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Arduino, Inteligencia Artificial y el futuro del aprendizaje de la electrónica

La llegada de la Inteligencia Artificial ha cambiado completamente las reglas del juego. Hoy en día cualquier persona puede describir un proyecto a una IA y obtener en segundos un programa completo, esquemas de conexión e incluso explicaciones detalladas. Sin embargo, La Inteligencia Artificial puede escribir código, pero que no puede hacer es sustituir el conocimiento.

En este artículo se muestra un kit de aprendizaje de Arduino, acompañado por 16 módulos y sensores diferentes completamente integrados en una única plataforma. Con este kit no hay que cablear, no hay que soldar, no hay que buscar componentes y no hay que montar circuitos. Simplemente conectamos el cable USB incluido a nuestro PC, abrimos el entorno de programación de Arduino, y podemos empezar a experimentar inmediatamente.

La electrónica y RRSS en el siglo XXI

Vivimos en una época en la que muchas veces resulta más barato comprar un aparato nuevo que reparar uno averiado. Sin embargo, si todos actuamos únicamente pensando en el coste económico inmediato, acabaremos generando cantidades enormes de residuos electrónicos que después son difíciles y costosos de reciclar.

Aprender electrónica no sólo sirve para construir cosas nuevas. También sirve para comprender cómo funcionan los dispositivos que utilizamos cada día y para darles una segunda vida cuando es posible.

Durante todos estos años he publicado numerosos proyectos basados en microcontroladores. Siempre he compartido los esquemas y el código fuente para que cualquiera pudiera utilizarlos como punto de partida para sus propios desarrollos.

Sin embargo, con el paso del tiempo observé algo curioso: muchas personas no utilizaban esos proyectos para aprender cómo funcionaban. Simplemente copiaban exactamente el mismo montaje y después pedían en los comentarios modificaciones específicas adaptadas a sus necesidades particulares.

Y ahí aparecía un problema: yo comparto los proyectos para fomentar el aprendizaje, no para realizar desarrollos personalizados de forma gratuita. Mi intención siempre ha sido proporcionar herramientas para que cada uno pueda crear sus propias soluciones.

Inteligencia Artificial (IA)

La llegada de la Inteligencia Artificial ha cambiado completamente las reglas del juego. Hoy en día cualquier persona puede describir un proyecto a una IA y obtener en segundos un programa completo, esquemas de conexión e incluso explicaciones detalladas.

Desde ese punto de vista, ya no tiene mucho sentido dedicar semanas a desarrollar y grabar un proyecto específico para después publicar el código, porque la IA puede generar una solución adaptada exactamente a las necesidades de cada usuario.

Sin embargo, después de reflexionar bastante sobre ello, he llegado a una conclusión importante. La Inteligencia Artificial puede escribir código. Lo que no puede hacer es sustituir el conocimiento.

Si no entiendes la electrónica ni la programación, tampoco podrás saber si el código que te ha proporcionado la IA es correcto, si contiene errores, si está optimizado o si puede provocar comportamientos inesperados. La IA es una herramienta extraordinaria, pero sigue siendo necesario comprender los fundamentos.

Evolución de la electrónica

Cuando yo empecé a aprender electrónica, las prácticas eran muy diferentes a las actuales. Había que utilizar soldadores, placas de prototipos, cables, resistencias y multitud de componentes. En algunos centros de formación donde trabajé se utilizaban entrenadores didácticos fabricados sobre paneles aislantes que permitían realizar conexiones mediante cables banana para reproducir montajes reales.

Aquellos sistemas eran muy útiles porque permitían llevar la teoría a la práctica. Sin embargo, también requerían tiempo, material y experiencia.

Maletín entrenador de ELECROW

Lo primero que me llamó la atención del maletín entrenador de ELECROW, es que elimina prácticamente todas esas barreras. Aquí encontramos un Arduino Nano R4 acompañado por 16 módulos y sensores diferentes completamente integrados en una única plataforma.

  • No hay que cablear.
  • No hay que soldar.
  • No hay que buscar componentes.
  • No hay que montar circuitos.

Simplemente conectamos el cable USB incluido al ordenador, abrimos el entorno de programación y podemos empezar a experimentar inmediatamente.

Y esto tiene una ventaja enorme: el alumno puede concentrarse en comprender la programación y el funcionamiento de los sensores sin perder tiempo resolviendo problemas de cableado o montaje.

Entre los módulos incluidos encontramos LEDs, pulsadores, sensor ultrasónico, sensor PIR, servo, relé, zumbador, potenciómetro lineal y muchos otros elementos que permiten desarrollar una gran variedad de prácticas. Todo ello utilizando exactamente el mismo hardware.

Kit ELECROW：All-in-one Starter Kit for Arduino NANO R4 with 20 lessons and 16 modules

Manual：User_Manual_for_All-in-one_Kit_for_Arduino_Nano_R4

Manual traducido al Español

Github link：All-in-one-Starter-Kit-for-Arduino-Nano-R4

Conclusión

Desde el punto de vista educativo, creo que aquí está el verdadero valor de este producto.

