Funcionamiento de las calefacciones Truma

Antes de continuar leyendo, tengo que avisar que los contenidos ofrecidos en esta página son con fines meramente divulgativos, un material didáctico para el conocimiento de los sistemas. Si alguien manipula uno de estos aparatos, lo hará bajo su responsabilidad. No me hago responsable de la manipulación que alguien pueda hacer, especialmente en los sistemas relativos al gas.
Si aun así, te decides a manipular cualquier sistema, después de solucionar el problema o introducir cualquier modificación deberías contactar con un especialista que supervise el trabajo.

Las calefacciones mas utilizadas en autocaravanas son las de la marca Truma.
Las mas antiguas son las pequeñas estufas S-3002, que se montaban en casi todas las autocaravanas desde los años 80. En estas autocaravanas se montaba un boiler independiente.

S-3002

Esta calefacción no lleva mas electrónica que un generador de chispas que funciona con pilas. Al pulsar el boton de encendido, se conecta el generador de chispas para encender el gas, y una vez que el fuego está encendido, un termopar mantiene abierta la válvula de gas. En caso de apagado, el termopar corta el gas y la estufa queda apagada. Las averias en estas calefacciones suelen ser solo cuestión de limpieza del quemador y de los conductos de aire. En caso de falta de chispa solo hay que verificar si el pulsador que activa el generador de chispas esta en condiciones y si falla el generador de chispas toca cambiarlo. Solo algunos modelos permiten desmontar este generador y repararlo.

La única regulación que tiene es abrir o cerrar la cantidad de gas que entra al quemador, como las estufas catalíticas de toda la vida.

Un problema de estas calefacciones es que el tiro de los gases quemados es por convección, es decir, el aire entra por la parte baja, bajo el suelo de la autocaravana y sale por la chimenea en el techo simplemente por la fuerza del menor peso del aire caliente. Esto da algunos problemas cuando hace viento, pues puede revocar el aire y se apaga la llama debido a la entrada de gases quemados (sin oxigeno) desde la chimenea hacia abajo. Se puede montar unas chimeneas que impiden este flujo inverso de los gases. Ademas, por ese sistema de circulacion de los gases, no se puede llevar encendida durante la marcha.

Hay una versión de esta calefacción que mantiene alimentado el generador de chispas durante todo el tiempo de funcionamiento. LLeva un tipo de generador de chispas que se detiene (aunque se mantenga alimentado) unos segundos después de encender el fuego, pues lleva un detector de llama incorporado, y vuelve a dar chispas si el fuego se apaga. Eso permite que si el fuego se apaga accidentalmente, por ejemplo, por una racha de aire, el generador de chispa re-enciende el fuego de nuevo.

La empresa Fiamma fabricaba una calefacción muy similar, la Fiamma F22, que era un calco de ésta.

E1800 y E2400

Estas calefacciones eran de aire impulsado. Este tipo de calefacciones, al llevar un motor que impulsa los gases quemados, no tienen problemas debidos al viento y se pueden llevar funcionando durante la marcha, siempre que el circuito de gas esté equipado de sistemas que cierren el suministro de gas en caso de accidente.

El aparato calefactor es estanco. Está internamente dividido en dos secciones perfectamente estancas. Un lado "limpio", por el que circula el aire que se toma del interior de la autocaravana para ser devuelto al habitáculo una vez que se ha calentado, y un lado "sucio", que toma el aire del exterior que se utiliza para quemar los gases, y que es devuelto al exterior. Esto la hace muy segura. Esta es la causa por la que en caso de desmontarla para limpieza o reparación, hay que asegurar muy bien la estanqueidad entre estas dos secciones. Eso nos protegerá de respirar aire viciado por los gases quemados, y hará salir al exterior el gas sin quemar en caso de avería.

