MONOGRAFIA FINAL

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DANIELE SANTOS ALBUQUERQUE 
KAIQUE ALVES DOS SANTOS 
FELIPE DE CARVALHO EUFROSINO 
FELIPE HIDEKI ONISHI 
GUILHERME ALBUQUERQUE DOS SANTOS 
PEDRO TADEU MAGLIO PEREIRA 
AUTOMAÇÃO E CONTROLE DE UMA MICRO CERVEJARIA
Trabalho de Curso apresentado à Universidade Paulista para obtenção de título de Engenheiro de Automação e Controle.
Orientador: Prof. Dr. Vinicius Heltai
São Paulo
2018
DANIELE SANTOS ALBUQUERQUE – RA: C1699G-7
KAIQUE ALVES DOS SANTOS – RA: C11528-2
FELIPE DE CARVALHO EUFROSINO - RA C35GJC-6
FELIPE HIDEKI ONISHI – RA: C328BA-4
GUILHERME ALBUQUERQUE DOS SANTOS – RA: C365ID-2
PEDRO TADEU MAGLIO PEREIRA - RA: C182AF-3
AUTOMAÇÃO E CONTROLE DE UMA MICRO CERVEJARIA
Trabalho de Curso apresentado à Universidade Paulista para obtenção de título de Engenheiro de Automação e Controle
Aprovado em:
BANCA EXAMINADORA
_______________________/__/___ 
Prof. Dr. Vinicius Heltai
Universidade Paulista – UNIP 
_______________________/__/___ 
Prof. Nome do Professor 
Universidade Paulista – UNIP 
_______________________/__/___ 
Prof. Nome do Professor 
Universidade Paulista UNIP
RESUMO
Visando o já em expansão mercado de produção de cervejas, este projeto mostra a aplicação de um sistema embarcado para a automação de uma microcervejaria para produção de cerveja artesanal, tendo como alvo o pequeno comerciante, que busca uma forma de se situar no mercado através da produção de seu próprio produto de uma forma mais rápida, eficiente e barata. Para isso, foram utilizadas linguagens de programação padronizadas pela norma IEC 61131 usadas para o desenvolvimento de algoritmos nos controladores lógicos programáveis (CLPs). Com esta automação será possível o controle de determinadas temperaturas e períodos de tempo definidas pelo usuário através de uma interface gráfica. A microcervejaria feita neste trabalho realiza a parte quente do processo de fabricação de cerveja, que se compõe dos seguintes procedimentos: brassagem, recirculação, lavagem e fervura.
Palavras-chave: Cerveja; Automação; CLPs; Cerveja Artesanal.
ABSTRACT
Having the expanding beer brewing market in mind, this project shows the application of an embedded system for the automation of an artisanal microbrewery, targeting small businessmen that is looking for a way to stablish themselves in the market by making their own product in a cheaper and efitient way. To achieve this, programming languages standardized by the IEC 61131 norm will be utilized to develop algorithms on the programmable logic controllers (PLCs). With this automation it will be possible to control determined temperatures and time periods defined by the users through a graphic interface. The microbrewery developed in this project performs the hot phases of the brewing process, which consists in the following procedures: Brassagem, recirculação, lavagem e fervura.
Keywords: Beer; Automation; CLPs; Micro Brewery.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1- Cerveja barbante	6
Figura 2 - CLP CP-WS41 da fabricante Proxsys	12
Figura 3 - CI PIC18F4550	13
Figura 4 - CI ATmega328p	15
Figura 5 - Sensor termoresistivo PT100	15
Figura 6 - Dimensões do sensor de nível.	16
Figura 7- Dimensões da eletrobomba.	23
Figura 8 - Resistência elétrica.	25
Figura 9 - Engates rápidos mecânicos.	26
Figura 10 - Dimensões válvula de esferas.	26
Figura 11 - Dimensões da válvula.	27
Figura 12 - Relé de estado sólido SSR- 25 da Fotek	28
Figura 13 - Diagrama de bloco do relé de estado sólido SSD	29
Figura 14 - – Controle de potência via PWM	29
Figura 15 - Gráfico linear de resistência/temperatura do PT100	30
Figura 16 - Diagrama de instrumentação.	32
Figura 17 - Diagrama de instrumentação.	33
Figura 18 - Diagrama de instrumentação.	33
Figura 19 – Posicionamento dos reservatórios.	34
Figura 20- – Posicionamento dos reservatórios, suportes e demais equipamentos.	35
Figura 21 -Esquema de conexão do equipamento utilizando mangueiras.	35
Figura 22 -Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 1.	36
Figura 23 -Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 2.	36
Figura 24 -Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 3.	37
Figura 25 – Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 4.	37
Figura 26 – Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 5.	38
Figura 27 – Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 6.	38
Figura 28 -Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 7.	39
Figura 29 - Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 8.	39
Figura 30 – Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 9.	40
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Equipamentos - Mecânicos	31
Tabela 2 - Equipamentos - Elétricos	31
Tabela 3 - Equipamentos- Automação	31
Tabela 4 - Cronograma	42
	
INTRODUÇÃO
Somente no primeiro semestre de 2017 o crescimento de micro cervejarias foi de 17,65% no Brasil, e em 2016 o número de micro cervejarias aumentou 39,6% de acordo com o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Mapa), esse crescimento aponta a necessidade do desenvolvimento de tecnologias capazes de automatizar e melhorar o controle do processo de produção de cervejas, não somente para cervejarias artesanais ou micro cervejarias, mas também para o produtor caseiro que costuma realizar todo o processo de fabricação de forma completamente manual.
Para o produtor caseiro e micro fabricante as etapas e procedimentos são realizados com termômetros e válvulas atuadas de formar completamente manuais, a leitura dos instrumentos de medição é realizada de forma visual e são utilizados instrumentos analógicos e em boa parte dos casos não há um registro dos resultados obtidos pela produção, impossibilitando uma análise para a redução de custos de produção ou para o aperfeiçoamento da qualidade final do produto.
Todas as etapas de fabricação podem ser automatizadas para a redução de custo ou de equívocos causados pela intervenção humana, mas afim de garantir o caráter artesanal do produto é possível realizar o controle de etapas chave, como o controle de temperatura (aquecimento e resfriamento), tempo de aquecimento da mistura, fluxo, cálculo e registro do teor alcoólico (ABV).
Existem empresas que realizam a produção e venda de utensílios para auxiliar a produção de cerveja em pequena escala, como a Ezbrew, mas seus produtos não abrangem por exemplo o cálculo de teor alcóolico, ou de configuração de rampas de aquecimento para receitas que foram registradas pelo usuário. Também há possibilidade da produção de equipamentos de menor custo para o cliente final, já que são poucas as empresas que fabricam equipamentos com esse foco.
O presente trabalho apresenta uma solução que pretende viabilizar o processo de produção de cerveja em pequena escala, automatizando os processos de brasagem, recirculação, lavagem de grãos e fervura, efetuando o controle de temperatura e da cronologia do processo, através de uma interface gráfica onde é possível realizar a parametrização da produção. É possível realizar a configuração de até 5 rampas de aquecimento, alertas de adição de ingredientes como, malte, lúpulo e whirflock em função das configurações realizadas pelo operador.
ESTADO DA ARTE
Como muitos sabem, a cerveja é uma das bebidas mais consumidas no mundo, ocupando a quarta posição no ranking mundial, perdendo apenas para o leite, chá e café. Sua grande popularidade com o passar dos anos fez com que cada vez mais recursos e mão de obra fossem investidos em sua fabricação, atualmente os maiores consumidores de cerveja são:
1º República Tcheca
Tratando-se do consumo de cerveja, não dá para competir com a República De acordo com os dados da Barth-Haas Group, os moradores do país beberam 143 litros per capita em 2011.	 A produção do país é em média 2 milhões de litro por ano, ficando em 22º lugar no ranking de produtores. –EXAME: (Lilian Sobral,2016).
