CONTROLE AUTOMATIZADO DO PROCESSO DE BRASSAGEM

NA PRODUÇÃO DE CERVEJA ARTESANAL.

Antonio Azeredo¹

mail_azeredo@yahoo.com.br

Caio Cesar Alvarez Lindstron Preto¹

caiolindstron@hotmail.com

Prof. Grad. Laerte Edson Nunes²

laerte.edson.nunes@terra.com.br

ABSTRACT - In Brazil craft beer sales increased by 79% between 2008 and 2011. This

context motivated the development of this work, using automation resources, with the goal of improving the control of the craft beer production process. The methodology used is the experimental research, resulting in the development of a prototype able to simplify the complex artisan process of beer production, with many variables, without however impose the product manufacturing characteristics. The prototype uses sensors to monitor and control the process that should be done by a micro controller, enabling remote supervision by software, making use of a standard serial RS 232 communication interface. It intends that in the end of this process to create a differential quality product by precise control of process variables, increase production and reducing costs. This project aims to simplify the craftsman work compatible with their chances cost.

Keywords: Beer Craft, Automation, Prototype , Production.

RESUMO - As vendas de cerveja artesanal no Brasil aumentaram em 79 % entre 2008

e 2011. Esse contexto motivou o desenvolvimento desse trabalho, utilizando os recursos da automação, com o objetivo de melhorar o controle do processo de produção de cerveja artesanal. A metodologia utilizada é a pesquisa experimental, culminando no desenvolvimento de um protótipo capaz de simplificar o complexo processo artesanal de produção de cerveja, com inúmeras variáveis, sem, contudo impor ao produto características fabris. O protótipo utilizará sensores para monitorar o processo e o controle deverá ser efetuado por um micro controlador, possibilitando a supervisão remota, por um software, valendo-se de uma interface de comunicação serial padrão RS 232. Pretende-se ao final, criar um produto de qualidade diferenciada pelo preciso controle das variáveis do processo, aumentar a produção e reduzir os custos. Esse projeto pretende simplificar o trabalho do artesão a um custo compatível com suas possibilidades.

Palavras-Chave – Cerveja Artesanal, automação, protótipo , produção.

¹ Alunos do curso de Tecnologia em Mecatronica Industrial.Faculdade de Tecnologia de Garça.

² Docente da Faculdade de Tecnologia de Garça.

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1 – INTRODUÇÃO

No Brasil atualmente, existem duas grandes vertentes de produção de

cerveja que são as grandes empresas, que produzem uma enorme quantidade de

cerveja a um custo baixo e que moldam a preferência da bebida pelo monopólio

comercial, oferecendo um produto de qualidade extremamente inferior ao produzido

pelas cervejarias tradicionais, e as pequenas empresas que atendem a um nicho de

mercado visando consumidores que procuram cervejas de alta qualidade, bem como

variedades de estilos como as representadas por algumas marcas mundialmente

consagradas como a Guines (Irlanda) a Hoegarden (Bélgica) ou a Paulanner

(Alemanha) entre outras. E as que atuam em mercados regionais e que são mais

conhecidas popularmente como cervejarias artesanais ou microcervejarias.

Ambas possuem grande importância econômica para o Brasil, os grandes

conglomerados demonstrando ao mundo seu potencial comercial como é o caso da

AMBEV atuando em todo o continente americano e as pequenas, que atuam em um

mercado mais restrito, gerando empregos e aquecendo a economia em âmbito

regional.

A vantagem da industrialização, certamente não está na obtenção de um

produto final com qualidade superior, mas sim na capacidade de se produzir grandes

quantidades de um produto que mesmo produzido com ingredientes alternativos,

ainda chega ao copo do consumidor em condições de ser apreciado. A legislação

brasileira estabelece que a cevada, principal ingrediente das cervejas maltadas,

pode ser substituída em até 45% por qualquer grão que seja fonte de amido

fermentável. Dentre os ingredientes de substituição adotados, o milho transgênico é

sem dúvida o mais utilizado pelas cervejarias. Além de conferir leveza à bebida, o

grão diminui os custos de produção. O problema é que, quanto mais adjuntos de

substituição, menor é a qualidade da cerveja. A cerveja artesanal pelo contrário,

além de todo o cuidado e dedicação exclusiva do cervejeiro e o uso de 100% de

malte de cevada, salvos raros estilos, ainda tem a expressiva vantagem de não

precisar ser à prova de obstáculos, como o armazenamento e o transporte, pois é

consumida onde é produzida, ou seja, na própria região, sem aditivos ou

conservantes químicos.

