que pode ter a potência absorvida Pp (ou a energia caracteristica Qe) como entrada.

Esta função é predefinida e está, por exemplo, armazenada na própria unidade de controlo 6.

Em máquinas de café conhecidas, a determinação do momento exacto no qual ligar e desligar o aquecedor 2 foi baseado em interacções complexas entre água fria e quente na caldeira 1.

Com a presente invenção, por outro lado, o comportamento dinâmico fluido da água no interior da caldeira 1 não afecta os momentos em que a potência fornecida Pe, entregue pelo aquecedor 2, é aumentada e/ou reduzida. A vantagem da presente invenção é, portanto, eliminar os atrasos e desvios que os fenómenos de dinâmica de fluidos acima mencionados produzem.

Ao definir a potência disponível Pd como a diferença entre a potência máxima Pmax e a potência entregue Pe, entregue pelo aquecedor 2, os momentos em que a potência entregue Pe, entregue pelo aquecedor 2, é aumentada e/ou reduzida são determinados pela verificação de uma ou mais das seguintes condições ao longo do tempo: - se PpãPmax, a unidade de controlo 6 atribui

Pe = Pp; se Pp>Pmax, a unidade de controlo 6 atribui

Pe = Pmax.

Neste caso Pp - Pmax representa uma potência que é retirada da caldeira 1 e não é compensada pelo aquecedor 2; a energia correspondente a essa potência não compensada será entregue pelo aquecedor 2 após a conclusão da oferta da bebida. 0 fornecimento ocorre, preferencialmente, a uma potência igual à potência máxima Pmax do aquecedor 2 durante o tempo necessário (o que depende do fornecimento simultâneo de outras bebidas durante a compensação).

Assim, para o fornecimento de uma única bebida para a qual PpãPmax, a unidade de controlo 6 irá definir Pe = Pp durante todo o período de fornecimento Te.

Para o fornecimento de uma única bebida para a qual PpáPmax que, por outro lado, a unidade de controlo 6 definirá Pe = Pmax durante todo o período de fornecimento Te e não desligará o aquecedor 2 até um momento posterior a Te, de modo a compensar a quantidade de calor que foi retirada da caldeira 1 e ainda não compensada por meio do aquecedor 2 . A determinação do momento em que o aquecedor 2 é desligado depende da função armazenada na unidade de controlo 6: quando, durante o passo de compensação, a função providencia Pe = Pmax, o período durante o qual o aquecedor 2 está ligado depois de realizado o fornecimento da bebida será o mínimo possível; outros valores de Pe são, no entanto, possíveis através da modulação da potência entregue Pe fornecida pelo aquecedor 2 de forma conhecida, desde que os correspondentes aumentos no tempo necessários para compensar a perda de calor da água no interior da caldeira 1 sejam tidos em conta.

Como exemplo de modulação, é possível dividir a operação em impulsos, por exemplo de período fixo, por exemplo, de 0,2 s e, durante cada impulso, variar a relação entre os intervalos durante os quais o aquecedor está ligado ou desligado.

Naturalmente, os cálculos que são necessários para avaliar os momentos em que se deverá aumentar e reduzir a potência fornecida Pe podem ser realizados no momento em que a bebida é seleccionada, desde que o caudal de alimentação seja considerado como sendo constante.

Se, por outro lado, quaisquer variações no caudal são para ser tidos em consideração, os cálculos devem ser realizados de modo substancialmente contínuo verificando se a potência absorvida Pp é maior do que, ou menor do que, a potência máxima Pmax e, possivelmente, pelo rastreio da energia que não foi compensada até àquele momento. A unidade de controlo 6 pode compreender uma função que determina a operação do aquecedor 2 ao longo do tempo, não através do ajuste da potência entregue Pe mas, por exemplo, a corrente, a tensão, ou qualquer outro parâmetro que, de maneira conhecida, tenha de ser definido a fim de controlar a potência entregue Pe fornecida pelo aquecedor 2.

As Figuras 3-6 ilustram graficamente o método acima descrito numa situação de fornecimento mostrada a titulo de exemplo, na Figura 3 em que uma primeira bebida A, por exemplo um café expresso, é fornecido do instante tl ao instante t4, uma segunda bebida B, por exemplo um chocolate, é fornecido do instante t2 ao instante t5, uma terceira bebida C, por exemplo um café crème, é fornecido do instante t3 ao instante t8, e uma quarta bebida D, por exemplo um chá, é fornecido do instante t6 ao instante t8. A Figura 3 mostra graficamente as potências Pp retiradas para cada bebida A, B, C, D, algebricamente somadas. 0 resultado da soma, que pode ser visto na Figura 4, mostra que a soma das potências Pp absorvidas da caldeira 1 é maior do que a potência máxima Pmax que pode ser fornecida pelo aquecedor 2, pelo menos nalguns períodos. A Figura 5 mostra os passos que a unidade de controlo 6 pode executar, ou seja, para manter o controlo da quantidade de calor que não tenha sido entregue e "transferi-lo" para o mais cedo possível.