2º Áustria 
País que também é muito importantese tratando do consumo de cerveja. A média anual é de 108 litros por pessoa. –EXAME: (Lilian Sobral,2016).
3º Alemanha
Único país na lista dos cinco maiores produtores e consumidores de cerveja no mundo. Já no quesito produção, o país leva o 5º lugar e em consumo é o 3º, com a marca de 107 litros por pessoa em 2011. –EXAME: (Lilian Sobral,2016).
4º Irlanda
A Irlanda nos famoso com os famosos pubs, consumiu parte dos 94 litros per capita, que foram registrados em 2011. –EXAME: (Lilian Sobral,2016).
5º Polônia
Como a Rússia, a Polônia também é um país bem famoso pela vodca, mas com destaque nos rankings da cerveja. Os poloneses têm o quinto maior consumo per capita da bebida no mundo, com 89 litros registrados em 2011. –EXAME: (Lilian Sobral,2016).
Algo bem inusitado quando pensamos que seus maiores fabricantes não estão dentro dos maiores consumidores, com exceção da Alemanha, todos os outros consumidores não são grandes fabricantes.
Os cinco maiores fabricantes são:
1º China
Somente em 2011 48,9 bilhões de litros de cerveja foram produzidos na China, segundo os dados Barth-Haas Group. Nota-se um grande crescimento na produção, por exemplo, em 1990, eram produzidos 7 bilhões de litros de cerveja por ano e em 2000, já eram produzidos mais de 22 bilhões de litros. –EXAME: (Redação, 2014). 
 2º Estados Unidos
Em segundo lugar, na produção de cerveja vêm os Estados Unidos, com uma produção com cerca de 22,5 bilhões de litros em 2011. –EXAME: (Redação, 2014).
3º Brasil
Em terceiro lugar no ranking, o Brasil nos últimos anos fabricou 13,3 bilhões de litros de cerveja. Isso se deu também com a ajuda das grandes cervejarias e de empresam de produção artesanal. –EXAME: (Redação, 2014).
4º Rússia
Famosos mundialmente por suas vodcas, destacam-se também quando o assunto é a produção de cerveja. Ficando em 4º lugar no ranking mundial da Barth-Haas Group, com 9,8 bilhões de litros produzidos em 2011. –EXAME: (Redação, 2014).
 5º Alemanha
O país é o único que aparece no “Top 5”, tanto de produtores quanto de consumidores de cerveja. –EXAME: (Redação, 2014).
Atualmente é normal vermos essa bebida sendo consumida por todos ao redor do mundo, mas ela teve um início bem inesperado.
De acordo com a história, a prática da cervejaria teve origem na Mesopotâmia. Acredita-se que como praticamente qualquer açúcar ou qualquer alimento que contenha amido pode sofrer fermentação natural, a cerveja tenha surgido por acaso quando um grupo de agricultores armazenou a colheita de grãos em vasos que ficaram expostos a chuva ou a alguma infiltração, dando origem a primeira cerveja. Os primeiros registros de fabricação datam-se de aproximadamente 6 mil anos e remetem aos sumérios (Atual Iraque). Documentos históricos mostram que em 2100 a.C. os sumérios alegravam-se com uma bebida fermentada obtida de cereais. Os egípcios logo aprenderam a arte de fabricação e carregaram a tradição até o milênio seguinte.
A cerveja produzida naquela época era bem diferente da de hoje em dia. Era escura, forte e muitas vezes substituía a água, sujeita a todos os tipos de contaminação, causando diversas doenças à população. Mas a base do produto, a cevada fermentada, era a mesma.
Na Idade Média, vários mosteiros fabricavam cerveja, empregando diversas ervas para aromatizá-la, como mírica, rosmarinho, louro, sálvia, gengibre e o lúpulo, este utilizado até hoje e introduzido no processo de fabricação da cerveja entre os anos 700 e 800. O uso de lúpulo para dar o gosto amargo da cerveja e para preservá-la é atribuído aos monges do Mosteiro de San Gallo, na Suíça. Houve um tempo em que o papel da levedura na fermentação era desconhecido.
Na época dos Vikings, cada família tinha sua própria vara de cerveja que eles usavam para agitar a bebida durante a produção. Estas varas de cerveja eram consideradas herança de família, porque era o uso da vara que garantia que a cerveja daria certo. Hoje em dia, sabe-se que estas varas continham uma cultura de levedura.
A partir do séc. XII pequenas fábricas foram surgindo nas cidades europeias e com uma técnica mais aperfeiçoada, os cervejeiros sabiam que a água representava mais de 90% da matéria prima utilizada no processo de produção. Assim a escolha da localização da fábrica era feita em função da proximidade de fontes de água muito boa. O parâmetro principal para a utilização da água é seu pH. O pH é uma escala que vai de 0 a 14, onde 0 é o extremo ácido, 14 é o extremamente alcalino e 7 é o valor de neutralidade. O pH deve estrar entre 6,5 e 7,0, ou seja, levemente ácido. Isso porque um pH alcalino pode acarretar na dissolução de algumas substâncias presentes no malte e nas cascas.
Na segunda metade do século XIX, o apelido para se referir à bebida era “cerveja-barbante”. Isso porque, como o controle de fermentação era rudimentar, as garrafas eram lacradas com uma rolha amarrada por um barbante, para impedir que a rolha saltasse.
Figura 1- Cerveja barbante
Por influência da imigração, na segunda metade do século, a cerveja alemã passou a ser a preferida. Ao contrário das cervejas inglesas, que vinham em barris, as inglesas vinhas em caixas e garrafa. A cerveja alemã era clara, límpida, conservava-se melhor e agradava mais ao paladar. Foi então que surgiu hábito de beber cervejas em garrafas de vidro.
Com a posterior invenção de instrumentos científicos (termômetros e outros), bem como o aperfeiçoamento de novas técnicas de produção, o que bebemos hoje é uma agregação de todas as descobertas que possibilitaram o aprimoramento deste nobre líquido.
OBJETIVO
O objetivo principal deste trabalho é criar um sistema que auxilie o cervejeiro na fabricação de sua cerveja artesanal. Para isso, o presente trabalho focou na automatização dos processos de aquecimento, controlando a temperatura do processo de mosturação através de um microcontrolador, um sensor de temperatura, implementação de um sistema de potência para aquecer o mosto, criação de um compartimento interno para a filtragem do mosto, utilização de uma bomba para líquidos em alta temperatura para constante circulação, tudo isso monitorado por uma interface homem-máquina onde o cervejeiro poderá escolher as características que mais se enquadram em sua produção.
Procedimento Metodológico
O primeiro passo para a fabricação e implementação do projeto é entender o processo atual de fabricação utilizado pelos cervejeiros atuais e suas principais semelhanças e diferenças. Para isso, conta-se com o auxílio de livros, artigos, visita técnicas em cervejarias especializadas de médio e grande porte e ajuda de cervejeiros. Com isso, foi possível tirar as principais etapas que seriam automatizadas e apresentadas.
O primeiro semestre de 2018 foi dedicado ao estudo dos processos, compra de matérias e montagem do primeiro protótipo focando na parte operacional como montagem de circuitos elétricos e elaboração do código de controle. No segundo semestre de 2018, foram feitos os testes finais, montagem de toda a interface gráfica e a elaboração da parte escrita com todos os conhecimentos adquiridos até então com a máquina em funcionamento. O auxílio fornecido pelo cervejeiro Edson Gimenez foi fundamental na fabricação que nos forneceu o conhecimento necessário para elaborar de alternativas mais viáveis, práticas e econômicas.
