Projeto para aquecedor de agua com termostato

[Humberto C.]

Boa tarde, pessoal.

 

Sr. moderador, se o tópico estiver fora do fórum correto peço, por favor, que o mova para a classificação certa.

 

Pessoal, vou dar um pequeno relato sobre mim - sou técnico em prótese dentária e tenho um laboratório pequeno em minha cidade. Para quem não é familiarizado com a confecção de próteses dentárias , eu explico e resumo que elas são confeccionadas por meio térmico, ou banho-maria, ou microondas, ou panelas elétricas polimerizadoras. São os 3 principais métodos.

Sejam pŕoteses parciais, totais ou protocolos ( vulgarmente chamados implantes ).

Eu uso o método do banho-maria convencional - panela comum, cheia dagua, em um determinado tempo para cozimento.

 

Aí é onde entra minha questão: o método das panelas elétricas é sensacional por automatizar o processo inteiro. A panela faz tudo pré-programado. Acontece que essas panelas são limitadas por quantidade de muflas ( são as fôrmas onde vão ser cozidas as próteses ) e são muito, muito caras!!!!!!!

A mais requisitada do mercado custa na faixa de 4 mil.

 

Tive uma ideia que me pareceu bem razoável para (quase ) automatizar o processo o qual uso.

 

Com um aquecedor ou ebulidor de água ( que tem muitos nomes como rabo-quente por exemplo ) ligado a um termostato que pudesse ligar e desligar. Seria mais ou menos assim

 

1 - 15 min ate a água atingir 65 graus ( o termostato desligaria o aquecedor )

2 - 60 min desligado

3 - ao atingir uns 58 graus o termostato ligaria de novo, uns 5 minutos ate 70 graus e desligaria novamente

4 - 60 min desligado e ligaria novamente ate 75 graus, então desligaria de novo

5 - mais 60 min desligado e ligaria novamente até 75 graus e desliga de novo

 

esse processo se repetiria por 4 vezes e pronto.

 

Mas o aquecedor, por ser uma resistência demanda uma corrente alta que os termostatos que pesquisei ao que parece não comportam.

 

alguém poderia me dar uma luz sobre esse projeto? Fiz um esboço pra poder entender melhor

[GuilhermeGB]

Se você já tiver um termostato que consiga automatizar todo esse processo, adicionar a carga da resistência é o menor dos problemas, é só usar um sistema de acionamento por relé. Mas primeiro você precisa determinar qual será o nível de potência dessa resistência que vai usar, resistências mais potentes podem aquecer um maior volume de água mais rápido, porém também consomem mais energia.

 

Lembrando também que para conseguir conservar a temperatura interna e evitar o gasto de energia desnecessário, o local onde ficará a água e a prótese precisarão de um isolação térmica bem eficiente. Por exemplo, nessa segunda etapa onde ela fica 60 minutos em banho maria, se não for bem isolado, a temperatura vai cair abaixo dos 58ºC (da terceira etapa) bem antes dos 60 minutos. Os equipamentos próprios para essa aplicação não são caros a toa, precisam ser muito bem projetados.

[Humberto C.]

Entendo. No caso eu acompanho o processo todo com termômetros ,não com o ebulidor mas no fogão mesmo em fogo baixo.

Ao deixar a panela tampada a temperatura demora muito a cair em 60 minutos, tipo de 75 graus , tampada, ela cai para 69 graus. Sempre.

Essas panelas elétricas nem desligam, elas conseguem manter a temperatura programada por horas sem desligar e religar. 

Como já trabalho com o método de banho Maria há anos ele é tão eficiente quanto, só não pode deixar subir aos 100 graus que o acrílico perde suas características de dureza e longevidade.

 

Agora o termostato já não tem relé?

O ebulidor que pretendo usar é daqueles simples, o meu tem potência de 1000W, e pelo que pesquisei corrente de 8A.

 

Esse segundo telé seria ligado ao termostato?

[.if]

Amigo , seu projeto é legal e semi simples. Você pode usar panela elétrica comum? Já ta bem estruturadinha e bunitinha... Só pra mornar a água penso que nem precisa do feio ebulidor.

Se forem só estes dados pra alimentar o sistema:

2 horas atrás, Humberto C. disse:

1 - 15 min ate a água atingir 65 graus ( o termostato desligaria o aquecedor )

2 - 60 min desligado

3 - ao atingir uns 58 graus o termostato ligaria de novo, uns 5 minutos ate 70 graus e desligaria novamente

4 - 60 min desligado e ligaria novamente ate 75 graus, então desligaria de novo

5 - mais 60 min desligado e ligaria novamente até 75 graus e desliga de novo

... fica bem simples programar um mc - pode até ser o famigerado arduino mesmo - A ideia de adaptar nesta panela um sensor de temperatura e um relé é bem minimalista. Se usar o sistema on-off fica trisimples a programação. No entanto caso precisão for precisa, há o sistema PID que é mais complexo (nunca vi, nem comi,  eu só ouço falar). Este sistema evita a tal inércia térmica que é quando a temperatura continua indo mesmo com a resistência desligada.

