Discussione: SCALDARE ACQUA con BATTERIA LITIO-POLIMERO

Ciao a tutti! premetto di essere assolutamente ignorante in materia, quindi mi rivolgo a voi e spero che potrete aiutarmi.
Devo scaldare 30 ml di acqua da temperatura ambiente, quindi ammettiamo circa 20° fino a una temperatura di circa 70°, tramite l'utilizzo di una batteria, io pensavo di quelle tipo litio-polimero più potenti, ma sono aperta anche ad altre proposte, la limitazione è che deve avere dimensioni contenute (non più di 10-12 cm, più piccola è meglio è comunque). Ovviamente la pila sarebbe connessa ad una resistenza, e l'acqua è contenuta all'interno di una piccola caldaia, quindi la resistenza è immersa nelle pareti della caldaia o all'interno del liquido (anche qui, non so quale delle due tipologie avrebbe una resa maggiore). Comunque, le mie richieste sarebbero le seguenti:
1) è una cosa fattibile?
2) quanto tempo impiegherebbe per scaldare l'acqua da 20° a 70°?
3) quante volte potrei scadare l'acqua prima che la batteria si scarichi?


Grazie mille, spero di essere stata abbastanza chiara e chiede pure per delucidazioni. Spero che qualcuno mi possa aiutare!!

Ciao a tutti

Dunque ..questo è un messaggio particolare.. che esula un po dal discorso batterie & pile.. se non per la fonte d'energia... probabilmente in un altra sezione avrebbe più visibilità...cmque:

facendo 2 ragionamenti al volo.. direi che servirebbero altri dati...
hai fornito la temperatura di partenza.. e ok...ma... nulla si sa circa il "rapporto" che ha quel contenuto di H2O con l'ambiente circostante...
Primo tra tutti in che contenitore è ... contenuta? Più che altro mi riferisco alla sua ... diciamo.. resistenza termica verso "l'ambiente", riferita ad una determinata condizione anche (e cioè del tipo se l'ambiente è arioso o meno, ecc. ecc.).. Questo perchè di li "scappa" parecchio calore e quindi non è solo un discorso di "inerzia" termica della massa d'acqua.. ma anche di quello che si disperde nuovamente nell'ambiente.

Per esempio supposta una resistenza termica di 5 gradi a watt (a "caso"...)... a regime si avranno 70-20=50 gradi di "delta"..... e quindi, dividendo per la resistenza ... ben 10 Watt da fornire continuamente per mantenere in temperatura....
Nella fase di riscaldamento questa potenza ovviamente cresce linearmente da 0 (quando l'H2O è a temperatura ambiente) fino a quel valore.. man mano che il "delta" termico aumenta (H2O /// ambiente).. e si somma a quella necessaria a portare la massa d'acqua alla temperatura voluta

Se non si stabilisce questo.. non è possibile partire a calcolare una risposta alla domanda n. 3...
...do per scontato che si fissa qualche altra variabile..tipo la P fornita..da cui ricaviamo la n. 2... o il tempo da cui poi ricaviamo la P

(...mmmmmmhhhhh... quel 70 gradi "noto".. che è appena sopra a un ben "noto" 68 vigola qualcosa... che sa di alcool...mhhhhhh)

Avevo affrontato un discorso simile, quando volevo autocostruirmi un emenatore antizanzare per auto. Per avere un minimo di orientamento, ero partito dalla potenza della resistenza necessaria e dalla potenza dissipabile.. ne potremmo riparlare, ma onestamente credo che con un PTC si possa risolvere più semplicemente.
Prova a cannibalizzarne uno da un VAPE (fai attenzione, gli altri usano una normale resistenza, calcolata per i 220 V. I VAPE (e forse anche altri) usano invece un PTC, e sono a voltaggio universale.)

Gattmes, spero di riuscire a fornirti i dati necessari:
allora, la batteria che pensavo di usare è come dicevo una litio-polimero da 11,2 V e 2100 mA, e il tempo che dovrebbe impiegare per scaldare quest'acqua non dovrebbe superare i 4 min (max, ma proprio max 5 min). per quanto riguarda la caldaia sarebbe di acciaio o alluminio e avrebbe una chiusura ermetica. Spero che queste indicazioni siano adeguate a quello che mi chiedevi.

Per quanto riguarda la sezione, secondo te quale sarebbe più adatta per questa discussione?

Grazie, ciao
chiarella

Originariamente inviata da livingreen

Avevo affrontato un discorso simile, quando volevo autocostruirmi un emenatore antizanzare per auto. Per avere un minimo di orientamento, ero partito dalla potenza della resistenza necessaria e dalla potenza dissipabile.. ne potremmo riparlare, ma onestamente credo che con un PTC si possa risolvere più semplicemente.
Prova a cannibalizzarne uno da un VAPE (fai attenzione, gli altri usano una normale resistenza, calcolata per i 220 V. I VAPE (e forse anche altri) usano invece un PTC, e sono a voltaggio universale.)

