SARACS. Funcionamiento

CARACS es el Conmutador Automático para la Recirculación de ACS. Está remarcado con un rectángulo de color verde pálido en el siguiente esquema. En el punto de servicio en el que se quiera controlar el gasto de agua, habrá que colocar un CARACS. Este CARACS puede situarse justo antes de un grifo o en una bifurcación de cañerías en el techo de la instancia antes de distribuir el ACS en las diferentes tomas que pueden aparecer. Típicamente lavabos, pila, bidet, ducha…

Esquema de conexión de las diferentes partes de las que consta SARACS

Arranque en frío

Cuando el usuario de ACS abre el grifo del agua caliente, típicamente en el lavabo o en un bidé, el sensor de flujo de ACS (2) se activa. Si sólo se demanda agua fría, este dispositivo no se activa. Si se demanda ACS por debajo del umbral de detección, tampoco se activa.

El sensor activa la alimentación eléctrica del controlador del SARACS. Si es el primer uso por la mañana, todo el circuito de conducción del ACS hasta el grifo (7) está frío. El termostato de SARACS detecta, mediante su termosensor, que la temperatura del agua que se está sirviendo al usuario no ha alcanzado la temperatura de consumo. Es decir, que no está lo suficientemente caliente.

Mientras tanto, la electroválcula (3) estaba cerrada y la (5) abierta. Por lo tanto, el agua fluye fría a través de  la cañería del ACS y del grifo (7), de acurdo a la siguiente imagen.

Arranque en frío del SARACS

Entrada en recirculación

Tras esperar un instante y comprobar que no se trata de un uso esporádico puntual, el controlador activa las electroválvulas para 

  1. Conectar la toma de ACS de la pared con la toma de agua fría, abriendo la electroválcula (3).
  2. Cerrar la salida de ACS del grifo y no desperdiciar agua, cerrando la electroválvula (5).
Véase este comportamiento en la siguiente  imagen.
Recirculación de ACS, todavía fría, gracias a SARACS

Este comportamiento ocurre independientemente de si la demanda de agua fría está abierta o no, total o parcialmente. Es el caso típico de un grifo monomando abierto a medias, que demanda de ambos tipos de agua. Sí sólo se demanda de ACS y la demanda de agua fría está cerrada, externamente, el usuario observará que se solicita ACS y comienza a fluir el agua fría. Al poco tiempo, el flujo de ACS (todavía fría) se interrumpe súbitamente, dejando al grifo como si estuviera cerrado. Esto ocurre igualmente tanto si cierra como si vuelve a abrir reiteradamente el grifo demandando sólo ACS, como si mantiene la demanda, manteniendo el grifo permanentemente abierto.

Sólo saldrá agua fría si se abre la demanda de agua fría en el grifo. Esta agua fría provendrá, tanto de la que está circulando por la cañería de ACS, que todavía no ha alcanzado la temperatura de servicio, como por la del agua fría. Esto ocurre gracias a la combinación de las aperturas y cierres de las electroválvulas.

Espera a calefacción del circuito de ACS

La bomba (9) que se encuentra en el generador/acumulador de ACS remoto, ya estaba activa como consecuencia de la demanda de ACS, gracias a la activación del interruptor de flujo (10). Es el uso habitual para el que está destinada: refuerzo de presión de agua bajo demanda.

Esta bomba (9) mantiene la recirculación del ACS dado que sigue succionando agua fría desde la cañería de agua fría, sólo que ahora, el agua fría ya no proviene de la red pública de suministro, sino que es la misma que está impulsando a través de la cañería de ACS hasta el punto de consumo.

En este momento, el ACS está en recirculación calentando todo el circutio de ACS hasta el punto remoto de consumo.

En el punto de consumo remoto, el flujo ACS (todavía fría) que sale de la pared, será redirigido hacia el generador/acumulador de ACS a través de la toma de agua fría. Es decir, entrando por la toma de agua fría de la pared y en dirección al generador/acumulador de ACS.

 Recirculando el ACS, cada vez más caliente

La temperatura de todo el circuito de ACS va aumentando paulatinamente hasta que la temperatura en destino alcanza la de servicio.