Sejam elas grandes ou pequenas, o fato é que as microcervejarias, foco

deste trabalho, além de terem sua importância socioeconômica e cultural no que

tange a preservação histórica da produção da bebida, têm se mostrado uma

excelente opção de negócio no atual cenário econômico brasileiro, e apesar de

representarem uma fatia de mercado relativamente pequena quando comparado às

grandes líderes, o setor de cervejas artesanais vem crescendo mais do que as

grandes produtoras, refletindo a inclusão cada vez maior de consumidores com

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acesso a um produto diferenciado com características e estilos diversificados

inclusive ganhando adeptos ao conceito de harmonizar o produto com a gastronomia

como é tradicionalmente feito com os vinhos.

A Associação Brasileira de Bebidas (Abrabe 2013) estima que existam hoje,

cerca de 200 microcervejarias em atividade, e que elas representam apenas 0,15%

do setor cervejeiro nacional, dominado pelas grandes empresas. Segundo o

Sindicato Nacional da Indústria da Cerveja, o Brasil está entre os três maiores

fabricantes de cerveja do mundo, com um volume anual de cerca de 13,4 bilhões de

litros. As vendas do setor cresceram 54% entre as cervejas comuns e 79% entre as

artesanais de 2008 a 2011. Apesar do crescimento expressivo, o objetivo das

microcervejarias não é se popularizar ou competir com as grandes marcas e sim

oferecer aos seus consumidores, produtos de alta qualidade, fiéis aos vários estilos

e preservando suas características, independente dos custos de produção, que são

em sua grande maioria bem superiores aos que uma produção em larga escala

apresenta.

Corroborando com essa filosofia, e para o bem da cultura cervejeira, na

Europa e Estados Unidos, berço dos grandes conglomerados industriais do

segmento, há mais de 30 anos, iniciou-se o movimento denominado por The Craft

Beer Renaissance (“O Renascimento da Cerveja Artesanal”), que culminou com o

resgate de estilos de cervejas há muito esquecidos, como a barley wine, rauchbier,

doppelbock, porter, pale ale, entre outros, por exemplo. Assim iniciou-se o resgate

da qualidade da cerveja e valorização de quem as produz, o artesão, com o

compartilhamento amplo de conhecimentos e experiências. Hoje, apenas nos

Estados Unidos, conta-se com mais de 30 mil “cervejeiros de panela” como são

conhecidos e quase 2 mil microcervejarias, que quebrando diversos paradigmas,

vêm impressionando o mundo com a qualidade de seus produtos, ensinando aos

seus consumidores a melhor forma apreciar e o que esperar de cada estilo de

cerveja.

Como é observado na maioria dos casos, o apreciador da bebida e sua

cultura, inicia sua produção de maneira tímida, com equipamentos rudimentares e

para seu próprio consumo. A tendência natural é que haja a necessidade de

aumentar a sua capacidade produtiva devido ao compartilhamento do produto com

amigos e familiares, que por sua vez o fazem a outros amigos e familiares criando

assim uma demanda, o que justifica tal necessidade.

Por entender que a cerveja artesanal é um produto de qualidade

diferenciada e tendo em vista que a aceitação e procura pela bebida vem

aumentando, surge então, a possibilidade da produção como uma fonte de renda,

aumentando a capacidade de fabricação utilizando-se dos recursos da mecatrônica

para automação do método produtivo, sem contudo impor ao produto características

fabris, preservando a sua essência de produto artesanal.

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A produção de cerveja artesanal tem a característica de ser do ponto de

vista do processo, uma atividade puramente mecânica. Isso é realmente

comprovado porque nessa atividade aquece-se água em um container por meio de

um fogareiro e é feita uma infusão com os grãos de cevada moídos, sendo

necessário o controle da temperatura utilizando-se um termômetro e a observância

do tempo de preparo por meio de um cronometro, além da necessidade de misturar

o conteúdo de maneira quase ininterrupta, despendendo total atenção e empenho

do produtor. Esse processo é chamado de brassagem no meio cervejeiro.