PROCESSO ATUAL 
O processo atual consiste em algumas etapas, sendo elas:
Moer o malte: O malte é colocado em grandes toneis acoplados em motores elétricos para que sejam triturados mais acelerado;
Misturar: Após o malte moído, o mesmo deve ser misturado com água, a uma temperatura de aproximadamente 70ºC;
Filtração do mosto: Após ter todo o amido transformado, a “pasta” formada é levada ao filtro onde cascas e bagaço são separados do líquido açucarado chamado mosto, que já tem cor de cerveja;
Fervura do mosto: O mosto é levado à ebulição e fervido durante algum tempo (60 a 90 minutos) para que substancias não desejáveis se volatizem, proteínas coagulem e o mosto seja esterilizado. Nesta etapa tambémé adicionado o lúpulo, responsável por fornecer amargor e aroma característico à cerveja;
Decantação: O mosto fervido passa por um processo de decantação onde as proteínas coaguladas no processo anterior são depositadas no fundo do equipamento, enquanto o mosto límpido é retirado pela parte lateral;
Resfriamento do Mosto: O mosto é resfriado a temperatura baixa (7 a 12 graus) dependendo do tipo de fermentação que vai sofrer e do tipo de levedura a ser utilizado. Após ser resfriado, a levedura (fermento) é inoculada e a mistura é colocada em um tanque para ser fermentada;
Fermentação: Durante alguns dias os açucares do mosto são transformados em álcool e CO2, além de calor. Estes tanques possuem temperatura controlada para que a fermentação seja sempre homogênea. A fermentação pode ocorrer entre 8 e 15 graus aproximadamente, levando de 1 a 20 dias, dependendo da cerveja a ser fabricada;
Maturação: O mosto fermentação é agora chamado de cerveja verde. Ela é maturada em baixas temperaturas (zero graus ou menos) por período que pode levar alguns dias ou semanas. Nesta fase, algumas substancias ainda são transformadas pela levedura em suspensão na cerveja, além de haver separação da levedura da cerveja (decantação ou flotação), incorporação de CO2 e retirada de alguns gases formados durante a fermentação;
Filtração: A cerveja maturada é filtrada para que se torne límpida e brilhante, como a que conhecemos nos bares. Nesta fase é ainda adicionado mais de CO2 e podem ser adicionados estabilizantes de espuma e coloidal de anti-oxidantes;
Engarrafamento: Na indústria existem maquinas que colocam a cerveja e tampa a garrafa. Para ingerir o liquido é utilizado uma mangueira com um controlador de vazão, um sensor de nível, para saber até quando encher a garrafa, e a tampa é colocada por uma máquina pneumática.
Com isso, muitas pessoas acabaram criando métodos para simplificar esse processo afim de produzir sua própria cerveja em suas casas ou até em pequenas lojas.
 	A planta-piloto é um sistema em escala reduzida, que reproduz com boa precisão os processos encontrados na indústria. São capazes de produzir resultados satisfatórios para pequenas empresas.
Para ganhar a alcunha de planta-piloto, estamos realmente falando de um processo menor, mas que efetivamente reproduza, sem desvios grosseiros, aquilo que se obterá na planta industrial.
Atualmente, diversas empresas aderiram a utilização de plantas pilotos com o intuito de testar as condições de processo e seu impacto sobre as funcionalidades básicas e já um pouco estendidas do produto. Além de definir as etapas para obtenção do produto, é nesta condição, similar ao processo industrial – porém em menor escala – que você poderá estressar o produto em condições limite de processo.
Projetistas utilizam os dados da planta piloto para refinar seu projeto da instalação na escala de produção.
A investigação para o estudo de novos processos físico-químicos, ou para a melhora de processos já existentes é levada a cabo em plantas em escala piloto, reduzindo-se assim os custos associados ao investimento e aos gastos fixos de operação inerentes a uma planta industrial.
Igualmente, utilizam-se plantas piloto para a investigação de bioprocessos, ou processos químicos que envolvam organismos ou substâncias bioquimicamente ativas derivadas de tais organismos.
Por último, também se utilizam plantas piloto como equipamento científico para educação em universidades, ou como sistemas para demonstração.
Ter uma planta-piloto é uma grande vantagem competitiva para empresas que atuam em mercados em que a inovação é valorizada. A grande maioria das empresas de ingredientes investe pesado em suas plantas-piloto, parte do negócio é convencer ao seu cliente de que vale a pena testar aquele novo ingrediente.
Tal convencimento necessita que o cliente visualize o que está sendo dito. Sendo alimento, a visualização e também consumo. Ser capaz de gerar bons protótipos razoavelmente fieis ao que acontecerá na planta industrial pode ser a diferença entre conseguir aprovar ou não o projeto.
Tecnologias atuais
A automação no mercado de cerveja artesanal é muito pequena e de difícil acesso para os microprodutores, pois o que existe hoje em dia no mercado é bem caro. A empresa mais conhecida que vende esse tipo de equipamento é a Ezbrew.
A Ezbrew, é uma das empresas mais adiantadas na produção e venda de equipamentos de auxílio à produção de cerveja artesanal.
Eles possuem em alguns de seus equipamentos, controladores, para ajustar temperatura e vazão da forma desejada pelo cliente.
Os Ezbrew K, são os produtos da empresa que utiliza um controlador, onde o cliente escolhe um set point de nível, vazão e temperatura a serem mantidos durante o processo de produção.
Todas as etapas de fabricação podem ser automatizadas para a redução de custo ou de equívocos causados pela intervenção humana, mas afim de garantir o caráter artesanal do produto é possível realizar o controle de etapas chave, como o controle de temperatura (aquecimento e resfriamento), tempo de aquecimento da mistura, fluxo, cálculo e registro do teor alcoólico (ABV).
Visando aumentar a produção e a qualidade das cervejas nas microcervejarias, os produtores de cerveja estão aproveitando a evolução e barateamento da tecnologia e buscando formas que os auxiliem a melhorar os seus produtos e reduzir custos.
Com o passar do tempo, sensores, atuadores e microcontroladores estão ficando cada vez mais barato e mais acessível ao público geral. Muitos desses itens estão ficando populares entre os microprodutores de cerveja, que são:
CLP 
O CLP (Controlador lógico programável) é um controlador que pode ser utilizado para automação total ou parcial dos processos de produção de cerveja. O mesmo pode ser utilizado para interpretação das informações dos sensores, como o de temperatura e nível, controlar a potência da resistência, desta forma alterando a temperatura da água ou da mistura da água com o mosto de forma linear, controle do tempo dos processos.
O CLP utilizado deve ter disponível portas analógicas, que permitirão a leitura das informações recebidas pelo sensor de temperatura e facilitará o processo de controle das resistências elétricas. Caso o CLP não tenha portas analógicas o suficiente para receber as informações dos sensores de temperatura e enviar as informações para as resistências elétricas, pode-se colocar as resistências em portas digitais, fazendo o controle da potência da mesma via PWM (Pulse Width Modulation ou Modulação de Largura de Pulso). 
Segundo o artigo da ufpr “AulaCLP” página 8, na qual o autor e data não são citados, a saída analógica do CLP possue valores que variam em uma determinada faixa (0 à 10 v e 4 à 20 mA). É dessa forma que o CLP entende os dados informados pelo sensor de temperatura e da mesma forma que o mesmo envia as informações de potência desejada para a resistência elétrica.
Boa parte dos CLPs utilizam a linguagem de programação LADDER. É relativamente fácil programar com esse tipo de linguagem de programação, que consiste em montagem de blocos lógicos. Para pessoas leigas em programação que só querem melhorar seus processos de produção de cerveja essa facilidade em programar em LADDER pode ajudar.
Figura 2 - CLP CP-WS41 da fabricante Proxsys
Microcontroladores
Também temos disponível hoje no mercado os microcontroladores, que tem o custo menor que o CLP na maior parte dos casos, mas a linguagem de programação tende a ser mais complexa.
Utiliza-se de linguagens de programações como C, Python, Java, entre outras. Através da programação enviamos sinais para as saídas do microcontrolador, com intenção de fazer alguma tarefa especifica. Os microcontroladores são utilizados na produção de cerveja para automatizar processos como, fervura, tempo de processo e liberação de válvulas para manipulação do fluido trabalhado.