Alcanzada la temperatura de consumo

 

Instante en el que se alcanza la temperatura de servicio del ACS en el punto de consumo

Se devolverá el grifo a su estado normal de funcionamiento cuando:

  1. Haya transcurrido un tiempo prudencial sin llegar el ACS a la temperatura de servicio.
  2. O bien el ACS alcance la temperatura de servicio. 

Cuando se alcance alguno de estos dos casos, la electroválvula (3) se cerrará y la electroválvula (5) se abrirá, dejando el grifo en su estado habitual: el circuito de ACS queda separado del circuito de agua fría y ambos completamente abiertos.

ACS con temperatura de servicio alcanzada en el punto de consumo

Funcionamiento externo

Desde el punto de vista del usuario que demanda ACS desde un PC que dispone de CARACS, el comportamiento del sistema sería el siguiente:

  1. El usuario abre el grifo de agua caliente y ve salir agua del grifo. El agua está fría todavía.
  2. Internamente se activa la fuente de alimentación, el termostato y las electroválvulas por este orden.
  3. Transcurrido ese tiempo inicial de actuación, el agua caliente se corta en seco.
  4. Mientras tanto, la bomba de refuerzo sigue oyéndose.
  5. Transcurrido un tiempo de calefacción de la tubería que transporta el ACS al PC, el ACS comenzaría a fluir de nuevo por el grifo de agua caliente, pero esta vez a temperatura de servicio.

Se cierra el grifo de ACS

En este escenario pueden suceder varias situaciones:

  • El usuario cierra el grifo (7) antes de que se produzca el corte por parte del CARACS para activar la recirculación del ACS. Se asume que la temperatura del flujo de ACS coincide con la temperatura ambiente en el PC y que esta está por debajo de la temperatura de servicio. Al cerrar el grifo, se produce la desconexión del interruptor de flujo general y la fuente de alimentación deja de funcionar. El termostato se queda sin energía. En este escenario, si la detección del cierre del grifo se produce cuando las dos electroválvulas:
    • Permanecían en estado de reposo, continuarán permaneciendo en él. 
    • Ya habían conmutado a recirculación, el sistema las volverá a dejar en el estado anterior de reposo.
En ambos casos, se para toda circulación de ACS. El sistema se ha comportado como si no existiera el CARACS.
  •  Se Cierra el grifo (7) después del corte de ACS por parte del CARACS pero se vuelve a abrir antes de que vuelva a permitir el flujo por haber alcanzado la temperatura de servicio o el tiempo de seguridad. 
Mientras el CARACS no alcance la temperatura de servicio o el tiempo de seguridad, externamente:
  • Se oirá a la bomba de refuerzo funcionar.
  • Cada vez que se abra el ACS del grifo (7) no saldrá nada de ACS. El SARACS estará recirculando el ACS de retorno a través de la propia tubería de agua fría de la instalación de agua potable presurizada de la vivienda. Por lo tanto, da igual lo que haga el usuario, el sistema ya ha iniciado la fase de recirculación y no parará hasta que el ACS llegue al punto de servicio con la temperatura programada o se produzca un time-out de seguridad.

En este caso, se puede abrir y cerrar repetidamente el grifo. En todas las ocasiones, el resultado será siempre el mismo: no saldrá nada de ACS.

  • Tras activarse la recirculación y dejar de salir ACS por el grifo, se puede dejar el grifo de ACS completamente cerrado, un poco abierto o completamente abierto. Al alcanzar la temperatura de servicio tarde o temprano, la recirculación se desactivará. Entonces el sistema presentará los siguientes comportamientos:

a.      Completamente cerrado. No saldrá nada de ACS y la bomba de recirculación se parará.

b.      Abierto muy poco. Es el caso típico de que no se haya cerrado correctamente el grifo de ACS o en un monomando se haya desplazado hacia el agua fría sin cerrar del todo la caliente. Si el flujo está por debajo del interruptor de flujo de la bomba, entonces, la bomba se parará y el agua fluirá muy despacio por el grifo. Si no se cierra, irá circulando el ACS que haya quedado remanente en el tubo hasta que se vacíe y comience a salir el agua fría, dado que muy posiblemente tampoco haya suficiente flujo para que se encienda el calentador del ACS.

c.      Completamente abierto. La bomba no dejará de funcionar y el agua caliente fluirá con normalidad.

