Pessoal,
Muita gente tem se interessado por sistemas elétricos utilizando resistências de inox submersas, sistemas RIMS, HERMS, resistências para fervura, etc.
Esse tópico visa reunir muitas informações postadas em alguns tópicos para servir de referência e tirar a grande maioria das dúvidas sobre o assunto resistências/eletricidade num único post. Então, vamos lá.
O que são resistências de baixa densidade e alta densidade?
O termo densidade, no caso das resistências, é usado para expressar a relação Potência (watts) x Área de Contato. Uma resistência com uma potência X Watts, e uma área de contato muito pequena, tem alta densidade, ou seja, consegue transferir uma alta potência com uma superfície de contato com o líquido muito pequena, tais como as resistências de chuveiro elétrico que são normalmente um tipo de mola bem fina.
Então, qual é a diferença?
A diferença é que a resistências de alta densidade tem uma superfície muito pequena pra transferir tanta potência, dessa forma, a superfície do metal acaba indo a centenas de graus pra conseguir dissipar os X watts.
Já a resistência de baixa densidade, como tem muita área de contato com o líquido, consegue dissipar a mesma potência muito mais fácil e de forma espalhada, então a superfície do metal fica bem menos quente, mas toda a potência/calor são transferidos.
Exemplo, uma resistência de baixa densidade tem 1000 watts e 100 cm² de área de contato, então é precisa dissipar 10 watts de CALOR para cada cm², e DIGAMOS que isso representaria que cada cm teria que ficar em 100 graus.
Numa resistência de ALTA densidade com os mesmos 1000 watts, ela teria hipoteticamente muito menos área de contato, uns 10cm, então cada cm² teria que dissipar 100 watts, ou seja, uma temperatura muito maior por cm², uns 1000 graus (só como exemplo).
Ou seja, no caso de fazer cerveja, se usarmos uma resistência de alta densidade, ela queimaria o mosto sem dúvida nenhuma pela presença de açúcares e outros resíduos.
Que material elas devem ser?
Inox. A maioria vem com nipples (pela perto das extremidades) de uma liga de latão, mas bem resistentes e confiáveis (sem chumbo, etc) mesmo para usar químicos (soda cáustica, etc). É possível mandar fazer com os nipples também em Inox, mas algumas saem absurdamente mais caro.
Quantos amperes as resistências puxam (corrente), por que isso é importante?
A amperagem consumida pela resistência (e muitos outros produtos elétricos) é o fator mais importante de todos na instalação elétrica, uso de termostatos, contatoras, etc. É baseado nisso que os condutores são dimensionados.
Imagine que você precisa encher dois baldes de 20 litros de água. Para um deles você vai usar uma mangueira bem fininha, como 3/8", e para o outro balde, vai usar uma mangueira de 1 polegada, sendo que você precisa encher os dois baldes em 1 minuto.
Fazendo uma analogia, a bitola das mangueiras seria a voltagem (tensão), ou seja, o líquido passa mais facilmente na mangueira mais grossa (da mesma forma que passa mais fácil a eletricidade em 220 volts). A potência, seria a vazão, ou seja, se você consegue encher os dois baldes no mesmo tempo, isso quer dizer que ambos os sistemas tem a mesma potência (como se fosse em watts).
Nesse caso, o sistema com mangueira mais fina teria que funcionar numa pressão MUITO maior (amperagem), justamente porque a bitola é mais fina (voltagem menor, maior RESISTÊNCIA).
Ou seja, da mesma forma que precisamos de uma mangueira de 3/8 que SUPORTE essa pressão, no caso dos fios elétricos, nós precisamos de BITOLAS que comportem a amperagem utilizada.
Como calcular a amperagem consumida por qualquer produto elétrico?
É só dividir a POTÊNCIA (Watts) pela TENSÃO (Volts).
Ou seja, uma resistência de 5000 watts ligada em 220 volts => 5000 / 220 => 22,72 amperes
Se ligar a mesma resistência em 127 volts => 5000 / 127 => 39,37 amperes
Ou seja, quando for utilizar um termostato ou contatora para acionar qualquer coisa, você precisa ter certeza que esse dispositivo suporta a amperagem do aparelho/resistência que você vai acionar.
Além disso, baseado na amperagem utilizada, você precisa calcular a bitola dos fios utilizados. Se usar fios muito finos, eles podem esquentar demais, derreter, causar incêndio, etc.