Possuis ou sentes vontade possuir conhecimento nesta área de microcontroladores, eletroeletrônica e afins?

De curiosidade... aquelas curvas 65..58..70..75..75 são exigências para a cura de seu produto? Bem como as temporizações? Fale mais sobre esta panela

2 horas atrás, Humberto C. disse:

são muito, muito caras!!!!!!!

A mais requisitada do mercado custa na faixa de 4 mil.

De repente a gente faz uma pra vender...

[Humberto C.]

Na verdade é porque naturalmente a temperatura na água vai caindo porque não há como manter a temperatura constante como nas panelas específicas. 

Eu uso um panelão enorme, pra comportar 9 litros. 

As panelas elétricas de cozinha são ruins porque a capacidade é muito pequena, geralmente eu faço de 3 a 4 fôrmas por vez, no panelão cabe. 

 

Nunca mexi com arduino. Não sei nem pra onde vai rsrsrs

 

Achei um produto parecido com o que quero

 

[Visitante]

@Humberto C. Por favor, os tempos tem que ser precisos ou a temperatura constante e com controle é mais importante? É bem fácil de resolver com um mínimo de material a um custo bem aceitável. Precisaria de um controlador simples, como um TIC17 da Fullgauge (o mais básico da linha), uma contactora de uns 25 A e uma resistência de imersão usada em fritadeiras elétricas (extremamente rápida e potente, o que economizará na energia, pois a água esquenta rápido e se desligará logo). Sobre a temperatura, basta dar um diferencial. Desliga com 60ºC e religa com 58ºC (por exemplo). Para ficar simples e com apenas esses 3 componentes, quando precisar subir a temperatura para 75ºC, terá que setá-la manualmente. Um detalhe importante é o calor residual depois que a contactora desliga. A temperatura irá subir alguns graus ainda e vai parar. Podes ir pegando esse aspecto com o tempo e setar alguns graus mais baixo, depois ela manterá sozinha bem próximo do desejado. Será uma curva de aprendizado. Eu digo que é bem simples e fácil, mas é porque já faço coisas do tipo. Mas podes executar de maneira bem descomplicada, apenas comprando os materiais corretos. Sobre a resistência, tem redonda e de vários tamanhos e potências.

[Humberto C.]

Essa caixinha é o tal "contator"? Basicamente é isso mesmo, amigo. Não foge disso. Precisão meeeesmo só se fosse na panela específica como mencionei. O método de micro-ondas é o mais problemático por muitas vezes explodir ou queimar a mufla, por isso não uso. 

Mas isso que você mostrou já me ajudaria. Só não sei ligar esse contator

 

Edit. Esses termostatos baratinhos de 50 reais não servem? 

[Visitante]

7 minutos atrás, Humberto C. disse:

Só não sei ligar esse contator

Podemos simplificar mais ainda. Dá para usar o cabeçote de um tacho de fritura. Vem pronto com termostato mecânico. Basta submergir na água e aprender a controlar a temperatura, já que é mecânico. Só não pode esquecer de desligar antes de tirar da água. Só precisa disso e que a tomada aguente 20 A em 220V. 

 

[Humberto C.]

Realmente 20A seria muito...  Eu teria que fazer um ajuste na tomada pra aguentar essa corrente enorme

Eu havia visto esse lance do contator num vídeo antigo vou tentar com sua primeira ideia, eu volto pra contar se eu conseguir 

[Visitante]

Mas para esse tipo de resistência, precisa suportar essa corrente. Tanto com contactora quanto com o cabeçote, é isso. Terá um aquecimento extremamente rápido, mas de alta potência, por curtos períodos. Mais minimalista que isso fica difícil. Mas dá para sofisticar com PID (proporcional, integral e derivativo) como sugerido por @.if , o que demandará muita configuração e várias tentativas e erros até acertar. Acertar os percentuais para água é bem demorado, mas depois de descobrir a fórmula correta, a temperatura fica estável em 100% do tempo. E é mais complexo de montar. Se na primeira sugestão disseste que não sabe ligar o controlador a uma contactora, então precisará de ajuda de um eletricista competente.

[.if]

Parece que no seu caso você apenas quer manter a temperatura constante e não esquentar submetê-lo a ondas de calor diferenciadas, certo?

