Projeto Mecânico

Apesar do grande número de componentes e da interligação necessária entre as funções do sistema, o projeto mecânico é relativamente simples, pois utiliza quase que em sua totalidade componentes comerciais padronizados para a construção do sistema.

Para descrever o projeto mecânico, o sistema será dividido em três grandes grupos:

1. Trocadores de calor;

2. Reservatório termodinâmico; 3. Banco de água fria.

Em cada subsistema serão incluídos os itens periféricos, como conexões, engates e até mesmo a bomba utilizada em cada seção.

1. Trocadores de calor

Para que o sistema funcione corretamente, o mosto deve sair da panela de fervura, passar pela bomba, onde terá sua vazão controlada, passar pelos dois trocadores de calor e seguir para o fermentador, conforme representação esquemática da Figura 23.

Figura 23 – Deslocamento de mosto.

Para que o sistema tenha bom funcionamento, a bomba deverá ser posicionada próxima à panela de fervura e os trocadores devem, por sua vez, permanecer próximos à bomba para evitar perdas de carga antes dos trocadores.

Como mencionado na seção 4.1.4.2, a transferência de mosto será efetuada com mangueiras de silicone, desde a saída da panela até a chegada ao fermentador. Tanto a panela quanto o fermentador possuem válvulas de esfera construídas em aço inox para permitir ou bloquear a vazão de mosto. Considerando que tanto a saída da bomba, quanto as válvulas mencionadas possuem rosca de 3/4”, serão utilizadas conexões do tipo espigão com esta dimensão de rosca e conexão para mangueira de 1/2”.

O posicionamento da bomba e dos trocadores de calor se dará conforme Figura 24.

Na Figura 24, nota-se que os trocadores ficarão abaixo do nível das panelas, junto à bomba. Já na Figura 25, onde o sistema é visto de cima, pode-se ver novamente a posição da bomba e dos trocadores. Porém nesta imagem estão indicadas a sequência de conexões que as mangueiras realizarão no momento da montagem.

Figura 25 – Posição dos trocadores em relação à bomba de mosto.

As mangueiras deverão ser conectadas de acordo com a seguinte ordem: 1. Uma mangueira sairá do ponto 1 (saída da panela de fervura) e irá até o

ponto 2 (entrada da bomba);

2. Outra mangueira saíra do ponto 3 (saída da bomba) e irá se conectar no ponto 4 (entrada do primeiro trocador de calor);

3. Uma terceira mangueira ligará os pontos 5 e 6 (saída do primeiro trocador de calor e entrada do segundo trocador de calor, respectivamente);

4. Por fim uma mangueira sairá do ponto 7 (saída do segundo trocador de calor) e será ligada ao fermentador.

Estima-se uma quantidade de três metros de mangueira para fazer as ligações acima, considerando que o fermentador estará a cerca de dois metros de distância do segundo trocador de calor.

Além disso, serão utilizadas seis conexões do tipo espigão, sendo quatro delas com rosca tipo fêmea, para serem montadas nos trocadores de calor, e duas delas com rosca tipo macho, para montagem na válvula de saída da panela de fervura e na válvula de saída da bomba.

2. Reservatório termodinâmico

A função do reservatório, como já mencionado anteriormente, será de armazenar água em temperatura ambiente para ser utilizada com líquido refrigerante no primeiro trocador de calor. Portanto, há a necessidade de se transportar água do reservatório até o trocador de calor e que haja um retorno para esta água até o reservatório novamente.

Para se manter a proposta de utilização de mangueiras nas conexões dos trocadores de calor, a água será transportada em tubulação rígida de PVC até um ponto alinhado à estrutura de suporte das panelas, onde serão colocados conexões do tipo engate rápido, onde mangueiras poderão ser conectadas para utilização do sistema e facilmente desconectadas e removidas para armazenamento, limpeza e manutenção do sistema como um todo.

O esquema da Figura 26 ilustra o posicionamento dos tubos a partir da saída da caixa d’água até o ponto de destino. A partir dos engates ao final dos tubos, conectam-se mangueiras ligando a tubulação ao primeiro trocador de calor.

O terceiro tubo visto na imagem será utilizado para passagem da fiação elétrica para ligação da bomba submersa que irá impulsionar água através do sistema.

Figura 26 – Posicionamento dos tubos a partir da caixa d’água.

Para construção desta etapa do sistema serão utilizados três registros para caixa d’água, 19 cotovelos 90°, de PVC, duas conexões plásticas tipo engate rápido, duas mangueiras de PVC de 3/4” e dois metros de comprimento cada, uma bomba submersa conforme selecionada na seção 4.1.4.7, uma caixa d’água com capacidade para 1.000 litros padrão NBR 13210, um metro de mangueira de 3/4” para ligar a bomba à tubulação rígida e cola para PVC para solda dos componentes da tubulação rígida.

3. Banco de água fria

Dentro do sistema como um todo, o funcionamento do banco de água fria é similar ao do reservatório termodinâmico, onde há um volume de água a ser utilizado no resfriamento que deve sair do tanque, passar pelo trocador de calor e retornar ao local de armazenagem. Para tanto, a construção será similar ao do reservatório anterior, com tubulação em PVC rígido até próximo à estrutura de suporte das panelas e então mangueiras flexíveis de PVC no trecho final até o trocador.

Como pode se observar na Figura 27, a bomba irá captar água de dentro do freezer através da tubulação, direcionando a água fria até o segundo trocador de calor por tubulação de PVC, por onde a água irá passar resfriando o mosto, e retornará ao refrigerador.

Figura 27 – Modelo de tubulação junto ao banco de água fria.

A distância aproximada do refrigerador até o trocador de calor é de 5,2 metros, de acordo com o projeto. A água será transportada através destes cinco metros através de tubulação de PVC, presa à parede da cervejaria. Porém, para se evitar a flexão dos tubos, as seções de canos serão de, no máximo, um metro cada, sendo conectadas por conexões do tipo “T” 90°, onde dois tubos são ligados um ao outro

nas extremidades opostas da conexão, e a terceira via da conexão é fechada com tampão de PVC.

Figura 28 – Ilustração do trajeto entre o refrigerador e o fermentador.

Como visto na Figura 28, serão utilizadas quatro seções de um metro de tubos de PVC, onde ao final serão instaladas válvulas para conexão de mangueiras, que farão a ligação final até o trocador de calor.