Como calculo a bitola dos fios que devo utilizar?
Existem fórmulas pra isso, mas essa tabelinha abaixo funciona perfeitamente (a bitola dos fios é medida em mm²).
BITOLA (mm²) - AMPERAGEM SUPORTADA
1mm²..........12,0 A
1,5mm²........15,5 A
2,5mm²........21,0 A
4mm²..........28,0 A
6mm²..........36,0 A
10mm².........50,0 A
16mm².........68,0 A
25mm².........89,0 A
35mm².........111,0 A
50mm².........134,0 A
70mm².........171,0 A
O que mais preciso me preocupar nas instalações elétricas?
Você precisa ter CERTEZA de que tudo está dimensionado para a amperagem total utilizada, desde a fiação, até as tomadas, os disjuntores, tudo.
Com eletricidade não dá pra ficar TENTANDO e avaliando se dá certo ou não, é preciso ter CERTEZA de tudo que está se fazendo.
Como faço para acionar uma resistência que puxa mais amperes do que meu termostato suporta?
Nesse caso você deve usar uma contatora ou relé de amperagem apropriada. Ou seja, seu termostato vai acionar a contatora/relé, e este por sua vez acionará a resistência.
De preferência, procure utilizar contatoras/relés que interrompam os dois fios da resistência de forma que não fique nenhum fio "vivo" com ela desligada.
Tem como eu regular a potência de uma resistência tal qual o volume de um rádio?
Sim. Se for fazer manualmente, existem Dimmers prontos para a potência que você precisa.
Se quiser fazer isso via controlador, ou seja, com um sistema PID (proporcional-integral-derivativo), você vai precisar ligar o controlador/termostato em um relé de estado sólido ou SSR (que geram muito calor e precisam de dissipador) ou SSR.
O que é um PID?
Resumidamente, é um sistema inteligente que controla a potência da resistência automaticamente para ela se manter na temperatura que você quer, ou seja, em vez de ficar ligando e desligando tudo, ele manda uma voltagem suficiente para estabilizar o sistema na temperatura que você quer. Em rampas de temperatura, por exemplo, inicialmente ele aciona 100%, e a medida que a temperatura vai chegando perto do que você quer, ele começa a entregar menos energia para que a temperatura chegue suavemente ao que você quer e não ultrapasse disso (inércia de temperatura).
Posso ligar uma resistência 110v em 220v? Isso vai dobrar a potência dela?
NÃO. A resistência vai queimar, se destroçar, causar curto, incêndio, choque, e pode te matar.
Posso ligar uma resistência 220v em 127v? Isso vai diminuir a potência pela metade?
Pode. Isso seria como utilizar um fio de bitola muito grande pra uma potência bem pequena, ou seja, a resistência vai trabalhar folgada. No entanto, a potência original cai para em torno de 1/3 do que era, ou seja, se a resistência era de 3000 watts a 220 volts, ela vai entregar uns 1000 watts a 127 volts.
Para calcular, utilizando como exemplo uma resistência de 2000 watts a 220 volts:
R = Resistência (Ohms)
V = Tensão (voltagem)
I = Corrente (amperagem)
P = Potência (watts)
I = P / V
I = 2000 / 220
I =~ 9,09 Amperes (corrente que a resistência puxa a 220)
R = V / I
R = 220 / 9,09
R = 24,2 Ohms
A resistência em Ohms da resistência de 2000 watts é constante, ou seja, continua a mesma se tu ligar em 127 ou 220, então, ligando a 127 volts:
P = V² / R
P = 127*127 / 24,2
P =~ 669 watts
Ou seja, uma resistência de 2000 watts cai pra 669 watts se ligado em 127 volts, mais ou menos 1/3.
Quanta potência devo usar para água quente, HERMS/RIMS, fervura?
De acordo com a minha experiência, para FERVURA, por volta dos 1000 watts para cada 10 litros. Ou seja, se vai ferver 50 litros, 5000 watts. Se for ferver 100 litros, 10000 watts. Isso gera uma fervura intensa. Pode ser um pouco menos, mas a fervura acaba sendo suave, o que não quer dizer que não funcione. Mais que essa proporção sem dúvida fica algo muito violento.
Para HERMS, eu diria que 50% da potência da fervura caso esteja utilizando panelas do mesmo tamanho.
