Gerenciamento de temperatura da Gaggia

[Carneiro]

Proposta de um cara para as Gaggias com a caldeira de alumínio:

 

A different approach to Gaggia temperature routine

 

Ele comenta que no Coffee Geek ele colocou informação de onde ele está medindo a temperatura da caldeira, mas não consegui acessar o fórum lá para procurar.

 

É uma idéia interessante. Sempre adicionar mais energia ao alumínio antes de iniciar a extração. Assim ele consegue um perfil de temperatura mais constante.

 

Abraços,

 

Márcio.

[leonardopm]

Muito bom Márcio.

 

Mas salvo engano meu acredito que não funcione na Twin, já que o aquecimento dela para vapor é feito no termobloco e não no boiler. Nas demais acredito que funcione legal...

[Carneiro]

Uma idéia é adicionar um botão para sobrepor o termostato, como botão de vapor faz nas outras. Mas ideal seria um botão momentâneo, senão há o grande risco de, sem querer, deixar a resistência ligada e queimar rapidamente o termo-fusível... Ou na Twin também há o termostato de 145°C na caldeira da café? Imagino que não...

 

Márcio.

[Rodrigoks]

Já tinha lido esse artigo do AndyPanda. Estou pensando em adaptar a técnica pra minha Gaggia Espresso Dose. O Andy disse que utiliza, ou melhor, já utilizou, uma variação dessa técnica em uma máquina Briel, com caldeira de inox, como a minha.

 

Rodrigo

 

PS: Acabei de ler no Home Batista que você postou justamente nesse tópico. Interessantes as tuas ponderações. O esquema de partes da Gaggia Pure (que é quase idêntico ao da Dose) acusa que a caldeira Saeco de inox tem 9oz de capacidade, ou seja, aproximadamente 266 ml. Só não sei se essa é a capacidade volumétrica da caldeira com ou sem a resistência mergulhada dentro dele. Mas mesmo com a resistência imersa dentro, o volume não deve ser menor mesmo que 200ml.

 

Nesta máquina, especificamente, o termostato fica atarrachado na parte superior da caldeira, próximo à lateral. Como o aquecedor fica imerso na água e o inox não é dos melhores condutores de calor, é de se supor que o termostato funcione com um certo delay, que só vou ter oportunidade de conhecer melhor quando meus termômetros chegarem. Estou curioso, porém.

 

Gostaria de saber se é verdade que se eu primar a máquina pela saída de vapor em vez de pelo grupo a caldeira fica mais cheia. Por que se for verdade, é possível, pelo menos em teoria, que o delay de resposta do termostato seja um pouco menor nessa hipótese, pelo possível contato entre a água e a parte superior interna da caldeira (próxima ao termostato). Muita besteira?

[Carneiro]

Acho que 9oz é o volume interno da caldeira, então teria que descontar a resistência. Não deve ser muito.

 

Acho que expurgar o ar pela válvula de vapor é o único jeito que funciona garantidamente. Talvez pelo grupo possa ficar ar lá dentro.

 

O inox não é um excelente condutor de calor mas é muito mais que a água (condutividade do inox deve ser umas 30 vezes a da água). Ou seja, o atraso que tem no termostato deve ser mínimo. Acho que a massa água e parede da caldeira se comportam bem como uma peça só. No caso da Gaggia com caldeira de alumínio é o oposto pois a resistência está no metal e o alumínio tem condutividade térmica umas 400 vezes maior que água, e o termostato está no alumínio.

 

Aliás, esse é um problema que vejo com o sensor de temperatura para um PID no alumínio. Estabilizará a temperatura do alumínio mas com mais tempo a água aquecerá lentamente, lembro de ter muita diferença de 2 para 5 minutos depois de uma extração. Para o PID, acho legal ter o sensor no latão (grupo) que está mais equilibrado com a água e é o caminho final para a saída.

 

No seu caso, se medir a temperatura na caldeira, e adicionar um pouco de calor antes da extração, deve ter um resultado legal. Mas não deverá ser muito, pois já aquecerá a água que sairá. Talvez sua idéia de ligar a resistência depois que começar a extração (ou ainda diminuir a potência para isso) pode ser uma boa. Mas isso sempre lembrando que tem que ter um ponto de partida conhecido, ou seja, saber que o grupo/caldeira estão estabilizados.

