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PPI09 Assignment 09 Pepe Luckstone

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Pepe Luckstone

Pepe Luckstone

Durante os 8 trabalhos realizados no âmbito da disciplina de Projecto e Planeamento de Instalações foram construídas vários objectos e scripts com o objectivo de obter uma instalação fabril final – uma fábrica de cerveja.

O segundo trabalho da disciplina teve o objectivo de introduzir à construção de objectos em Second Life, o qual se revelou ter grande importância tornando-se fundamental para a realização dos trabalhos seguintes. O primeiro contacto com as ferramentas de construção e modelação do SL garantiu uma ponte de ligação dos conhecimentos anteriormente aprendidos ao longo do programa curricular noutras disciplinas, permitindo passar a parte do conhecimento para um plano virtual e interactivo no Second Life.

Sob a premissa dos primeiros trabalhos, resolvi aplicar algum conhecimento que já tinha anteriormente na área de química, e optei pela construção de uma instalação fabril – uma fábrica de cerveja.

Dada a limitação de tempo, e urgência para entregar todas as semanas um trabalho para a realização da disciplina, pus de parte todos os cálculos de balanços de massa e de energia, e acerto de equações para reactores e seu dimensionamento, e passei logo a construção de equipamento.

Como ponto de partida comecei por encontrar um diagrama simplificado e genérico do processo produtivo da cerveja, sob o qual e orientei para dar coerência às construções criativas nos assignments de PPI (Figura 1).

Produção de Cerveja - Diagrama de processo

Figura 1. Processo produtivo de cerveja.

Numa fase inicial, comecei por criar um dos primeiros equipamentos existentes no processo de fabrico da cerveja – um moinho. A construção do moinho foi baseada em alguns equipamentos encontrados na Internet, tendo-se edificado um equipamento semelhante a um moinho em processos de fabrico de pequena dimensão. Nesta fase o moinho construído tinha um aspecto bruto e necessitava de algumas modificações para se adequar aos equipamentos seguintes.

A segunda etapa da construção da fábrica de cerveja passou por construir dois equipamentos principais: o reactor de mistura e o reactor de cozimento. Para este trabalho foi criado um cenário um pouco mais realista do que seria futuramente a fábrica de cerveja. Foi criado um chão e uma parede sob os quais os equipamentos se encontram dispostos já nas posições adequadas à produção, e um equipamento de ligação – doseador de cereais.

A etapa seguinte na construção da fábrica de cerveja teve lugar nos trabalhos 7 e 8 onde foram construídos um permutador de calor e fermentadores.

A linguagem de script do Second Life (Linden Script Language) foi introduzida no trabalho 5, com o intuito de aplicar futuramente a objectos construidos no SL, atribuindo algumas características mais realistas e animadas aos objectos. Para o efeito, numa fase inicial (assignment 5) foram construídos 3 conjuntos de objectos: uma mesa com copos, uma bola e uma modificação do moinho da cevada. No conjunto mesa e copos foi criada uma animação que demonstrou a deslocação dos copos de uma mesa para outra mesa, o empilhamento dos copos um sob o outro, a recolocação dos copos nas posições definidas e, por fim, o retorno a posição inicial. Em relação à bola, foi construído um script em que, ao digitar os comandos apropriados, a bola anda em 6 direcções: cima, baixo, frente, trás, esquerda e direita. O terceiro script é um exemplo de uma aplicação util da linguagem de Script à fábrica de cerveja. Aplicou-se um script de rotação no rotor do motor e nas mós, de forma a ilustrar o movimento real do moinho.

Ao longo de todos os trabalhos foram introduzidos novos equipamentos e foram realizadas algumas modificações. No que respeita ao moinho, este tem vindo a sofrer várias modificações desde a fase inicial até à fase actual. No assignment 4, com a introdução dos dois reactores, foi modificado o local de descarga da farinha de cevada e criado um tubo de ligação ao doseador, onde é quantificada a dose de cevada apropriada a operação no reactor de mistura. No que respeita a scripts, na fase inicial foi introduzida um script de rotação (assingment 5) e no trabalho seguinte foi modificado o mesmo script para rodar a uma velocidade real com as polias a rodar a uma velocidade adequada à rotação do rotor do motor.

Até à data, maior parte das fases de produção da cerveja já estão representadas no Second Life, tendo algo já próximo do que é espectável numa fábrica real. A próxima fase será a conclusão. Será necessário introduzir os equipamentos que estão em falta, projectar as ligações entre cada equipamento e atribuir a cada equipamento scripts de animação e, se possível, um som de fábrica.

Em suma, o trabalho número 9 de Projecto e Planeamento de Instalações terá a seguinte ordem de trabalhos: -Término dos equipamentos em falta; -Construção de tubagens e ligações acessórias; -Atribuição de scripts de animação do equipamento; -Atribuição de scripts de operação associados a consolas de controlo; -Criação de som ambiente adequada à operação da fábrica.


Construção de um permutador de calor

HeatEx 001

Figura 2. Vista em pormenor de um prato do permutador de calor.

A etapa que se segue após o cozimento dos cereais é o arrefecimento. A mistura de cevada agora cozida é arrefecida a temperaturas baixas por meio de um permutador de calor. O tipo de permutador de calor mais comum em instalações fabris de cerveja e de vinho é o permutador de calor de pratos. Em cada face do prato existe um entalhe em forma de canal diagonal que, juntamente com outro prato, formam os canais por onde passa o fluido. Numa face o fluido quente noutra face o fluido frio.