En su interior hay un motor que hace girar dos turbinas montadas sobre el mismo eje, una que hace circular el aire que se va a quemar y otra que mueve el aire por el interior de la autocaravana. Este motor se hace girar a dos velocidades reguladas electrónicamente. Una velocidad baja y otra alta que nos sirven para disponer de dos potencias caloríficas. En el modelo E1800 las potencias son 900 y 1800 vatios de potencia, y en la E2400 las dos potencias son 1200 y 2400 vatios.

El gas entra a través de una válvula doble. Esta válvula se gobierna con dos solenoides de forma que podemos tener el gas cerrado o abierto con dos diferentes dosificaciones de gas para las dos velocidades o potencias según cual de los dos solenoides activemos desde la electrónica. La velocidad del motor se regula electrónicamente con un regulador lineal de un transistor montado sobre un refrigerador de aluminio y ubicado dentro del aparato calefactor, por lo que el mismo aire que circula lo mantiene a temperatura aceptable.

La chimenea es de tubos concentricos, y se situa en una pared lateral de la autocaravana. Por el tubo exterior entra el aire fresco al quemador. Este aire fresco, unavez quemado con el gas, pasa a un intercambiador de calor, donde se transfiere la alta temperatura de los gases quemados al aire frio del lado limpio. Despues del intercambiado de calor, el aire quemado, y a menor temperatura, se expulsa por el tubo interior de la chimenea.

En el despiece anterior se pueden distinguir las partes descritas. En la mitad mas corta del aparato está ubicado el motor y las turbinas, y en la mitad mas larga estan el quemador y el intercambiador de calor.

En una caja aparte está la electrónica de control, y conectada a ésta hay una caja de mando. Existen versiones para 12 y 24V, ya que esta calefacción se utiliza también en cabinas de camiones.

En el mando, debajo de la ruedecita que nos sirve para seleccionar la temperatura, va ubicada la sonda de temperatura, que consiste en una resistencia NTC. Esta ruedecita esta graduada en grados centígrados y la regulación de estas calefacciones es realmente buena. La selección de la velocidad (potencia) se hace manualmente en este mando, y el botón de encendido tiene una posición en la que simplemente se hace circular aire sin encender el fuego, que en realidad no sirve para nada.

En caso de apagar la calefacción, un detector de la temperatura interna, no deja que el motor se apague inmediatamente. Ya sea porque se ha alcanzado la temperatura seleccionada, o porque apagamos la calefacción, si el calor residual en el interior del aparato es excesivo, el motor sigue en marcha hasta sacar ese calor y refrigerar el interior del aparato.

El esquema anterior corresponde al cableado. Se puede ver que dentro del quemador hay un sensor de temperatura de la tobera de salida y un termo-fusible. Este termo-fusible, en caso de fundirse, corta directamente la alimentación de los solenoides de gas, y está tarado a 120ºC. Las cuatro bobinas, en realidad son dos bobinas dobles, cada una en uno de los solenoides de apertura de las valvulas de gas. Las de arranque son de 9 Ohmios y solo se activan durante la puesta en marcha del solenoide correspondiente. Las marcadas como "servicio" son las que quedan activas durante el funcionamiento de la calefacción. En el quemador hay tres bujías. Dos de ellas conectadas al generador de chispas y la tercera que sirve para detectar el fuego por la ionización de los gases. Tambien se puede ver en este esquema el transistor de control del motor.

En la caja de mando, los cables van directamente soldados, no hay un conector. En el esquema se puede apreciar los dos LEDS, el interruptor encendido con tres posiciones, Encendido/Apagado/Ventilador, El potenciómetro de selección de temperatura que va en serie con la NTC que sirve de sensor de temperatura, en el punto intermedio tenemos el voltaje que controla el encendido y apagado. Por ultimo, el selector de potencia, Flojo/Fuerte, que selecciona la velocidad del motor y el solenoide que debe abrir.

Este es el esquema de la placa de control. Podría haber algún error, porque lo he obtenido por observación directa de una placa de control y podría haber alguna conexión que se me haya escapado, pero da una buena idea de como funciona.

La selección de potencia se hace alimentando el comun de un solenoide u otro, y seleccionando una velocidad del ventilador adecuada.