Com a possibilidade da automação do processo, o desenvolvimento de um

protótipo deverá comprovar a viabilidade do projeto, pois deixará de existir a

necessidade da supervisão por parte do produtor, incumbindo tal tarefa a um recurso

computacional, ou seja, um software supervisório, eliminando desvios dos

parâmetros desejados aumentando a eficiência do processo e consequentemente a

produtividade.

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2 - DESENVOLVIMENTO

A proposta de automatizar o processo de brassagem na produção de cerveja

artesanal, foco deste trabalho, foi motivado pela oportunidade de aumentar a

produtividade e tornar a tarefa um meio de geração de renda, além de melhorar a

qualidade do produto pela precisão no controle do meio e das grandezas nele

envolvidas. Para tanto foi preciso o aprofundamento teórico e o estudo da viabilidade

na utilização de microcontroladores e no desenvolvimento de um software

supervisório. Tais esforços foram direcionados de maneira a suprir as necessidades

de fundamentação para a construção de um protótipo ao qual pudesse confirmar tal

possibilidade.

Segundo Souza, (2008, pg. 1-266) a evolução da eletrônica possibilitou o

acesso a todos os técnicos, tecnólogos e engenheiros á tecnologia dos

microcontroladores, que por assim dizer, é definido como um componente eletrônico

dotado de uma “inteligência programável”, utilizada no controle de processos

lógicos. Dentro desse contexto devemos entender o controle de processos como o

acesso a periféricos tais como botões, interfaces homem máquina, resistências,

relês, servo motores, sensores diversos, eletro válvulas, sinalizadores entre outros.

São também chamados de controles lógicos, pois as operações do sistema são

baseadas em eventos e ações lógicas que ocorrem no decorrer do processo.

O microcontrolador e toda sua lógica de funcionamento e operação são

estruturados na forma de um programa, gravado dentro de si próprio, podendo ser

alterada a qualquer momento, ou seja, ele é programável e ganhou destaque por

sua miniaturização, pois em um único componente eletrônico também conhecido

como circuito integrado, encontramos todos os elementos necessários para o

controle de processos tais como, processador , unidade lógica aritmética, memória

de programa, memória de dados, acesso a entradas e saídas , temporizadores,

contadores, comunicação serial, reguladores de velocidade(PWM), conversores

analógico-digitais etc.

Os microcontroladores operam a uma freqüência muito baixa se comparados

com os microprocessadores atuais, no entanto são adequados para a maioria das

aplicações usuais como, por exemplo, controlar eletrodomésticos ou equipamentos

industriais. O seu consumo em geral é considerado muito baixo, e possuem a

funcionalidade de permanecer em modo de espera (Sleep ou Wait, quando

necessário, aguardando por uma interrupção ou evento externo, como por exemplo

o acionamento de uma tecla, ou um sinal que chega via uma interface de dados. O

consumo destes microcontroladores em modo de espera pode chegar na casa dos

nano watts, tornando-os ideais para aplicações onde a exigência de baixo consumo

de energia é um fator preponderante para a viabilidade do projeto.

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O conceito do uso dos microcontroladores se espalhou rapidamente e

atualmente existe uma grande variedade de produtos para solucionar as mais

diversas necessidades de controle e automação. O primeiro microcontrolador foi

lançado pela Intel em 1978 e recebeu a sigla 8048; que depois evoluiu, dando

origem à família 8051, em 1983. Hoje em dia, uma grande quantidade de fabricantes

de semicondutores oferecem microcontroladores. Dentre elas, citamos a Zilog com

sua família Z8, a National com o COP8, a Motorola com o 6811 e a Microchip com a

linha de microcontroladores PIC.

Para o desenvolvimento do nosso projeto, adotamos o microcontrolador PIC

16F877 A, fabricado pela Microchip Technology onde o número 16 significa que ele

faz parte da família "MID-RANGE", é um microcontrolador da linha de 8 bits, isto

significa que a sua unidade lógica aritmética (ULA) trabalha com palavras de no

máximo 8 bits. A letra F indica que a memória de programa deste microcontrolador é

do tipo "Flash", cada linha da memória é uma palavra de 14 bits. Os três últimos

números permitem identificar precisamente o componente, que neste caso é

um PIC do tipo 877. A referência 16F877 pode ter um sufixo do tipo "XX", que

representa a frequência máxima de operação ou “clock” que o PIC pode receber.