  • Permite experimentar.
  • Permite equivocarse.
  • Permite probar ideas nuevas.
  • Y permite aprender de forma práctica desde el primer momento.

Después de probar este maletín , creo que su mayor potencial no está únicamente en los aficionados a la electrónica. Su verdadero potencial está en la enseñanza.

Un adolescente que disponga únicamente de un ordenador puede empezar a aprender programación, robótica y electrónica sin necesidad de herramientas adicionales.

Y lo más importante: puede hacerlo experimentando.

  • La Inteligencia Artificial puede ayudarte a escribir código.
  • Puede explicarte conceptos.
  • Puede resolver dudas.

Pero el aprendizaje real aparece cuando ejecutas ese código, observas el resultado, detectas errores y comprendes por qué las cosas funcionan.

Este tipo de entrenadores permiten precisamente eso. Transforman la teoría en algo tangible. Por eso considero que herramientas como ésta pueden convertirse en un excelente complemento para aprender electrónica y programación en una época en la que la Inteligencia Artificial está cambiando la forma en que trabajamos y aprendemos.

La IA puede generar el programa. Pero entenderlo sigue siendo responsabilidad nuestra. Y ahí es donde comienza el verdadero aprendizaje.

ESP_NTP_Weather (v1.14) & Timestamp UNIX

Actualización del firmware de la miniestación meteorológica, añadiendo la previsión del tiempo y salida/puesta del sol. El firmware puede compilarse tanto para ESP8266 como para ESP32 utilizando el IDE de Arduino. Incluye autodetección de librerías y configuración automática según el microcontrolador. Explicación del tiempo UNIX, Epoch y timestamp. Funcionamiento del protocolo NTP y problema del año 2038 (Y2038).

Estación Meteorológica NTP con ESP: reloj sincronizado por NTP y estado del tiempo local

Origen de los servidores horarios y el tiempo UNIX

En los sistemas informáticos y de telecomunicaciones, mantener la coherencia temporal entre dispositivos distribuidos geográficamente es esencial. Desde los años 60, con la expansión de redes y sistemas electrónicos interconectados, surgió la necesidad de una referencia temporal común y precisa.

Para resolver este problema se estableció el Tiempo Universal Coordinado (UTC) y se creó el concepto de epoch UNIX, una referencia absoluta desde la cual se mide el tiempo en segundos.

El epoch UNIX comienza el 1 de enero de 1970 a las 00:00:00 UTC. Desde ese momento, el tiempo se mide como el número de segundos transcurridos, conocido como timestamp UNIX.

Por ejemplo:

1700000000 (timestamp UNIX) → 14/11/2023 06:13:20 UTC

Este formato simplifica el cálculo de diferencias horarias, conversiones y sincronizaciones entre sistemas. Es utilizado por la mayoría de los sistemas operativos modernos, bases de datos y servidores.

El NTP (Network Time Protocol) fue desarrollado en 1985 por David Lennox Mills. Es un protocolo que permite sincronizar los relojes de los dispositivos conectados a Internet con una precisión de milisegundos, consultando servidores jerárquicos (llamados stratum). Los servidores NTP de alto nivel (stratum 1) están directamente conectados a relojes atómicos o señales GPS.

Un esquema simplificado del funcionamiento de NTP sería:

Los microcontroladores (ESP32, ESP8266) utilizan esta infraestructura para sincronizar su hora local mediante bibliotecas que interpretan y corrigen el timestamp UNIX recibido.

La conversión entre UTC y hora local depende del desplazamiento horario y de la aplicación de horario de verano. El desplazamiento se expresa en segundos (por ejemplo, +3600 segundos para UTC+1).

localTime = utcTime + timezoneShift;

Problema del año 2038 (Y2038)

El problema del año 2038 (Y2038) es un fallo de desbordamiento de la representación de tiempo en sistemas que almacenan la marca temporal (timestamp) como un entero con signo de 32 bits que cuenta los segundos desde el 1 de enero de 1970 00:00:00 UTC (tiempo Unix). Este entero alcanzará su valor máximo el 19 de enero de 2038 a las 03:14:07 UTC. Un segundo después, el valor se desbordará y provocará comportamientos erróneos en sistemas que no gestionen correctamente el desbordamiento.

Causa del problema

El tipo de dato ‘time_t’ se utiliza ampliamente en sistemas Unix y en lenguajes como C y C++ para representar tiempos. En arquitecturas de 32 bits, ‘time_t’ se implementa como un entero con signo de 32 bits, cuyo rango es de -2.147.483.648 a 2.147.483.647. Este último valor corresponde exactamente al 19 de enero de 2038 a las 03:14:07 UTC. Al sumarse un segundo más, el valor se desborda y se convierte en negativo, lo que produce fechas incorrectas (por ejemplo, en 1901) o fallos del sistema.