La selección de calefacción o ventilador se hace alimentando el sistema completo o solo activando el ventilador.

El sistema de encendido es a través de un relé, que en estado de reposo carga un condensador, y que en tiempo de arranque descarga este condensador sobre la bobina de arranque del solenoide seleccionado.

Para detectar si está encendido el fuego, con un oscilador se inyecta una alta frecuencia en la sonda de ionización, y un comparador detecta si existe fuego, que hace que la sonda se cortocircuite a masa desapareciendo a su entrada la señal del oscilador. Solo si existe fuego, el relé de marcha sigue pegado, en caso contrario este relé se desactiva y el fuego se apaga. El mismo relé enciende el LED rojo indicando falta de gas.

Una resistencia a masa, por la que circula la corriente de retorno del motor, se utiliza como shunt para detectar esta corriente. Esta señal se utiliza para regular la velocidad del motor y en caso de que esta corriente no exista o sea excesiva, apaga la calefacción y enciende el LED rojo de averia.

Tambien hay un comparador del voltaje de alimentación, y en caso de que el voltaje sea demasiado bajo, también apaga la calefacción y enciende el LED rojo.

Esta calefacción incorpora varias seguridades:
En la tobera de salida de aire caliente hacia la vivienda, hay un termostato que en caso de que se superen los 90 grados de temperatura del aire, corta la combustión, dejando que el ventilador refrigere el aparato. A veces, al apagar la calefacción, y tras unos segundos en reposo, el aire caliente que queda en el conducto, y que se sigue calentando con el calor residual del quemador, alcanza esta temperatura y vuelve a encender el ventilador para refrigerar. Junto a este termostato, y para evitar daños si la primera seguridad se avería, hay un termofusible de 120 grados. En caso de una avería que no deje apagar la calefacción a la temperatura programada ni a los 90 grados de seguridad, este fusible se corta y deja sin alimentación los solenoides, lo que apaga el fuego de forma inmediata. Este fusible, en caso de saltar, ya no se rearma, y hay que desmontar y cambiarlo.
A estas seguridades se suman las anteriormente descritas, una de voltaje bajo y otra de control de consumo del motor.

La secuencia de funcionamiento de esta calefacción es la siguiente:
1) El motor arranca en velocidad baja y empieza a mover el aire de combustion, limpiando el conducto de gases quemados de posibles bolsas de gas sin quemar de encendidos previos fallidos.
2) Unos segundos después, Se alimenta el sistema de gas, eso hace que el relé que mantenía cargado el condensador de arranque, descargue ese condensador sobre la bobina de arranque del solenoide que tengamos seleccionado (alto o bajo). Esa bobina hace abrir la válvula durante una fracción de segundo que dura la carga del condensador y alimenta la bobina de servicio de ese mismo solenoide, que no tiene fuerza para abrir el solenoide, pero si para mantenerlo abierto. Al mismo tiempo se alimenta el generador de chispas que enciende el gas.
3a) Tras unos segundos, si se consigue encender el gas, el sistema de detección apaga el generador de chispas y queda en vigilancia de la presencia de fuego.
3b) Si tras esos segundos no se consigue encender el gas, se despega el relé de encendido y se bascula al estado de error, led rojo encendido y todo apagado salvo los sistemas de seguridad.
4) En caso de apagado accidental de la llama, el sistema de detección de fuego hace que todo vuelva al punto 1, es decir, se reinicia el encendido. 5) En caso de alcanzar la temperatura de consigna, se desconecta el sistema de gas y queda alimentado solo el sistema de seguridades. en caso de que la temperatura caiga por debajo de la temperatura de consigna fijada se pasa al punto 1 de nuevo.

Las dos velocidades, baja y alta, implican un cambio en la cantidad de gas quemado. En la velocidad baja se hace funcionar el solenoide pequeño, que da unos 900W (E1800) o 1200W (E2400) de potencia calorífica. En la velocidad alta, se duplica el flujo de aire tanto en el circuito de flujo interior como en el circuito de aire de combustion, y se activa el solenoide grande que tambien duplica la cantidad de gas quemado, obteniendo en este caso 1800W y 2400W de potencia calorífica según el modelo.