Data la mia ignoranza in materia ho cercato di questi PTC, ma non ho capito come potrei usarli nel mio caso.....saresti così gentile da spiegarmi? scusa ihih

ciao

Circa i PTC il posto per le spiegazioni (eventualmente da ampliare ...) è nella sezione manualistica:
http://www.energeticambiente.it/elettronica/

Allora abbiamo il tempo... tuttavia manca ancora il dato di resistenza del contenitore. Un passo avanti è stato fatto, sapendo la sua composizione (metallica.. quindi a bassissima resistenza..cosa tutt'altro che ottimale. ndr- dovrebbe essere un buon isolante=alta resistenza termica).. ma rimane da "svelarne" il valore (cioè sappiamo se alto o basso... ma non quanto sia).
Ovviamente la forma (e dimensioni) molto fanno sulla rersistenza...e anche qui i dati mancano.
L'ideale è (se c'è già fisicamente un contenitore) misurare! A tal fine basta inserire dentro una certa potenza (resistenza "sospesa" all'interno) e misurare la differenza di temperatura (magari prendendo più di un "punto") con l'ambiente...

Ciao Chiarella, il tempo necessario per scaldare l'acqua (considerando il recipiente ben isolato con l'esterno) e il numero di volte che l'operazione può essere effettuata con degli accumulatori Li-Po da 2100mA è stato già trattato nella discussione "scaldare l'acqua con dinamo lineare". Se il tuo intento è scaldare la "caldaia" di una macchina per il caffè espresso, secondo me conviene modificare la resistenza interna di una già esistente in commercio, per ottenere la stessa potenza con 11,2V anzichè 220V. Ricordo che è fondamentale l'utilizzo di un regolatore elettronico che stacchi le batterie dalla resistenza quando sono scariche, altrimenti se le scarichi oltre una certa soglia è probabile che si danneggiano irrimediabilmente.
Ciao

Ho seguito anche la discussione "scaldare l'acqua con dinamo lineare"... la potenza necessaria è abbastanza facile da calcolare.... MOLTO meno facile è calcolare una resistenza che raggiunga una certa temperatura con una certa potenza. Provare per credere...

Appoggio... sebbene siano reperibili.. esempio le candelette uso Diesel.. e che io stesso ho usato per la moto (ad alcool)... oggigiorno partirei con i PTC...per i motivi: vedi messaggi precedenti livingreen ecc.
... a riprova recentemente le ho suggerite anche per il preriscaldamento dell'olio vegetale (vedi sez. biocarburanti)

Grazie ragazzi!
volevo chiedervi ancora, secondo voi esistono accumulatori litio polimero con dimensioni minori di queste:
2100 mAh 11,2volt, dimensioni 26x33x95 mm, peso 120 gr
4000 mAh 11,1volt dimensioni 19x50x150 mm, peso 285 gr
8000 mAh 11,1volt dimensioni 24x58x160 mm, peso 515 gr

io non riesco a trovarne.
Altra cosa, come si caricano questi accumulatori? è possibile pensare a una cosa come un caricabatterie "normale"?
scusate davvero la mia ignoranza...

ultima cosa Atomax...come faccio a modificare una resistenza per ottenere la stessa potenza con 11,2V anzichè 220V? che resistenza dovrei prendere?

Ciao Chiarella, ben rivista !!
Sono daccordo con Livingreen, utilizza PTC.
Mi permetto anche di suggerirti di non usare elementi riscaldanti immersi ma esterni alla piccola caldaietta. Meglio ancora se usi resistenze PTC deposte per serigrafia che scaldano e si autoregolano alla temperatura che vuoi (cerca "Thick Film Resistor" oppure PTF e fai attenzione alla densità di potenza).
Il tuo è un oggetto portatile ed a batteria dove peso, autonomia e manutenibilità sono fondamentali e riscaldare con una resistenza tubolare immersa da 50W che pesa almeno tre volte l'acqua da scaldare è un assurdo, inoltre immagina di pulire il tuo caffe-maker con all'interno una spirale che si inerpica per le pareti e che dopo poco si riempie di calcare !! No, molto meglio che il riscaldatore sia esterno !!!
Piuttosto Chiarella, ho un dubbio..... tu dici che vuoi riscaldare 30 cc di acqua, io però credo che tu voglia aver quella quantità già tradotta come caffè in tazza. Ai 30 cc occorre aggiungere quella che viene trattenuta dalla polvere o dalla cialda che, così ad occhio, penso sia almeno attrettanta.
Ma forse sbaglio ed hai già calcolato tutto !!
Ciao Hike

..Altra cosa, come si caricano questi accumulatori?..