Escenarios de fallo típicos

  1. Logging: marcas de tiempo incorrectas en los registros.
  2. Expiración de credenciales o tokens errónea.
  3. Jobs programados que fallan o se ejecutan en el pasado.
  4. Bases de datos con índices temporales incorrectos.
  5. Dispositivos embebidos en bucles de reinicio por errores de tiempo.

ESP_NTP_Weather (v1.14)

En esta actualización se ha priorizado el mantener la compatibilidad con el ES8266, teniendo que realizar algunos procesos mucho más elaborados de los que se requieren con el ESP32. Aunque el ESP32 puede manejar JSON completos con facilidad, el objetivo del proyecto era mantener compatibilidad total con ESP8266.

El ESP8266 tiene una memoria RAM reducida (≈40 KB disponibles), lo que impedía almacenar la respuesta JSON completa del forecast, que supera fácilmente los 15–25 KB.

Problemas detectados:

  • Fragmentación del buffer al intentar usar ArduinoJson.
  • Reinicios por Watchdog al manipular cadenas grandes.
  • Pérdida de datos cuando el parsing se hacía de forma secuencial.

Solución:

La solución que adopté al final fue realizar la lectura por streaming, procesando el JSON “en bruto” mediante búsqueda de fragmentos relevantes con indexOf() y extracción manual. Con este método se redujo en gran medida el uso de memoria, pero a cambio este método requiere una lógica mucho más precisa y sensible a errores. Utilicé un sistema de ventanas dinámicas, relocalizando la búsqueda y “recortando” el buffer cuando superaba cierto tamaño, manteniendo solo la región útil y sincronizando la búsqueda, usando el campo dt_txt como “ancla”.

Utilizando ‘OpenWeatherMap’


Descargar el firmware

Puedes descargar de forma gratuita el firmware, accediendo al siguiente enlace: ESP_WeatherClock_NTP

¿Dónde fabricar el PCB?

Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos, pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Una de las empresas más grandes del sector es PCBWay.

Logo: PCBWay

https://pcbway.com/g/r7N1ct

Estación Meteorológica NTP con ESP: reloj sincronizado por NTP y estado del tiempo local

Este proyecto presenta una miniestación meteorológica con reloj NTP integrado, basada en el módulo ESP01 y un display OLED de 0,96 pulgadas. El kit, disponible a bajo coste en plataformas como AliExpress, permite mostrar la hora exacta sincronizada por Internet y datos meteorológicos actualizados en tiempo real.

Sin embargo, el firmware original del kit presenta varias limitaciones: deriva horaria si se está lejos de China, falta de cambio automático de horario estacional, servidor meteorológico fijo en China y una interfaz web muy limitada. Para solucionar estos problemas, decidí desarrollar un nuevo firmware completamente mejorado, compatible con ESP01, ESP8266 y ESP32, capaz de conectarse a cualquier servidor NTP y a servicios meteorológicos globales como OpenWeatherMap.

⚙️ Montaje del kit

El kit consta de tres placas principales:

  1. PCB base, donde se sueldan los componentes SMD (regulador de tensión y 2 condensadores de desacoplo) y tres conectores.

  2. Display OLED, que requiere la soldadura de su conector de 4 pines.

  3. Módulo ESP01, completamente ensamblado y programado.

La alimentación se realiza mediante un conector micro-USB, utilizando únicamente los pines de tensión. El kit incluye además tornillería, caja protectora y el cable USB.

Sincronización NTP y funcionamiento básico

Al encender el dispositivo, este se conecta automáticamente a la red WiFi configurada y sincroniza la hora con un servidor NTP.


El display muestra la fecha y hora local exactas, junto con una previsión meteorológica de tres días.

Limitaciones del firmware original

  • El firmware original no realiza cambio automático entre horario de verano e invierno y solo permite configurar manualmente una zona horaria.
  • Además, depende de servidores chinos, lo que genera retardo al sincronizar la hora y datos meteorológicos inexactos fuera de Asia.
  • Su interfaz web apenas permite ajustar la hora y la ubicación, sin acceso remoto ni visualización de datos.

Nuevo firmware mejorado

El nuevo firmware permite:

  • Sincronización con cualquier servidor NTP.

  • Ajuste automático de horario estacional.

  • Conexión con OpenWeatherMap para obtener datos meteorológicos globales.

  • Acceso completo a la estación desde la red local mediante una interfaz web avanzada.

  • Compatibilidad con pantallas OLED de 0,96” (128×64) y 0,6” (64×48).

De esta forma, el kit se convierte en una estación meteorológica completa, fiable y adaptable a cualquier necesidad.

Configuración del firmware original

El video explica detalladamente cómo configurar el firmware original mediante la conexión WiFi del kit y la web qweather.com, donde deben generarse las credenciales y API keys necesarias.