O primeiro passo na criação do permutador de calor foi a construção do prato (Figura 2). O prato possui a forma rectangular e entalhes diagonais nas duas faces que comunicam com os orifícios das extremidades, por onde passam o fluido quente e o fluido frio.

HeatEx 007

Figura 3. Construção do suporte do permutador de calor.

O passo seguinte consistiu em copiar esse pratos (cerca de 20 cópias) e criar um suporte para os pratos do permutador. O suporte do permutador é vertical que tem a dupla função de sustentar os pratos e manter os pratos unidos durante o processo.

A presença do permutador de calor no processo produtivo da cerveja encontra-se em duas fases. A primeira fase é após o cozimento da mistura de cevada e a última fase em que surge este permutador é após a maturação da cerveja. Antes da cerveja ser engarrafada ou colocada em barris, é primeiro arrefecida e pasteurizada, fazendo parte deste processo um segundo permutador de calor.


Construção do tanque de maturação

No trabalho 8 ([1]) foi construído um fermentador que permite que ocorram as reacções bioquímicas do processo de fabrico da cerveja. Após essa fase é retirado o liquido sobrenadante que é colocado noutro reactor que tem o nome de reactor de maturação. Neste reactor o liquido é cozido para finalizar as reacções finais do processo de fabrico da cerveja.

Tanque de Maturação

Figura 3. Tanque de maturação.

Para construir este equipamento, foi efectuada uma cópia do fermentador construído no Trabalho 8. Numa fase inicial começou-se por diminuir a altura dos pés, e baixar o fundo do tanque. A forma do fundo do tanque não necessita ser tão aguda. No fermentador o fundo tem forma de funil para que se possa decantar a mistura de liquido com o desperdícios do cozimento. No tanque de maturação o fundo é quase plano, pelo que se diminuiu a amplitude do ângulo do fundo do tanque.

Foi diminuída, também, a altura do tanque e recolocou-se uma escotilha na lateral.

O script existente no fermentador foi também copiado, permitindo que a porta da escotilha abra e feche ao clicar.


Construção do filtro prensa

O filtro prensa é uma unidade que permite desempenhar operações de filtração através de uma pressão induzida, permitindo que o filtrado seja forçado para fora do resíduo obtendo-se um fluido liquido e um bolo.

A etapa de filtração é a fase final na produção de cerveja. Esta etapa permite separar todo material sólido resultantes do processo de cozimento, arrefecimento e fermentação da cerveja, da mistura liquida cristalina que será futuramente a cerveja.

FPress 001

Figura 4. Suporte do filtro prensa.

Para dar início à construção do filtro prensa, foi utilizado como base um filtro prensa encontrado no site [2]. De inicio foram construídos a base, as laterais e a trave superior que sustentam todo o equipamento existente no filtro.
PFilter 003

Figura 5. Veios para os pistões do filtro prensa.

A fase seguinte consistiu na construção de todo o equipamento acessório. Primeiro foram desenhados os veios dos pistões que irão exercer força sobre os pratos (ver Figura 5). Posteriormente foram construídos dois varões que permitem manter a consistência da estrutura do filtro (Figura 6).
PFilter 004

Figura 6. Pormenor da construção dos varões e suportes da base do filtro.

Pist FPress

Figura 7. Pormenor dos pistões do filtro prensa.

A fase que se seguiu foi a criação dos pistões e da estrutura que irá manter os pratos sobre pressão (Figura 7). Dois pistões alinhados com os veios estão ligados a uma estrutura quadrangular que pressiona os pratos contra a extremidade do filtro onde se situam os bocais de alimentação e descarga do filtrado.
Plates FPress

Figura 8. Pratos do filtro prensa.

A criação dos pratos consistiu na criação de uma estrutura quadrangular com um encaixe superior, e a cópia desses pratos ao longo da trave superior enchendo o filtro prensa de uma ponta à outra. O número de pratos colocado foi totalmente arbitrário. Não foi realizado nenhum cálculo para o número de pratos óptimo para o processo, tal como nos restantes equipamentos deste trabalho.
FPress pump

Figura 9. Pormenor da instalação pneumática dos veios dos pistões, bomba e consola de controlo.

Por fim, foram desenhadas as ligações e todos os equipamentos acessórios. Nos veios dos pistões do filtro foram criadas tubagens onde passa o fluido que provoca o movimento dos pistões. Trata-se de uma instalação pneumática que possui uma bomba ligada a essa instalação pneumática e uma consola de controlo que permite accionar a bomba.

Por fim, foram atribuídas texturas e cores ao filtro, obtendo-se o seguinte aspecto final.

FiltroPrensaVertical

Figura 10. Filtro prensa vertical.


Construção de um barril de cerveja

Beer Keg

Figura 11. Barril de cerveja.

Após a finalização do processo produtivo da cerveja, o liquido obtido é colocado em recipientes.O barril de cerveja é uma forma de conservar e preparar para uso a cerveja. Para demonstrar esta fase optei por criar um barril de cor vermelha através da criação da várias formas cilíndricas.
MaqImperiais

Figura 12. Máquina de servir imperial.

Para demonstrar a sua aplicação construí, também, uma máquina de servir imperiais (Figura 12), de aspecto comum aos equipamentos encontrados em restauração.


Finalização

Para finalizar a montagem, foram dispostos os equipamentos construídos na sala de aula do Second Life de forma a visualizar todas as etapas do processo de fabrico da cerveja.

Montagem final

Figura 13. Disposição final de equipamentos.

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