Automação e controle de uma planta cervejeira caseira

Abstract

Segundo Stefenon (2012), a cerveja é a bebida alcoólica mais consumida no mundo. Com aumento do acesso à Internet, o conhecimento das técnicas de fabricação desta bebida foi difundido e o número de produtores caseiros de cerveja aumentou. A produção caseira tem como característica principal a baixa repetibilidade do processo, decorrente principalmente da falta de sensoriamento e automação durante a produção da cerveja. Tendo em vista este problema, o presente trabalho tem como objetivo a automação e controle de parte do processo de uma planta caseira composta por três caldeirões e capaz de produzir até 30 litros por batelada. Compreenderam-se, na automação, as etapas de mosturação, filtração, lavagem, fervura e resfriamento. Inicialmente foram instalados sensores de nível e temperatura e desenvolvidos os respectivos circuitos de condicionamento. Além disso, foram instalados atuadores na entrada de água, transferência de líquido entre caldeirões, recirculação de mosto e registro de gás. Para o controle de temperatura foi levantado experimentalmente o modela da planta. Através da técnica de lugar das raízes foi projetado um controlador proporcional-integral e este validado experimentalmente utilizando um arduino para leitura dos sensores e para acionar o atuador. Foi construído em Visual Studio 2010 um supervisório que permite acompanhar as etapas do processo, as temperaturas e os estados (cheio ou vazio) de cada caldeirão. Com este programa é possível escolher rampas de temperatura, tempo de fervura e temperatura de resfriamento. Também são registrados em um arquivo texto os dados de temperatura, horário de início e de fim do processo. Foram fabricadas duas cervejas utilizando o sistema automatizado. Foi verificado que, de fato, a intervenção humana foi reduzida, restrita à atividades como agitação do malte e adição de lúpulo não contempladas no sistema de automação. O tempo do processo se manteve inalterado em aproximadamente 6 horas.

According to Stefenon (2012), beer is the alcoholic beaverage most consumed in the world. Growth in internet access spread the brew knowledge and the number of brewers got higher. The main characteristic of homebrewing is low sensing and automation, leading to low repetibility. A 30 liters brewery plant was automated to solve this problem. The non-automated plant has a brewstand and 3 tuns. Were automated the mash, lautering, sparging, boil and cooling. Volume sensing and temperature sensing were implemented and actuators were installed on water inlet, wort transfer, recirculation and gas valve. The temperature transfer function of the plant was get experimentaly. Through rootlocus tecnich a proporcional-integrative controller was build and tested. Using Visual Studio 2010 a supervisory was made. It allows to see temperature data, tun status (empty or full) and process status on the screen. Also permits choosing temperature ramps, boil time and cooling temperature. In a text file, temperatura data, time of begining and end time are save. Two beers were brewed with the system. Was not necessary human intervention on the actuadors during the tests. However, human work was smaller, activities like malt agitation and hop addition were not automated. Process time did not change and stay with approximately 6 hours.