[Solucionado] Control de Resistencia calefactora 110v

Hola a todos, es mi primera vez comentando algo en el foro, me acabo de subscribir especialmente porque tengo una duda. necesito hacer un proyecto para la escuela, en si lo que quiero hacer es (utilizando tambien labview) un especie de boiler, utilizando 3 tanques. el primer tanque es el que contendrá el agua a temperatura normal, luego con una bomba de agua vaciare la cantidad de agua que el usuario eligió (la parte de labview me encargo yo) al segundo tanque, el cual es donde calentare el agua a una temperatura que el usuario elija por medio de labview(esa parte me encargo yo) utilizando una resistencia calefactora que trabaja a 110voltios, y el ultimo tanque se vaciara el agua ya calentada lista para ser usada para cualquier cosa que el usuario quiera (probablemente podría omitir este tanque). mi duda es, como puedo controlar la temperatura de la resistencia calefactora de 110v para que el agua se caliente a la temperatura que elija, eh leído posts de años anteriores, que se pueden utilizar triacs, dimmer, mosfets y pwm para lograr eso(por lo poco que se, los triac varian la potencia y los dimmers la corriente), el problema es que si, lo explican muy fácil y todo(probablemente sea porque yo no se mucho de esto), pero no tengo ni idea de que tipo de componentes usar (me refiero a que hay varios tipos de triacs y cosas asi) para lograr eso, ni como se conectan, ni el código que necesitaría. si alguien sabe algo sobre esto apreciaría mucho su ayuda, porfavor no digan algo como...."ya se han respondido este tipo de dudas...", si, se que ya hay posts de este tipo, pero son casos diferentes, y aparte si me dicen algo como.."puedes utilizar tal y tal comoponente...", apreciaría MUCHO de verdad que me explicaran como los podría conectar al arduino y entre si, para poder regular el funcionamiento de la resistencia. olvide decir que la temperatura la medire con un sensor de temmperatura DS18B20.
por ultimo aquí les dejo el tipo de bomba de agua que usare y la resistencia calefactora:
-mini bomba de agua dc, voltaje de operacion 3-9v, corriente 0.36A

-resistencia electrica para calentar agua 110v, capacidad para 20Litros

y si alguien piensa decir algo como..."pues casi casi quieres que hagamos el proyecto por ti"...pues no, pero a la vez si xD, lo digo porque admito que esta esta parte es la mas difícil, pero siendo sincero nunca eh usado triac ni nada de eso, así que realmente apreciaría que me ayudaran, o bien, sugiriendo otra forma de calentar el agua, pero que se pueda controlar, ya que quiero que se deje de calentar a cierta temperatura.
Gracias por todo.

Para controlar la bomba (al ser DC y de bajo voltaje), un MOSFET (con diodo "flyback") es lo más adecuado.

Para controlar la temperatura del agua... ¿tiene que ser tan exacto? Hablas de triacs y todo eso, sin saber la enorme pérdida energética que pueden causar debido a la potencia del calentador de agua. La masa (cantidad) de agua debería crear suficiente "inercia térmica" (capacidad de resistir el cambio de temperatura a determinada rapidez de intercambio de calor) como para no enfriarse tan rápido a la hora de apagar por completo el calentador. En este caso, lo que deja menor pérdida, es un relé que soporte el amperaje.

Para evitar una conmutación excesiva, cuando el agua alcanza la temperatura deseada, esta última debería tener un margen (tomando en cuenta que 100 grados centígrados viene siendo el máximo absoluto; más que eso ya es vapor) que le permita oscilar con el paso del tiempo. Al reducir las conmutaciones, reducimos el desgaste del contacto mecánico del relé (causado por los chispazos); sin dejar enfriar significativamente el agua. Si una vez alcanzada la temperatura el agua no es usada inmediatamente, sugeriría aislar térmicamente el tanque, para ahorrar más energía y prologar más la vida del relé (reitero: las chispas eventualmente llegan a destruir los contactos).
El mecanismo que acabo de proponer, es el mismo que utilizan las planchas y sartenes eléctricas.

Por lo que queda decir: el resto es relativamente sencillo.
Busca "DS18B20 arduino" en Google para aprender a obtener la temperatura (asegúrate que el termómetro pueda soportar al menos 120 grados centígrados), luego a cómo recibir datos del usuario; y partir de ahí ya tienes con qué para desarrollar la lógica de control.