A teoria do amigo @Mega Blaster  que eu carinhosamente chamo de

11 horas atrás, .if disse:

inércia térmica

10 horas atrás, Mega Blaster disse:

calor residual depois que a contactora desliga. A temperatura irá subir alguns graus ainda e vai parar. Podes ir pegando esse aspecto com o tempo e setar alguns graus mais baixo, depois ela manterá sozinha bem próximo do desejado. Será uma curva de aprendizado.

está totalmente correta. É o que o tal PID faria. Mas de fato isso já é feito com um controlador de temperatura que possui uma função meio que chamada autotuning (clique) . De fato alguns usam relé sólido ou triac. A ideia é fornecer parte da potência por todo o tempo o que é inviável fazer com o sistema relé/contato seco. A teoria é algo como a tal função faz todo o trabalho sujo do PID pra você. Ou seja, temporariamente ela aprende as condições do seu sistema desligando e ligando o relé, medindo a temperatura, sua curva e inércia e etc e depois ajusta automaticamente os parâmetros do PID o que faz controlar a potência aplicada anulando o efeito da inércia térmica.

Sendo assim ou assim sendo, a aquisição de tal controlador que você acha com facilidade me parece ser a opção mais eficiente ... Inova, Coel, Fullgauge são boas marcas

 

,,,

[Visitante]

Informa o tamanho do recipiente e como coloca as muflas dentro (com fotos, se possível). Me deu vontade de fabricar essa panela porque @.if está com a razão. Já configurei PID para temperadeiras de chocolate nas fábricas daqui. O autotuning ajuda a chegar mais perto do ideal com menos esforço. Sobre o controlador, usamos esse na indústria de chocolate. Muito competente.

[.if]

Puts...

"permite a execução de perfis personalizados de rampas e patamares para temperatura, com a programação de até 20 receitas de usuário ou até 180 segmentos."

É o que pensei inicialmente quando li os dados de entrada do projeto do autor.

Agora sim em definitivo...

[Humberto C.]

Bom dia, amigos. 

Na verdade não há necessidade de ser uma temperatura constante mantida através da parafernalha, apenas ligar e desligar em minutos programados. Só isso. 

 

Tava vendo uns vídeos do YouTube sobre a tal contatora, me pareceu um funcionamento tipo relé mas para altas correntes, me corrijam se eu estiver enganado.

 

Daí tarde da noite achei um vídeo de um camarada com uma montagem exatamente do jeito que eu perguntei: um termostato simples, uma resistência , um contator e um conjunto de 2 disjuntores. 

O único porém é a resistência que ele usou como exemplo , ele disse que era uma resistência mas nem parece por ser muito pequena. Não sei se o site permite link do Youtube, se permitir eu posto aqui.

 

[Visitante]

@Humberto C. Sim, permite. Pode postar. Aproveite e responda, por favor:

1 hora atrás, Mega Blaster disse:

Informa o tamanho do recipiente e como coloca as muflas dentro (com fotos, se possível).

Eu entendi perfeitamente o que quer e é extremamente fácil (pelo menos para eu). E sim, tem resistências de diversos tipos, tamanhos e potências. Consigo montar ou fabricar esse aparato de forma muito simples e bem funcional. Como exemplo, posso pegar uma panela grande, daquelas de restaurante, e pronto!

 

  

13 horas atrás, .if disse:

De repente a gente faz uma pra vender...

Putz! Não tinha visto isso! Agora tenho que pagar royalties!!..... rssssss

[Humberto C.]

O vídeo é esse, como você já trabalha na real é fichinha pra você :

você pode ver que é QUASE uma bobagem, mas mexer com eletricidade me dá medo.

Por isso não precisa ser de precisão , porque o gesso dentro da mufla funciona como um isolante térmico até certo ponto, daí quando começa a esquentar lá dentro ele não esfria nem tão cedo.

Fora a temperatura, no intervalo, pode até cair pra 59...58 graus mas no interior da mufla já chegou perto dos 70 graus e se mantém durante muito tempo. 

O único cuidado e pra não ferver a água, porque o peróxido de benzoíla - que é o componente da resina que a faz endurecer - ferve e perde suas propriedades.

Existe uma polimerizadora industrial que comporta mais de 30 muflas , essa é precisa ( 75 graus durante horas ) mas só por encomenda e custa na faixa de uns 15k.

Acho que tenho uma foto da minha panela aqui , é uma caçarola grande. Cabe até 3 muflas, laboratório pequeno , é suficiente 

 

Edit ela cabe 9 litros dagua

 

 

[Visitante]

É exatamente como pensei. E realmente, muito simples. Quanto está disposto a gastar? Consigo fazer isso e com boa precisão. E a panela pode ser bem maior.