Modelos Combi analógicos C3402, C4002, C6002

En estos modelos se combina el boiler y la calefacción, teniendo preferencia una u otra función según seleccionemos en el mando.

Estan construidas de forma que el quemador queda en una zona estanca debajo (C3402) o alrededor (C4002 y C6002) de la olla del boiler. Esto hace que el flujo de aire caliente del quemador, movido por un ventilador específico, entra desde el exterior, se quema con el gas, y el aire caliente obtenido, se hace pasar por alrededor de la olla calentando el agua, y ademas, pasa por unas aletas a modo de intercambiador de calor que calientan el aire de flujo interior sin mezclarse. El aire de flujo interior, movido por otro ventilador es empujado por el interior de la autocaravana.

El modo de funcionamiento de estas calefacciones, en base es el mismo que el de las E1800 y E2400 salvo por algunas leves diferencias:

La mas importante es que al llevar incorporado el boiler, hay que repartir la prioridad entre calentar el aire de la autocaravana o calentar el agua del boiler.
Si selecionamos solo agua caliente, sea a 40 grados o a 70 grados, la prioridad es para el agua caliente, es decir, el ventilador que impulsa el aire de flujo interior no se va a mover salvo excepciones que veremos mas adelante.
Si seleccionamos calefacción, el agua se va a calentar, pero solo en la medido que lo permita el calor sobrante de calentar el aire de flujo interior, el ventilador se estará moviendo continuamente para sacar el calor generado hacia la autocaravana, y el agua se calentará ligeramente.
Si seleccionamos calefacción mas boiler a 60 grados, la extracción de aire hacia la calefacción será algo menor para permitir que el agua se caliente.
En caso de que la temperatura del agua llegue a 60 grados, se forzará el flujo de aire interior para sacar el calor de la máquina sin que el agua suba de temperatura.

Otra diferencia es el sistema de seguridad. Si la temperatura del agua llega a 80 grados, se apaga la llama hasta que el flujo de aire interior baja la temperatura del agua. Es el agua calentada en exceso la que calienta el aire de calefacción, refrigerando la olla hasta la temperatura adecuada, algo menos de 60 grados.
Además, un termofusible de 90 grados, colocado dentro de la olla, hace que si se alcanza en el agua esta temperatura, el fusible rompe y hay que cambiarlo. Este termofusible va en serie con el que ya vimos en la tobera de aire de flujo interior, de forma que si alcanzamos este limite, se corta la corriente a los solenoides y quedamos sin fuego.

Una diferencia mas es que en las C3402, C4002 y C6002, la velocidad baja o alta, que en las mas antiguas se hacía de forma manual en el mando de la calefacción, aquí se hace de forma automática.
Si la temperatura ambiente queda por debajo de la temperatura de consigna, fijada en la ruedecita del mando, la calefacción enciende en la velocidad baja. Una vez encendida la calefacción, si la temperatura ambiente esta por debajo de la temperatura de consigna mas de uno o dos grados, se activa la velocidad alta. Ademas, en las C6002, si la diferencia entre la temperatura ambiente y la fijada es mayor de 3 o 4 grados, se activan ambos solenoides y se aumenta la velocidad de los ventiladores que empujan el aire, eso hace que tengamos una tercera velocidad disponible.

Las velocidades (potencias) son, segun los modelos, de algo mas de 1500W y unos 3400W en las C3402. En las E4002, las potencias son de 2000W y 4000W. Por último, en las C6002 hay tres velocidades que suponen 2000, 4000 y 6000W de potencia calorífica.