Este proceso resulta complejo y limitado, motivo por el cual decidí desarrollar el nuevo firmware.

Configuración del nuevo firmware

La nueva versión del firmware simplifica todo el proceso:

  • La estación se conecta automáticamente a la red WiFi configurada.

  • Se accede al servidor web local para seleccionar zona horaria, API key y ciudad.

  • El firmware se sincroniza automáticamente con OpenWeatherMap para mostrar datos de temperatura, humedad, presión, viento y estado del cielo.

Compilación y programación

El firmware puede compilarse tanto para ESP8266 como para ESP32 utilizando el IDE de Arduino.
Incluye autodetección de librerías y configuración automática según el microcontrolador.
Solo es necesario definir la resolución del display en la librería Adafruit SSD1306.h.

Para programar el ESP01, se recomienda emplear su programador USB específico o un adaptador FTDI, asegurando el modo “programación” conectando GPIO0 a GND antes de alimentar el módulo.

✅ Conclusiones

Con este nuevo firmware, el pequeño kit meteorológico se transforma en una estación completa, precisa y personalizable, capaz de funcionar con distintos módulos ESP y pantallas OLED.
El proyecto mantiene un bajo consumo y una gran flexibilidad, ideal para quienes buscan un reloj-estación meteorológica sincronizado por Internet.

Descargar el firmware

Puedes descargar de forma gratuita el firmware, accediendo al siguiente enlace: ESP_WeatherClock_NTP

¿Dónde fabricar el PCB?

Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos, pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Una de las empresas más grandes del sector es PCBWay.

Logo: PCBWay

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Excedente Solar para ACS

En muchas viviendas unifamiliares equipadas con paneles solares fotovoltaicos, el sistema de calefacción y producción de agua caliente sanitaria (ACS) aún depende de una caldera de gasoil. Esta combinación ha sido habitual durante años, pero el contexto energético está cambiando rápidamente, especialmente con la evolución de los precios de la electricidad y del gasóleo, así como de las condiciones de compensación por los excedentes solares vertidos a la red.

Recientemente, algunas comercializadoras han reducido el precio de compensación por dichos excedentes —pasando, por ejemplo en mi caso, de 0,11 €/kWh a tan solo 0,07 €/kWh—, lo cual impacta directamente en la rentabilidad de inyectar energía sobrante a la red. En este nuevo escenario, aprovechar esa energía solar excedente dentro de la propia vivienda cobra mucho más sentido, tanto desde el punto de vista económico como energético.

Una de las formas más eficaces de autoconsumo es utilizar esa electricidad solar para alimentar un termo eléctrico que produzca agua caliente sanitaria. Esta opción no solo permite almacenar energía en forma de calor, sino que además puede reducir notablemente la dependencia del gasoil, cuyos costes por litro se mantienen elevados.

Calentar 100 litros de agua desde 20 °C hasta 55 °C

A continuación os muestro los cálculos comparativos que hice, analizando el coste real de calentar 100 litros de agua, primero con gasoil y luego con electricidad, utilizando los precios que actualmente estoy pagando por el gasoil y la energía eléctrica.

Con estos cálculos podremos evaluar si resulta más conveniente utilizar solo la caldera de gasoil para el ACS o, por el contrario, aprovechar al máximo la energía solar excedente para alimentar un termo eléctrico de 100 litros de agua, precalentando así la entrada de agua fría de la caldera y reducir el consumo de gasoil.

Calor necesario (calorías)

Lo primero es calcular las calorías necesarias, para incrementar los 35ºC que hay entre los 20 y 55º, en un depósito de 100 litros de agua. El resultado es de 3500 kcal.

Q = m⋅c⋅ΔT

  • Q = energía en kilocalorías (kcal)
  • m = masa del agua en kg (100 litros de agua ≈ 100 kg)
  • c = calor específico del agua = 1 kcal/kg°C
  • ΔT = diferencia de temperatura = 55 °C – 20 °C = 35 °C

Q = 100 x 1 x 35 = 3500 kcal

Energía aportada por el Gasoil C

Teniendo en cuenta que el poder calorífico el Gasoil C es de aproximadamente 10.000 kcal por Kg y su densidad es de 0,84, cada litro de Gasoil quemado aportará 8.400 kcal.

El poder calorífico del Gasoil C es aproximadamente:

  • 10 kcal por gramo, o
  • 10.000 kcal por kg
  • Su densidad es de aproximadamente 0,84 kg/l

Cada litro de Gasoil aporta:

10.000 kcal/kg ⋅ 0,84 kg/l  = 8.400 kcal/l

 

 Litros necesarios de Gasoil

Dividimos las 3500 kcal que necesitamos para calentar los 100 litros de agua entre las 8400 kcal por litro de Gasoil, y como resultado obtenemos 0,4179 litros.