 

E, finalmente, se tiver muita vontade, não deve ser difícil furar a caldeira para instalar um sensor submerso. Mas acho que eu compraria uma parte superior (a de inox) para fazer separadamente... Mas acho que não vale a pena.

 

Márcio.

[Rodrigoks]

Certo, Márcio.

 

Por enquanto meus testes tem sido mais na base do paladar. Mas já deu pra notar que a temperatura inicial de extração já interfere muito no resultado.

 

Tenho feito testes com uns sachês que tenho do Atelier do Café. No meu caso fica bom pra comparar por dois motivos: padrão na amostra (sempre com o mesmo peso e compactação) e rapidez (tenho um moinho Hario, rsrs).

 

Se eu fizer a extração logo após um ciclo da caldeira, o café fica horroroso. Amargo, sem acidez e complexidade. Mas se eu fizer algum procedimento de temperature surfing (o que tenho usado é abrir a válvula de vapor pra expurgar a pressão e calor excessivos), o sabor e o aroma melhoram muito.

 

O que me intriga, conforme tenho falado, é a estabilidade de temperatura durante a extração. Mas sem instrumentos fica difícil afirmar o que efetivamente acontece. Fica no campo da estimativa. Mas tudo indica que cai mais do que deveria, sim.

 

Rodrigo

[Rodrigoks]

Retomando o tópico, olha que belo trabalho este cara fez em estabilizar a temperatura da Classic durante a extração, utilizando o conceito que discutíamos de adicionar temperatura intrashot. O vídeo tem uma explicação bem boa, então não vou gastar meu latim.

 

[Rodrigoks]

Aproveitando o post anterior, os mais versados em PID podem me dizer como ele normalmente reage começada a extração?

[Carneiro]

Depende de onde o sensor se encontra e de como você acerta os parâmetros. O D, derivativo, é o vai deixar a atuação mais ou menos sensível ao erro. Se o sensor é rápido e perto da entrada de água, onde vai esfriar mais rápido, e o parâmetro D é atuante, a reposta pode ser rápida. Entretanto ele pode deixar o sistema instável entre as extrações.

 

Márcio.

[Rodrigoks]

Certo.

 

É possível fazer mais de um programa, ou seja, fazer uma outra configuração para um determinado período, como na extração, na linha do que o cara fez acima? Porque são dois momentos distintos do ponto de vista da manutenção de temperatura, uma é a caldeira "estática", sem fluxo de água, e outra é a situação de extração, bem diferente. Pensei que eventualmente pode ser difícil achar uma única configuração que responde bem a ambas as situações...

[Carneiro]

Melhor usar um Arduino pra isso, tem aquele TC4 do Jim Galt que uso pro torrador. Aí programa para atuar de maneira diferente, teria que ler o botão de café ou mesmo receber e atuar na bomba etc.

 

Os controladores normalmente tem uma configuração e os mais casos programações de rampa e patamar.

 

 

Márcio.

[Rodrigoks]

É uma solução um pouco trabalhosa, mas com um bom algoritmo pode trazer resultados excelentes. Se bem que no caso que me interessa mais, que é o de caldeira de resistência submersa, o mais importante é achar uma localização estratégica pro sensor de temperatura, já que a temperatura da água responde muito rápido ao acionamento da caldeira.

 

Se isso for bem feito, talvez só um PID baste. Idealmente, seria o sensor dentro da caldeira, como já conversamos uma vez. Mas acho meio trabalhoso e arriscado se mal feito. Acho que dá pra tentar achar um outro ponto da caldeira que dê uma leitura útil.

[Carneiro]

Acho que algum ponto no grupo pode ser bom. A resposta será um pouco lenta para o PID, quase sempre passará do ponto e depois estabilizará, mas aí vai ter grupo e água em situações semelhantes. Como são 200ml de água nessa caldeira, talvez não tenha uma queda grande como na de alumínio pode haver. Não são os 360ml da Silvia, nem 450ml da Dalla Corte, mas é a vida.

 

O parafuso que prende a caldeira no grupo (são 4) deve ser um M6. Fácil fazer um furo nele de 4mm de diâmetro e tem PT100 de 4mm (um tubinho de inox) no eBay ou DealExtreme. Comprei um também que já vem num parafuso M6. Chegaram outro dia mas não testei.