Como en todas las calefacciones y boiler Truma, los circuitos de flujo interior y de combustión estan separados para evitar problemas de gases tóxicos en el interior de la autocaravana. Eso hace que sean muy seguras.
En las calefacciones Combi, el flujo de aire de combustión se mueve con un motor de control PWM, es decir, con modulación por ancho de pulso. Un eje que lleva solidario un imán permanente mueve la turbina. una bobina hace girar este iman cuando se le alimenta con intensidades positivas o negativas controladas con transistores MOSFET, los cuales reciben la orden de conmutación para generar las corrientes positivas o negativas desde un sensor de efecto HALL, que detecta la posición del imán.
Si alimentamos el motor con 12V, este empieza a girar a su máxima velocidad. Una salida procedente del mismo sensor de posición, da un pulso por cada vuelta completa del eje del motor, de forma que la electrónica de la calefacción tiene información precisa de la velocidad del motor. Según la velocidad que tengamos seleccionada, la placa electrónica genera unos pulsos de control que cortan el funcionamiento de los transistores MOSFET y mantienen la velocidad de la turbina al valor preciso deseado.

Ademas, en los modelos C4002 y C6002, una sonda de temperatura del aire de combustión, altera ligeramente la velocidad del aire de combustion para mejorar el equilibrio de las cantidades de aire/gas y hace que la mezcla Oxigeno/gas sea perfecta para una combustión ideal. Esta sonda va colocada a la entrada de aire de combustión.

La secuencia de funcionamiento en estos modelos es casi igual que en las E1800 y E2400:
1) El motor de combustión en velocidad alta y empieza a mover el aire de combustión limpiando el conducto de gases quemados de posibles bolsas de gas sin quemar de encendidos previos fallidos.
2) Unos segundos después, Se alimenta el sistema de gas, eso hace que el relé que mantenía cargado el condensador de arranque, descargue ese condensador sobre la bobina de arranque del solenoide de la primera velocidad. Esa bobina hace abrir la válvula durante una fracción de segundo que dura la carga del condensador y alimenta la bobina de servicio de ese mismo solenoide, que no tiene fuerza para abrir el solenoide, pero si para mantenerlo abierto. Al mismo tiempo se alimenta el generador de chispas que enciende el gas.
3a) Tras unos segundos, si se consigue encender el gas, el sistema de detección apaga el generador de chispas y queda en vigilancia de la presencia de fuego.
3b) Se espera alrededor de 30 segundos, y si corresponde pasar a la siguiente velocidad, se alimenta la bobina de servicio y se descarga el condensador del solenoide alto sobre la bobina correspondiente, apagando el solenoide bajo. Ya estamos en velocidad dos.
3c) Se tras otros 30 segundos, si se dispone de la tercera velocidad, y solo si fuese necesario, se alimenta la bobina de servicio y se descarga el condensador del solenoide bajo sobre la bobina correspondiente, eso nos deja con ambos solenoides abiertos. Ya estamos en velocidad tres.
3d) Si en cualquiera de estas fases no se consigue encender el gas, se despega el relé de encendido y se bascula al estado de error, led rojo encendido y todo apagado salvo los sistemas de seguridad.
4) En caso de apagado accidental de la llama, el sistema de detección de fuego hace que todo vuelva al punto 1, es decir, se reinicia el encendido desde la velocidad uno.
5) A medida que sube la temperatura ambiente, si hubiese que bajar la velocidad, se activan las bobinas adecuadas para los cambios de solenoide a la cantidad de gas requerida, y se adecúan las velocidades de los ventiladores a la nueva condición.

NOTA: Si solo seleccionamos boiler, sin calefacción, solo se utiliza la velocidad uno.

En los modelos mas antiguos de estas calefacciones, la sonda de temperatura iba incorporada en el propio mando, pero la placa electrónica lleva una conexión para una resistencia exterior, de forma que la captación de temperatura ambiente puede estar en otra parte, generalmente se sitúa esta sonda sobre la puerta de acceso a vivienda. En todo caso, no suele ser muy precisa.
Esta resistencia suele ser una NTC, con un valor de unos 12K a 20 grados centígrados.

Continuará...