BECA CONAIF 2009

Informes de progreso:

INFORME 3

10/09/2010

PROYECTO DE INNOVACION: DISPOSITIVO PARA ECONOMIZAR AGUA Y ENERGIA ====================================================================================

INFORME 3 DISPOSITIVO PARA AHORRAR AGUA Y ENERGIA MEJORAR PROGRAMACIÓN AUTÓMATA

AUTORES

REVISION / FECHA

NATURALEZA DE LA REVISION

A. Clemente / JM. Lorente

1 (10/09/2010)

Redacción del informe

A. Clemente / JM. Lorente

2 (23/09/2010)

Informe revisado por el CONAIF

Página 1 de 12

BECA CONAIF 2009

Informes de progreso:

INFORME 3

10/09/2010

PROYECTO DE INNOVACION: DISPOSITIVO PARA ECONOMIZAR AGUA Y ENERGIA ====================================================================================

1

ANTECEDENTES. -

03 oct 2009 a 23 feb 2010: primer periodo del proyecto de innovación. Actividades redactadas en el INFORME 1. Habilitar oficina y local para desarrollar el prototipo.

-

24 feb 2009 a 07 junio 2010: segundo período del proyecto de innovación. Actividades redactadas en el INFORME 2. Mejorar el diseño funcional y construir prototipos

-

08 junio 2010 a 10 septiembre 2010: tercer período del proyecto de innovación y objeto de análisis en el presente INFORME 3. Mejorar programación autómata.

2

OBJETIVOS.

Mantenida reunión de lanzamiento (08 oct 09) se deciden los objetivos a conseguir durante el periodo de la beca:

3

-

A partir de la idea original, de la que son autores los becarios, desarrollar un producto de consumo eficiente, basado en la instalación de un dispositivo sencillo que, aplicado al uso de los grifos mono-mando, ahorre agua y energía.

-

Patentar el dispositivo y/o establecer regalías.

-

Seleccionar y registrar una marca comercial para el producto.

-

Encontrar fabricantes y comercializadores del producto.

-

Introducir el producto en el mercado.

-

NUEVO OBJETIVO (07 jun 10): Incorporar al dispositivo otras funcionalidades relacionadas con la seguridad y control doméstico.

-

NUEVO OBJETIVO (31 ago 10): Buscar un “eslogan” que facilite la introducción comercial del producto.

PLANIFICACION. Debido al retraso del desarrollo del programa se reorganizan de nuevo los 6 períodos de informe: 1º

23 febrero:

Diseño funcional.

2º

07 junio:

Diseño funcional mejorado y construcción de prototipos. Estudio de mercado.

3º

06 septiembre:

Prueba de prototipos domésticos (piso). Instalación en vivienda unifamiliar. Mejoras en programación. Página 2 de 12

BECA CONAIF 2009

Informes de progreso:

INFORME 3

10/09/2010

PROYECTO DE INNOVACION: DISPOSITIVO PARA ECONOMIZAR AGUA Y ENERGIA ====================================================================================

Diseño prototipo negocio. Redacción contrato entre los solicitantes de la patente. 4º

04 octubre:

Instalar prototipo en negocio (peluquería). Estudio comparativo resultados en prototipos domésticos. Firma contrato entre los solicitantes de la patente. Redacción y solicitud de patente. Selección y registro de una marca comercial.

5º

2 noviembre:

Estudio comparativo resultados en prototipo negocio. Encuestas de satisfacción. Informe estudio de mercado ajustado a resultados satisfacción.

6º

12 noviembre:

Informe de fabricantes/comercializadores interesados.

19 noviembre

Presentación de resultados en Congreso CONAIF (Tarragona) Presentación de la marca comercial.

Motivos del retraso en TERCER período de informe: -

Programación PLC para identificación de eventos: consumo normal, consumo excesivo, fuga grande, fuga pequeña. Tiempos de recirculación, inhabilitación y enfriamiento.

-

Captación de caudales muy pequeños: Se presentaron dificultades con los fluxostatos comerciales para detectar pequeños caudales, por lo que ha sido necesario modificarlos. Se cree haber encontrado un nuevo diseño de un FLUXOESTATO económico, capaz de detectar caudales inferiores a 0,01 l/minuto (goteo de un grifo).