Hola te recomiendo que tengas mucho cuidado con ese proyecto, las instalaciones en agua con tensiones de 110 voltios, son muy peligrosas sobre todo si tu instalacion electrica tiene una defectuosa puesta a tierra y/o carece de proteccion diferencial.
En lo que se refiere al tercer tanque deberás tener en cuenta mantener la temperatura en el, bastaría con una recirculacion con el segundo tanque cuando el agua baje de determinada temperatura.

Para el control con Triac y opto triac te aconsejo que veas el tutorial del playground donde casi tienes resuelto la gran mayoría del control. Es este Arduino AC Phase Control

Simpre que necesites algo busca de este modo : Lo dicen las normas que no has leído por cierto.
Google: Arduino lo_que_estoy_buscando

NOTA: ahora edita eso enlaces que has posteado de acuerdo a las Normas del foro.

muchas gracias a todos, al final me decidí por otro proyecto, el cual consta de un "enfriador" el cual el usuario elija la temperatura deseada, coloque lo que quiera enfriar en una plataforma horizontal, esta se mueva a un sensor lm35, y luego entre al "enfriador", el cual lo pienso hacer usando el modulo peltier, y luego regrese al usuario.

muchas gracias por haber respondido, la razón del cambio de proyecto no fue por no poder hacerlo (aunque admito que si me pareció complicado) ya que realmente me ayudaron sus respuestas, sino por la falta de tiempo que me queda para realizarlo, y realmente considero que tendría que invertir algo de tiempo en leer mas y probar usar el mosfet para la bomba de agua, al igual que el uso del triac y el uso del opto triac.

ahora lo "difícil" de mi nuevo proyecto seria parecido a mi problema anterior, como regulo el tiempo de encendido de los ventiladores que usare, dependiendo de la temperatura inicial medida por el sensor lm35. pero considero que es mas fácil, al menos esta vez no usare corriente alterna. lo anterior pienso hacerlo con ecuaciones diferenciales, si ya tengo la temperatura del objeto, y la del ambiente, podría calcular el tiempo de encendido necesario para llegar a la que el usuario desea. mis dudas son, podría medir la temperatura que hay dentro del "enfriador" con el sensor DS18B20, o bien con otro sensor lm35?, y, para utilizar los ventiladores y el modulo pentier, tendría que usar relays para poder controlar el encendido y apagado de ellos desde arduino verdad?,hasta donde tengo entendido el modulo pentier consume mucha corriente, así que no estoy seguro si el relay sea lo indicado.

Agradesco su tiempo en leer esto.

PD:probablemente tuve que haber hecho otro post ya que es otro proyecto, si es así, me disculpo de antemano.

ltfm1997@gmail.com:
como regulo el tiempo de encendido de los ventiladores que usare, dependiendo de la temperatura inicial medida por el sensor lm35.

¿Regular tiempo? ¿Lo vas a hacer por temperatura o por tiempo?

ltfm1997@gmail.com:
lo anterior pienso hacerlo con ecuaciones diferenciales, si ya tengo la temperatura del objeto, y la del ambiente, podría calcular el tiempo de encendido necesario para llegar a la que el usuario desea.

Olvidaste tomar en cuenta tres factores que de seguro van a complicar tu ecuación, pero creo yo que afectan considerablemente el cálculo:

  • Inercia térmica del agua: cuanta más, más tiempo se tardará en alcanzar la temperatura deseada. Es directamente proporcional a su masa (cantidad).
  • Rapidez con la que la celda Peltier absorbe calor: que usualmente es baja y tres veces más lenta que la refrigeración basada en compresión-evaporación (ej.: la refrigeradora doméstica). Se mide en unidad de potencia.
  • Intercambio de calor con el ambiente: cuanto más lenta sea la disminución de temperatura, más influyente es este intercambio. Dependiendo del grado de influencia, se puede llegar al punto en que cierta temperatura se vuelve inalcanzable; aunque en condiciones ideales, un Peltier es capaz de hasta congelar el agua y la humedad del aire. Una buen aislamiento térmico volvería este factor insignificante.

Además cabe destacar que una celda Peltier no brilla por su eficiencia, la cual ronda entre el 30 y 40 por ciento. Esto en resumidas cuentas da a entender que de todo el calor que expulsa, al menos el 60% es meramente producto del paso de la corriente eléctrica; el resto proviene de la que absorbe por la otra cara.

De todas formas, para lograr cierta temperatura mínima, la misma celda Peltier debe estar lo suficientemente refrigerada. En este caso, se recomienda usar al menos un disipador de calor activo de microprocesador de PC de escritorio; o algo mejor que eso.