 

EDIT:

 

Enfim, seu post número #5 é a solução pronta. Um controlador qualquer e o tempo marca no seu relógio. 

[Humberto C.]

Amigo, demorei a responder porque tô com meu pai no hospital.

Eu agradeço e pode ser que eu precise de sua experiencia profissional num futuro próximo, sim, pois morro de medo de eletricidade . Tô numa correria com meu pai de 80 anos e minha vida tá complicada, até meu horário de trabalho tá desorganizado , esta semana só pude trabalhar um dia.

Mas foi excelente as dicas de vcs e já sei onde ter contato. 

O meu muito obrigado pela gentileza da ajuda de todos vcs.

 

[Visitante]

4 horas atrás, Humberto C. disse:

tô com meu pai no hospital.

Não estressa amigo. É assim mesmo. Fique tranquilo e dê atenção à família. É a coisa mais importante da vida. Quando precisar, é só chegar.

[Sérgio Lembo]

Em 11/04/2024 às 16:49, Humberto C. disse:

1 - 15 min ate a água atingir 65 graus ( o termostato desligaria o aquecedor )

2 - 60 min desligado

3 - ao atingir uns 58 graus o termostato ligaria de novo, uns 5 minutos ate 70 graus e desligaria novamente

4 - 60 min desligado e ligaria novamente ate 75 graus, então desligaria de novo

5 - mais 60 min desligado e ligaria novamente até 75 graus e desliga de novo

Alguns esclarecimentos:

- A elevação inicial da temperatura tem que ser ao longo de 15 minutos? Algum problema se esta subir de forma mais rápida ou lenta?

- No item 2 fala em 60 minutos desligados e no 3 diz que se a temperatura estiver abaixo dos 58º o aquecedor deve subir até os 75º. No decorrer dos 60 minutos do item 2 a temperatura provavelmente ficará abaixo dos 58º. Deixa cair ao longo dos 60 minutos do item 2?

- Existe alguma preocupação em manter a temperatura estabilizada durante o processo ou basta aquecer até a temperatura desejada e, ao atingir a temperatura alvo, iniciar mais um ciclo de 60 minutos desligado? 

Quem conhece prótese é você, descreva nos mínimos detalhes o que espera dessa automação, essa descrição bem detalhada é o guia de todo o projeto.

Sobre o uso de contactora: Os sistemas de automação não suportam grandes potências. Então o que se faz é ligar um relé simples e barato e cabe ao relé ligar a contactora que pode ter capacidade para 20A, 50A ou até mesmo centenas de amperes. 

[Visitante]

6 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

cabe ao relé ligar a contactora

A contactora faz a função do relé. O controlador de temperatura é capaz de acioná-la sem auxilio. Apenas a potência deve passar somente por ela. Não vejo onde o relé se encaixa no caso.

[Sérgio Lembo]

23 minutos atrás, Mega Blaster disse:

A contactora faz a função do relé. O controlador de temperatura é capaz de acioná-la sem auxilio. Apenas a potência deve passar somente por ela. Não vejo onde o relé se encaixa no caso.

Então temos um relé incorporado ao controlador.

[Visitante]

7 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

temos um relé incorporado ao controlador.

Sim, tem. E dependendo do controlador, como os de refrigeração da Fullgauge (MT512 e TC900), toca um compressor de 2 HP's. Outros tem como opcional para algumas funções.

[Humberto C.]

Boa noite, amigos.

 

No caso, como eu tenho feito em banho Maria, o abaixamento da temperatura externamente, na água,  é tranquilo , a tampa da panela encaixa muito bem e segura o calor . Como eu disse , dentro da mufla, quando o gesso esquenta, ela está num valor quase constante, a água aquecer ligando e desligando é pra manter essa temperatura DENTRO da mufla.

As grandes polimerizadoras ligam e desligam dezenas de vezes mantendo a temperatura sempre em 75 graus

Esses valores de tempo que lhes dei foram meio sem noção porque eu uso cronômetro e termômetros. Mas nesse projetinho eu sei que a automatização vai mudar esses valores de tempo, isso eu já tinha noção. 

Creio que vai ficar mil vezes melhor no processo, porque o termostato vai fazer a minha função humana de ficar de tocaia , aferindo tempo e temperatura rsrsrsrs

[.if]

Geralmente não comento em tópico resolvido a não se quando me chamam ou .. sinto vontade .. como agora...

Só de curiosidade.. estes 75°C são bem amenos e de fato bem fácil de automatizar o controle. Porque não pode ser usada uma estufa comum ou com alguma convecção forçada pra manter a homogeneidade da temp? Porque tem que ser na água?