Segundo o artigo “Microcontroladores” da eletronicaprogressiva.net, o microcontrolador é um CI (circuito integrado), que pode ter diversas característicascomo, portas lógicas, temporizadores, osciladores, decodificadores, etc. O CI deve ser escolhido com as características que atendem à demanda do seu projeto. Também deve ser observado suas características técnicas como frequência de clock, processamento, máximo de funções permitidas, etc.
Existe diversas possibilidades de coisas que podem ser feitas por um microcontrolador, como acender leds, controlar motores, ler e transmitir informações, etc. Com essa gama de possibilidade e com o baixo custo dos microcontrolados, ficou cada vez mais usual a utilização dos mesmo para a automatização de processos de produção de cerveja, e é exatamente isso que está sendo feito.
Alguns dos tipos de microcontroladores que podem ser utilizados na automatização da produção de cerveja. Abaixo está a configuração técnica de dois dos CIs utilizados na automação do processo de produção de cerveja.
PIC18f4550
Segundo o artigo “PIC18 e seu sistema de clock” descrito por Josemar Alves em dez/2015, segue abaixo as configurações do microcontrolador PIC18F4550:
- 32KB de FLASH, 2KB de RAM e 256B de EEPROM;
- 35 pinos de IO que são multiplexados com os periféricos;
- USB 2.0 que pode funcionar como Low Speed (1.5 Mbps) ou Full Speed (12 Mbps);
- 4 timers sendo um de 8 bits e três de 16 bits;
- Até dois módulos CCP (Capture / Compare / PWM);
- 1 UART e 1 Módulo MSSP que pode ser configurado para funcionar como SPI ou I2C;
- 1 conversor AD de 10 bits multiplexado para até 13 canais;
- tensão de alimentação de 2 V a 5,5 V.
(ALVES, 2015. Capitulo 2)
Figura 3 - CI PIC18F4550
Atmega328p
Segundo o artigo “Conhecendo o Cerne do Microcontrolador Atmega328p Arduino Uno” descrito por Alfonso Pérez em 2015, segue abaixo as configurações do microcontrolador Atmega328p:
- 131 Instruções poderosas, a maioria executada em um único ciclo de relógio.
- Um banco de 32x8 registros de uso geral.
- Até 20 MIPS (Milhões de instruções por segundo) a 20 MHz.
- Um multiplicador de hardware on-chip de 2 ciclos.
- Memória de programa FLASH de 32 KB, programável dentro do sistema.
- Memória SRAM interna de 2 KBytes.
- Memória EEPROM de 1 KByte.
- 2 Temporizadores / Contadores de 8 bits.
- 1 Temporizador / Contador de 16 bits.
- 6 canais PWM.
- 6 canais analógicos para o ADC.
- 1 porta serial USART.
- 1 interface serial SPI.
- 1 interface serial de 2 fios, compatível com I2C.
- 1 temporizador de vigilância.
- 1 Um comparador analógico on-chip.
- Interrupções.
- Vários modos de baixo consumo.
(Pérez, 2015. Capitulo 1)
Figura 4 - CI ATmega328p
Sensores
Temperatura: Para a leitura da temperatura do fluido utilizado na produção de cerveja nas microcervejarias é muito utilizado o sensor termoresistivo PT100 tipo K.Esse sensor funciona da seguinte forme, conforme varia a temperatura no local onde o sensor está localizado a resistência interna do mesmo também varia linearmente. É através dessa variação de resistência que fazemos a conversão e descobrimos a temperatura no local. O material semicondutor utilizado no sensor é a Platina e sua faixa de resistência (precisão) é de 0 – 100 ohms.Figura 5 - Sensor termoresistivo PT100
Nível: Para conhecimento do nível do fluido dentro do tanque é muito utilizado o sensor tipo bóia. É um sensor que pode ser utilizado com NA (normalmente aberto) ou NF (normalmente fechado) dependendo da posição que o mesmo é instalado. É utilizado para saber de forma automática se o líquido atingiu o nível pré-estabelecido dentro da panela.
Descrição Técnica:
Material: ABS
Pressão máxima: 2 bar
Tensão de comutação (Máx.): 110 Vdc
Interruptor de alimentação: 10 W
Comutação de corrente (Máx.): 0,5 A
Tensão de ruptura (Máx.): 220 Vdc
Resistência (Max): 100 OHM
Temperatura de trabalho: -20 ~ + 80° C
Cabo: 400mm
Posição de montagem: vertical ou horizontal
Sitema de montagem: porca, arruela e rosca.
Fonte: Site do fabricante (Eicos).
Figura 6 - Dimensões do sensor de nível.
MERCADO ATUAL
Existem empresas que realizam a produção e venda de utensílios para auxiliar a produção de cerveja em pequena escala, mas seus produtos não abrangem por exemplo o cálculo de teor alcóolico, ou de configuração de rampas de aquecimento para receitas que forem registradas pelo usuário. Também há possibilidade da produção de equipamentos de menor custo para o cliente final, já que são poucas as empresas que fabricam equipamentos com esse foco.
O mercado de cervejarias artesanais vem ganhando cada vez mais espaço no cenário comercial, o que tem levado empresas a investir em produtos e serviços diferenciados para atrair e fidelizar consumidores. Em Curitiba, a partir de 2009 que expandiu a cultura cervejeira, neste mesmo ano começaram a surgir as primeiras lojas físicas de cerveja especial, pois até então o comércio deste tipo de bebida era exclusivamente pela internet, as distribuidoras e lojas de bebidas variadas. De acordo com a Abrabe (Associação Brasileira de Bebidas) em pouco mais de dez anos, este mercado representa aproximadamente 2% do mercado nacional de cerveja, com pouco mais de 200 micro cervejarias existentes no Brasil e são localizadas principalmente no Sudeste e no Sul do país, o que revela uma ótima oportunidade de mercado.
O que mais ajudou na popularização da cerveja artesanal, foi a oferta latente por rótulos diferenciados, fazendo com que a procura por novos estilos de cerveja cresça ano após ano.
Com um mercado ainda a ser explorado, as cervejarias locais que possuem um baixo orçamento e verba para comunicação, devem apostar no design bem estruturado para seus rótulos e a criatividade como um todo para a produção e diferenciação de seus produtos no ponto de venda.
Com o aumento da demanda, a aposta de algumas microempresas, para fidelizar os clientes e também ampliar o sobre as cervejas especiais, foi a entrega à domicílio, serviço diferenciado, para também ganhar mercado.
Mercado atual brasileiro
O mercado artesanal de cerveja no Brasil tem chamado a atenção devido a seu gradativo crescimento nos últimos anos mesmo com as instabilidades econômicas e políticas. 
Apesar da queda do consumo de cerveja no país nos últimos 3 anos, o número de fábricas, marcas e rótulos se multiplicou, o setor voltou a criar vagas e a quantidade de trabalhadores continua a subir gradativamente. Por trás desse novo aquecimento de atividades, está o fenômeno chamado cerveja artesanal, que vem conquistando espaço e fazendo frente as grandes empresas atraindo empreendedores e consumidores. 
Um levantamento recente feito pelo Ministério da agricultura, pecuária e abastecimento (MAPA), órgão regulamentar do setor cervejeiro no Brasil, sendo em sua grande maioria microcervejarias, produzindo algo em torno de 8903 rótulos de cerveja diferentes. Algo em torno de 13 rótulos para cada marca. 
Esses números são alarmantes pelo curto período em que se proliferaram, pelo fato do mercado Brasileiro de cervejas artesanais ganhar em média uma nova microcervejaria por semana. 
Somente no ano passado o país ganhou 186 novas fábricas e subiu o número de estabelecimentos de 356 para 679 de 2014 para 2017. 
Para os que veem o potencial desse mercado e estão dispostos a se dedicar, com comprometimento e seriedade, encontrarão uma forma de trabalhar com o que amam e abrir um negócio que tem tudo para ser próspero. 
