WO2014096932A1 - Aparato para eficientar y economizar energía y agua para usuarios de agua caliente - Google Patents

Aparato para eficientar y economizar energía y agua para usuarios de agua caliente Download PDF

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WO2014096932A1
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hot
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Juan Alberto de Jesús OROZCO-PÉREZ
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Orozco-Pérez Juan Alberto De Jes S
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    • F28D2020/0065—Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0086—Partitions

Definitions

  • the present invention relates to apparatus for efficient and economical energy and water. More particularly, to an apparatus for efficient and economical energy and water, for hot water users.
  • the devices for efficient consumption of hot water have been implemented in various ways throughout history.
  • a shower bath consumes between 60 and 150 liters of water. Most of the waste lies in the fact of keeping the supply open for example during the laundering stages. It is generally thought that when the keys are closed, it is difficult to reach the desired temperature again. On the other hand, a bath can be done with less than 20 liters.
  • a first objective of the present invention is to provide an apparatus for efficient and save energy and water.
  • a second objective of the invention is to provide an apparatus for efficient and economical energy and water at a low cost due to its easy manufacturing, small number of parts and easy installation.
  • Yet another objective of the present invention is to provide an apparatus for efficient and economical energy and light, compact and resistant water.
  • a further objective of the present invention is to employ an apparatus for efficient and economizing energy and water in existing hot water feeding apparatus.
  • Another objective of the present invention is to provide an apparatus for efficient and economical energy and water operation.
  • Another objective of the present invention is to provide a mixing vessel of the apparatus to efficiently and save energy and water of different dimensions appropriate to the requirements of each user.
  • Another objective of the present invention is to provide a mixing vessel of the apparatus for efficient and economizing energy and water where several storage chambers are used, connected in series to increase the preheated water storage capacity which will require a minimum volume of hot water to reach the desired temperature.
  • Still another object of the invention is to provide a manufacturing process for an apparatus for efficient and save energy and water.
  • an apparatus for efficient and economical energy and water characterized in that it comprises: (a) a mixing vessel, which in its back has a cold water inlet, a hot water inlet and an outlet of water at a desired temperature, which has an interior space that defines a passage of water, preferably containing three chambers for containing water at different temperatures arranged one above the other, incorporating ventilation tubes and water level sensors, where each chamber is separated from the adjacent one by means of chamber separators that have a certain slope and are connected to allow the passage of water between them by means of interconnection pipelines; consisting of a base and a top cover, joined by any known means, which are coupled to form a single thermally insulated piece; (b) an algebraic thermal sensor that generates the average temperature signal throughout the first chamber and sends it to the control board, where the algebraic thermal sensor is contained within the first chamber together with a dispersing tube that supplies hot and cold water from
  • Figure 1 shows a cross-sectional view with the general components of an apparatus for efficiency and saving of energy and water of the present invention with application to a shower.
  • Figure 2 shows an isometric right bottom view of the mixing vessel of the apparatus for energy efficiency and water saving of the present invention.
  • Figure 3 shows an isometric rear view of the mixing vessel of the apparatus for energy efficiency and water saving of the present invention.
  • Figure 4 shows a view of the algebraic thermal sensor of the apparatus for efficiency and saving of energy and water of the present invention.
  • Figure 5 shows an isometric front view of the control panel of the apparatus for efficiency and saving of energy and water of the present invention.
  • Figure 6 shows the operation graph of the time modulator of the dispenser of the apparatus for efficiency and saving of energy and water of the present invention.
  • Figure 7 shows the operation graph of the dispenser of the apparatus for efficient and economizing energy and water of the present invention, showing the ratio of on and off time required for proper operation.
  • Figure 8 shows the operation graph of the controls of the hot and cold water inlet valve module of the dispenser of the apparatus for efficiency and saving of energy and water of the present invention.
  • FIG. 9 shows the block diagram of the modules inside the control board to operate the apparatus to efficient and save energy and water. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION.
  • This apparatus comprises (a) an integral, substantially rectangular mixing vessel (1), preferably formed by a metal body (1A), with removable top cover (1 B) and which joins with the body 1A to form a single piece.
  • the body (1A) is manufactured, for example by means of punching, molding or welding to obtain a plurality of chambers, which in Figure 1 are illustrated as the chambers (3, 4, and 5), which are arranged in shape superimposed and separated by respective chamber separators (6 and 7), arranged with a slope determined preferably of 10% or higher, for direct water flow and heat transfer, which are joined by means of interconnection ducts (12 and 13 ) arranged at the bottom of each of the chamber dividers (6 and 7).
  • cold water means water equal to or less than room temperature. While the term “hot water” denotes water that has a temperature above 30 ° C.
  • the apparatus of the invention incorporates a hot fresh water inlet and a cold fresh water inlet to the apparatus comprising: a cold water inlet (23), a hot water inlet (22), an electric valve module ( 16), for example solenoid valves, which integrates a water access path and valve activation coils (17 and 18), a main water inlet pipe (21) composed of a first section that remains external (21 A) and a second section that is introduced into the mixing vessel (21 B); and a dispersing tube (14) which integrates water outlet nozzles establishing a circulating flow to a first storage chamber (3).
  • Said chamber also has a chamber ventilation tube (8) and an algebraic thermometer or thermal sensor (2).
  • the mixing vessel is completed with a second and third storage chambers (4 and 5) that are arranged on top of the first chamber superimposed and separated by chamber separators (6 and 7) where the first chamber joins the second chamber by a first interconnection pipe (6) and in turn the second chamber is connected to the third chamber by means of a second interconnection pipe (7), the mixing vessel on its exterior may or may not incorporate an insulator of any material to avoid thermal losses.
  • the mixing vessel (1) has an insulating fiberglass coating to increase the efficiency of the heating system as a whole.
  • control board (27) of which a control by means of an electronic circuit of the type of dosing control operating by pulses is preferred, wherein said control is composed of a general ignition switch (29), a power supply input (31), indicator lamps (28-A to 28-J), a temperature selector (30), a dynamic temperature indicator (28), full tank indicator (32), fault indicator of hot water (33), lack of cold water indicator (34), empty tank indicator (35), analogue temperature comparator (not illustrated), a dosing time modulator (not illustrated), a generator of PR clock pulse (not illustrated), a dispenser (not illustrated) signal output cables for electro levels (26), control lines of the algebraic thermal sensor (25), and lines for coil excitation (17 and 18) of the electric valve module (16).
  • the apparatus is further composed of a vent line (11) which is connected to a recovery tank (not illustrated) by means of the outlet (24) of the apparatus.
  • Water at the desired temperature is supplied by means of the water outlet pipe of the apparatus (19A) to the outlet valve (19), which is connected to an outlet pipe extension (19B) to terminate at the service entrance required, which is represented as a shower (20) for shower.
  • MIXING CONTAINER MIXING CONTAINER.
  • Figure 1 illustrates the general components of the apparatus for efficiency and saving of energy and water.
  • the apparatus of the invention incorporates an integral, substantially rectangular mixing vessel (1), preferably formed by a metal body (1A), with removable top cover (1B) and which are joined to form a single piece.