Para RIMS, pode ser até 1/3 da potência da fervura pois há menor perda térmica que no HERMS.
Para água quente, uns 40% da potência da panela de fervura é suficiente para aquecer a água de lavagem, por exemplo, enquanto estamos mosturando, mas claro, pode-se usar mais que isso à vontade.
Quando pensar nas resistências, você SEMPRE DEVE TER EM MENTE QUAIS VÃO SER LIGADAS AO MESMO TEMPO, e calcular a amperagem total, fios, acionadores, tomadas, disjuntores, etc.
O que é um sistema RIMS e HERMS, em poucas palavras?
RIMS - Recirculating Infusion Mash System: é todo o sistema de mosturação com recirculação cujo aquecimento é feito por uma fonte de calor direta em contato com o mosto, seja fogo embaixo da panela, resistência por baixo do fundo falso, ou resistência em um tubo por onde o mosto passa.
HERMS - Heat Exchange Recirculating Mash System: é todo o sistema de mosturação com recirculação cujo aquecimento do mosto é feito de forma INDIRETA, sendo na maioria dos casos, usa-se uma serpentina imersa em água dentro de uma outra panela, e essa panela é aquecida por fogo direto ou resistências, ou seja, o mosto fica passando por dentro da serpentina, e a serpentina fica em banho-maria dentro da água, e a água é aquecida e por sua vez aquece também a serpentina e o mosto de forma suave.
Devo aterrar meu equipamento e panelas?
Deve, é uma ótima prática e pode salvar sua vida. Assim como deveríamos aterrar o fogão, a geladeira, etc. Todos vem com um fio para aterramento.
O que ocorre é, se por algum motivo algum fio FASE (vivo) encostar no equipamento, essa energia pode ser descarregada assim que o equipamento por aterrado, ou seja, que ALGO (nós mesmos) sirva de condutor para que essa energia flua.
O que acontece é, se a panela estiver energizada, e tocarmos nela, e não estivermos isolados do chão, nós vamos servir como um condutor, a energia vai passar por nós rumo ao "chão", e tomaremos um belo choque.
Ocorre que a energia sempre segue o caminho mais fácil, ou seja, aquele com menor resistência, e o nosso corpo não é um condutor tal como cobre, por isso o terra deve ser feito com uma haste de cobre (difícil de achar, normalmente é outro metal revestido com cobre) enterrada no chão, e um fio ligando esta haste ao seu equipamento. Nesse caso, se acontecer algum problema, a energia vai seguir para este terra, e não para o seu corpo.
Para evitar problemas como esse, caso não entenda muito de instalações, chame um profissional para fazer as instalações das resistências, terra, etc. Caso tenha conhecimento e habilidade para fazer por si mesmo, CAPRICHE nas instalações, tenha certeza de que tudo está seco antes de fazer as emendas, crimpagens, e faça um BELO isolamento dos terminais da resistência com os fios. Eu particularmente recomendo o uso de fitas de AUTO FUSÃO, para alta tensão. Funcionam muito melhor que qualquer fita isolante, pois são feitas de borracha e ela de funde depois de tudo enrolado.
Que formato de resistência devo usar?
O mais espalhada possível no fundo da panela. As circulares ou em formato de W são as melhores.
Que altura devo instalar a resistência?
O mais baixo possível na panela.
A única forma de usar resistência é furando a panela?
Não. Existem resistências sobre-borda, ou seja, a resistência tem formato de L e fica apoiada na borda da panela. Apesar do metal ir até lá em cima, só a parte de baixo do fundo é que vai aquecer (certifique-se com o vendedor).
Como eu faço para estimar o tempo de aquecimento de X litros com Y potência em watts?
Você pode utilizar essa planilha, alterando os campos em VERDE: https://docs.google.com/spreadsheet/ccc ... _web#gid=4
Ou essa: http://www.gnipsel.com/beer/software/ca ... c-heat.xls
Para panelas sem isolamento, eu recomendo usar de 15 a 22% de perda. Já fiz um teste com uma panela de 127 litros, com uma temperatura ambiente de uns 15 graus, e deu 22% de perda.
Fotos
Aqui segue meu álbum de fotos pessoal. Procure pelos álbuns "Equipamento elétrico" ou "panela com resistência" para ver fotos de algumas instalações.
https://plus.google.com/photos/10247758 ... banner=pwa
Por enquanto, era isso.
Abraço!