Empregos gerados com a microcervejaria
Não só o número de rótulos aumentou, mas também o número de empregos que esse investimento tem gerado, porquê por mais que a maioria dos casos sejam pequenos empreendedores querendo ganhar a vida com o que amam, eles acabam precisando de uma mão de obra específica para determinados assuntos, para que ele possa se dedicar inteiramente na produção de seu próprio material. 
Alguns desses novos cargos gerados por esse mercado em expansão são: 
Sommelier ou Sommelière 
Originado na França, o Sommelier surge de uma necessidade em ter alguém especializado para monitorar a qualidade e manutenção da bebida, fazendo com que o produto estivesse aptopara o consumo. 
Vale ressaltar que muitos desses profissionais atuam de forma autônoma, podendo ser contratado para dar aulas, palestras, orientar clientes, gestão de qualidade, consultoria para bares e restaurantes, dentre outros. 
Esse tipo de profissão é mais adequada a pessoas que gostam de educar e atender o público consumidor tendo uma afinidade por gastronomia em geral. 
Importadora de cerveja artesanal 
Um dos problemas que mais assombram o mercado nacional é o elevado número de importações. Mesmo com uma gama variada de cervejas, as fabricas estrangeiras já tem importação regular ao Brasil. 
Além disso, o cervejeiro artesanal que sonha em importar seus produtos caseiros para o Brasil, esbarra no cansativo e burocrático sistema Brasileiro. Com uma das taxas mais altas do mercado, a logística e morosidade dos setores públicos fazem com que seja praticamente impossível gerir uma importadora. 
Distribuidora de Cervejas Artesanais 
As distribuidoras apresentam grandes semelhanças com as importadoras e muitas importadoras também trabalham como distribuidoras, porém a grande diferença entre elas é que a distribuidora tem como foco fazer a ponte de ligação entre produto e mercado. 
Os problemas enfrentados por elas são semelhantes, por isso é muito normal que as empresas foquem em apenas uma região ou estado, facilitando a logística e administração do setor. 
MOTIVAÇÃO
O desenvolvimento deste projeto é focado principalmente na escassez da automatização para os microcervejeiros. Pretendendo assim, elaborar uma proposta que se encaixe com a realidade das empresas perante o mercado. E assim, oferecer uma forma de crescimento barata e adequada para a produção de seus próprios produtos suprindo as necessidades do mercado e de seus consumidores. 
PROBLEMA TRATADO
A produção de cerveja artesanal está bem distante da produção industrial, quase todos os processos são feitos manualmente e algumas das tarefas manuais não são satisfatórias para os produtores de cerveja, sendo eles:
Temperatura: Para aquecer o liquido, maior parte dor produtos utilizam panelas de grande porte e um fogão a gás. Dessa forma fica muito difícil ou até impossível o controle da temperatura com precisão;
Nível (panela): Utilizando um copo de medida, régua de nível ou por aproximação. Dessa forma o volume de liquido não é medido com precisão e o processo fica mais demorado;
Envasamento: Na produção de cerveja artesanal o processo de injeção do líquido na garrafa e a inserção da tampa são feitos de forma totalmente manual, com o auxílio de um engarrafador de garrafas. É um processo repetitivo e cansativo, sendo desagradável para o produtor e aumentando as chances de erro humano no processo.
Existem poucas soluções, e nenhuma delas é a ideal. Esse é um dos propósitos do projeto, realizar a automação de partes do processo de produção, usando como referência o processo de fabricação de cerveja manual, trazer 
A micro cervejaria feita neste trabalho realiza a parte quente e fria do processo de fabricação de cerveja, que se compõe dos seguintes processos: brassagem, recirculação, lavagem e fervura.
O processo inicia-se com a mistura do malte com a água, as proporções mudam de acordo com a receita que é desejado. A brassagem da mistura compõe-se em aquecer a mesma até atingir a temperatura desejada e que favoreçam a ativação das enzimas necessárias e específicas. À princípio, a mistura que é formada por amido, após a ativação das enzimas, obtém-se pequenos açucares fermentáveis e também não fermentáveis.
Depois das enzimas do processo de brassagem serem inativadas, é necessário filtrar o mostro, processo esse que ajuda a deixar menos turva a cerveja e que evita resíduos (cascas de malte) passem para a etapa de fervura. Os grãos do malte formam um filtro natural, por isso é necessário que as panelas tenham dimensões maiores que ou iguais ao da brassagem. Para este caso, projetou-se um fundo falso na panela de filtragem, que é composto por uma forma de alumínio circular, com furos em toda a sua superfície. 
Em paralelo ao processo de filtragem, em uma panela auxiliar, é aquecido a água para o processo seguinte, a lavagem, que se compõe basicamente em, passar a água que foi aquecida pelo filtro que foi formado pelos grãos, para que seja feito a extração do açúcar que ainda há no malte.
O processo de fervura, por sua vez, tem como objetivo, ferver o liquido que resultou da filtragem, e mantê-lo me determinada temperatura por um tempo estimado, que depende de cada receita. Onde tem como principais objetivos do processo: esterilizar e eliminar substâncias indesejadas que podem causar sabor e aroma indesejado; concentrar o mosto e ativar os lúpulos e especiarias, que geram sabores e aromas característicos da cerveja. 
O processo de resfriamento, tem como objetivo, resfriar o mosto que foi fervido, para permitir a sobrevivência das leveduras que serão inoculadas, pois as mesmas não resistem a temperaturas altas, para isso, é utilizado um chiller de imersão, para que o processo seja mais rápido.
Equipamentos
Eletrobomba
A Eletrobomba tem por finalidade realizar a circulação dos fluidos presentes durante o processo de fabricação de cerveja. Como o produto final é alimentício, o material da eletrobomba deve ser atóxico, mesmo quando sua temperatura é elevada (dentro do range de operação). Também por se tratar de processos em nível planta piloto, não é necessário uma vazão muito alta para suprir as necessidades do sistema. Por esses motivos, escolher a eletrobomba EBE 01 da Emicol.
Descrição técnica: 
Corpo: Termoplástico (Polipropileno Glicol)
Terminais: Faston 6,3mm
Rigidez Dielétrica: 1.500 Vca
Tensão: 1F / 127 Vca / 60Hz
Vazão Nominal: 14 L / min
Temperatura máxima de operação: 100° C
Figura 7- Dimensões da eletrobomba.
Fonte: Datasheet EBE 01 - Emicol
Resistência Elétrica
Responsáveis pelo aquecimento dos fluidos que compõem o sistema, as resistências elétricas foram dimensionadas de acordo com o tempo médio em que o sistema deve elevar a temperatura, sofrendo variações dependendo do processo ou do tipo de cerveja que será produzida. O material da resistência também foi considerado para tal dimensionamento. A fórmula utilizada para esse dimensionamento é apresentada a seguir:
ℎ=𝑀.𝐶.(𝑇2−𝑇1)860.𝑃
Onde: 
P = Potência em kW 
M = Massa do líquido a ser aquecido em Kg (como é água, considera-se 1Kg por litro) 
C = Calor específico em caloria por Min (considera-se 1cal/min) 
T1 = Temperatura inicial em °C 
T2 = Temperatura final em °C 
h = Tempo de aquecimento em horas 
860 = Constante para conversão de kW para calorias
Baseando-se nos cálculos de acordo com os processos que serão realizados pelo equipamento, foram dimensionados as seguintes resistências:
Reservatório de 32l:
Potência: 4000w
Tensão: 220 Vca
Dimensões: 310 x 370 x 160mm
Material Resistência: Aço Inoxidável
Material Niples: Aço Inoxidável
Reservatório de 49l:
Potência: 5000w
Tensão: 220 Vca
Dimensões: 450 x 400 x 160mm
Resistência: Aço Inoxidável
Niples: Aço Inoxidável
Figura 8 - Resistência elétrica.
Fonte: Site do fabricante (Nobre Resistências).
