CONTROLE AUTOMATIZADO DO PROCESSO DE BRASSAGEM NA PRODUÇÃO DE CERVEJA ARTESANAL. Antonio Azeredo¹ [email protected]Caio Cesar Alvarez Lindstron Preto¹ [email protected]Prof. Grad. Laerte Edson Nunes² [email protected]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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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.
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.
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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ROSÁRIO, João Mauricio. Automação Industrial. São Paulo: Baraúna, 2009.
SOUZA, David José de. Desbravando o PIC: Ampliado e atualizado para PIC
16F628A. 12. ed. São Paulo: Érica, 2008.
SOMMERVILLE, Ian. Engenharia de Software. 9. Ed. São Paulo: Pearson 2011.
SHARP,John. Microsoft Visual C# 2008 : passo a passo. Porto Alegre : Bookmam, 2008.
LUZ, Carlos Eduardo Sandrini. Criação de Sistemas Supervisórios em Microsoft
Visual C# 2010 Express. São Paulo: Érica, 2012.
PALMER, John J. How to Brew: Everything You Need To Know To Brew Beer Right The First Time. Colorado: Paperback , 2006.
IHM: Interface Homem- Máquina - Revista Engenharia de Software Magazine 47 Disponível em: <http://www.devmedia.com.br/interface-homem-maquina-revista-engenharia-de-software-magazine-47/24013#ixzz3JFMdVjXS>. Acesso em: 27 jul 2014.
MOTT, Anderson: O que são Sistemas Supervisórios? Disponível em: < http://www.automacaoindustrial.info/o-que-sao-sistemas-supervisorios/ >. Acesso em 01 ago 2014.
SEBRAE : CERVEJA ARTESANAL: ÓTIMO NEGÓCIO PARA PEQUENOS. Disponível em : <http://www.sebraemercados.com.br/cerveja-artesanal-otimo-negocio-para-pequenos/ >. Acesso em: 12 set 2014.
CERVEJA ARTESANAL: História da Cerveja. Disponível em: <http://cervejaartesanal.org/historia-da-cerveja/>. Acesso em: 11 jun 2014.
SICOBE: Sistema de Controle de Produção de Bebidas. Disponível em : <http://www.receita.fazenda.gov.br/pessoajuridica/bebidas/SistContrProdSicobe.htm>. Acesso em: 07 jun 2014:
ABRABE–Associação Brasileira de Bebidas: Categorias–Fermentados: Cerveja. Disponível em:<http://www.abrabe.org.br/categorias/>. Acesso em: 31 mai 2014.