En todos los casos, se puede mezclar el ACS con el agua fría como se estime oportuno, presentando un comportamiento habitual.

  •  Se cierra el grifo (7) después de reanudar el flujo externo de ACS. El flujo de agua se detiene y esto produce la desconexión del interruptor de flujo, lo que desactiva la fuente de alimentación. El termostato se queda sin energía y las dos electroválvulas permanecen en su estado de reposo. Se para toda circulación de ACS. El sistema se ha comportado como si no existiera el CARACS.
  • Se abre el grifo con mezcla de ACS y fría

Es el caso típico de las griferías monomando en las que el mando estéticamente está al medio e implícitamente suministra la mitad de agua fría y la mitad de ACS.

En este caso, si el monomando permite un flujo de ACS superior al umbral de activación de los interruptores automáticos, entonces, se activará la recirculación de ACS. Se conectará el circuito de ACS con el de agua fría, no entrará agua por la entrada de ACS del monomando y esa entrada pasará a alimentar también la entrada de agua fría de del monomando.

Como consecuencia, parte del ACS saldrá por el agua fría y, dependiendo del caudal generado por la bomba de refuerzo, incluso podría volver parte del ACS a través del retorno de agua fría y parte perderse por el grifo. Por ejemplo, dependiendo de la apertura del grifo, podría estar saliendo un 20% de ACS templada o fría por el grifo y estar retornando un 80% por la cañería de agua fría. Obviamente, desde la calle estaría entrando el 20% del caudal total que está saliendo por el grifo.

Si en esas circunstancias se cerrara el grifo, el agua que se estaba perdiendo por el grifo, retornaría a través de las tuberías de agua fría a la bomba de refuerzo.

  • Se abre sólo el agua caliente del grifo D del lavabo por segunda vez tras haber abierto por primera vez el grifo de ACS.

Si la temperatura del agua está por

  • Debajo del límite inferior del sensor. El agua se considera fría, aunque no lo esté del todo y, por lo tanto, se vuelve a repetir el proceso descrito anteriormente en el punto Funcionamiento externo.
  • Encima de la temperatura de servicio ACS. Las válvulas no se activarán y el grifo funcionará con normalidad. El agua fluirá caliente enseguida, sin esperar a que se vuelva a la recirculación.

Si el tiempo transcurrido desde el primer uso es considerable y el ACS se enfría en la tubería hasta alcanzar una temperatura inferior a la de servicio, se considerará el siguiente uso como un Primer Uso a todos los efectos.

A continuación, se muestra un vídeo en el que se muestra un plano sostenido de un ciclo de funcionamiento habitual del SARACS. 

En el vídeo se muestra un CARACS basado en interruptor de flujo (dispositivo rojo) que activa a una fuente de alimentación de bajo consumo (cajita en blanco) conectada a la red eléctrica. El sistema conmuta el flujo del agua cerrando el ACS en el grifo y recirculando el ACS a través de la tubería de agua fría, en sentido inverso, hacia el calentador de ACS, mediante el empleo de las dos electroválvulas blancas que están unidas a las conexiones T de bronce.

La electrónica de control de todo el dispositivo no se puede observar desde este punto de vista al encontrarse debajo de la fuente de alimentación blanca.

CARACS basado en válvulas monoestables e interruptor de flujo con alimentación por red

A continuación, se muestra un vídeo en el que se muestra un plano sostenido de un ciclo de funcionamiento habitual del SARACS. En este caso, el sistema es el mismo, pero implementado mediante válvulas biestables, empleando un hidrogenerador y un sistema que funciona a baterías. En este caso se han empleado baterías Lipo en serie de 3.7V.

CARACS autónoma a baterías conmuta el flujo del agua cerrando el ACS en el grifo y recirculando el ACS a través de la tubería de agua fría, en sentido inverso, hacia el calentador de ACS, mediante el empleo de las dos electroválvulas blancas biestables que están unidas a las conexiones T de bronce.

La electrónica de control de todo el dispositivo se puede observar junto a las dos baterías LiPo empleadas en esta ocasión para este ejemplo de uso.

CARACS autónomo basado en válvulas biestables e hidrogenerador con alimentación por batería recargable



 

 

 


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