Conexões
Para realizar a conexão de todo o sistema, utilizamos mangueiras feitas com material termoplástico e implantamos adaptações nos reservatórios para poder conectar as mesmas. Para isso utilizamos os seguintes itens:
Engates rápidos mecânicos
Para a conexão das mangueiras com os reservatórios, implantamos engates rápidos nas vias de entrada dos mesmos. Para seu dimensionamento, consideramos o material (aço inoxidável) dos engates, suportando a temperatura máxima do sistema, além de ser anticorrosivo.
 
Figura 9 - Engates rápidos mecânicos.
Fonte: Site do fabricante (ST Brasil)
Válvula de Esferas
Para permitir a saída dos fluidos nos reservatório, adaptamos uma válvula de esferas em cada um deles. Considerando sua resistência à líquidos aquecidos e suas vedações, selecionamos a válvula da Docol.
Figura 10 - Dimensões válvula de esferas.
Fonte: Sitedo fabricante (Docol)
Válvula Solenoide
Baseando-se nos mesmos conceitos para o selecionamento do modelo da eletrobomba, foi selecionado o modelo EVA 09 da Emicol, que irá permitir a entrada de água no sistema quando sua via for energizada.
Descrição Técnica:
Pressão de operação: 0,2 à 8 kgf/cm
Vazão mínima: 7 l/min
Vazão máxima: 40 l/min
Corpo: Termoplástico (Polipropileno Glicol)
Filtro: Plástico (removível) 
Partes metálicas: aço zincado 
Membrana: Silicone (atóxica) 
Terminais: Latão
Vida útil: 50.000 operações
Tipo de terminal (alimentação): Faston 6,3mm x 0,8mm
Tensão: 1F / 127 Vca / 60Hz
Figura 11 - Dimensões da válvula.
Fonte: Datasheet EVA 09 - Emicol
Sistemas
Para leitura e manipulação dos dados da planta, utilizamos os sistemas a seguir, que nos permitiu ter o controle de forma funcional, atendendo a nossas necessidades de projeto. Esses sistemas nos permitem ler a variável temperatura, acionarmos resistências elétricas, criar e fazer com que a planta siga um set point pré-estabelecido e controlar toda parte eletrônica do sistema.
Acionamento de Potência
Para o acionamento e controle da potência das resistências elétricas, utilizamos relés de estado sólido, um para cada resistência. O relé de estado sólido é como um interruptor, acionado eletricamente em corrente continua, com uma tensão de 4 – 32 V. Ao entrar com a tensão entre a faixa já citada, o circuito interno do relé faz com que os tiristores triac disparem, fechando o contato e permitindo a passagem da tensão em corrente alternada do outro lado do relé.Figura 12 - Relé de estado sólido SSR- 25 da Fotek
Fonte: botroll.com
 Em comparação aos relés eletromecânicos, os relés de estado sólido possuem algumas vantagens. O mesmo não possui partes móveis, portanto, então sua confiabilidade e velocidade do processo é maior, além de aumentar sua durabilidade. Por ser bem isolado e resistente é perfeito para trabalhar em locais onde tem a possibilidade de impactos e ou micro sujeiras. (BRAGA, Newton. 2015).- Fonte: newtoncbraga.com.br
Figura 13 - Diagrama de bloco do relé de estado sólido SSD
	O controle da potência é feito através do micro controlador que envia sinais PWM para entrada DC do relé.Fonte: Portal vida de Silício
Figura 14 - – Controle de potência via PWM
PT100 a Circuito de Condicionamento de Sinal
Para a leitura da temperatura usamos o sensor termorestivo PT100, onde o PT é o matérial condutor (platina) que fica em contato com o fluido analisado e o valor 100 significa que quando o sensor está com a resistência de 100 ohms, a temperatura está a 0 °C. O mesmo varia a resistência conforme a variação na temperatura. Tem faixa de trabalho desse sensor é de -270 °C à 962 °C, excelente precisão de leitura e pouca possibilidade de ruído na faixa de temperatura que o projeto opera, atendendo nossa demanda de projeto.
Figura 15 - Gráfico linear de resistência/temperatura do PT100Fonte: edisciplinas.usp.br
PID
O PID é um algoritmo matemático, com função de controlar variáveis constantes de um sistema, com objetivo de trazer estabilidade e agilidade ao sistema, mesmo que o mesmo sofra interferências externas. Pode ser ajustado através de ganhos proporcionais, derivativos e integrais, através de técnicas de sintonia ou de forma experimental. (EMBARCADOS, 2014)
	Utilizamos o PID para controlar a temperatura do nosso sistema, através de um software disponível para utilização no microcontrolador ATmega 328.
	Através PID é estabilizado a temperatura da água que será utilizada para a produção da cerveja conforme o set point já pré-estabelecido, trazendo maior qualidade e repetitividade da produção da bebida.
Lista de Materiais
Segue abaixo as listas de componentes utilizados no trabalho separadas por categoria.
Tabela 1 - Equipamentos - Mecânicos
Tabela 2 - Equipamentos - Elétricos
Tabela 3 - Equipamentos- Automação
P&ID
Os P&ID (Piping & Instrument Diagram) são diagramas de representação de circuitos eletrônicos que apresentam, por meio de símbolos pré-definidos, as relações funcionais entre os diversos componentes de um circuito com o intuito de visualizar o processo como um todo e a função de cada equipamento. A norma que regulamenta a simbologia e padrões é a ISA 5.1.
O esquema a seguir representa o diagrama de instrumentação do reservatório de água quente.
Figura 16 - Diagrama de instrumentação.
Fonte: Própria
A imagem a seguir representa o diagrama de instrumentação do reservatório responsável pela etapa de cozimentos dos grãos.
 Figura 17 - Diagrama de instrumentação.
Fonte: Própria
Por fim, o ultimo diagrama de instrumentação representa o processo de fervura do mosto cervejeiro.
Figura 18 - Diagrama de instrumentação.
Fonte: Própria
DESENVOLVIMENTO DO PROJETO
Processo de fabricação de cerveja utilizando o equipamento
Como preparação, os dois reservatórios de 32 litros devem estar posicionados antes do reservatório de 49 litros, acima de seus respectivos suportes. Todos os reservatórios possuem uma válvula de esferas com alavanca, dois sensores de nível, um na parte de cima e outro na parte de baixo, além de resistências elétricas no fundo e um sensor de temperatura posicionado no meio do reservatório. O segundo reservatório é o único que possui um filtro bazooka acoplado na saída.
 
Figura 19 – Posicionamento dos reservatórios.
Fonte: Própria.
Em seguida posicionamos a válvula solenoide e uma eletrobomba no suporte do primeiro reservatório, duas eletrobombas no suporte do segundo reservatório e fazemos a conexão de todo o circuito.
 
Figura 20- – Posicionamento dos reservatórios, suportes e demais equipamentos.
Fonte: Própria
Figura 21 -Esquema de conexão do equipamento utilizando mangueiras.
Fonte: Própria.
Com todos os equipamentos conectados, fazemos a sanitização de todo o circuito. Feito isso, podemos dar início aos processos para fabricação de cerveja.
Processo 1: Primeiramente a válvula solenoide é energizada e abre-se o caminho para a água percorrer pela mangueira até o primeiro reservatório, onde o mesmo será preenchido até a altura do sensor de nível posicionado na parte de cima. Em paralelo, a primeira eletrobomba é acionada, preenchendo também o segundo reservatório até o sensor de nível alto.
Figura 22 -Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 1.
Fonte: Própria
Processo 2: Assim que a água acionar o sensor de nível alto do segundo reservatório, a válvula solenoide deixará de receber energia, impedindo a passagem de água. Adicionalmente, a resistência elétrica irá começar a aquecer a água do segundo reservatório, elevando a temperatura (que será lida pelo PT100) até o set point de brassagem parametrizado na interface.
 
Figura 23 -Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 2.