Invertirle la polaridad anula (no permanentemente eso sí) el efecto refrigerador; solo actúa como calentador.

ltfm1997@gmail.com:
mis dudas son, podría medir la temperatura que hay dentro del "enfriador" con el sensor DS18B20, o bien con otro sensor lm35?

El concepto es similar el que expuse anteriormente.

ltfm1997@gmail.com:
y, para utilizar los ventiladores y el modulo pentier, tendría que usar relays para poder controlar el encendido y apagado de ellos desde arduino verdad?,hasta donde tengo entendido el modulo pentier consume mucha corriente, así que no estoy seguro si el relay sea lo indicado.

De hecho, ocurre lo mismo que con el calentador: la corriente que se maneja es tal que lo que dejaría menor pérdida es un interruptor mecánico. Y con mucha más razón si vas a utilizar varios en paralelo.

PD: perdona que te siga poniendo peros, mas esa es la dura realidad. Al menos mírale el lado positivo: no tendrás que lidiar con la peligrosa corriente alterna de la toma de corriente :slight_smile:

Lucario448:
Olvidaste tomar en cuenta tres factores que de seguro van a complicar tu ecuación, pero creo yo que afectan considerablemente el cálculo:

  • Inercia térmica del agua: cuanta más, más tiempo se tardará en alcanzar la temperatura deseada. Es directamente proporcional a su masa (cantidad).
  • Rapidez con la que la celda Peltier absorbe calor: que usualmente es baja y tres veces más lenta que la refrigeración basada en compresión-evaporación (ej.: la refrigeradora doméstica). Se mide en unidad de potencia.
  • Intercambio de calor con el ambiente: cuanto más lenta sea la disminución de temperatura, más influyente es este intercambio. Dependiendo del grado de influencia, se puede llegar al punto en que cierta temperatura se vuelve inalcanzable; aunque en condiciones ideales, un Peltier es capaz de hasta congelar el agua y la humedad del aire. Una buen aislamiento térmico volvería este factor insignificante.

muchas gracias por los consejos, me sirvieron de mucho. En el proyecto, no pienso enfriar específicamente agua, sino cualquier objeto que el usuario quiera enfriar, me podrías a consejar otra forma de saber el tiempo de encendido necesario de los ventiladores para que se llegue a 'x' temperatura?, de manera electrónica, pensaba en simplemente con el sensor de temperatura ds18b20, medir la temperatura del objeto, y en la programación con arduino, simplemente comparo esa temperatura con la requerida, y cuando estas sean iguales, paro los ventiladores. y otra cosa, pienso usar el ventilador alpine 11 de arctic, ya tiene un disipador de calor, sabes si con eso podria funcionar bien para el peltier?

ltfm1997@gmail.com:
me podrías a consejar otra forma de saber el tiempo de encendido necesario de los ventiladores para que se llegue a 'x' temperatura?

Pues, se me ocurre tal vez aplicando una idea similar a la del gestor de descargas: realizar la medición "al vuelo". La idea va así:

Realizas un muestreo por unidad de tiempo (usualmente por segundo): tomas una muestra de la magnitud a medir (temperatura en este caso); pasado exactamente un segundo tomas otra.
Calculas la diferencia y ahí obtienes una medida estilo "grados por segundo". No es exactamente una forma de medir la potencia de intercambio de calor (porque para eso hace falta averiguar la masa del objeto y también posiblemente qué tan rápido conduce ese calor).
Cabe destacar que dicho muestreo y cálculo se debe hacer continuamente; asumir que el "ritmo" siempre es constante, es un error.

Para el tiempo restante, calculas la diferencia entre la última muestra y la temperatura objetivo; y la divides entre la relación "grados por segundo". La unidad de tiempo del resultado, será determinada por la frecuencia de muestreo; en caso de ser cada segundo, entonces el resultado se da en segundos.

Si realizas los cálculos correctamente, quizá notarás un par de detalles muy interesantes:

  • Si la diferencia entre las muestras es negativa, el proceso está yendo en sentido contrario. En este caso, el tiempo restante no se puede calcular.
  • Si durante el proceso el tiempo restante no deja de crecer (hasta el punto del "desbordamiento"); muy posiblemente sea seña de que la temperatura objetivo es inalcanzable.

ltfm1997@gmail.com:
pienso usar el ventilador alpine 11 de arctic, ya tiene un disipador de calor, sabes si con eso podria funcionar bien para el peltier?

Tendría que verlo; y un "datasheet" de ser posible.