Litros de Gasoil = Q/energía por litro = 3500/8400 ≈ 0,4179 litros

Se necesitan aproximadamente 0,42 litros de gasoil C para calentar 100 litros de agua desde 20 °C hasta 55 °C, suponiendo un rendimiento del 100%. En general, el rendimiento de las calderas a Gasoil está entre el 86 y 94 por ciento.

Con un rendimiento del 90%:

0,42/ 0,9 ≈ 0,47 litros

Con un 90% de eficiencia, se necesitarían aproximadamente 0,47 litros de Gasoil C.

  • Precio por litro de Gasoil (con IVA): 1,065 €/litro

Coste Gasoil C = 0,47 × 1,065 = 0,50055 €

 

Energía eléctrica en kWh con un termo eléctrico

Q = 100 x 1 x 35 = 3500 kcal

Para calcular el coste que supondría calentar los 100 litros de agua con un termo eléctrico, convertimos la energía necesaria de kcal a kilovatios-hora (kWh), y nos da 4,07 kWh.

1 kcal = 1,162 × 10−3 kWh

3500 kcal × 0,001162 kWh/kcal ≈ 4,07 kWh

Un termo eléctrico suele tener una eficiencia alta, cercana al 100% (entre 95% y 100%), porque casi toda la electricidad se convierte en calor dentro del agua. Si consideramos, por ejemplo, un 95% de eficiencia:

4,07 / 0,95 ≈ 4,28 kWh

Coste electricidad

Si calculamos el coste que esto supondría, partiendo del precio actual por el que estoy pagando la electricidad, el importe total con IVA sería de 0,71295€

  • Precio base sin IVA: 0,137666 €/kWh
  • Con IVA (21%):

0,137666 × 1,21 = 0,16658 €/kWh

  • Consumo estimado (con 95% de eficiencia): 4,28 kWh

Costo electricidad = 4,28 × 0.16658 = 0,71295 €

Comparativa 

Costo Gasoil: 0,50055 €

Costo Electricidad: 0,71295 €

Calentar 100 litros de agua con electricidad te costaría ~0.71 €, mientras que con gasoil C sería ~0.50 €, una diferencia de ~30% más barato con gasoil C.

Así el gasto eléctrico sería un 30% mayor, en comparación con el gasoil. Por lo que en ningún caso me compensaría sustituir la caldera de gasoil por un termo eléctrico.

Sin embargo, si utilizo el termo eléctrico para precalentar el agua fría que le entra a la caldera, utilizando únicamente la energía excedente que aportan los paneles solares el resultado cambia.

Precio utilizando la energía excedente solar

Calculando el precio que me paga la compañía comercializadora por los kWh, actualmente 7 céntimos por kWh, el costo en electricidad sería de 0,2996€

Con la electricidad a 0,07 €/kWh (IVA incluido) y el gasoil al mismo precio que antes: 1,065 €/litro (IVA incluido)

Costo gasoil = 0,47 × 1,065 = 0,50055 €

Costo electricidad = 4,28 × 0,07 = 0,2996 €

Esto supondría un ahorro de un 40% sobre el gasoil.

Conclusión

Con electricidad a 0,07 €/kWh (IVA incluido), calentar el agua cuesta casi un 40% menos que con gasoil C.

Los datos analizados reflejan con claridad que, en un contexto donde el precio de compensación de los excedentes solares ha bajado y el precio del gasoil se mantiene elevado, instalar un termo eléctrico para la producción de ACS representa una opción más eficiente y económica.

Mientras que calentar 100 litros de agua con gasoil (a 1,065 €/litro) cuesta aproximadamente 0,50 €, el mismo volumen puede calentarse con energía eléctrica a un coste de solo 0,30 € cuando se dispone de electricidad a 0,07 €/kWh (precio típico en instalaciones con autoconsumo y excedentes). Este ahorro directo se suma al beneficio añadido de reducir el consumo de combustibles fósiles, con su impacto ambiental y logístico asociado.

Si calculamos ahora el umbral en el que ambos precios se igualan,  los excedentes de energía solar debería suponer 0,11695 €/kWh. Como este precio ya no se consigue, siempre compensa instalar un termo eléctrico, como apoyo a la caldera de gasoil.

Además, utilizar la electricidad generada en la propia instalación solar para cubrir necesidades térmicas incrementa significativamente el grado de autoconsumo y autosuficiencia energética, aprovechando al máximo los recursos disponibles antes de verter el excedente a la red por un precio reducido.

En resumen, la integración de un termo eléctrico como apoyo o sustituto parcial de la caldera de gasoil para el ACS se consolida como una inversión lógica, sostenible y rentable, especialmente en viviendas con producción fotovoltaica y baja remuneración por excedentes.

Material necesario

Para incorporar un termo eléctrico en la instalación del agua sanitaria, con el único fin de precalentar el agua fría de entrada a una caldera de gasoil y reducir costes, es necesario utilizar un termo eléctrico básico. Es decir, un depósito de almacenamiento de agua con su resistencia calefactora,  controlado mediante un termostato mecánico, y sin electrónica de control.