Fonte: Própria
Processo 3: Quando a temperatura alcançar o Set Point, a resistência elétrica mantém e aparece a uma mensagem na interface para fazermos a adição de malte. Em seguida, inicia-se o processo de brassagem, onde cozinhamos o malte por aproximadamente 60 minutos (após esse tempo a resistência é automaticamente desativada), obtendo-se pequenos açucares fermentáveis e também não fermentáveis. 
 
Figura 24 -Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 3.
Fonte: Própria
Processo 4: Após o processo de brassagem, temos como resultado uma mistura turva que precisa ser filtrada para separar os resíduos (cascas de malte). Para isso, realizamos o processo de recirculação, onde a segunda eletrobomba irá ser acionada e fará com que o mosto passe pelo filtro bazooka e seja jogado no mesmo reservatório, deixando a mistura mais clarificada e livre de resíduos.
 
Figura 25 – Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 4.
Fonte: Própria
Processo 5: Em paralelo com a recirculação, a resistência elétrica do primeiro reservatório começa a aquecer a água até a temperatura de 80° C e se estabiliza nesse ponto. 
 
Figura 26 – Processo de fabricação utilizando o equipamento– Processo 5.
Fonte: Própria
Processo 6: Com o processo de recirculação finalizado, a terceira bomba é acionada, transportando o mosto cervejeiro, clarificado e filtrado, para o terceiro reservatório.
 
Figura 27 – Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 6.
Fonte: Própria
Processo 7: A água que foi previamente aquecida é transportada até o segundo reservatório, para que que seja feita a extração do açúcar que ainda há no malte, e então seja levada até o terceiro reservatório.
 
Figura 28 -Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 7.
Fonte: Própria
Processo 8: O terceiro reservatório é então preenchido até o sensor de nível da parte de cima ser acionado e então iniciamos a etapa da fervura, onde adicionamos o lúpulo. Nessa etapa a resistência aquece o mosto até o Set Point parametrizado anteriormente irá mantê-la pelo tempo determinado anteriormente. A fervura tem como objetivo esterilizar a mistura e eliminar substâncias que possam influenciar no aroma da cerveja.
 
Figura 29 - Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 8.
Fonte: Própria
Processo 9: Com a finalização da fervura, abre-se a válvula de esferas e retira-se o líquido do reservatório para que o mesmo passe pelas etapas restantes de fabricação de cerveja. Neste momento é encerrado todo o processo realizado pelo equipamento.
 
Figura 30 – Processo de fabricação utilizando o equipamento – Processo 9.
Fonte: Própria
PLANO DE TRABALHO
Metas
Para este semestre a meta definida é a finalização do projeto teórico do processo de brasagem e fervura, projeto mecânico, P&ID, layout e disposição dos toneis do projeto, projeto em CAD, compra dos materiais necessários, iniciar a construção do protótipo e realizar os primeiros testes.
Para o segundo semestre a meta definida é a projeto elétrico e de automação, montagem elétrica e eletrônica, programação, comissionamento, sintonia de PID e testes em geral. 
Objetivos e Tarefas
O mercado de cerveja está cada vez mais exigente. Tornando difícil a estabilidade do microempreendedor que deseja vender seu produto e	 competir com as grandes produtoras. O objetivo desse projeto é fornecer a esse pequeno comerciante a oportunidade de produzir sua própria cerveja de uma forma mais rápida e barata, sempre se adequando aos padrões do mercado. Desta forma, contribuir para o aperfeiçoamento de máquinas já existentes, evoluindo seus processos e criando mais métodos de automatização das máquinas.
Para que isso seja possível, serão feitas:
Tarefa 1: Análises de textos, revistas, documentários, vídeos e livros para verificar a melhor forma de elaborar o projeto;
Tarefa 2: Elaboração dos primeiros desenhos do protótipo;
Tarefa 3: Pesquisa e análise de CLPs que se adequem ao projeto e atendam às expectativas, sensores de nível e temperatura, e o Relé;
Tarefa 4: Compra do material;
Tarefa 5: Construção do protótipo (tonel) em que a cerveja será fabricada e armazenada;
Tarefa 6: Pesquisas de mercado e comparação de custos;
Tarefa 7: Junção do micro controlador com o tonel de cerveja;
Tarefa 8: Programação das funções do CLP;
Tarefa 9: Análise do projeto, discussão e melhorias a serem feitas;
Tarefa 10: Iniciar a fabricação de cerveja para que seja avaliado o funcionamento do processo.
CRONOGRAMA
O cronograma foi elaborado baseado nas datas propostas pela Universidade Paulista – UNIP e dos orientadores Vinicius Heltai e Rodrigo Godoi, afim de melhor utilizar nosso tempo em prol da conclusão do trabalho.
Tabela 4 - Cronograma
PLANO DE NEGÓCIO
No projeto da microcervejaria tivemos ganhos significativos em dois pontos, no custo de aquecimento, cozimento e fervura dos ingredientes e fluido utilizados para fabricação da cerveja e o tempo gastos com esses processos, chamado de parte quente. Foi utilizado 40 litros de água no nosso teste prático e nos cálculos abaixo. Também utilizado 3 resistências elétricas que trabalharam com 3000W ao invés de fogões a gás, assim economizado tempo, conforme nosso teste prático e dinheiro, conforme os cálculos abaixo. 
Custo de produção por gás
Tempo com gás ligado: 456 min (7h36) (teste prático)
Gasto com ingredientes + entrega: R$139,54 (Fonte: 8-BITCREAM, cervejafacil.com)
Gasto com gás:
Calculo de consumo de gás em R$ = (((T/60)*Kg/h)/B)*PB
T = Tempo de uso em minutos
Kg/h= Consumo por queimador (média de 0,225 kg/h em fogões domésticos em fogo médio)
B= Capacidade do botijão (13 ou 45 kg)
PB= Preço do botijão (média de R$ 74,95 em novembro de 2018, segundo r7 notícias)
Gasto em R$ = (((456/60)*0,225)/13)*74,95
Gasto com gás = R$ 9,86 
(Fonte de cálculos: cristianoash.wordpress.com)
Gasto com água (60 litros – limpeza+cerveja+resfriamento): R$ 50,00 (valor mínimo segundo exame.abril.com.br)
Gasto com geladeira para fermentação (200 watts): 
Cálculos de consumo com aparelho doméstico:
Eel= Pot*Δt
Eel= Energia elétrica gasta, em kWh
Pot= Potencia do equipamento, em kW
Δt= Tempo que o equipamento ficou ligado, em h
Eel= 0,2*(7*24) = 33,6 kWh
C= Eel*TE
C= Valor a pagar para a concessionária de energia elétrica, em R$ 
TE= Tarifa de energia, em R$/kWh (0,27087 – B1 residencial em novembro de 2018)
C= 33,6*0,27087
Gasto com geladeira = R$ 9,11
(Fontes: Eletropaulo e educação.uol)
Gasto com sanitizante= R$ 1,94
Gasto total com processo manual para 40 L = R$ 210,45
Gasto por litro de cerveja com processo manual = R$ 5,27
Resistência Elétrica
Tempo com a resistência ligada: 253 min (4h13) (teste prático)
Gasto com ingredientes + entrega: R$139,54 (Fonte: 8-BITCREAM, cervejafacil.com)
Gasto com resistência elétrica: 
Cálculos de consumo com resistência elétrica:
Eel= Pot*Δt
Eel= Energia elétrica gasta, em kWh
Pot= Potencia do equipamento, em kW
Δt= Tempo que o equipamento ficou ligado, em h
Eel= 3*(253/60) = 12,65 kWh
C= Eel*TE
C= Valor a pagar para a concessionária de energia elétrica, em R$ 
TE= Tarifa de energia, em R$/kWh (0,27087 – B1 residencial em novembro de 2018)
C= 12,65*0,27087
Gasto com resistência elétrica = R$ 3,43 
(Fontes: Eletropaulo e educação.uol)
Gasto com água (60 litros – limpeza+cerveja+resfriamento): R$ 50,00 (valor mínimo segundo exame.abril.com.br)
Gasto com geladeira para fermentação (200 watts): 
Conforme os calculos já descritos no tópico da resistência elétrica:
Eel= Pot*Δt
Eel= 0,2*(7*24) = 33,6 kWh
C= Eel*TE
C= 33,6*0,27087
Gasto com geladeira = R$ 9,11
(Fontes: Eletropaulo e educação.uol)
Gasto com sanitizante= R$ 1,94
Gasto total com processo automatizado para 40 L = R$ 204,02
Gasto por litro de cerveja com processo automatizado = R$ 5,11
Conclusão: Utilizando os equipamentos automatizados da cervejaria porão, após dez produções de cerveja o micro cervejeiro economizará a quantia de R$ 66,30 o que vale o custo de quase 13 litros de cerveja. Além de economizar dinheiro, nessas mesmas 10 produções, o micro cervejeiro reduzirá seu tempo de produção em 33 horas e 50 minutos, tendo mais tempo para família e amigos.
