Aquecimento de Água da Casa Através do Resfriamento do Mosto de Cerveja

Em tempos de racionamento de água em muitas cidades, não dá pra ficar jogando água pelo ralo. Ainda mais tão limpa e, o melhor, quente.

Pensando não somente no racionamento, mas na sustentabilidade, economia e conforto, que foi criado esse sistema simples de reaproveitamento da água quente do resfriamento da cerveja artesanal.

Para se fazer um litro de cerveja se gasta, em média, cerca de cinco litros de água. Somente para resfriar são cerca de 2 litros por litro de cerveja. Por que não gastar somente trẽs litros e ainda aproveitar a água quente para tomar um banho, por exemplo, ou lavar roupas?

As vezes @s cervejeir@s nem imaginam que com apenas uma pequena bomba de aquário, que custa menos de R$ 30,00 (ou de uma máquina de lavar velha), e alguns metros de mangueira, você pode retornar a água quente para caixa d'água da casa, economizando água, energia e gerando conforto.

O segredo dessa pequena bomba d'água é não deixar ar dentro dela e das manqueiras. Para tanto, antes de conectá-la na serpentina quente, basta deixar a bomba enchendo lentamente na parte mais baixa que puder. Estou preparando um vídeo para melhor explicar isso.

Nem precisa ter água quente na casa toda. Somente retornando a água para a caixa já recompensa mais do que você jogá-la no ralo. Mas se você quiser um bom desafio, leve a água quente até o chuveiro.

Se não existir uma dupla tubulação de água quente e fria na casa, o detalhe mais difícil, será instalar a tubulação de 20mm desde a caixa d'água até onde se localiza o chuveiro. Ligar um tubo na parte superior da caixa e levá-lo até o chuveiro, no meu caso, não foi difícil. O mais difícil foi ligar a tubulação quente no chuveiro frio. Tive inclusive que apelar para "araldite", pois somente a fita veda rosca não foi suficiente para aguentar a água quente. Veja acima.

Fundamento teórico

Utilizando somente o princípio físico da convecção térmica, poderíamos deixar a natureza fazer o trabalho de resfriamento sosinha. Mas nós não pode mos esperar um tempo de cerca de um dia para resfriar o mosto da cerveja, A convecção é um processo simples em que o quente (ou mesnos denso) tende a ir opara cima e o frio (mais denso) tende  air para baixo. Esse é o mesmo princípio dos diversos tipos de aquecedores solares, em que o calor solar, elevando a temperatura d'água, lentamente eleva-a a água guente para o topo ao longo do dia.

Na prática cervejistica, precisamos resfriar o mosto o mais rápido possivel. Por isso utilizamos uma pequena bomba d'água.

O atual equipamento da Plezuro pode fazer até 60 litros de mosto de cerveja por  brassagem. Para resfriar essa quantidade de mosto, é necessário cerca de 120L de água que circula em torno de 50 minutos por duas serpentinas: uma de 15m de cobre (Ø=1/2") e outra de 30m de alumínio (Ø=1/2"), que entra no mosto (figura abaixo). Para acelerar o processo é que colocamos um serpentina de cobre num balde ou outro recipiente com gelo. Não é necessário colocar o gelo no início do resfriamento. Pode-se colocar entre 50 e 60ºC.

Para 40L de mosto o processo é mais rápido: cerca de 30min resfria-se esse volume até 25ºC.

Esquema do resfriamento

A água chega na parte superior da caixa por um tubo de alumínio. Não se pode deixar a água cair diretamente na caixa. Tem que fazer isso lentamente. Para tanto, dentro da caixa d'água o tubo se estende e tem vários furos, feitos com broca 2mm (fig. abaixo), funcionando como um aspersor, para evitrar turbulencia. Ali a água quente permanece devido a outra propriedade física chamado densidade. Os materiais menos densos ficam por cima dos mais densos. Água quente é menos densa que fria. Portanto, permanecerá na parte de superior. É dali que conectamos o tubo de água quente para o chuveiro (fig. xxx).

Resfriamento

Considerando a mistura entre as águas com temperaturas diferentes, a água que permanece nos últimos 10cm da caixa está a mais de 40ºC. Numa caixa de 500L feita com polietileno, por exemplo, a temperatura decai cerca de 1ºC/hora. Por isso só dá para usar no mesmo dia. Para termos água quente todo dia, basta fazer cerveja todo dia :).

Já usamos duas bombas no processo para ver se o tempo decai. Mas não bombeou tanto quanto era esperado. Por isso usamos apenas uma bomba.

Cálculo do rendimento ou exercío de matemática

Não adianta colocar gelo antes da temperatura cair para 50ºC ou 60ºC. Vai jogar energia pro ralo. A troca de calor esta diretamente relacionada a diferença de temperatura (ΔT) entre as os meios. Como no início do processo de resfriamento a temperatura do mosto está 100ºC, e a água da torneira esta em torno de 22ºC, no inverno, ou 26ºC, no verão, teremos ΔT = ~78ºC (no inverno) e ΔT=~74ºC (no verão). Ess diferença é suficiente para retirada de calor. Isso depende do rendimento do sistema de refriamento. O rendimento está relacionado ao material (cobre, alumínio ou inox), ao diâmetro e o comprimento da serpentina e a pressão na torneira, principalemente.

É uma conta muito complexa calcular o rendimento de uma equipamento perfeitamente. Mas não precisamos de tanto. Só pra se ter uma idéia, sem querer entrar em contas infinitas, para nossa serpentina de 30m (Ø=1/2"), temos um volume de cerca de 5L de agua no seu interior. Esse volume sai praticamwente a 100ºC no início do resfriamento, quando a troca . Teremos ΔT = ~78ºC (no inverno). Se:

Δq =mcΔT, onde:

m=massa de água na serpentina (5L) = 5000g;

c=calor específico da água (1 cal/gºC).

Isso já é suficiente para retirar 390 Kcal do mosto.

Para baixar 60L de mosto a 22º são necessários:

Δq = 60.000gx1x78º= 4.680 Kcal

Se a troca for perfeita com 60L de água resfriarimos o mosto. Mas não é bem assim. Existem perdas que podem ser para o ambiente e, principalmente, a queda do ΔT. Em alguns minutos o mosto não estará mais a 100ºC, fazendo o AT cair para a metade rapidamente. Por isso, gastamos cerca de 120L.


Atenção: Este artigo continuará em breve com vídeos.


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