  • the body (1A) is punched or molded and solid to obtain a cavity containing chambers of which three chambers (3, 4, and 5) are preferred, arranged superimposed and separated by chamber separators (6 and 7), arranged with a slope determined preferably of 10% variation or greater, for the direct flow of water and heat transfer, which are joined by means of interconnection ducts (12 and 13) arranged in the lower part of each chamber (4 and 5).
  • the apparatus of the invention incorporates a water inlet to the apparatus composed of: a cold water inlet (23), a hot water inlet (22), an electric valve module (16) that integrates an access path of water and valve activation coils (17 and 18), a main water inlet tube (21) composed of a first section that remains external (21A) and a second section that is introduced into the mixing vessel (21 B) ; and a dispersing tube (14) which integrates water outlet nozzles arranged at a certain distance, establishing a circulating flow to a first storage chamber (3).
  • This chamber also has a chamber ventilation tube (8) and an algebraic thermal sensor (2) ⁇
  • the mixing vessel is completed with a second and third storage chambers (4 and 5) that are arranged on top of the first chamber superimposed and separated by chamber separators (6 and 7) where the first chamber joins the second chamber by a first interconnection pipe (6) and in turn the second chamber is connected to the third chamber by means of a second interconnection pipe (7), the mixing vessel in its exterior may or may not incorporate a fiber insulator of glass or any other material for Avoid thermal losses.
  • the mixing vessel (1) has an insulating fiberglass coating to increase the efficiency of the heating system as a whole.
  • the hot water coming from the heater enters through the hot water inlet (22) once the electric valve for hot water is opened, operated by the coil (17), this water passes through the connection tube between the module of valves (16) and the dispersing tube (14), to supply hot water to the mixing vessel (3).
  • the cold water (at room temperature) coming from the hydraulic network enters through the cold water inlet (23) once the electric valve for cold water (18) is opened, the quantity hot and cold water to be supplied is dosed by the control board, to meet the temperature requirement desired by the user;
  • the device will first have the preheated water contained in the chambers (4, and 5) of the mixing vessel, before admitting new water from the cold and hot water inlets. In this way, all the water that is normally wasted in prior art systems is used as a water source for the desired service, illustrated as a shower.
  • the algebraic thermal sensor (2) and the level sensors (15) emit a signal that allows to know the temperature and operability of the apparatus throughout the chamber 3, by means of the dynamic temperature indicator consisting of a set of ten lamps where the first two blue lamps (28-1 to 28-2) indicate that the water temperature is below the selected limit, the next two lamps blue and green color (28-3 to 28-4) indicates that the temperature of the water is already at the lower limit of the desired temperature, the next two green lamps (28-5 to 28-6) indicate that the water temperature is in the central range at the desired temperature, the next two green lamps and red (28-7 to 28-8) indicate that the water temperature is in the maximum of the desired range, and the last two red lamps (28-9 to 28-10) indicate that the water is above of the desired temperature, which means that when the dynamic temperature indicator shows at least one
  • control board has a red lamp
  • the temperature in the chamber 3 is not completely uniform, the foregoing derived from the fact that hot fresh water or cold fresh water is injected to the right side of the chamber, while water is supplied to an interconnection pipe (12) set temperature
  • the algebraic thermometer detects the temperature at different points and obtains a weighted average or average to set the temperature in the center of chamber 3 at outlet 17A at the desired service.
  • the control panel orders the opening of the electric valve for cold water (18) or for hot water (17) as appropriate and allows controlled entry of water necessary to obtain the desired temperature;
  • E.- The user opens the outlet valve (19) of the shower or tap (20) arranged in the lower part of the mixing vessel (1) allowing a circulating flow of water to be established due to gravity.
  • the circulation of hot water from the first chamber (3) is mixed with the water contained in the second chamber (4) and with the water of up to the third chamber (5) if necessary, being replenished by the water admitted by the module of electric water inlet valves (16) according to the signals emitted by the algebraic thermal sensor to the control board (27).
  • the present invention is therefore much less complex to assemble and therefore more economical.
  • the present invention presents a method of manufacturing the mixing vessel using only two metal sheets, joined by electric welding, flange connection or pressure joint, resulting in a single-piece apparatus that is easy and fast to manufacture as well as economical, Light and resistant, which may or may not be coated on the outside by thermal insulation of which fiberglass is preferred. Because the present invention uses simple sheet die cutting as a manufacturing method, it is affordable at both moderate and high production levels, in addition to the fact that using only two components to form the collector makes it extremely economical and lightweight.
  • the water in the pipe floods the first chamber 3 and begins to flow to the second chamber 4, as the flow of hot water increases, the cold water passes to the third chamber 5.
  • the arrangement of the water chambers of the present invention allows to be able to use the temperature gradients optimally.
  • FIG. 2 illustrates the apparatus in which the mixing vessel (1) can be seen the module of water inlet valves (16), water outlet tube (19A), the outlet valve (19) and the pipe extension water outlet (19B), towards the shower (20), where the outlet has a ventilation tube (20A) from the shower (20), which allows water to flow by gravity.
  • Figure 3 illustrates a rear view of the apparatus, where the water inlet valve module (16), water outlet tube (19A), the outlet valve (19) and the outlet tube extension of water (19B), towards the shower (20), where the outlet has a ventilation tube (20A) from the shower (20). Water fall to service is preferably by gravity.
  • FIG. 4 illustrates an isometric view of the algebraic thermal sensor (2) and its components, the algebraic thermal sensor consists of 5-15 semiconductors connected in series, in the representation of figure 4 a series of five is illustrated semiconductors between connected in series which works under the principle of conductivity of semiconductors, which is greatly affected by the temperature to which it is exposed, its manufacturing method requires that the batch of semiconductors be sectioned so that they impede - Driving at 40 ° C is maintained in a range of less than 0.5% variation which allows each of them arranged along the instrument to contribute to the value of the total impedance of the series circuit, which gives as a result an algebraic sum of impedances.
  • FIG 5 illustrates a control board (27) of which a dildo is preferred which regulates the operation of the apparatus through the coding of the signals emitted by the sensors, by means of an electronic circuit, wherein said controller is composed of a general power switch (29), a power supply input (31), a dynamic temperature indicator (28), a temperature selector 30), an analog temperature comparator (illustrated in Figure 6), a modulator of the time of the doser (illustrated in Figure 6), a pulse generator of the PR clock (illustrated in Figure 6), a doser (illustrated in Figure 6) and signal input cables of the algebraic thermal sensor (25), and the signal from the level sensors (26), and output cables to the valve module (16) to drive the valve coils (17 and 18).
  • a control board (27) of which a dildo is preferred which regulates the operation of the apparatus through the coding of the signals emitted by the sensors, by means of an electronic circuit, wherein said controller is composed of a general power switch (29
  • FIG 6 illustrates the block diagram of the control board (27) operating the apparatus.
  • the signal of the algebraic thermal sensor (25), the signals of the water level sensors (26) and the power supply input (31) enter the control board (27) and the control signals that activate the coils ( 17 and 18) of the inlet valve module (16).
  • the signal provided by the algebraic thermal sensor (25) is connected to the average temperature meter (36), the output of this is compared with the signal of the desired temperature selector (30) in the analog temperature comparator (37) and its once it sends the result of the comparison to the time modulator of the dispenser (38) and to the valve selector to be operated (39);
  • the dosing time modulator (38) using the pulse generator signal of the PR clock (40) and the analog temperature comparator signal (37) determine the pulse duration in the doser (41).