O PIC 16F877 A, tem como suas principais características a arquitetura

RISC (Reduced Instruction Set Computer) ou computador com conjunto de

Instruções Reduzido, neste tipo de arquitetura, o microcontrolador faz tudo usando

poucas instruções básicas que são combinadas de acordo com o que se deseja que

ele faça. O uso de poucas instruções numa arquitetura RISC torna o

microcontrolador muito rápido, pois cada uma delas pode ser executada tipicamente

em apenas um ciclo do clock. Seu conjunto de instruções RISC se compõe de 35

instruções. Sua frequência de operação vai até 20MHz, resultando em uma

velocidade de processamento de cinco milhões de instruções por segundo.

Possui memória flash de programa com 8192 palavras de 14 bits, memória

RAM com 368 bytes e memória EEPROM com 256 bytes.Pode funcionar com

alimentação de 2V a 5,5V. Sua pinagem DIP tem 40 pinos.

A versão mais recente do PIC16F877A contém um módulo de 2

comparadores analógicos (CMCON) e um módulo gerador de tensão de referência

(VRCON).

Como periféricos ele possui, cinco conjuntos de portas de entrada e saída

(total de 33 portas), conversor analógico-digital de dez bits de resolução e oito

canais de entrada, periférico de comunicação paralela e serial (USART e MSSP),

dois Módulos CCP (Comparação, Captura e PWM), três Timers (1 de 16 bits e 2 de

8 bits) e o Watchdog timer que é um temporizador que dispara um reset ao sistema

devido a alguma condição de erro.

O microcontrolador PIC 16F877A é largamente usado em sistemas de

automação com grande número de aplicações devido ao seu número de pinos ele é

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muito versátil para projetos que envolvem um grande poder de processamento, por

exemplo, o controle em comunicação visual como Placares eletrônicos, painéis de

mensagem, controle de display de LCD ou LED, painel de senha, relógios de hora e

temperatura em vias públicas .

O MPLAB é um software de desenvolvimento (Integrated Development

Environment) IDE, fornecido gratuitamente pela empresa Microchip Technology

integrando diversos ambientes de trabalho para programação, simulação e gravação

de microcontroladores. O MPLAB foi projetado para trabalhar com os vários modelos

da Microchip e conta com a flexibilidade para uso de ferramentas de linguagem de

programação de terceiros. Estas ferramentas de programação podem ser usadas

para projetos escritos em linguagem de programação como o assembly, C ou

linguagem BASIC, compilados em linguagem hexadecimal o código executável pode

ser gravado no dispositivo em uma memória flash ou epron. Para programação dos

microprocessadores, o MPLAB possui interface de programação possibilitando a

programação diretamente do MPLAB para a memoria flash do micro controlador

através da porta serial ou usb pela interface MPLAB ICD2 , MPLAB ICE 2000 e

PICKIT 2. O MPLab possui arquitetura de 32-bits e roda em ambiente MS Windows

e Linux com a versão MPLAB X. Encontra-se nessa IDE vários programas na

categoria de software livre.

No desenvolvimento de sistemas controlados existe a necessidade da

elaboração de uma interface amigável ao usuário e é fundamental que ela atenda a

alguns requisitos operacionais, ou seja, a interface faz parte do sistema

computacional e determina como as pessoas operam e controlam o sistema.

Quando uma interface é bem projetada, ela é compreensível, agradável e

controlável. É o canal de comunicação entre o homem e a Máquina, onde ocorrem

todas as interações necessárias para assim atingir um objetivo comum. Os usuários

se sentem confortáveis e seguros ao operar o sistema. Os objetivos da interface

homem máquina (IHM) são os de produzir sistemas seguros, usáveis e funcionais,

nesse contexto, o termo sistemas se refere não somente ao hardware e software,

mas a todo o ambiente que usa ou é afetado pelo uso da tecnologia computacional.

Durante o projeto de interface é necessário que se faça uma análise detalhada do

sistema para que ela possa oferecer ao usuário uma visão global do processo, os

elementos que se interagem e os produtos dessa interação.