-> leggere le FAQ

Originariamente inviata da Hike

Ciao Chiarella, ben rivista !!
Sono daccordo con Livingreen, utilizza PTC.
Mi permetto anche di suggerirti di non usare elementi riscaldanti immersi ma esterni alla piccola caldaietta. Meglio ancora se usi resistenze PTC deposte per serigrafia che scaldano e si autoregolano alla temperatura che vuoi (cerca "Thick Film Resistor" oppure PTF e fai attenzione alla densità di potenza).
Il tuo è un oggetto portatile ed a batteria dove peso, autonomia e manutenibilità sono fondamentali e riscaldare con una resistenza tubolare immersa da 50W che pesa almeno tre volte l'acqua da scaldare è un assurdo, inoltre immagina di pulire il tuo caffe-maker con all'interno una spirale che si inerpica per le pareti e che dopo poco si riempie di calcare !! No, molto meglio che il riscaldatore sia esterno !!!
Piuttosto Chiarella, ho un dubbio..... tu dici che vuoi riscaldare 30 cc di acqua, io però credo che tu voglia aver quella quantità già tradotta come caffè in tazza. Ai 30 cc occorre aggiungere quella che viene trattenuta dalla polvere o dalla cialda che, così ad occhio, penso sia almeno attrettanta.
Ma forse sbaglio ed hai già calcolato tutto !!
Ciao Hike

Ciao HIke...eccomi ancora qui ad assillarvi con i miei problemi sul caffè
grazie del consiglio sulla resistenza, per quanto riguarda l'acqua il discorso che hai fatto non penso che sussita, ma comunque devo ancora approfondire la cosa con un tecnico...
ciao ciao

Originariamente inviata da Chiarella

...ultima cosa Atomax...come faccio a modificare una resistenza per ottenere la stessa potenza con 11,2V anzichè 220V? che resistenza dovrei prendere?

Premetto che ho usato la stessa tecnica per trasformare un saldatore a stagno (quelli a "penna" usati per l'elettronica) da 220V a 12V.
La resistenza è costituita da un filo metallico avvolto attorno ad un materiale che conduce il calore ma non la corrente elettrica. La resistenza del filo è data dalla nota legge: R=(Ro * L/S), dove Ro è una costante e varia da materiale a materiale, L è la lunghezza del filo e S è la sezione. Una resistenza da 100W alimentata a 220V ha un valore pari a: R=(V*V)/P=484 ohm. Alimentata a 12V dovrà avere un valore pari a 1,44 ohm, quindi il filo dovrà avere una lunghezza e una sezione tale da formare questa resistenza.
Sinceramente non ho mai smontato una macchina elettrica per il caffè, ma credo che contenga una resistenza siffatta. Facci sapere...
Ciao

Io ho usato la stessa tecnica, ma ho ottenuto risultati mooolto variabili... e quasi mai la temperatura che volevo... perchè la potenza dissipata dalla resistenza non determina automaticamente che alla fine ci si trovi alla stessa temperatura...

Secondo voi, tecnicamente, è possibile creare una batteria litio polimero con forma e dimensione da me volute? in teoria ho letto che questo tipo di accumulatori sono costituiti da una struttura a fogli flessibili, ovviamente non sto dicendo che me la voglio fare a casa, assolutamente.

Originariamente inviata da livingreen

Io ho usato la stessa tecnica, ma ho ottenuto risultati mooolto variabili... e quasi mai la temperatura che volevo... perchè la potenza dissipata dalla resistenza non determina automaticamente che alla fine ci si trovi alla stessa temperatura...

In effetti succede esattamente quello che dici, ma la resistenza presente nella macchinetta a 220V porta l'acqua alla temperatura giusta. Se si modifica la resistenza rimanendo invariata la potenza da essa dissipata, la temperatura finale sarà la stessa del caso originale. Inoltre penso che la macchinetta presenta anche un termostato che stacca la resistenza quando la temperatura sale troppo (ma non ne sono sicuro).
Ripeto, non ho mai smontato una caffettiera elettrica, quindi non mi sbilancio sulla fattibilità della cosa, non conoscendo quali potrebbero essere le relative problematiche legate alla modifica della resistenza. Sarebbe da provare...
Ciao

Originariamente inviata da Chiarella

Secondo voi, tecnicamente, è possibile creare una batteria litio polimero con forma e dimensione da me volute? .......

Si, possibile.
Tieni presente però che per rientrare negli investimenti (o evitarli) devi garantirne molte l'anno. Diciamo diverse centinaia di migliaia.