Esto es muy importante, porque el encendido y apagado del termo eléctrico lo haremos a través de un controlador de tensión de red externo. El controlador de red sólo suministrará tensión eléctrica cuando tengamos una potencia solar excedente, suficiente para conectar el termo sin consumir energía proveniente de la compañía.

Esquema del interruptor de red inteligente

Para controlar el encendido del termo eléctrico, he utilizado el interruptor de red que monté hace unos meses, adaptando el segundo umbral de control de potencia al consumo del termo eléctrico que he instalado.

Energía SOLAR, aprovechando los excedentes

Como el termo eléctrico que he montado es de 1500W, he modificado el segundo umbral de encendido del controlador, para que conecte la alimentación sólo cuando exista una potencia excedente superior a 1700W, en lugar de los 2200W que tenía antes.

Fijación del Termo

El termo eléctrico incluye 2 escarpias de acero con su taco metálico de expansión, pero sólo son válidas para colocarlas en un muro de carga macizo. Como la pared que tengo es un tabique muy fino,  hecho con rasillas de tan solo 4,5 cms de  espesor, he tenido que construir dos soportes de acero a partir de 2 escuadras.

Para repartir toda la carga en una superficie mayor, cada soporte va fijado a la pared con 3 tornillos de acero. Además, los tacos atraviesan la pared y los huecos del ladrillo los he rellenado con un adhesivo bicomponente de Epoxi -Sikadur 31-, es como un taco químico. También he utilizado este adhesivo para pegar los soportes a la pared, fijar los tornillos al soporte y reforzar el otro extremo de la pared, antes de repararla y pintar.

Llenado y Purgado del Termo

Este es el proceso que he seguido para llenar el termo de agua:

  • Con la llave de ByPass abierta y las dos de corte cerradas, conecté el latiguillo de entrada del agua fría con la válvula de alivio del termo.
  • El latiguillo del agua caliente lo conecté con la salida del termo, pero el otro extremo lo dejé apuntando hacia un cubo, para evitar que se derramara el agua por el suelo.

  • Después hay que abrir la llave de corte del agua fría, hasta que se llene el termo. Por el latiguillo de salida del agua caliente del termo se irá purgando todo el aire. Cuando empiece a salir agua por el latiguillo, se cierra la llave de corte del agua fría y se rosca ligeramente el latiguillo en la rosca del tubo de cobre, pero sin apretar.

  • Colocando el cubo debajo del latiguillo del agua caliente, se abren ligeramente las dos llaves de corte, la del agua fría y caliente, para acabar de purgar el aire de los tubos. Cuando empiece a salir agua, ya se puede apretar la rosca del manguito del agua caliente.
  • Y para terminar, se abren por completo las dos llaves de corte, se cierra la llave del ByPass y se comprueba que no haya fugas de agua. Después de esto, ya se puede conectar el termo a la red eléctrica.

¿Dónde fabricar el PCB?

Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos, pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Una de las empresas más grandes del sector es PCBWay.

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Sensor NOx, AdBlue, DPF, SCR

Sustitución de un sensor NOx en un Mercedes C220 Bluetec, y limpieza del inyector del AdBlue. Descripción y funcionamiento de los nuevos elementos que se montan en la salida de gases de los coches diésel: Filtro de partículas, Catalizador, etc.

Indicador: ‘Fallo Motor’

Al conectar el lector de códigos OBDII en el puerto DLC del coche, el display muestra el código de error P229F. Está fallando el sensor 2 del óxido de nitrógeno (NOx), el que va montado después del catalizador.

El sensor NOx de Mercedes incluye su propia electrónica de medida, y al sustituirlo es necesario activarlo para que el sistema de control lo reconozca. Por lo tanto, es imprescindible comprar el repuesto original de Mercedes, pero existe una alternativa mucho más económica. Lo más normal es que el fallo sea el propio sensor, no el módulo de control.

De manera que si se sustituye sólo el sensor NOx por otro compatible, utilizando el mismo módulo de control, el nuevo sensor funcionará sin tener que darlo de alta en el sistema.

Smog/Neblina tóxica

El Smog o Neblina tóxica es una forma de contaminación del aire caracterizada por una mezcla de humo y sustancias químicas nocivas, generada principalmente por las emisiones de los vehículos de combustión y las industrias.

¿Cómo se genera el Smog por los vehículos?