  • the dispenser (41) generates a synchronized pulse of the pulse generator (40) and the value requested by the time modulator of the doser (38).
  • this information is sent to the valve selector to be operated (39) which, using the information of the analogue temperature comparator (37), activates the hot (17) and cold (18) water coils, through the hot and cold water controls (42 and 43) respectively.
  • These controls include an ignition circuit that uses the concept of positive zero crossing and a shutdown circuit after the negative pulse, to ensure the life of the valves (see Figure 8).
  • the dynamic temperature indicator (28) is controlled by the dynamic control module (45) which receives the information from the analog temperature comparator (37), and finally the signal from the level sensors (26) enters the encoder of the position of the water level (46) that orders the forced start or stop of the system if necessary for the device to operate.
  • Figure 7 illustrates the operation graph of the time modulator of the dispenser (41) of the apparatus of the present invention, as a function of the temperature difference between that desired and that existing in the first chamber (3).
  • this circuit depending on how far the temperature of the first chamber (3) is from the set range of the desired temperature, defines the duration of the ignition pulse that the corresponding valve must have to approximate the temperature value desired as quickly as possible.
  • the hot water valve is operated for an approximate time of 0.4 seconds ( according to the graph).
  • the temperature of the first chamber (3) is found, for example at 48 ° C, the opening time of the cold water valve would be approximately 0.8 seconds as shown in the figure.
  • Figure 8 illustrates the operation graph of the doser (41) related to the required on and off time synchronized with the clock pulse generated by the pulse generator (40).
  • the clock pulse or reference pulse is synchronizes each time the operation of the valve module is required with the ignition pulse. Simultaneously the corresponding valve is activated and the valve will close after the defined time of activity elapses. If the appropriate temperature has not been reached, on the next clock or reference pulse, the valve is turned on again (opened) with the required duration provided by the modulator.
  • the corresponding valve will open at the rate of the duration of the clock or reference pulse, for example, first in 1.5 seconds, then After a few moments in 1 second, then 0.7 seconds, then 0.5 seconds and finally the valve opening stops, all of the above can be defined as a process of successive approximations with different volumes of water in each case to reach the desired temperature.
  • Each valve opening time provides a different volume.
  • Figure 9 illustrates the graph of the controls (42 and 43) that use an ignition circuit that uses the concept of positive zero crossing and a shutdown circuit after the negative pulse, to guarantee the life of the inlet valve module. This means that the operation of the valve coils will always operate with full cycles of the input voltage; achieving that never present inappropriate impedances at the time of connection. What would happen if I turned on the positive and turned off again on the negative and when the new pulse arrived I would find an impedance too low in the core of the coil, which would damage it.
  • the device consists of the following parts:
  • the first chamber separator is installed which already contains a perforation that houses the interconnection pipe, and another perforation that contains the ventilation tube, and is sealed with high temperature silicone;
  • the second chamber separator is placed which has three holes, the first one that houses the interconnection duct, and another that allows the passage of the ventilation tube of the first chamber and a third one that contains the ventilation tube of the second chamber, and is sealed with high temperature silicone;
  • the chamber relief tube is installed, which is connected to a water recovery vessel;
  • the lid of the mixing vessel is installed, which contains a perforation to contain three holes, the first that allows the passage of the ventilation tube of the first chamber, the second that allows the passage of the tube of the second chamber, and a third one containing the ventilation tube of the third chamber, and the water level sensors are installed inside the ventilation tube of the first chamber; the water level sensors and the algebraic thermal sensor are wired, having as outlet of the mixing vessel through the ventilation tube of the first chamber;
  • the container is installed on the bathroom wall, by means of the anchoring brackets and the hot and cold water inlets of the local network are connected; 10.- The cables of the water level sensors and the algebraic thermal sensor are guided to the control panel by means of a plastic gutter and connect; Y
  • control board is fixed to the wall of the bathroom and connected to the local electricity network covering the wiring with plastic gutter.
  • the maintenance of the apparatus to efficient and save energy and water comprises the following stages. a) Disconnect the control box from the local power grid; b) Disconnect the connections from the hydraulic network and drain the water contained in the storage chambers, c) Dismantle the apparatus from the wall, maintenance includes the successive washing of the mixing vessel, with dissolved chemical and biological agents, to remove scale and Algae and sanitize the mixing vessel.

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Abstract

Este invento se refiere a un sistema para eficientar y economizar energía y agua, caracterizado porque comprende: (a) un tanque de almacenamiento, el cual tiene una pluralidad de cámaras conectadas en serie, teniendo cada una de ellas una entrada/salida inferior contigua a la cámara adyacente, el tanque teniendo además una entrada para el suministro de agua fria y una salida para proporcionar agua a una temperatura determinada a un servicio; (b) una válvula dispuesta en cada una de las líneas de suministro de agua fría y caliente; (c) un termómetro algebraico, el cual detecta la temperatura del agua a lo largo de la primera cámara y envía una señal eléctrica a un controlador; y (d) un controla- dor, que incluye un dosificador, así como una entrada de una señal eléctrica procedente del termómetro y una salida de una señal eléctrica que se envía a las válvulas de agua caliente y fría.

Description

"APARATO PARA EFICIENTAR Y ECONOMIZAR ENERGIA Y AGUA PARA
USUARIOS PE AGUA CALIENTE"
ANTECEDENTES.
1. Campo de la invención.
La presente invención se relaciona con los aparatos para eficientar y economizar energía y agua. Más particularmente, a un aparato para eficientar y economizar energía y agua, para usuarios de agua caliente.
2. Antecedentes generales de la invención.
Los aparatos para eficientar el consumo de agua caliente han sido imple- mentados de diversas maneras a lo largo de la historia.
El uso tradicional de calentadores de combustión para la calefacción de agua de uso doméstico, industrial y comercial, así como de los modernos calentadores de agua solares y eléctricos son utilizados de manera cotidiana. Sin embargo, su utilización no ha satisfecho a la creciente conciencia social en materia ecológica, ya que su uso se limita al simple calentamiento del agua sin atender la cada vez creciente necesidad social de economizar energía y agua.
Dentro del uso cotidiano de agua caliente requerida en uso doméstico, industrial y comercial, por ejemplo en baños, cocinas, etc. se ha hecho costumbre abrir la llave o válvula y dejar correr el agua fría o tibia contenida dentro de la línea de suministro hasta obtener agua a una alta temperatura, la cual es entonces mezclada con agua fría para finalmente obtener la temperatura deseada. Toda esa agua contenida dentro de la línea de suministro antes de que alcance la temperatura deseada por el usuario, es desperdiciada en la mayoría de los casos, y solo en ocasiones aisladas es recolectada en cubetas para posteriormente ser utilizada para fines alternos como en servicios sanitarios, de jardín o para lavar patios y pisos. El agua que se desperdicia al esperar el calentamiento de la línea de agua caliente tiene un volumen que depende de las dimensiones de la línea de suministro. Sin embargo, el agua desperdiciada por dicho concepto se calcula en al menos entre 20 y 30 litros. Por otra parte, algunas estimaciones revelan que un baño en ducha consume entre 60 y 150 litros de agua, La mayor parte del desperdicio radica en el hecho de mantener abierto el suministro por ejemplo durante las etapas de enjabonamiento. Generalmente se piensa que cuando las llaves se cierran, es difícil volver a alcanzar la temperatura deseada. Por otra parte, un baño puede realizarse con menos de 20 litros.