Segundo o site automação industrial, entre das décadas de 70 e 80, com o

avanço da eletrônica e o surgimento dos microprocessadores, o computador se

tornou uma peça chave nos diversos setores industriais. Surgiram também os

primeiros sistemas supervisórios. Basicamente, um sistema supervisório destina-se

a capturar e armazenar em um banco de dados, informações sobre um processo de

produção. As informações são obtidas através de sensores que capturam dados

específicos dos processos, que depois de processados armazena essas

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informações em um banco de dados e em seguida mostra o resultado em telas

customizadas no computador do usuário. Os sistemas supervisórios são conhecidos

como SCADA (Sistema de Supervisão e Aquisição de Dados).

Os primeiros sistemas SCADA, que eram basicamente telemétricos,

permitiam simplesmente informar periodicamente o estado corrente do processo

industrial, monitorando sinais representativos de medidas e estados de dispositivos

através de um painel de lâmpadas e indicadores, sem que houvesse qualquer

interface interativa com o operador. Atualmente, os sistemas de automação

industrial utilizam tecnologias de computação e comunicação para automatizar a

monitoração e controle dos processos industriais, efetuando coleta de dados em

ambientes complexos, eventualmente dispersos geograficamente, e a respectiva

apresentação de modo amigável para o operador, com recursos gráficos elaborados

(IHM) e conteúdo multimídia.

Dentre os principais sistemas supervisórios em destaque no mercado

podemos citar o Elipse da Elipse Software, o FactoryTalk View SE da Rockwell

Automation, o iFIX da General Electric, o InduSoft Web Studio da InduSoft, o

ProcessView da SMAR, o ScadaBR (open source) da MCA Sistemas, o SIMATIC

Wincc da Siemens, o Vijeo Citect da Schneider Electric e o Wondeware inTouch da

Invensys.

Para um processo de produção industrial, podem-se citar as seguintes

vantagens quando se utiliza um sistema supervisório: Análise de

tendências, baseado no histórico das informações do banco de dados, possibilidade

de tomar ações proativas para maximizar a produção da planta. Alarmes para

sinalizar em tempo real alguma falha no processo e registrar essa falha no banco de

dados para consultas futuras. Operação remota para permitir a intervenção no

processo a partir da sala de controle. Geração de relatórios e gráficos sobre os

alarmes e tendências e aumentar a disponibilidade da planta a partir das

informações geradas em tempo real, identificar falhas e consequentemente otimizar

as tomadas de decisão para manter a planta em operação (rodar o maior tempo

possível sem paradas).

A inquietação é com certeza o propulsor da pesquisa e dentro dessa

concepção, surgiu a proposta em desenvolver um sistema supervisório customizado

para o projeto, o que torna em termos de aplicabilidade do aprendizado uma tarefa

desafiadora mesmo com poucas variáveis monitoradas e baixa a complexidade do

processo, diferente de um ambiente industrial, onde se justifica a implantação de

um sistema SCADA como os citados acima.

Para tal tarefa foi adotada a linguagem de programação Microsoft C #( Le-se

C Sharp) que segundo Sharp (2008, pg. 19) é uma linguagem poderosa que

contrasta com sua simplicidade, principalmente voltada a desenvolvedores que

utilizam a plataforma Microsoft .Net Framework. A linguagem herda grande parte dos

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recursos do C, C++, Java e Visual Basic e muito pouco de suas inconsistências o

que a torna uma linguagem mais lógica e limpa no ponto de vista da sintaxe.

A linguagem C# foi criada junto com a arquitetura .Net , existem varias

outras linguagens que suportam essa tecnologia como por exemplo o VB.NET o C++

o J# , a criação da linguagem, embora tenha sido feita por vários desenvolvedores é

atribuída principalmente a Anders Hejlsberg que é hoje um Distinguished Engineer

na Microsoft. Anders atuou como desenvolvedor de compiladores na Borland e aus

criações mais conhecidas estão o Turbo Pascal e o Delphi.

Para a engenharia de software, a prototipação é um método de pesquiza

que se baseia na visão evolutiva para o desenvolvimento de sistemas e que afeta o

processo como um todo. Possibilita produzir versões iniciais de um sistema com o

objetivo de realizar verificações e experimentos para avaliar algumas de suas

características antes que o sistema venha realmente a ser construído, de forma

definitiva.