Atomax, credo che un elettrodomestico come una caffettiera elettrica con riscaldatore a filo abbia almeno due termostati o quantomeno due lamine bimetalliche indipendenti. Una per il funzionale ed una per la sicurezza, quest'ultima probabilmente del tipo non ripristinabile.
Ciao Hike

Originariamente inviata da Hike

Atomax, credo che un elettrodomestico come una caffettiera elettrica con riscaldatore a filo abbia almeno due termostati o quantomeno due lamine bimetalliche indipendenti. Una per il funzionale ed una per la sicurezza, quest'ultima probabilmente del tipo non ripristinabile.

Grazie Hike.
Dunque se si riuscisse a modificare la resistenza a filo, si avrebbe già il controllo della temperatura implementato...
Ciao

Se si modifica la resistenza rimanendo invariata la potenza da essa dissipata, la temperatura finale sarà la stessa del caso originale

Come ho gia detto, "no".

Inoltre penso che la macchinetta presenta anche un termostato che stacca la resistenza quando la temperatura sale troppo

Esatto, ecco l'arcano...

Originariamente inviata da livingreen

Come ho gia detto, "no".

Ciao livingreen, non essendo sicuro al 100%, non vorrei insistere, ma puoi comunque spiegarmi il motivo per il quale una resistenza da 100W funzionante a 11,2V non scalda l'acqua allo stesso modo di una resistenza da 100W funzionante a 220V?
ciao e grazie anticipatamente.

Ciao Atomax,
credo che Livingreen contesti ( giustamente, a mio avviso ) che la temperatura finale sia la stessa. Ci sono troppe variabili che 'complottano' contro un'affermazione così esposta.

Per Chiarella,
ho trovato un file delle Film Heater a PTC che dicevo prima.
http://portal.zigroup.net/docsites/p...thick_film.pdf
Immagina di avere una pasta che puoi stendere direttamente sulla superficie da riscaldare con procedimento serigrafico. Questa pasta (vedi pag.2) è formulata in modo da avere il cut-off alla temperatura che desideri e compresa tra i 50 e 150°C; nel tuo caso immagino sarà di 70-80°C.
Una resistenza così arrangiata ha il vantaggio del minimo volume, di essere intrinsecamente sicura, di avere minima massa, è possibile depositarla anche su superfici curve e flessibili.
Per contro: il cut-off ha tolleranze molto ampie, ha una densità di potenza scarsa ed un costo doppio rispetto alle normali resistenze corazzate.
Ciao, Hike

Originariamente inviata da Hike

Ciao Atomax,
credo che Livingreen contesti ( giustamente, a mio avviso ) che la temperatura finale sia la stessa. Ci sono troppe variabili che 'complottano' contro un'affermazione così esposta.

Non capisco quali...
scusate l'insistenza, ma se dispongo di due contenitori identici, in uno è immersa una resistenza da 100W, in un altro, l'altra resistenza da 100W (@11,2V) . Perchè uno si dovrebbe scaldare più dell'altro (a parità di tempo trascorso)?
Ciao

Originariamente inviata da atomax

.......
Perchè uno si dovrebbe scaldare più dell'altro (a parità di tempo trascorso)?
Ciao

Perchè le condizioni iniziali non potranno mai essere le stesse .... la temperatura del fluido da riscaldare, quella della caldaia, la temperatura ambiente .... e questo senza andare a disturbare altri parametri quali: conformazione della caldaia oppure sviluppo lineare del filo ovvero densità di potenza riscaldante, diametro del filo ovvero massa ...... e forse altro ancora.
Ciao

Originariamente inviata da Hike

Perchè le condizioni iniziali non potranno mai essere le stesse .... la temperatura del fluido da riscaldare, quella della caldaia, la temperatura ambiente .... e questo senza andare a disturbare altri parametri quali: conformazione della caldaia oppure sviluppo lineare del filo ovvero densità di potenza riscaldante, diametro del filo ovvero massa ...... e forse altro ancora.

Grazie della risposta Hike, ma sia le condizioi iniziali, sia la temperatura del fluido, sia la conformazione della caldaia, sono le stesse in quanto la caffettiera è la stessa.
Per quanto riguarda la massa del filo, il tuo ragionamento è corretto, ma in un sistema del genere credo sia un parametro trascurabile, anche perchè in una resistenza da 220V il filo, pur essendo di diametro inferiore, è più lungo rispetto a quello di una resistenza da 11,2V di diametro maggiore. Se lavorassimo ad alta frequenza, allora interverrebbe l'effetto pelle sul conduttore e quindi una diminuizione virtuale della sezione del filo con conseguente perdita di energia per scaldare "l'anima interna" del conduttore stesso, ma lavorando in corrente continua, tale effetto nemmeno persiste.
ciao