Por otro lado, es común en las casas habitación que cuando alguien se está bañando y otro usuario abre una llave de la red, la temperatura del agua del servicio varía considerablemente llegando a ser molesto. Por ejemplo, al tirar del inodoro, disminuye el flujo de agua fría en la red y por tanto se incrementa drásticamente la temperatura del agua del sujeto que se ducha.
Además, mientras el agua caliente contenida en el calentador que va saliendo hacia el servicio, ésta es sustituida por agua fría. Lo anterior conlleva a que la temperatura baje significativamente dentro del calentador, lo que implica la necesidad de disponer de energía para recuperar la temperatura.
Se han realizado diversos estudios tendientes a /educir los grandes consumos de energía y agua, sin que se hayan obtenido resultados favorables, algunas referencias útiles para comparar la presente invención con el estado de la técnica incluyen las siguientes patentes. La patente China CN201680592, describe un dispositivo de precalentamiento del agua de un calentador de gas, en donde el dispositivo del calentador de agua de gas utiliza la alta temperatura de la combustión para precalentar el agua del grifo, de modo que reduce el consumo de agua
En resumen, el uso tradicional de calentadores de combustión para la calefacción de agua de uso doméstico, industrial y comercial, aún aquellos denominados de paso, así como el uso de los modernos calentadores de agua solares resultan insuficientes para lograr eficientar y economizar el consumo de energía y agua, ya que su capacidad de almacenamiento se restringe a la capacidad de su tanque interno Dicho problema técnico no ha podido ser resuelto por el arte previo. Por lo tanto, la invención descrita en este documento propone un aparato para eficientar y economizar energía y agua que comprende un recipiente de almacenamiento de manufactura optimizada, resultando en un aparato resistente, de bajo costo y fácil producción.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN.
Un primer objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un aparato para eficientar y economizar energía y agua.
Un segundo objetivo de la invención consiste en proporcionar un aparato para eficientar y economizar energía y agua con un bajo costo por su fácil manufactura, número reducido de piezas y de fácil instalación.
Aún otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un aparato para eficientar y economizar energía y agua ligero, compacto y resistente.
Otro objetivo más de la presente invención consiste en emplear un aparato para eficientar y economizar energía y agua en aparatos existentes de alimentación de agua caliente.
Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un aparato para eficientar y economizar energía y agua de sencilla operación.
Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un recipiente mezclador del aparato para eficientar y economizar energía y agua de diferentes dimensiones apropiadas para los requerimientos de cada usuario.
Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un recipien- te mezclador del aparato para eficientar y economizar energía y agua en donde se utilicen varias cámaras de almacenamiento, conectados en serie para aumentar la capacidad de almacenamiento del agua precalentada la cual requerirá un mínimo volumen de agua caliente para alcanzar la temperatura deseada.
Todavía otro objeto de la invención consiste en proporcionar un proceso de fabricación para un aparato para eficientar y economizar energía y agua. Los anteriores objetivos se alcanzan por medio de proporcionar un aparato para eficientar y economizar energía y agua caracterizado porque comprende: (a) un recipiente mezclador, que en su parte posterior tiene una entrada de agua fría, una entrada de agua caliente y una salida de agua a temperatura deseada, que tiene un espacio interior que define un pasaje de agua, conteniendo preferente- mente tres cámaras para contener agua a distinta temperatura dispuestas una encima de la otra, que incorporan tubos de ventilación y sensores de nivel de agua, en donde cada cámara se separa de la otra adyacente por medio de separadores de cámaras que tienen una pendiente determinada y están conectadas para permitir el paso del agua entre ellas por medio de ductos de intercone- xión; que consiste de una base y una cubierta superior, unidas por cualquier medio conocido, que se acoplan para formar una sola pieza aislada térmicamente; (b) un sensor térmico algebraico que genera la señal de temperatura promedio a lo largo de la primera cámara y la envía al tablero de control, en donde el sensor térmico algebraico se encuentra contenido dentro de la primera cámara junto con un tubo dispersor que suministra el agua fría y caliente proveniente del módulo de válvulas eléctricas de entrada; (c) una entrada de agua al aparato; y (d) un tablero de control, que consiste de un selector de temperatura, un botón de arranque y un juego de luminarias indicadoras, que regula el funcionamiento del aparato a través de la codificación de las señales emitidas por los sensores, por medio de un circuito electrónico.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS. La Figura 1 muestra una vista transversal con los componentes generales de un aparato para eficientar y economizar energía y agua de la presente invención con aplicación a una regadera para ducha.
La Figura 2 muestra una vista inferior derecha isométrica del recipiente mezclador del aparato para eficientar y economizar energía y agua de la presente invención.
La Figura 3 muestra una vista posterior isométrica del recipiente mezclador del aparato para eficientar y economizar energía y agua de la presente invención.
La Figura 4 muestra una vista del sensor térmico algebraico del aparato para eficientar y economizar energía y agua de la presente invención.
La Figura 5 muestra una vista frontal isométrica del tablero de control del aparato para eficientar y economizar energía y agua de la presente invención.
La Figura 6 muestra la gráfica de operación del modulador de tiempo del dosificador del aparato para eficientar y economizar energía y agua de la presente invención.
La Figura 7 muestra la gráfica de operación del dosificador del aparato para eficientar y economizar energía y agua de la presente invención, mostrando la relación de tiempo de encendido y apagado requeridos para la operación adecuada.
La Figura 8 muestra la gráfica de operación de los controles del módulo de válvulas de entrada de agua caliente y agua fría del dosificador del aparato para eficientar y economizar energía y agua de la presente invención.
La Figura 9 muestra el diagrama a bloques de los módulos dentro del tablero de control para operar el aparato para eficientar y economizar energía y agua. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN.
Como una solución a la necesidad de eficientar y economizar energía y agua, la presente invención se refiere a un aparato para eficientar y economizar energía y agua, optimizado, de simple manufactura y bajo costo. Este aparato comprende (a) un recipiente mezclador (1) integral, substancialmente rectangular, formado preferentemente por un cuerpo metálico (1A), con tapa superior desmontable (1 B) y que se une con el cuerpo 1A para formar una sola pieza. El cuerpo (1A) se fabrica, por ejemplo por medio de troquelado, moldeado ó soldado para obtener una pluralidad de cámaras, que en la figura 1 se ilustran como las cámaras (3, 4, y 5), las cuales están dispuestas en forma superpuestas y separadas por respectivos separadores de cámaras (6 y 7), dispuestos con una pendiente determinada preferentemente del 10% o superior, para el flujo directo de agua y transferencia de calor, que se unen por medio de ductos de interconexión (12 y 13) dispuestos en la parte inferior de cada uno de los separadores de cámaras (6 y 7).
Conforme a la presente invención por agua fría se entiende agua igual o inferior a la temperatura ambiente. En tanto que el término "agua caliente" denota agua que tiene una temperatura superior a 30°C.