 RESULTADOS ESPERADOS
Após a elaboração eletrônica, mecânica e de programação, funcionando de forma satisfatória, depois de todos os testes, esperamos obter os seguintes processos da fabricação de cerveja, brassagem, recirculação, fervura e sanitização. O processo de brassagem, pode ser realizado através de rampas de temperatura, que variam de acordo com a receita seguida no momento da fabricação, as rampas de temperatura serão determinadas pelo operador e reutilizadas posteriormente, caso haja necessidade de a receita ser repetida. Na recirculação, deverá ser bombeado o mosto cervejeiro da parte inferior da panela para a parte superior, desta forma o líquido é forçado a passar pela camada de malte existente no fundo falso do tonel de brassagem, essa etapa tem o propósito de filtrar e clarificar a mistura, que deve encontrar-se turva. Após o líquido estar clarificado, o mesmo deve ser bombeado para um recipiente,no qual ocorrerá a etapa de fervura. Nesse momento, o mosto será aquecido até ferver, desta forma será eliminado qualquer microrganismo capaz de interferir no sabor, aroma ou até mesmo capaz de estragar a cerveja. Após a última etapa citada, o cervejeiro poderá transferir o mosto para a última etapa da produção de cerveja, que é a fermentação, processo este que não será controlado pela planta, ficando todo o controle a cargo do cervejeiro.
Com o encanamento e os toneis de brassagem e fervura completamente montados, é possível realizar a sanitização das tubulações e das panelas que foram previamente higienizadas, por meio do bombeamento do fluido com o sanitizante diluído, através das tubulações, válvulas e conexões.
Visando atender as necessidades de mercado, pretendemos realizar as instalações dos toneis, tubulações e sensores de uma forma que os mesmos possam ser comercializados em módulos, por exemplo: módulo de brassagem e recirculação, módulo de fervura.
CONSIDERAÇÕES FINAIS E TRABALHOS FUTUROS
Neste tópico iremos analisar o que de fato foi alcançado e o que pode ser deixado como um projeto futuro. A construção dos circuitos, validação de funcionamento e os códigos de controle da interface do protótipo, comprovam que o projeto foi capaz de demonstrar os conceitos citados anteriormente como objetivo. A intenção de apresentar uma planta piloto foi alcançada com êxito.
A parte mecânica após várias adaptações se apresentou funcional e eficiente para a equipe, conseguindo atingir resultados melhores do que os calculados no início do projeto. As bombas ajudaram no desenvolvimento do sistema para sequenciação das etapas de fabricação facilitou o processo como um todo, dando um diferencial de tempo superior ao imaginado.
Um dos pontos que podem ser levantados como “Trabalho Futuro” seria a adaptação da interface gráfica em aplicativos de smartfone e tablets, tornando o processo ainda mais moderno e acessível. Além disso, gerar um banco de dados capaz de armazenar as receitas criadas pelo operador, afim de para que ele possa variar os processos baseados em produtos já feitos de uma forma mais rápida e eficiente, sem a necessidade de programa-lá a cada produção. Uma das plataformas sugeridas é o SQL Express por sua capacidade de armazenamento.
O controle de temperatura nas três panelas reagiu bem aos testes, alcançando o resultado esperado.
O desenvolvimento deste projeto, que foi focado na construção de um sistema que auxiliasse o micro cervejeiro na fabricação de seu próprio produto, junto aos conceitos compreendidos pelo grupo e adquirido por eles ao longo do projeto, apresentaram certas dificuldades de implementação e alguns desafios que nos colocaram em prova. Dentro de suas limitações, o grupo conseguiu superar dificuldades financeiras buscando e estudando métodos mais baratos que pudessem ser aplicados ao projeto sem danificar a estrutura ou comprometendo o produto, que por se tratar de produtos alimentícios, necessitavam de um maior cuidado na hora de escolher os matérias que não afetassem o resultado final. Muitos dos pontos definidos ao final das primeiras etapas de montagem só demonstraram sua real dificuldade de implementação no momento da montagem e integração do sistema sendo necessária uma readaptação e reformulação do trabalho, afim de apresentar o conteúdo ao que foi proposto. 
Os primeiros contratempos surgiram já na etapa de montagem, apresentando vazamento nas conexões dos sensores de temperatura, sendo preciso instalar anéis de vedação de silicone, por serem atóxicos, para vedar melhor as conexões. O hardware, contemplado pelos circuitos elétricos, respondeu bem ao sistema. Para o circuito de condicionamento de sinal do PT100 foi necessário utilizar um transmissor de temperatura modelo BIG1608, fabricado pela BIGENG para converter o sinal resistivo proveniente do elemento sensor, para um sinal elétrico que varia de 0 a 5 V que é lido pelo conversor analógico digital de 10 bits da plataforma microcontrolada. 
Após a implementação do código de controle foi necessário realiza a sintonia das variáveis de controle PID para que a planta tivesse um melhor ganho e economia de energia possível. 
De acordo com os resultados obtidos concluímos que, o protótipo é capaz de realizar a automatização do processo de mosturação de forma aceitável, realizando o controle de temperatura de uma forma mais eficaz, recirculação e lavagem de grãos em menor tempo com relação ao processo de fabricação totalmente manual.
REFERÊNCIAS
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IQ-INTEL. A tecnologia da cerveja desencadeia o renascimento da fabricação doméstica. Disponível em: <https://iq.intel.com.br/a-tecnologia-da-cerveja-desencadeia-o-renascimento-da-fabricacao-domestica/>. Acesso em: 20 maio. 2018.
MEAN-WELL. AC/DC> Enclosed- Enclosed Switching Power Supply. Disponível em: < https://www.meanwell.com/productSeries.aspx?i=16&c=6#tag-6-16>. Acesso em: 11 nov. 2018.
KALNIN, Joanir. Análise estratégica para implantação de empresas de pequeno porte: Cervejarias Artesanais. Disponível em: https://www.producaoonline.org.br/rpo/article/view/600/639. Acesso em: 15 maio. 2018. 
DINSLAKEN, Daniel. Brassagem. Disponível em:<https://concerveja.com.br/category/brassagem/>. Acesso em: 12 abril. 2018.
ZEGLA. Brassagem (Fabricação do mosto). Disponível em: <http://www.zegla.com.br/produtos/tecnologia-de-processos/cerveja/brassagem/>. Acesso em: 12 abril. 2018>.
ASH, Cristiano. Calculadora de consumo de gás. Disponível em: <https://cristianoash.wordpress.com/2017/06/04/calculadora-de-consumo-de-gas/>. Acesso em: 01 nov. 2018
ESTADÃO-CONTEÚDO. Conta de água da Sabesp aumentará 3,5%, com tarifa mínima de R$ 50. Disponível em:<https://exame.abril.com.br/seu-dinheiro/conta-de-agua-da-sabesp-aumentara-de-35-com-tarifa-minima-de-r-50/>. Acesso em: 01 nov. 2018.
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