Los motores de combustión interna emiten contaminantes como:

  • Óxidos de nitrógeno (NOₓ)
  • Monóxido de carbono (CO)
  • Hidrocarburos no quemados (HC)
  • Material particulado (PM10, PM2.5)

Cuando estos gases reaccionan con la luz solar, especialmente en climas cálidos y sin viento, se forma smog fotoquímico, que contiene:

  • Ozono troposférico (O₃) → Irritante para el sistema respiratorio
  • Dióxido de nitrógeno (NO₂) → Responsable del color marrón de la neblina/smog

Debido al aumento progresivo de la contaminación del aire en las ciudades, en la misma medida se ha endurecido  la normativa anticontaminación para los vehículos de combustión. En la actualidad todos los vehículos de combustión, sobre todo los diesel,  incorporan nuevos elementos en la línea de escape que antes no existían, haciendo más costosa su fabricación y mantenimiento.

Un malfuncionamiento del sistema de control anticontaminación del vehículo afecta directamente al rendimiento del motor,  incluso podría impedir su arranque.

Los motores diésel han sido esenciales en el transporte y la industria, pero también han sido señalados como una fuente importante de contaminación. Para cumplir con las normativas ambientales y reducir el impacto de las emisiones, se han desarrollado dos componentes clave:

  1. Filtro de partículas (DPF) → Captura y elimina el hollín y partículas contaminantes.
  2. Catalizador (SCR) junto con el aditivo AdBlue → Transforman los óxidos de nitrógeno en gases inofensivos.

¿Qué es y cómo funciona un filtro de partículas (DPF)?

Un filtro de partículas diésel (DPF, Diesel Particulate Filter) es un dispositivo ubicado en el sistema de escape de vehículos diésel. Su función principal es atrapar y eliminar el material particulado (PM10 y PM2.5) generado por la combustión del diésel, reduciendo la contaminación del aire.

Filtros de partículas en motores diésel (DPF)

PM10 y PM2.5 son tipos de material particulado (PM), una mezcla de diminutas partículas sólidas y líquidas suspendidas en el aire. Se clasifican según su tamaño:

  • PM10 (Partículas de diámetro ≤ 10 micrómetros)
    Pueden penetrar en el sistema respiratorio superior (nariz y garganta). Se generan por polvo, cenizas, hollín, emisiones de vehículos e industrias.
  • PM2.5 (Partículas de diámetro ≤ 2.5 micrómetros)
    Más peligrosas porque pueden llegar a los pulmones y el torrente sanguíneo. Se producen por la quema de combustibles, el tráfico y procesos industriales.

Efectos en la salud y el ambiente

  • Irritación en ojos, nariz y garganta
  • Aumento de enfermedades respiratorias y cardiovasculares
  • Puede agravar asma y enfermedades pulmonares crónicas

Funcionamiento del DPF

Captura de partículas: Los gases de escape pasan a través del filtro, que retiene el hollín y otras partículas contaminantes.

Acumulación de residuos: Con el tiempo, el filtro se llena de partículas y necesita limpiarse para seguir funcionando.

Regeneración del DPF (eliminación de hollín): Existen tres tipos de regeneración para quemar y eliminar las partículas atrapadas:

  1. Regeneración pasiva: Se produce de forma natural cuando el escape alcanza temperaturas superiores a 350-600°C, quemando el hollín sin intervención.
  2. Regeneración activa: Si la temperatura del escape no es suficiente, el sistema inyecta más combustible para elevar la temperatura y quemar las partículas acumuladas.
  3. Regeneración forzada (manual): Se realiza en el taller con herramientas especializadas si el filtro está demasiado obstruido.

Problemas comunes del DPF y soluciones

  1. Acumulación excesiva de hollín → Pérdida de potencia
    Solución: Conducir en carretera a altas revoluciones para ayudar a la regeneración.
  2. Regeneración fallida → Activación del modo emergencia
    Solución: Llevar el vehículo al taller para una regeneración forzada o limpieza del filtro.
  3. Uso de aceite incorrecto → Obstrucción del DPF
    Solución: Usar aceites bajo en cenizas (Low SAPS) para evitar residuos en el filtro.

¿Cómo se generan los óxidos de nitrógeno?

Los NOₓ se producen principalmente por la combustión de combustibles fósiles en:

  • Motores de automóviles
  • Industrias
  • Plantas de energía
  • Quema de biomasa

Efectos perjudiciales

  • Contaminación del aire: Favorece la formación de niebla tóxica (smog) y lluvia ácida.
  • Problemas respiratorios: Puede agravar el asma y causar irritación pulmonar.
  • Toxicidad: En altas concentraciones, es dañino para la salud humana y los ecosistemas.

 Sistema de Reducción Catalítica Selectiva (SCR)

El catalizar reduce los óxidos de nitrógeno (NOₓ) convirtiéndolos en nitrógeno (N₂) y agua (H₂O).
Proceso: Se inyecta un aditivo llamado AdBlue (urea) en los gases de escape, que reacciona con el NOₓ en presencia del catalizador y lo convierte en nitrógeno y vapor de agua.

Reacción química simplificada:
NOₓ + NH₃ (urea) + O₂ → N₂ + H₂O

Los vehículos diésel emplean un catalizador de oxidación y, en algunos casos, un filtro de partículas (DPF) y un sistema SCR con AdBlue para reducir NOx.