Además, el aparato de la invención incorpora una entrada de agua fresca caliente y una entrada de agua fresca fría al aparato compuesto de: una entrada de agua fría (23), una entrada de agua caliente (22), un módulo de válvulas eléctricas (16), por ejemplo válvulas solenoides, que integra una vía de acceso de agua y bobinas de activación de válvulas (17 y 18), un tubo de entrada principal de agua (21) compuesto de una primera sección que permanece externa (21 A) y una segunda sección que se introduce al interior del recipiente mezclador (21 B); y un tubo dispersor (14) el cual integra boquillas de salida de agua estableciendo un flujo circulante a una primera cámara de almacenamiento (3). Dicha cámara cuenta además con un tubo de ventilación de cámara (8) y un termómetro ó sensor térmico algebraico (2). El recipiente mezclador se completa con una segunda y tercera cámaras de almacenamiento (4 y 5) que se están dispuestas encima de la primera cámara en forma superpuesta y separadas por separadores de cámaras (6 y 7) en donde la primer cámara se une a la segunda cámara por un primer ducto de interconexión (6) y a su vez la segunda cámara se une con la tercera cámara por medio de un segundo ducto de interconexión (7), el recipiente mezclador en su exterior puede o no incorporar un aislante de cualquier material para evitar pérdidas térmicas. En una realización preferida de la invención, el recipiente mezclador (1) cuenta con un recubrimiento aislante de fibra de vidrio para aumentar la eficiencia del sistema de calefacción en su conjunto.
El aparato se completa con un tablero de control (27) del que se prefiere un control por medio de un circuito electrónico del tipo de control dosificador que opera por pulsos, en donde dicho control se compone de un interruptor general de encendido (29), una entrada de alimentación eléctrica (31), unas lámparas indicadoras (28-A a 28-J), un selector de temperatura (30), un indicador dinámico de temperatura (28), indicador de tanque lleno (32), indicador de falta de agua caliente (33), indicador de falta de agua fría (34), indicador de tanque vacío (35), comparador analógico de temperaturas (no se ilustra), un modulador del tiempo del dosificador (no se ilustra), un generador de pulso del reloj PR (no se ilustra), un dosificador (no se ilustra) unos cables de salida de señal para los electro niveles (26), líneas de control del sensor térmico algebraico (25), y lineas para la excitación de las bobinas (17 y 18) del módulo de válvulas eléctricas (16).
El aparato se compone además de una línea de desfogue (11) la cual se conecta a un tanque de recuperación (no se ilustra) por medio de la salida (24) del aparato.
El agua a temperatura deseada es suministrada por medio del tubo de salida de agua del aparato (19A) hacia la válvula de salida (19), la cual está conectada a una extensión de tubo de salida (19B) para terminar en la entrada al servicio requerido, el cual se representa como una regadera (20) para ducha. RECIPIENTE MEZCLADOR.
La Figura 1 se ilustra los componentes generales del aparato para eficien- tar y economizar energía y agua. El aparato de la invención incorpora un recipiente mezclador (1) integral, substancialmente rectangular, formado preferentemente por un cuerpo metálico (1A), con tapa superior desmontable (1B) y que se unen para formar una sola pieza. El cuerpo (1A) se troquela o moldea y sóida para obtener una cavidad que contiene cámaras de las que se prefiere tres cámaras (3, 4, y 5), dispuestas en forma superpuestas y separadas por separadores de cámaras (6 y 7), dispuestos con una pendiente determinada preferentemente del 10% de variación o superior, para el flujo directo de agua y transferencia de calor, que se unen por medio de ductos de interconexión (12 y 13) dispuestos en la parte inferior de cada cámara (4 y 5). Además, el aparato de la invención incorpora una entrada de agua al aparato compuesto de: una entrada de agua fría (23), una entrada de agua caliente (22), un modulo de válvulas eléctricas (16) que integra una vía de acceso de agua y bobinas de activación de válvulas (17 y 18), un tubo de entrada principal de agua (21) compuesto de una primera sección que permanece externa (21A) y una segunda sección que se introduce al interior del recipiente mezclador (21 B); y un tubo dispersor (14) el cual integra boquillas de salida de agua dispuestos a determinada distancia, estableciendo un flujo circulante a una primera cámara de almacenamiento (3). Dicha cámara cuenta además con un tubo de ventilación de cámara (8) y un sensor térmico algebraico (2)·
El recipiente mezclador se completa con una segunda y tercera cámaras de almacenamiento (4 y 5) que se están dispuestas encima de la primera cámara en forma superpuesta y separadas por separadores de cámaras (6 y 7) en donde la primer cámara se une a la segunda cámara por un primer ducto de interconexión (6) y a su vez la segunda cámara se une con la tercera cámara por medio de un segundo ducto de interconexión (7), el recipiente mezclador en su exterior puede o no incorporar un aislante de fibra de vidrio o de cualquier otro material para evitar pérdidas térmicas. En una realización preferida de la invención, el recipiente mezclador (1) cuenta con un recubrimiento aislante de fibra de vidrio para aumentar la eficiencia del sistema de calefacción en su conjunto.
El principio de operación del aparato se basa en el efecto térmico del agua, el cual se refiere al movimiento de un líquido producido por la convección térmica. Cuando un líquido se calienta sufre una expansión y disminuye su densidad por lo que tiende a subir como resultado del empuje hidrostático permaneciendo el agua caliente en la parte superior de la primera cámara (3) y enviando a la segunda cámara (4) el agua a temperatura más baja. En virtud de la disposición de los ductos de interconexión (12 y 13 el fenómeno convectivo es posible hacer que el agua más fría suba desde la primera cámara (3) a la segunda cámara (4) por un primer ducto de interconexión (12) y a su vez de la segunda cámara (4) hacia la tercera cámara (5) por medio de un segundo ducto de interconexión (13); para mejor ilustración, la figura 10 muestra líneas onduladas de diferente longitud de onda con la que se pretende representar que la cámara 3 tiene líquido con mayor energía (temperatura) y las cámaras 4 y 5 tienen agua con todavía menos energía (temperatura) mientras que simultáneamente se suministra agua fresca caliente y/o fría por el modulo de válvulas (16). El aparato opera de la siguiente manera:
A.- El agua caliente proveniente del calentador, entra por la entrada de agua caliente (22) una vez abierta la válvula eléctrica para agua caliente, operada por la bobina (17), esta agua pasa a través del tubo de conexión entre el módulo de válvulas (16) y el tubo dispersor (14), para suministrar agua caliente al recipiente mezclador (3). Por su parte a requerimiento del control (27), el agua fría (a temperatura ambiente) proveniente de la red hidráulica, entra por la entrada de agua fría (23) una vez abierta la válvula eléctrica para agua fría (18), la cantidad de agua fría y caliente a suministrarse es dosificada por el tablero de control, para cubrir el requerimiento de temperatura deseada por el usuario; el aparato dispondrá en primera instancia del agua precalentada contenida en las cámaras (4, y 5) del recipiente mezclador, antes de admitir nueva agua proveniente de las entradas de agua fría y caliente. De esta manera, toda el agua que normalmente se desperdicia en los sistemas de la técnica previa, se utiliza como fuente de agua para el servicio deseado, ilustrado como una ducha.