Uma vez que a quantidade de calor é igual à potência multiplicada pelo tempo, isto é, à área das superfícies do gráfico, as superfícies indicadas pelas setas têm formas diferentes, mas a mesma área.

Mesmo que a potência retirada Pp retirada da caldeira 1 não possa ser completamente compensada por meio do aquecedor 2 uma vez que Pmax<Pp, a diferença é compensada o mais rapidamente possível, mantendo a água na caldeira 1 sempre em condições óptimas para outros fornecimentos. A curva do tempo da potência entregue Pe entregue pelo aquecedor 2 é mostrado na Figura 6. Deve notar-se que, de acordo com esta concretização, a quantidade de calor entregue nunca é maior do que o retirado, de modo a evitar o sobreaquecimento.

Claramente, a fim de satisfazer requisitos contingentes e específicos, uma pessoa especializada na técnica será capaz de aplicar muitas modificações e variantes às configurações descritas acima.

Por exemplo, como uma alternativa ou em adição ao transdutor de caudal a montante da caldeira 1, é possível dispor de um transdutor de caudal a jusante do mesmo, ou um transdutor de caudal disposto em cada conduta de abastecimento independente para permitir, por exemplo, o fornecimento simultâneo de várias bebidas. Neste último caso, naturalmente, o sinal representativo da saida de caudal da caldeira 1 será dado pela soma dos caudais individuais de saida de cada conduta de fornecimento. A potência entregue Pe também pode ser menor do que os valores indicados no texto, por exemplo, em vários pontos percentuais, por exemplo, entre 3% e 7%.

Da mesma maneira, com a potência entregue Pe, é possível considerar quer o valor da potência instantânea quer o valor médio dentro de um intervalo relativamente curto de tempo. Por exemplo, o aquecedor 2 pode ser formado de um modo tal que uma potência entregue Pe, que é menor do que a potência máxima Pmax, é obtida através da modulação do fornecimento de uma potência igual à potência máxima durante períodos curtos (por exemplo, de algumas centenas de milissegundos, por exemplo, 200 ms). A potência entregue Pe, que é menor do que a potência máxima Pmax, é assim obtida por meio da modulação da fracção de um período durante o qual a potência máxima é entregue. Dadas as inércias térmicas envolvidas, a modulação para um período tão curto é comparável a uma variação de potência contínua.

Este método de variação da potência entregue Pe, assim como métodos alternativos equivalentes a este, são, de facto, bem conhecido pelos especialistas na técnica. A compreensão da presente invenção e das respectivas reivindicações não deve, portanto, ser influenciada pela concretização particular adoptada para a modulação da potência fornecida Pe.

Da mesma maneira, todas as perdas de calor da caldeira 1 foram ignoradas nesta descrição. Tais perdas de calor aumentam o valor da potência absorvida Pp por uma quantidade que, numa primeira aproximação, é pequena e negligenciável, mas que pode, certamente, ser determinada para cada caldeira individual e cada intervalo de temperatura. Naturalmente, na prática, será possível definir uma função que tem em consideração estas e outras perdas.

No entanto, todas estas variantes e modificações estão incluídas dentro do âmbito de protecção da invenção como definida pelas reivindicações anexas.