3.1

PLANIFICACIÓN GENERAL DEL PROYECTO. HITO:

Fecha final Realizado

-

Habilitar oficina y local para desarrollar el prototipo:

-

Mejorar funcionalidad / aplicación prototipo de economizador original: 23 feb 10 07 jun 10

-

Construir un prototipo portátil mejorado para demostraciones:

15 mar 10 (10 sep 10)

-

Instalar prototipo fijo en una un piso:

15 abr 10 07 jun 10

-

Instalar prototipo en una vivienda unifamiliar:

15 abr 10 05 ago 10

-

Instalar prototipo fijo en locales comerciales:

15 jul 10

Página 3 de 12

03 dic 09

03 dic 09

(30 sep 10)

BECA CONAIF 2009

Informes de progreso:

INFORME 3

10/09/2010

PROYECTO DE INNOVACION: DISPOSITIVO PARA ECONOMIZAR AGUA Y ENERGIA ====================================================================================

-

Hacer estudio de mercado:

15 abr 10 07 jun 10 Fecha final Realizado

-

Diseño de un prototipo final mejorado para comercialización:

15 jul 10

06 sep 10

-

Establecer condiciones de propiedad intelectual y/o participación:

15 may 10

En curso

-

Redacción y solicitud de patente:

04 oct 10

En curso

-

Selección y registro de una marca comercial:

02 nov 10

En curso

-

Hacer estudio comparativo entre el consumo sin/con economizador: 04 nov 10

En curso

-

Encuestas de satisfacción:

04 nov 10

-

Estudio de mercado ajustado a grado satisfacción:

02 nov 10

-

Informe comercializadores, patrocinadores, fabricantes…:

12 nov 10

-

Asistir a ferias, exposiciones, congresos:

18 nov 10

-

Informe final y presentación:

19 nov 10

3.2

PERIODO DE INFORME: (08 jun a 06 sep de 2010)

Actividad principal: Mejorar programación autómata. Actividades periodo de informe:

Realizado

-

Completar la programación del autómata:

31 may 10

-

Mejorar la captación de caudal:

30 may 10

-

Minimizar costes equipamiento:

31 ago 10

-

Completar la instalación en una vivienda unifamiliar:

05 ago 10

-

Redacción contrato solicitantes patente:

31 ago 10

-

Construir prototipo portátil:

En curso

-

Estudio de mercado de uso en viviendas:

En curso

-

Desarrollar instalación de un prototipo fijo en una peluquería:

En curso

-

Hacer estudio comparativo entre el consumo sin/con economizador:

En curso

-

Redacción tercer informe:

10 sep 10

Página 4 de 12

BECA CONAIF 2009

Informes de progreso:

INFORME 3

10/09/2010

PROYECTO DE INNOVACION: DISPOSITIVO PARA ECONOMIZAR AGUA Y ENERGIA ====================================================================================

3.2.1

DESARROLLO DE LAS ACTIVIDADES DEL PERIODO (07 jun a 06 sep de 2010).

Fig. 1: ESQUEMA ACTUALIZADO DEL DISPOSITIVO + Completar programación del autómata: •

Problema 1: El dispositivo debe ser muy fácil de manejo para el usuario, pero ha de permitir su reprogramación por un experto para adaptarlo a las preferencias de cada usuario.

•

Solución 1.1: Se ha establecido un único selector de mando para seleccionar sus tres estados de funcionamiento, y un puerto USB para programación remota desde PC.

Autómata, selector de mando y puerto USB incorporados a la caldera

Página 5 de 12

BECA CONAIF 2009

Informes de progreso:

INFORME 3

10/09/2010

PROYECTO DE INNOVACION: DISPOSITIVO PARA ECONOMIZAR AGUA Y ENERGIA ====================================================================================

•

Problema 2: Opcionalmente, el usuario puede desear conocer el estado del dispositivo, ON, OFF; OUT, RECIRCULANDO, ENFRIANDO, INHABILITADO, PENALIZACIÓN X USO EXCESIVO, BLOQUEO X USO EXCESIVO, BLOQUEO X FUGA, TEMPERATURA INICIAL DE RECIRCULACIÓN, TEMPERATURA FINAL, CICLOS DE USO CONTINUADO, ETC...

•

Solución 1.2: Se ha incorporado al autómata de un display que ofrece (opcionalmente) información del estado del equipo así como de parámetros de temperatura y ciclos de funcionamiento

Programación del Display (opcional) + Mejorar captación de caudal: •

Problema 3: Para un correcto funcionamiento de la recirculación es necesario captar caudal de entrada a la caldera inferior a 0,5 l/min. Probados varios flujostatos, (de paleta y de diafragma y electromagnéticos), ninguno de ellos fue capaz de actuar para un caudal de agua caliente inferior a 1,25 l/min.

•

Solución 1.3: Finalmente se optó por modificar un flujostato de báscula por paleta de 1,25 l/min (3.1); para ello, se colocó en posición vertical y se aumentó el peso de la paleta en el sentido del flujo y se desplazó el punto de aplicación del muelle, de modo que con un caudal de 0,5 l/min ya actúa. Ésta modificación manual de los flujostatos, así como la condición de colocarlo en posición vertical (paleta horizontal), puede encarecer y condicionar la instalación.

Fig. 2: Flujostato (3.1) modificado, instalado a la entrada de la caldera eléctica.