B.- El agua contenida en la primera cámara (3) sube a la segunda cámara (4) por efecto de la presión de agua de entrada, a través de un primer ducto de interconexión (12), y ya que la posición de dicho ducto se localiza en la parte inferior de la cámara (3), la circulación de agua será de aquella con temperatura más baja; a su vez de la segunda cámara (4) el mismo efecto se repetirá hacia la tercera cámara (5) por medio de un segundo ducto de interconexión (13), en donde las cámaras dispuestas en el interior del recipiente mezclador, conservarán agua a diferente temperatura, en donde el recipiente mezclador se encuentra debidamente aislado térmicamente para evitar pérdidas caloríficas;
C- Posteriormente el agua dentro del recipiente mezclador (1) es distribuida por el efecto térmico acumulándose el agua más caliente en la parte superior de la primera cámara (3), y el agua con menor grado de temperatura se acumula en la segunda cámara (4), para finalmente el agua a más baja temperatura con respecto al agua contenida en las dos cámaras anteriores se acumulará en la tercera cámara (5);
D.- Cuando el usuario requiere de agua caliente, selecciona la temperatura deseada del conjunto seleccionado que va de los 25°C a los 50°C por medio del selector de temperatura (30), y oprime el interruptor de encendido (29) contenido en el tablero de control (27), con esta acción, el sensor térmico algebraico (2) y los sensores de nivel (15) emiten una señal que permite conocer la temperatura y operabilidad del aparato a lo largo de la cámara 3, por medio del indicador dinámico de temperatura que se compone de un conjunto de diez lámparas en donde las primeras dos lámparas de color azul (28-1 a 28-2) indican que la temperatura del agua se encuentra abajo del límite seleccionado, las siguientes dos lámparas de color azul y verde (28-3 a 28-4) indica que la temperatura del agua ya se encuentra en el límite inferior de la temperatura deseada, las siguientes dos lámparas verdes (28-5 a 28-6) indican que la temperatura del agua se encuentra en el rango central a la temperatura deseada, las siguientes dos lámparas verde y roja (28-7 a 28-8) indican que la temperatura del agua se encuentra en el máximo del rango deseado, y las últimas dos lámparas de color rojo (28-9 a 28-10) indican que el agua se encuentra por encima de la temperatura deseada, lo que se traduce en que cuando el indicador dinámico de temperatura muestra al menos una lámpara verde encendida, la temperatura del agua ya se encuentra dentro del rango deseado.
Por otra parte el tablero de control dispone de una lámpara de color rojo
(32) que indica que el tanque está lleno de agua, de otra lámpara de color rojo
(33) indica que le falta agua caliente al aparato ( esto sucede cuando el calentador no envía agua caliente y la primera cámara ya se encuentra llena de agua), de otra lámpara de color rojo (34) que indica que le falta agua fría al aparato en la primera cámara (3), y de una última lámpara de color rojo (35) que indica que las cámaras del aparato se encuentran vacías.
Cabe señalar que la temperatura en la cámara 3 no es completamente uniforme, lo anterior derivado de que al lado derecho de la cámara se inyecta agua fresca caliente o agua fresca fría, mientras que por el ducto de interconexión (12) se suministra agua a una temperatura determinada. El termómetro algebraico entonces detecta la temperatura en diferentes puntos y obtiene un promedio ó promedio ponderado para establecer la temperatura en el centro de la cámara 3 en la salida 17A al servicio deseado.
. Cuando la temperatura del agua contenida en la primera cámara esta fuera de rango de la temperatura deseada, el tablero de control ordena la apertura de la válvula eléctrica para agua fría (18) o para agua caliente (17) según corresponda y permita la entrada controlada de agua necesaria para obtener la temperatura deseada; E.- El usuario abre la válvula de salida (19) de la regadera o grifo (20) dispuesta en la parte inferior del recipiente mezclador (1) permitiendo que se establezca un flujo circulante de agua por efecto de gravedad. La circulación de agua caliente desde la primera cámara (3) se mezcla con el agua contenida en la segunda cámara (4) y con el agua de hasta la tercera cámara (5) en caso necesario, siendo reabastecida por el agua admitida por el módulo de válvulas eléctricas de entrada de agua (16) de acuerdo con las señales que emite el sensor térmico algebraico al tablero de control (27).
De esta manera, sólo se reabastecerá el agua contenida dentro de la primera cámara de almacenamiento, lo que reduce considerablemente el uso de agua caliente proveniente del calentador.
La presente invención es por tanto mucho menos compleja de ensamblar y por lo tanto más económica.
La presente invención presenta un método de fabricación del recipiente mezclador usando tan sólo dos láminas metálicas, unidas por soldadura eléctrica, unión con brida o unión a presión, lo que resulta en un aparato de una sola pieza de fácil y rápida manufactura además de económico, ligero y resistente, el cual puede o no ser recubierto en su exterior por aislante térmico del que se prefiere fibra de vidrio. En virtud de que la presente invención utiliza el simple troquelado de lámina como método de fabricación, es costeable tanto a niveles de producción moderados como altos, además de que el uso de sólo dos componentes para formar el colector lo hace sumamente económico y ligero.
Cuando inicia el proceso de mezclado de agua, el agua de la tubería inunda la primera cámara 3 y comienza a fluir a la segunda cámara 4, a medida que aumenta el flujo de agua caliente, el agua fría pasa a la tercera cámara 5. La disposición de las cámaras de agua de la presente invención permite poder utilizar los gradientes de temperatura óptimamente.
ENTRADA DE AGUA
La Figura 2 ilustra el aparato en donde se aprecia el recipiente mezclador (1) el modulo de válvulas de entrada de agua (16), tubo de salida de agua (19A), la válvula de salida (19) y la extensión de tubo de salida de agua (19B), hacia la regadera (20), en donde la salida cuenta con un tubo de ventilación (20A) de la regadera (20), el cual permite que el agua fluya por gravedad.
SALIDA DE AGUA.
La Figura 3 ilustra una vista posterior del aparato, en donde se aprecia el modulo de válvulas de entrada de agua (16), tubo de salida de agua (19A), la válvula de salida (19) y la extensión de tubo de salida de agua (19B), hacia la regadera (20), en donde la salida cuenta con un tubo de ventilación (20A) de la regadera (20). La caída de agua al servicio es por gravedad preferentemente.
SENSOR TERMICO ALGEBRAICO La Figura 4 ilustra una vista isométrica del sensor térmico algebraico (2) y sus componentes, el sensor térmico algebraico consiste de entre 5-15 semiconductores conectados en serie, en la representación de la figura 4 se ¡lustra una serie de cinco semiconductores entre conectados en serie el cual funciona bajo el principio de conductividad de los semiconductores, la cual se ve afectada en gran forma por la temperatura a que se encuentra expuesto, su método de fabricación requiere que el lote de semiconductores sean seccionados para que su impedan- cia en conducción a 40°C se mantenga en un rango menor de un 0.5% de variación lo cual permite que cada uno de ellos dispuestos a lo largo del instrumento, contribuya con el valor de la impedancia total del circuito serie, lo que da por resultado una suma algebraica de impedancias.