Beneficios del catalizador en coches diésel

  • Menos emisiones contaminantes
  • Cumplimiento de normativas ambientales (Euro 6)
  • Mayor eficiencia del motor con menor impacto ambiental

Función del sensor NOx

  • Detecta la concentración de NOₓ en el escape.
  • Regula la inyección de AdBlue (urea) para reducir los NOₓ de manera eficiente.
  • Ayuda a detectar fallos en el sistema de post-tratamiento de gases.
  • Asegura que el vehículo cumple con las normas de emisiones (Euro 6, por ejemplo).

Ubicación del sensor NOx

Normalmente hay uno o dos sensores NOx en un coche diesel. Por ejemplo, el Mercedes-Benz C220 BlueTEC está equipado con dos sensores NOx en su sistema de escape. Estos sensores se ubican antes y después del catalizador SCR (Reducción Catalítica Selectiva) para monitorizar y controlar eficazmente las emisiones de óxidos de nitrógeno. La información proporcionada por ambos sensores es crucial para el correcto funcionamiento del sistema de reducción de emisiones y para garantizar el cumplimiento de las normativas ambientales.

  • Antes del catalizador SCR: Mide los NOₓ generados por el motor.
  • Después del catalizador SCR: Verifica que el sistema ha reducido correctamente las emisiones.

Un fallo en alguno de estos sensores puede activar la luz de advertencia del motor y afectar el rendimiento del vehículo.

AdBlue

El AdBlue es una solución acuosa utilizada en vehículos diésel con reducción catalítica selectiva (SCR),  para reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOₓ).

Composición química del AdBlue, según la norma ISO 22241 :

  • 32.5% de urea sintética (CO(NH₂)₂)
  • 67.5% de agua desionizada (H₂O)

Esta composición está normalizada, garantiza su calidad y compatibilidad con los sistemas SCR de los vehículos diésel.

¿Cómo funciona el AdBlue en el motor?

  1. Inyección en el escape: El AdBlue se pulveriza en los gases de escape antes de entrar en el catalizador SCR.
  2. Descomposición de la urea: Con el calor, la urea se descompone en amoníaco (NH₃) y dióxido de carbono (CO₂).
  3. Reacción química con los NOₓ:
    • NOₓ + NH₃ → N₂ (nitrógeno) + H₂O (agua)
    • Se eliminan hasta un 90% de los NOₓ antes de salir por el tubo de escape.

Características del AdBlue

  • No es inflamable ni tóxico
  • Se cristaliza a temperaturas menores a -11°C
  • Requiere almacenamiento en un lugar fresco y sin exposición al sol

Mantenimiento del inyector del AdBlue

En el Mercedes C220 Bluetec, el inyector de AdBlue está situado antes del catalizador, y va sujeto con una abrazadera. En los servicios oficiales no suelen contemplar la revisión y limpieza del inyector del AdBlue, y es importante porque si se obstruye se podría generar una avería bastante cara.

Este Mercedes C220 Bluetec ha pasado todas las revisiones de mantenimiento en un servicio oficial (9 años), y el inyector estaba totalmente pegado al conducto. Para despegarlo tuvimos que golpear con la punta de un destornillador y un martillo, en los dos resaltes metálicos que lleva la carcasa del inyector.

Los depósitos del AdBlue son como escayola, pero con agua caliente se deshacen. Con la ayuda de un punzón y una brocha mojada se puede limpiar todo con facilidad. Por el orificio del inyector no se debería introducir ningún útil de limpieza, sólo agua caliente y dejarlo escurrir.

Es conveniente añadir algún aditivo anticristalizante al AdBlue, siempre que se vaya a rellenar el depósito (el servicio oficial no lo hace). Los fabricantes recomiendan añadir 25 ml del tratamiento anticristalizante por cada 10 litros de AdBlue como método preventivo, para mantener limpio el catalizador SCR y todo el circuito de inyección del sistema AdBlue.

Conexiones del nuevo sensor NOx con el antiguo módulo de control

El nuevo sensor NOx incluye unos empalmadores especiales, para evitar que entre humedad en las conexiones. Como el sensor NOx tiene 8 cables, es conveniente espaciar los empalmes entre si: NO cortar todos los cables con la misma medida.

Cada cable tiene un color diferente, coincidiendo con los del sensor original… es difícil equivocarse.

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Actualmente hay muchas empresas que se dedican a fabricar circuitos impresos (PCB), pero no en todas podemos conseguir pequeñas tiradas a buen precio. Por suerte, ahora disponemos de Internet y es mucho más fácil que antes. Podemos buscar empresas en cualquier parte del mundo, y es más fácil encontrar un fabricante que haga nuestros prototipos (PCB) a buen precio. Una de las empresas más grandes del sector es PCBWay.

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