Lisboa, 30 de Dezembro de 2014

Claims (12)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Um método para fornecimento de bebidas quentes compreendendo o fornecimento de água quente, em que o fornecimento de água quente compreende os passos: (a) proporcionar um dispositivo para o aquecimento de água, compreendendo o dispositivo: - uma caldeira (1) adequada para conter água e que compreende uma entrada (12) e uma saida (15) que são adequadas, respectivamente, para a introdução de água na caldeira (1) e para remover a água da mesma; um aquecedor (2) apropriado para fornecer energia à água contida na caldeira (1), de modo a aumentar a temperatura da água; - uma unidade de controlo (6) que pode gerar um sinal para o aumento da potência entregue (Pe) fornecida pelo aquecedor (2) e um sinal para a redução da mesma; um ou mais transdutores de caudal (1), que podem gerar sinais respectivos que são representativos do caudal de entrada e/ou de saida de água da caldeira (1), estando o transdutor de caudal (11) em comunicação de sinal com a unidade de controlo (6), a unidade de controlo (6) gera os sinais para o aumento e/ou a redução da potência entregue (Pe) fornecida pelo aquecedor (2) através do processamento do sinal que é representativo do caudal que é enviado pelo transdutor de caudal (11), o processamento ocorre por meio de uma função armazenada na unidade de controlo (6); caracterizado por a unidade de controlo (6) determina um valor representativo do total de energia não compensada pelo aquecedor (2), que é substancialmente igual ao integral ao longo do tempo da diferença entre a potência absorvida (Pp) retirada à caldeira (1) e a potência entregue (Pe) fornecida pelo aquecedor (2); em que quando o valor representativo do total de energia não compensada pelo aquecedor (2) é igual a zero, a potência entregue (Pe) nunca é superior à potência absorvida (Pp).
2. 2. Um método de acordo com a reivindicação precedente em que a referida função determina o momento em que a potência entregue (Pe) fornecida pelo aquecedor (2) é aumentada e/ou reduzida através da consideração de um ou mais parâmetros independentes seleccionados a partir do grupo que compreende: - o caudal da água admitido à caldeira (1); - a potência máxima (Pmax) que pode ser entregue pelo aquecedor (2); a diferença de temperatura da água entre a entrada da caldeira (1) e a saída da caldeira (1).
3. 3. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes compreendendo um ou mais transdutores de caudal (11) que podem gerar um sinal representativo do caudal de entrada de água e/ou do caudal de saída de água da caldeira (1), estando o transdutor de caudal (11) em comunicação de sinal com a unidade de controlo (6), em que a unidade de controlo (6) determina a potência absorvida (Pp) tirada na base do sinal representativo do caudal enviado pelo referido transdutor de caudal (11).
4. 4. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, compreendendo um primeiro sensor de temperatura (14) colocado na porção superior da caldeira (1), estando a primeira sonda de temperatura (14) em comunicação de sinal com a unidade de controlo (6) a fim de enviar para a unidade de controlo (6) um sinal representativo da temperatura à qual a água é retirada da caldeira (1).
5. 5. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, compreendendo um segundo sensor de temperatura (13) colocado na vizinhança da entrada (12), estando a segunda sonda de temperatura (13) em comunicação de sinal com a unidade de controlo (6), a fim para enviar para a unidade de controlo (6) um sinal representativo da temperatura à qual a água é admitida na caldeira (1).
6. 6. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que, se a potência absorvida Pp é definida como a potência perdida pela caldeira (1) devido a substituição de água quente por água fria, devido ao fornecimento de água quente ao utilizador seleccionado, o método compreende os seguintes passos: (b) comparação de Pp com a potência máxima Pmax que pode ser entregue pelo aquecedor; (cl) se PpáPmax, a unidade de controlo (6) define Pe = Pp; (c2) se Pp>Pmax, a unidade de controlo (6) define Pe = Pmax.
7. 7. Um método de acordo com a reivindicação precedente em que a unidade de controlo calcula e armazena a variação ao longo do tempo da energia não compensada pelo aquecedor (2).
8. 8. Um método de acordo com a reivindicação precedente em que a variação ao longo do tempo da energia não compensada é substancialmente igual ao integral de Pp-Pe ao longo do tempo.
9. 9. Um método de acordo com a reivindicação precedente em que a unidade de controlo (6) define Pe de tal modo que a energia não compensada pelo aquecedor (2) é positiva ou zero.
10. 10. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 9, em que a unidade de controlo (6) define Pe>Pp exclusivamente para compensar a energia não compensada pelo aquecedor (2).
11. 11. Um método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes em que, a fim de compensar a energia não compensada pelo aquecedor (2), a unidade de controlo estabelece Pe=Pmax.
12. 12. Um dispositivo para fornecimento de bebidas quentes compreendendo um dispositivo para aquecimento de água que compreendende: - uma caldeira (1) adequada para conter água e que compreende uma entrada (12) e uma saida (15) que são adequadas, respectivamente, para a introdução de água na caldeira (1) e para a remoção de água da mesma; um aquecedor (2) apropriado para fornecer energia à água contida na caldeira (1) de modo a aumentar a temperatura da água; - uma unidade de controlo (6) que pode gerar um sinal para o aumento da potência entregue (Pe) fornecida pelo aquecedor (2) e um sinal para a redução da mesma; - um ou mais transdutores de caudal (1), que podem gerar sinais respectivos que são representativos do caudal de entrada e/ou saida de água da caldeira (1), estando o transdutor de caudal (11) em comunicação de sinal com a unidade de controlo (6), sendo a unidade de controlo (6) concebida para gerar os sinais para o aumento e/ou a redução da potência entregue (Pe) fornecida pelo aquecedor (2) pelo processamento do sinal que é representativo do caudal que é enviado pelo transdutor de caudal (11), ocorrendo o processamento por meio de uma função armazenada na unidade de controlo (6), caracterizada pelo facto da unidade de controlo (6) ser também concebida para: - determinar um valor representativo do total de energia não compensada pelo aquecedor (2), que é substancialmente igual ao integral no tempo das diferenças entre a potência absorvida (Pp) retirada da caldeira (1) e a potência entregue (Pe) fornecida pelo aquecedor (2); em que o valor representativo do total de energia não compensada pelo aquecedor (2) é igual a zero, a potência entregue (Pe) nunca é superior à potência absorvida (Pp). Lisboa, 30 de Dezembro de 2014