A próxima etapa foi a construção de um protótipo, onde sua metodologia

será descrita em seus pormenores no próximo tópico.

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3 - Metodologia do protótipo.

Desde o inicio, a primeira preocupação foi em idealizar um chassi que

comportasse todo o equipamento de maneira segura, já que a intenção é trabalhar

com liquido quente e por conta disso o quesito segurança tornou-se imprescindível,

para tanto, foram utilizadas cantoneiras de ferro de ¾”(Polegadas) o que garantiu

robustez e estabilidade à estrutura.

Para a experimentação foram adquiridos três caldeirões de alumínio, em

substituição aos de aço inox 304 ou 316 L, que segundo a norma americana AISI

são mais adequados à atividade , porém com custo mais elevado. Nestes foram

instalados aquecedores elétricos e assim preparar a infusão com os grãos de malte,

visando fazer a conversão do amido neles contidos em sacarose, processo que

como já foi citado, é conhecido como brassagem e necessário para a obtenção de

um composto rico em açucares fermentáveis capaz de servirem como alimento ás

leveduras que ao final do processo transformarão o preparado acima citado na

cerveja propriamente dita.

Figura 1 – Conjunto montado.

Fonte: Próprio Autor

Em cada caldeirão ocorrerá uma parte especifica do processo, por isso

vamos distingui-los por letras .

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O caldeirão “A” é responsável por aquecer a água a 78 º Celsius, para a

lavagem dos grãos.

O caldeirão “B” é o local onde os grãos de cevada moídos são adicionados

à água quente, mais precisamente a 65° Celsius para essa receita. Essa infusão é

necessária para que haja a conversão do amido em sacarose que será o alimento

da levedura responsável pela fermentação do preparado e posteriormente a cerveja

propriamente dita. O caldeirão “B” é também dotado de um misturador movido por

um motor elétrico que fará a homogeneização da mistura no reservatório, que após

um tempo nessa condição deverá ser recirculado , para tanto uma moto bomba

instalada no equipamento realiza essa tarefa, para fins de filtragem do líquido

diminuindo a turbidez e assim promover a clarificação da cerveja.

O caldeirão “C” recebe os conteúdos dos tanques A e B e é onde se realiza

a fervura do liquido o que proporciona sua esterilização e também é onde são

adicionados os adjuntos necessários para conferir aromas e sabores á cerveja.

O controle da temperatura ocorre nos caldeirões, pois nestes, foram

instalados poços termométricos com sensores térmicos ou termistores , que variam

sua resistência de acordo com a variação da temperatura do meio controlado e que

informam o microcontrolador sobre essa variação através de um conversor analógico

digital, ou seja, fica a cargo do microcontrolador fazer o acionamento ou o

desligamento dos aquecedores de acordo com os parâmetros programados.

O acionamento dos aquecedores ocorrem por meio de contatores

eletromagnéticos , o que de maneira geral são equipamentos adequados para esse

fim, pois possibilitam a comutação de cargas com correntes elevadas ,como as

observadas nesse caso, de maneira indireta proporcionando segurança ao

equipamento.

Para automatizar a transferência do liquido de um reservatório para o outro,

a solução adotada foi instalar nos caldeirões eletro-válvulas, para permitir o

escoamento pela ação da gravidade .

Todo o aparato de proteção, acionamento e alimentação do protótipo, foi

acondicionado em um painel, de forma a garantir a proteção dos circuitos da ação

da umidade e garantir a integridade do conjunto. Também foram instalados

sinalizadores luminosos que indicam o estado dos atuadores, contribuindo para a

visualização do estado dos atuadores.

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Figura 2 - Painel de controle.

Fonte: Próprio Autor.

Para a possibilitar da automação do processo, que é o principal objetivo do

projeto foi adquirida uma placa de uso geral para controle de processos que possui

14 entradas digitais NPN, 2 entradas analógicas 0-10V ou 0-5V (configuráveis por

jumpers), 8 saídas digitais a relê até 250V, comunicação RS485, RS232 ou serial

TTL, saída para display LCD serial, relógio RTC, memória externa opcional, bateria

para armazenamento do relógio RTC, gravação ICSP, e alimentação 12V ou 24V e

que tem como componente central um microcontrolador da linha PIC mod 16F877A

da empresa Microchip.

