Tecnología de los electrodomésticos

Qué hace el laboratorio

Investiga en aspectos de vanguardia en el ámbito del hogar como:

• conversión eficiente de energía
• sostenibilidad
• conectividad en el hogar
• gemelos digitales
• electrodomésticos con funcionalidades avanzadas centrados en el usuario.

Esta investigación abarca todos los niveles de madurez de la tecnología, desde los principios básicos que subyacen en los electrodomésticos hasta las pruebas reales sobre desarrollos comerciales.

Sistemas inductores para encimeras de inducción 

Los sistemas de calentamiento por inducción domésticos incorporan bobinados y elementos de acoplamiento inductivo que transfieren la energía de forma inalámbrica a los recipientes. El diseño de estos elementos es complejo y está sujeto a numerosas restricciones y exigentes especificaciones: alto rendimiento inductivo, alta fiabilidad, facilidad de fabricación y coste contenido. Resulta crucial dominar la fenomenología subyacente mediante el modelado computacional por elementos finitos y las técnicas experimentales que permitan abordar el diseño de sistemas con elevadas prestaciones que compitan ventajosamente en un mercado global.

Se realizan investigaciones sobre el modelado electromagnético avanzado, la caracterización circuital y el diseño de inductores, acopladores magnéticos y elementos de apantallamiento para estructuras planares en calentamiento por inducción.
 

Etapas electrónicas de potencia

Estas etapas proporcionan salidas de tensión y corriente con niveles apropiados de amplitud y frecuencia para los sistemas inductores. Estos niveles son diferentes a los que presenta el suministro eléctrico disponible en las viviendas y por lo tanto las etapas electrónicas deben realizar conversiones del formato de la energía eléctrica, con la mayor eficiencia posible. Para ello se utilizan dispositivos electrónicos fabricados con materiales semiconductores con los que se construyen etapas electrónicas convertidoras. El diseño de estas etapas y la forma de controlar los dispositivos electrónicos son las claves para lograr aplicaciones de inducción eficientes, compactas, seguras y de bajo coste.

Se abordan investigaciones sobre la síntesis, el modelado y las estrategias de modulación de topologías electrónicas resonantes de alta eficiencia energética y múltiples salidas, utilizando dispositivos semiconductores de potencia clásicos y emergentes.
 

Sistemas digitales y microelectrónica

Los electrodomésticos de inducción incorporan un sistema electrónico digital encargado de controlar y supervisar su funcionamiento. De esta forma, se encarga de recibir las consignas del usuario y traducirlas a los distintos niveles de potencia de cocinado, así como de realizar la detección automática de recipientes o de hacer una estimación de la temperatura de los mismos. Por otro lado, también interviene en la monitorización de distintas señales relacionadas con la seguridad de uso, como la temperatura del bobinado o la corriente y temperatura de los dispositivos electrónicos. Por último, el control digital se encarga de supervisar las funciones que permiten la tendencia actual hacia la conectividad con internet o bluetooth y el control del funcionamiento mediante aplicaciones en dispositivos móviles.

Se investiga en sistemas de control digital avanzados e implementaciones microelectrónicas basadas en dispositivos programables y circuitos integrados de aplicación específica.
 

Compatibilidad electromagnética 

La compatibilidad electromagnética en esta aplicación pretende garantizar que los electrodomésticos no sean generadores o receptores de interferencias que hagan que su funcionamiento se deteriore, y evitar que se provoquen en determinados casos situaciones de peligro para los usuarios.

Se investiga en el modelado y la simulación electromagnética de las encimeras de inducción, así como su caracterización experimental. Con ello se consigue asegurar la seguridad, la confiabilidad y el rendimiento de los electrodomésticos diseñados.

Control de sistemas 

Desde el control de sistemas se abordan diferentes aspectos con un enfoque desde la investigación científica hasta la aplicación práctica. Por ejemplo, se realiza el modelado dinámico para el control de temperatura en procesos de cocinado.

Son muchos los retos que se plantean para conseguir electrodomésticos más eficientes, más robustos, más amigables y fáciles de usar. En todos ellos los sistemas de control juegan un papel fundamental y aparecen en ámbitos como el control de los componentes electrónicos que permiten aportar energía a los recipientes, controles avanzados de temperatura en procesos de ebullición y fritura, o algoritmos de control de cocinado basados en visión e interfaces inteligentes, entre otros.
 

Sistemas de sensado y seguridad de usuario 

En los electrodomésticos se utilizan diversos sensores con el objetivo de aportar nuevas y mejoradas funcionalidades que aumenten la seguridad y optimicen la experiencia del usuario, posibilitando un mayor ahorro energético y de costes. Las actividades abarcan desde el entendimiento profundo de los procesos físicos, hasta la construcción y ensayo de prototipos.

Por ejemplo, se persigue la estimación de temperatura del recipiente, la detección de la ebullición y la prevención del desbordamiento del recipiente, así como la detección de presencia y posición de recipientes en cocinas y estimación del grado de cocinado de alimentos.

Fotónica y estética 

Las encimeras de inducción utilizan un cristal vitrocerámico, tradicionalmente negro, sobre el que se colocan los recipientes para el cocinado, pero también es la parte externa que sirve de interfaz con el usuario, con determinadas funciones estéticas y de iluminación.

Se realizan estudios de las propiedades ópticas, eléctricas y térmicas de recubrimientos decorativos, e investigaciones sobre soluciones de iluminación basadas en distintas tecnologías, como la aplicación de láminas electroluminiscentes y el uso de sistemas guiados difusores basados en la utilización de fuentes LED.

Modelado de procesos de cocinado 

La eficiencia y sostenibilidad en el proceso de cocción de alimentos requiere la mejora de los electrodomésticos para asegurar un uso y transmisión de energía más efectivos. La simulación numérica multifísica es una herramienta útil para este propósito, ya que permite replicar el proceso de cocción reduciendo el uso de recursos durante las fases de diseño de los electrodomésticos. Además, proporciona un mejor entendimiento de las transformaciones que ocurren en los alimentos durante la cocción.

La simulación por computador ayuda a seleccionar las condiciones de cocinado que mejoran la eficiencia energética, definir escenarios que garanticen la seguridad alimentaria desde un punto de vista microbiológico, y establecer las condiciones para obtener alimentos cocinados con las características sensoriales adecuadas.
 

Estudios fluidodinámicos

Las tecnologías fluidodinámicas posibilitan el desarrollo de modelos computacionales para investigar avances en el diseño de un conjunto de electrodomésticos, como encimeras de inducción, encimeras de gas y lavadoras-secadoras. El objetivo de esta línea es la mejora, usando principios fluidodinámicos robustos, de la eficiencia energética del electrodoméstico, y también de la experiencia de usuario.

Se investiga en modelos computacionales simplificados y ensayos experimentales, con objeto de que sus resultados puedan ser implantados en el diseño de los electrodomésticos.