TABLERO DE CONTROL. La Figura 5 ilustra un tablero de control (27) del que se prefiere un consolador que regula el funcionamiento del aparato a través de la codificación de las señales emitidas por los sensores, por medio de un circuito electrónico, en donde dicho controlador se compone de un interruptor general de encendido (29), una entrada de alimentación eléctrica (31), un indicador dinámico de temperatura (28), un selector de temperatura 30), un comparador analógico de temperaturas (ilustrado en la Figura 6), un modulador del tiempo del dosificador (ilustrado en la Figura 6), un generador de pulso del reloj PR (ilustrado en la Figura 6), un dosificador (ilustrado en la Figura 6) y unos cables de entrada de señal del sensor térmico algebraico (25), y la señal de los sensores de nivel (26), y cables de salida al módulo de válvulas (16) para excitar las bobinas de las válvulas (17 y 18).
La Figura 6 ilustra el diagrama a bloques del tablero de control (27) que opera el aparato. La señal del sensor térmico algebraico (25), las señales de los sensores de nivel de agua (26) y la entrada de alimentación eléctrica (31) entran al tablero de control (27) y salen las señales de control que activan las bobinas (17 y 18) del módulo de válvulas de entrada (16).
La señal que proporciona el sensor térmico algebraico (25) se conecta al medidor de temperatura promedio (36), la salida de esta se compara con la señal del selector de temperatura deseada (30) en el comparador analógico de temperaturas (37) y a su vez envía el resultado de la comparación al modulador del tiempo del dosificador (38)y al selector de válvula a operar (39); el modulador de tiempo del dosificador (38) utilizando la señal del generador de pulso del reloj PR (40) y la señal del comparador analógico de temperaturas (37) determinan la duración del pulso en el dosificador (41). Por su parte el dosificador (41) genera un pulso sincronizado del generador de pulso (40) y del valor solicitado por el modulador de tiempo del dosificador (38). En este punto, esta información es enviada al selector de válvulas a operar (39) el cual utilizando la información del comparador analógico de temperaturas (37) manda activar las bobinas de agua caliente (17) y fría (18), a través de los controles de agua fría y caliente (42 y 43) respectivamente. Estos controles incluyen un circuito de encendido que utilice el concepto de cruce por cero positivo y un circuito de apagado después del pulso negativo, para garantizar la vida de las válvulas (ver Figura 8).
El indicador dinámico de temperatura (28) es controlado por el módulo de control dinámico (45) el cual recibe la información del comparador analógico de temperaturas (37), y por último la señal de los sensores de nivel (26) entra al codificador de la posición del nivel del agua (46) que ordena el arranque o paro forzado del sistema en caso necesario para que opere el aparato.
La Figura 7 ilustra la gráfica de operación del modulador de tiempo del dosificador (41) del aparato de la presente invención, en función con la diferencia de temperaturas entre la deseada y la existente en la primera cámara (3).
Conforme a la presente invención este circuito dependiendo de qué tan fuera se encuentra la temperatura de la primera cámara (3) del rango establecido de la temperatura deseada, define la duración del pulso de encendido que debe tener la válvula correspondiente para aproximarse al valor de temperatura deseada lo más rápida posible.
Como se aprecia en la figura 7, si la temperatura de la cámara 3 se encuentra por debajo de la temperatura deseada del rango establecido, por ejemplo 40°C, se acciona la válvula de agua caliente durante un tiempo aproxi- mado de 0.4 segundos (según la gráfica). Por otro lado, si en un momento determinado, la temperatura de la primer cámara (3) se encontrara, por ejemplo en 48°C el tiempo de apertura de la válvula de agua fría sería de aproximadamente 0.8 segundos según se aprecia en la figura.
La Figura 8 ilustra la gráfica de operación del dosificador (41) relacionado el tiempo de encendido y apagado requerido sincronizado con el pulso de reloj generado por el generador de pulsos (40).
Como se aprecia en la Figura 8 el pulso de reloj o pulso de referencia, se sincroniza cada vez que se requiere la operación del módulo de válvula con el pulso de encendido. Simultáneamente se activa la válvula correspondiente y se cerrará la válvula luego que transcurra el tiempo definido de actividad. Si no se ha alcanzado la temperatura adecuada, en el siguiente pulso de reloj o referencia, vuelve a encenderse (abrirse) la válvula con la duración requerida que proporciona el modulador. Como se puede observar en la figura 8, en un inicio, cuando la temperatura está muy alejada de la temperatura deseada, al ritmo de la duración del pulso de reloj o referencia se abrirá la válvula correspondiente, por ejemplo, primero en 1.5 segundos, después de unos instantes en 1 segundo, luego 0.7 segundos, luego 0.5 segundos y finalmente se detiene la apertura de la válvula, todo lo anterior se puede definir como un proceso de aproximaciones sucesivas con diferentes volúmenes de agua en cada caso para alcanzar la temperatura deseada. Cada tiempo de apertura de la válvula proporciona un volumen diferente.
La Figura 9 ilustra la gráfica de los controles (42 y 43) que utilizan un circuito de encendido que utilice el concepto de cruce por cero positivo y un circuito de apagado después del pulso negativo, para garantizar la vida del módulo de válvulas de entrada. Lo anterior significa que la operación de las bobinas de las válvulas siempre va a operar con ciclos completos de la tensión de entrada; lográndose con ello que nunca presenten impedancias inadecuadas al momento de conectarse. Lo que sucedería si encendiera en el positivo y se apagara otra vez en el negativo y al llegar el nuevo pulso encontraría una impedancia demasiado baja en el núcleo de la bobina, lo que la dañaría.
El aparato se compone de las siguientes partes:
1. Recipiente mezclador de almacenamiento,
2. Sensor térmico algebraico,
3. Primera cámara,
4. Segunda cámara,
5. Tercera cámara, 6. Primer separador de cámaras,
7. Segundo separador de cámaras,
8. Tubo de ventilación de la primera cámara,
9. Tubo de ventilación de la segunda cámara,
10. Tubo de ventilación de la tercera cámara,
11. Tubo de desahogo de cámaras,
12. Primer ducto de interconexión,
13. Segundo ducto de interconexión,
14. Tubo dispersor con boquillas,
15. Sensores de nivel,
16. Módulo de válvulas de entrada de agua,
17. Bobina de la válvula eléctrica para agua caliente,
18. Bobina de la válvula eléctrica para agua fría,
19. Válvula de salida de agua del aparato,
19A Tubo de salida de agua caliente entre aparato y válvula de salida,
19B Tubo de salida de agua caliente entre válvula de salida y regadera
20. Regadera o grifo,
21. Tubo de alimentación principal,
21A Sección de tubo principal conectado al tubo dispersor,
21 B Sección de tubo principal conectado al modulo de válvulas,
22. Entrada de agua caliente,
23. Entrada de agua fría,
24. Salida de agua sobrante al tanque de recuperación
25. Líneas de control del sensor térmico algebraico,
26. Líneas de control de los sensores de nivel de agua,
27. Tablero de control,
28. Indicador dinámico de temperatura,
29. Interruptor de encendido,
30. Lector de temperatura deseada,
31. Entrada de alimentación eléctrica, 32. Indicador de recipiente mezclador lleno,
33. Indicador de falta de agua caliente,
34. Indicador de falta de agua fría,
35. Indicador de recipiente mezclador vacio,
36. Medidor de temperatura promedio,
37. Comparador analógico de temperaturas,
38. Modulador de tiempo del dosificador,'
39. Selector de válvula o válvulas a operar,
40. Generador de pulsos de reloj PR,
41. Dosificador,
42. Control de bobina de válvula de agua fría,
43. Control de bobina de válvula de agua caliente,
44. Fuente de alimentación de energía,
45. Control del indicador dinámico de temperatura,
46. Codificador de la posición del nivel del agua,
47. Tubo de ventilación de regadera, y
48. Soportes de anclaje.
EJEMPLOS
Ejemplo 1. Elaboración del aparato para eficientar y economizar energía y agua. Para la realización de la invención se siguió el siguiente método:
1. - Se cortaron hojas de lámina, calibre 22, hasta obtener un recipiente de forma sustancialmente rectangular para formar el cuerpo, dejando un su exterior una cavidad para contener el modulo de válvulas de entrada. De la misma forma se fabricó una tapa del mismo material, y se aislan con fibra de vidrio en su parte exterior en forma independiente;
2. - Se realizaron perforaciones en la parte posterior del recipiente y se colocó el modulo de válvulas, también se barreno la parte inferior y se colocó el tubo de salida de agua;
3. - Se colocó el tubo dispersor y se conecto al tubo principal de entrada de agua;
4. - Se instaló el sensor térmico algebraico sujetándolo con cinchos de plástico al tubo dispersor;
5. - Se instala el primer separador de cámaras el cual ya contiene una perforación que aloja el ducto de interconexión, y otra perforación que contiene el tubo de ventilación, y se sella con silicón de alta temperatura;
6. - Se coloca el segundo separador de cámaras el cual cuenta con tres orificios, el primero que aloja el ducto de interconexión, y otro que permite el paso del tubo de ventilación de la primera cámara y un tercero que contiene el tubo de ventilación de la segunda cámara, y se sella con silicón de alta temperatura;
7. - Se instala el tubo de desahogo de cámaras, el cual se conecta con un recipiente de recuperación de agua; 8.- Se instala la tapa del recipiente mezclador, la cual contiene una perforación para contener tres orificios, el primero que permite el paso del tubo de ventilación de la primera cámara, el segundo que permite el paso del tubo de la segunda cámara, y un tercero que contiene el tubo de ventilación de la tercera cámara, y se instalan los sensores de nivel de agua dentro del tubo de ventilación de la primera cámara; se cablean los sensores de nivel de agua y el sensor térmico algebraico, teniendo como salida del recipiente mezclador por el tubo de ventilación de la primera cámara;
9.- Se instala el recipiente en la pared del baño, por medio de los soportes de anclaje y se conectan las entradas de agua caliente y fría de la red local; 10.- Se guían los cables de los sensores de nivel de agua y el sensor térmico algebraico al tablero de control por medio de una canaleta plástica y se conectan; y
11.- Se fija a la pared del baño el tablero de control y se conecta a la red eléctrica local cubriendo el cableado con canaleta plástica.
Ejemplo 2. Mantenimiento.
El mantenimiento del aparato para eficientar y economizar energía y agua comprende las siguientes etapas. a) Desconectar la caja de control de la red eléctrica local; b) Desconectar las conexiones de la red hidráulica y drenar el agua contenida en las cámaras de almacenamiento, c) Desmontar el aparato de la pared, el mantenimiento incluye el lavado sucesivo del recipiente mezclador, con agentes químicos y biológicos disueltos, para remover incrustaciones y algas y sanitizar el recipiente mezclador. d) Verificar el buen funcionamiento del modulo de válvulas de entrada de agua, tanto de las válvulas como de las bobinas, y en su caso sustituir; e) Verificar el buen estado del los tubos de entrada y salida de agua y limpiarlos, y en su caso necesario sustituir; f) Verificar el buen estado del sensor térmico algebraico y de los sensores de nivel, y en caso necesario sustituir; g) Verificar el buen estado del tubo dispersor y limpiar las boquillas, y en caso necesario sustituir; h) Verificar el buen estado de la válvula de salida y regadera, y en caso necesario sustituir; i) Ensamblar nuevamente el recipiente mezclador con sus partes y acceso- rios y montar en la pared. j) Conectar las entradas de agua caliente y fría de la red local, y k) Conectar la red de energía local el tablero de control.
La anterior descripción incluye cualquier combinación o subcombinación de los elementos de diferentes especies y/o modalidades descritas en la presente.
Una persona con conocimientos técnicos en la materia reconocerá que estas características, y por lo tanto el alcance de esta divulgación deberá interpretarse a la luz de las siguiente reivindicaciones y cualquier equivalente de las mismas.

Claims

REIVINDICACIONES
1. - Un aparato para el control y suministro de agua a una temperatura determinada que procede de un calentador de agua que comprende:
- un tanque de almacenamiento, el cual tiene una pluralidad de cámaras conectadas en serie, dispuestas una sobre la otra, teniendo cada una de dichas cámaras una entrada/salida inferior contigua a la cámara adyacente, el tanque teniendo además una entrada para el suministro de agua fresca y una salida para proporcionar agua a una temperatura determinada a un servicio;
- una válvula solenoide dispuesta en cada una de las líneas de suministro de agua fresca caliente y agua fresca fría, dichas válvulas estando conectadas a la primera cámara del tanque;
- un termómetro algebraico, dispuesto en la primer cámara, el cual detecta la temperatura del agua a lo largo de la primera cámara y envía una señal eléctrica a un controlador; y
- un controlador, que incluye un dosificador, así como una entrada de una señal eléctrica procedente del termómetro y una salida de una señal eléctrica que se envía a las válvulas solenoides de agua fresca caliente y agua fresca fría.
2. - El aparato para el control y suministro de agua a una temperatura determinada que procede de un calentador de agua de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque la salida de servicio se ubica substancial- mente en el centro promedio de la primera cámara.
3. - Un termómetro algebraico, capaz de medir el promedio de la temperatura a lo largo de un tanque el sensor térmico algebraico que consiste de entre 5 y 15 semiconductores conectados en serie, en donde los semiconductores se seccionan para que su impedancia en conducción a 40°C se mantenga en un rango menor de un 0.5% de variación.
4.- Un tanque para separar agua caliente de agua fría y colocar el agua fría por arriba del agua caliente que comprende una pluralidad de cámaras conectadas en serie, dispuestas una sobre la otra, separadas por una pluralidad de separadores de cámaras, teniendo cada una de dichas cámaras una entrada/salida inferior contigua a la cámara adyacente, el tanque teniendo además una entrada para el suministro de agua fresca y una salida para proporcionar agua a una temperatura determinada a un servicio.
5.- El tanque para separar agua caliente de agua fría y colocar el agua fría por arriba del agua caliente de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la salida de servicio se ubica substancialmente en el centro promedio de la primera cámara.
6.- El tanque para separar agua caliente de agua fría y colocar el agua fría por arriba del agua caliente de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la primera cámara mezcladora, debe estar lo más próximo a la descarga del agua de servicio.
7.- El tanque para separar agua caliente de agua fría y colocar el agua fría por arriba del agua caliente de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque los separadores de cámaras (6 y 7), tienen una pendiente de al menos 10%.
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