 

Márcio.

[Rodrigoks]

Mas será que responderá rápido o bastante? Pensei em a caldeira compensar a queda de temperatura que ocorre com a entrada da água durante a extração, mas pra isso funcionar teria que responder com alguma rapidez. Pelo menos da maneira que estou concebendo o sistema.

 

Acho que vou ter uma brincadeira para as férias de verão, rsrs.

[Carneiro]

Acho besteira você focar nisso nessa caldeira da Dose... Primeiro acerte a temperatura inicial. Se depois disso ainda estiver insatisfeito com o resultado, aí tentar testar se estabilidade maior durante a extração traz vantagem.

 

Aliás, primeiro use um moedor decente!

[Rodrigoks]

Aliás, primeiro use um moedor decente!

 

Dessa parte já me encarreguei!

 

Agora estou na mão dos correios.

[leonardopm]

Acho besteira você focar nisso nessa caldeira da Dose... Primeiro acerte a temperatura inicial. Se depois disso ainda estiver insatisfeito com o resultado, aí tentar testar se estabilidade maior durante a extração traz vantagem.

 

Aliás, primeiro use um moedor decente!

 

rodrigo,

 

Marcio mais uma vez foi muito sensato no comentário.

 

Acredito que o efeito que o Rodrigo quer não será muito fácil de obter com uma solução PID. Se entendi bem a idéia é acionar a caldeira durante a extração para compensar a queda provocada pela entrada de água fria, correto? Se for isso você teria que ter um sensor muito rápido, uma programação muito bem feita (nada de auto-tune) e achar a localização perfeita dentro da caldeira, o que pode ser viável teoricamente, mas nem sempre é viável de executar, pois existem vários locais na caldeira que não podem servir de base para instalar o sensor.

 

Em contrapartida a caldeira (ao menos a da Twin) tem pelo menos dois bons pontos para instalação de um termopar com nenhum esforço extra: o ponto do termostato e um furo que fica no topo da caldeira, no tamanho certo e com rosca já pronta. Ademais, como o Marcio falou, pode ser mais útil (e infinitamente mais fácil) ajustar a temperatura inicial e viver com o problema da caldeira pequena do que tentar fazer com que ela se comporte de forma plana. Veja que uma temperatura inicial bem estabilizada (e conhecida) já trará grandes evoluções para a máquina e colocando a inicial um pouco acima da média não se terá um perfil plano de temperatura, mas pode-se ao menos chegar a um valor médio que seja interessante.

 

Abraços,

 

Leo

[leonardopm]

Dessa parte já me encarreguei!

 

Agora estou na mão dos correios.

 

Excelente notícia!!!

 

Fechou o moinho espanhol comprado na mão dos japas ou o italiano comprado na mão dos alemães??

[Rodrigoks]

Segunda opção. A mais incerta, porém mais promissora! O mundo é dos corajosos, kkkk!

[leonardopm]

Segunda opção. A mais incerta, porém mais promissora! O mundo é dos corajosos, kkkk!

 

E coragem você já mostrou que tem... :rolleyes:

[Rodrigoks]

O problema é o achar o limite entre bravura e temeridade, kkkk! Por sorte, não sou tão corajoso assim.

[Gilberto]

Como diria no TELECURSO : "VAMOS PENSAR UM POUCO"

 

Deixei minha Twin ligada por 30 minutos, quando comecei a medir de quanto em quanto ligava a resistência e por quanto tempo ficava ligada.

 

A temperatura no dia era 29o C.

 

A resistência ligava a cada 2:10s em média.

Ficava ligada por 3 s.

 

Considerando que a área total na caldeira e base é de 95 ml.

Considerando que a potência de minha maquina é de 1100w.

 

Temos:

 

3s x 1100w , teremos 3300 w para esquentar 95 ml

 

Seguindo calculos do Marcio no tópico Bonavita pescoço de Ganso

 

1000W para 1L (dá para desprezar a massa do metal que é mínima e tem capacidade térmica baixa) deve dar aproximadamente 6 minutos... Há que se considerar a potência real devido a voltagem que pode variar, tem casas aqui que vai ter na faixa de 115V (a minha) e outras que é 125-130V.