Após a montagem do conjunto e feitos os devidos testes da eficiência dos

aquecedores e acionamentos, iniciamos então a modelagem do software

supervisório. Para isso foi feito o download da versão para avaliação da IDE do C

Sharp disponibilizada pela Microsoft em seu site. Depois da criação da interface

gráfica e julga-la satisfatória no que tange o seu principal objetivo que é mostrar ao

usuário o andamento do processo em tempo real, o desafio foi implementar a lógica

de programação para a comunicação entre o microcontrolador e o computador.

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Figura 3 - Tela do software supervisório.

Fonte: Próprio Autor

Como apresentado no Apêndice, todo o processo foi resumido em um

fluxograma para auxiliar sua visualização e assim permitir a estruturação do

algoritmo e a lógica de programação necessária para a implementação do

supervisório que informa ao operador em tempo real os eventos e os parâmetros de

temperatura e tempo de aquecimento em cada caldeirão. Para tanto a interface

gráfica conta com botões de inicio e parada , sinalizadores que mudam de cor e

rótulo de acordo com estado dos atuadores, termômetros analógicos que mostram a

variação da temperatura em cada tanque e gráficos que mostram a elevação da

temperatura com relação ao tempo despendido em cada etapa e ainda um espaço

reservado a mostrar mensagens escritas que somadas aos recursos visuais

garantem a total supervisão do processo

Em virtude de haver a necessidade de algumas intervenções manuais no

decorrer do processo como, por exemplo, testar quimicamente a eficiência da

conversão de amido em sacarose ou a adição do lúpulo que é feita no momento da

fervura, o supervisório emite alarmes visuais e sonoros, para chamar a atenção do

operador para tais eventos.

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4 - CONSIDERAÇOES FINAIS

A proposta de automatizar a produção de cerveja artesanal foi o tema deste

trabalho, e seu desenvolvimento serviu para avaliar a viabilidade do projeto e

também verificar a possibilidade de obter com a atividade uma fonte de renda, pois

aumentou de maneira considerável a produtividade e a qualidade do produto além

de tornar a tarefa menos laboriosa graças a automação, sem contudo, subtrair a sua

essência de produto artesanal.

Os primeiros testes mostraram as dificuldades em se utilizar termistores para

o controle preciso da temperatura pois os que foram utilizados não variavam sua

resistividade de maneira linear dentro da faixa de aquecimento adequada para a

produção de cerveja, o que dificultou a conversão analógico-digital feita pelo

algoritmo implementado no software supervisório. Isso foi contornado substituindo

esses componentes pelo circuito integrado LM35 que varia a tensão de saída

linearmente de acordo com a variação da temperatura. Outra inconsistência

encontrada foi a atuação dos contatores que as vezes provocava o desligamento

do microcontrolador interrompendo o processo de maneira abrupta, para corrigir

essa anomalia foram instalados em paralelo com os reles de saída da placa filtros

capacitivos.

Em comparação com o processo manual a maior vantagem observada foi o

controle da temperatura e a recirculação do liquido feita pela motobomba o que

proporcionou níveis de eficiência e clarificação dificilmente alcançada no modo

tradicional o que refletiu ganhos de qualidade no produto final.

Quanto á evolução do projeto, tanto o protótipo quanto o software

supervisório permitirão melhorias futuras. No protótipo poderão ser adicionados

sensores de nível nos caldeirões para melhorar o controle do volume e também um

sistema de refrigeração para resfriar o liquido após a fervura, no supervisório

algumas mudanças poderão ser implementadas de modo que o produtor tenha a

opção de selecionar as receitas ou até mesmo gravar em um banco de dados uma

por ele desenvolvida.

Quanto aos custos, a ideia foi desenvolver um protótipo funcional que

comprovou a viabilidade do projeto e produzir cerveja artesanal que poderá ser

comercializada e amortizar o valor do investimento em um curto prazo.

O trabalho apresentado procurou desde o inicio estruturar-se nos pilares da

mecatrônica e contempla tanto elementos da mecânica quanto da eletro-eletrônica e

da ciência da computação, com foco na intersecção dessas três grandes áreas do

conhecimento o que o torna multidisciplinar.

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REFERÊNCIAS

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