Página 6 de 12

BECA CONAIF 2009

Informes de progreso:

INFORME 3

10/09/2010

PROYECTO DE INNOVACION: DISPOSITIVO PARA ECONOMIZAR AGUA Y ENERGIA ====================================================================================

•

Problema 4: Puesto que el dispositivo ahorrador de agua y energía ha ampliado sus aplicaciones a la detección y eliminación de fugas, esto supone que ha de disponer de un flujostato (3.2) a la entrada de la vivienda inferior a 0,05 l/min (goteo de un grifo). Consultado el Estado de la Técnica, Se ha encontrado que existen flujostatos electrónicos capaces de detectar caudales desde 0,5 l/min (p.ej. SMC PF2W704T, que detecta el caudal por los Remolinos de Karman), pero no son capaces de detectar una fuga por goteo.

•

Solución 1.4: Fruto de la investigación se cree haber encontrado un novedoso sistema capaz de identificar fugas de agua por goteo de un grifo. En el esquema adjunto se representa su principio de funcionamiento.

Fig. 3: Flujostato capaz de detectar goteo grifo Esta idea, que ha surgido como necesidad, en caso de confirmarse su originalidad, se tratará de desarrollar durante la beca, para ello deberán superarse varios retos constructivos importantes: -

Cómo detectar un caudal de 0,05 l/min. en el tubo capilar.

-

Que el capilar no se obture con la cal.

-

Que sea económico.

+ Minimizar costes equipamiento: •

Problema 5: El funcionamiento ideal de la recirculación sería que ésta sólo se produjera mientras el agua caliente llega al grifo monomando abierto. Para conseguirlo sería necesario instalar una sonda de temperatura tipo PT100 en cada grifo y lo que es peor, transmitir su valor hasta el autómata, bien por cable o por radio-frecuencia. Como quiera que esta posibilidad no está contemplada, se buscó una alternativa que se aproximase a este resultado, para ello en el segundo informe se proponía la Solución 3.1: detectar la llegada de agua caliente a la bomba de recirculación. Esta solución proponía la instalación de dos sondas de temperatura, una en el punto T1 justo después de la válvula de corte y otra en el punto T2 anterior a la bomba de recirculación, lo que requería más cableado y otro módulo de entradas analógicas para PT100, encareciendo el dispositivo en un 15%.

•

Solución 1.5: Se está probando una opción que sólo precisa de una sonda Pt100 en el punto T2 (véase Fig 1), de modo que en el momento (t0) de iniciarse la recirculación se guarda la temperatura ACº en el tiempo t0 y se va comparando con la temperatura en ese mismo punto Página 7 de 12

BECA CONAIF 2009

Informes de progreso:

INFORME 3

10/09/2010

PROYECTO DE INNOVACION: DISPOSITIVO PARA ECONOMIZAR AGUA Y ENERGIA ====================================================================================

T2 durante la recirculación, y cuando alcanza BCº en el tiempo t1 y supera en XºC a ACº en el tiempo t0, se interrumpe la recirculación.

Pt100 en el punto T2 Si en T2

AºC en t1 > (BºC en t0 + XºC) => fin recirculación. t1 - t0 = tR Tiempo de recirculación

Actualmente, para no encarecer el dispositivo, la sonda se ha instalado en el exterior de la conducción hidráulica. Se está probando, obteniéndose tiempos de recirculación para el punto de consumo más alejado que varían entre los 15” y los 83” en función del valor AºC de partida y del parámetro XºC programado. Se está buscando un sistema económico para que la sonda Pt100 esté en contacto con el agua de modo que sea más eficaz. Si se confirma el buen funcionamiento de este sistema se ahorrará una sonda Pt100 T1 y un módulo de entradas analógicas lo que supone un ahorro del 15% en el dispositivo. En tal caso la única sonda utilizada pasará a denominarse T1. •

Solución 2.5: En caso de que la comparación de temperaturas propuesta no sea efectiva, la recirculación deberá interrumpirse al cabo de un tiempo denominado tiempo máximo de recirculación. Este tiempo deberá ser un promedio evaluado de los tiempos necesarios para todos los puntos de consumo. Para calcular el tiempo de recirculación en el prototipo instalado se han medido los tiempos necesarios para conseguir un incremento de Tª de 15ºC. En la tabla adjunta se representan los tiempos de recirculación necesarios dependiendo de la distancia a la caldera. Según esta tabla y tras una encuesta de satisfacción sobre todos los usuarios, se ha establecido un tiempo máximo de recirculación de 55”.

Tabla de tiempos de recirculación para un incremento de Tª de 15ºC. Página 8 de 12

BECA CONAIF 2009

Informes de progreso:

INFORME 3

10/09/2010

PROYECTO DE INNOVACION: DISPOSITIVO PARA ECONOMIZAR AGUA Y ENERGIA ====================================================================================

•

Problema 6: La detección de una demanda prioritaria de agua fría durante el tiempo de recirculación (t1) se había previsto controlar inicialmente mediante un presostato (6) que comprobase la caída de presión en el circuito de agua fría cuando se abre otro grifo. Puesto que en muchas instalaciones la presión de recirculación pR será muy baja (pR