 

A conta é fácil: 1 L = 1000g e capacidade térmica da água é 1 cal/g°C = 4,2 J/gºC. Vou aproximar para 80°C de diferença (20°C num dia frio até 100°C ao nível do mar):

 

1000 x 4,2 x 80 = 336000 J / 1000 W = 336 s = 5,6 minutos. Como há alguma perda etc, entre 6 e 7 minutos é uma boa estimativa!

 

TERÍAMOS:

 

3300/ 4,2 / 95ml = 8,27 oC, ou seja a potência fornecida promoveria uma diferença de temperatura na água da caldeira de 8º C.

 

Conclusão: embora o termostato seja acionado a 85 ºC e desligado a 105 ºC, podemos concluir que esta diferença de temperatura é apenas próximo ao termostato, pois teoricamente a água da caldeira só teria passado por uma alteração de 8 ºC.

[Rodrigoks]

No caso de uma Gaggia com caldeira de alumínio é um erro tu desprezar a massa da caldeira, que pesa várias vezes mais que a água que ela comporta.

 

E me custa acreditar que a resistência liga por apenas 3s. Tem certeza??

 

PS: Editei a primeira frase. Acho que tinha ficado um pouco agressiva, rsrs.

[Pedro Ivo]

Realmente eu fiquei curioso com esses 3s. Pq na minha aqui fica mais do que isso só no olhômetro.

[Carneiro]

No caso de uma Gaggia com caldeira de alumínio é um erro crasso tu desprezar a massa da caldeira, que pesa várias vezes mais que a água que ela comporta.

 

E me custa acreditar que a resistência liga por apenas 3s. Tem certeza??

 

Ela não é tão pesada e como é alumínio, densidade é 2,7 g/cm³ e capacidade térmica 0,22 cal/gºC. De qualquer maneira, o que manda na Gaggia com essa caldeira é a condutividade térmica altíssima do alumínio, que é o material no qual o termostato está encostado bem como a resistência. Então em condições normais realmente a resistência liga e desliga rapidamente.

 

Esse é o motivo de eu considerar outra posição para o sensor de temperatura numa instalação de PID e também o motivo daquele método do Andy de sobre-aquecer a caldeira para trazer estabilidade durante a extração.

 

Márcio.

[Rodrigoks]

3s é rápido pra caramba!! Considerando que os ciclos também são curtos, dá pra concluir que é muito difícil inferir a temperatura da água somente a partir da periodização dos ciclos...

[Pedro Ivo]

Então, já estamos falando de velocidade e tudo mais.

É necessário mesmo um controlador PID? um PI ou um controlador a relé não resolveria o problema não?

[Gilberto]

Pedro,

 

Justamente a situação já é favoravel sem considerar a perda para a caldeira de aluminio, se considerar a perda a situação fica melhor.

 

Outro dia eu fiz a medição em um dia mais frio, com a máquina ligada a 15 minutos, aí os intervalos eram de 1:15 s, e ficava com a resistência ligada por 4,5 s, justamente porque nesta situação a perda da caldeira/PF são maiores.

 

Neste teste que fiz ontem, após as anotações iniciais, esperava o ciclo de aquecimento terminar,tirava um shot de 40 ml que levava 14 s , depois de 28s de acabado o shot, a resistência deligava por 6s. Foram tirados 3 shots seguidos esperando sempre o final do cicle de aquecimento.

 

Eu me permito concluir que a reposição da temperatura é extremamente rápida, o PID seria bom para iniciar a reposição da temperatura iniciando antes.

[Rodrigoks]

Ajustar a temperatura inicial da temperatura com o PID é útil e factível pra qualquer single boiler. Agora garantir a estabilidade de temperatura na extração é que são outros 500...

[Gilberto]

É, o negócio vai ficar louco, pois se em 2 minutos, a resistência liga por 3s, se o PID forçar ligar em 30s , a resistência vai ficar ligada por 0,75 s.

 

Mas o que eu queria concluir é que a água não acompanha a teórica histerese do pressostato, e sim tem uma variação entre o máximo e o mínimo de 8 ºC, teoricamente, se imaginarmos que ela fique no máximo a 100 ºC, teríamos um minimo de 92 ºC.

O trajeto da parte inferior do tubo coletor da água na caldeira, passando pela válvula até chegar ao 1º furo de gotejamento do grupo, tem uns 4 ml apenas, o que me faz imaginar não ter perda de calor neste trajeto.