Termosifão e restritores

[Carneiro]

Olás!

 

O Léo pediu para eu explicar por cima (digo por cima pois isso é um dos assuntos que deveria estar bem estruturado, extenso, mas no IP.Content) sobre restritores de fluxo. Como falei várias vezes sobre isso no sistema de termosifão vou explicar aqui focado nessa assunto.

 

A grande maioria das manuais aquecia o grupo através de conexão direta com a caldeira. Pode-se usar água da caldeira ou de um trocador. Num sistema desse não há muito o que fazer para diminuir a temperatura média do grupo. No caso da Microcasa a Leva, por exemplo, eu coloquei um espaçador de 2mm de PTFE, e ajudou um pouco. Mas eu sempre desligo a caldeira entre as extrações etc, para tentar não deixar o grupo ficar quente demais. Nas máquinas comerciais os grupos têm 8kg-12kg, é muito metal, e a temperatura média do grupo fica na faixa desejada para equilibrar os 115-120°C de água que entra.

 

O termosifão é um sistema de circulação de água com troca de calor. Não sei exatamente se nasceu nas manuais ou nas hidráulicas que evoluíram para o E61:

 

 

Pode-se usar um trocador de calor fechado como esse, ou ainda ter esse trocador aberto recebendo água da caldeira. Aberto era usado nas manuais (exempo Faema President), mas claro que nas máquinas com bomba tem que ser um sistema fechado para receber água de fora.

 

Normalmente o sistema requer um caminho menor para uma das metades. Pode ser a parte mais "fria", que é o tubo de baixo, e o trocador fica nessa posição inclinada para frente, ou pode ser a parte mais "quente", e o trocador fica inclinado para trás.

 

A água dentro do trocador aquece rapidamente. Mas o grupo é um radiador, normalmente com muita massa de latão, e como esse caminho de "quente" ao grupo esfria a água, a parte de baixo está menos quente. Por convecção a água "sobe" e é criado esse fluxo.

 

Um dos problemas do termosifão é que se a máquina fica ligada sem extrair café por muito tempo o grupo pode chegar num limite de temperatura e o fluxo parar. Não sei se isso acontece com qualquer máquina e deve depender de vários fatores.

 

Tradicionalmente as máquinas com esse sistema requerem uma descarga da água que está muito quente no termosifão para trazer o sistema a uma temperatura desejada, e em ritmo de trabalho comercial o sistema deve ficar estável. Claro que com um tempo extra de pausa novamente há sobre-aquecimento, e cada sistema tem sua particularidade.

 

Há várias maneiras de balancear um projeto de uma máquina dessa para ser mais estável e mais fácil de gerenciar a temperatura. Por exemplo:

• Grupo de massa maior: quanto mais metal no grupo, mais capacidade térmica ele tem de "controlar" a temperatura final da água, mais capacidade de funcionar como radiador etc. Desvantagem, a inércia é maior e seria mais difícil mudar a temperatura rapidamente;
  
• Pressão da caldeira: com temperatura (e pressão) maior o termosifão fica mais quente e aumenta a temperatura do grupo. O contrário também é verdade, tanto é que muitos técnicos de várias marcas por aí ficam baixando a pressão da caldeira, vez ou outra para 0,6 bar, tentando resolver esse problema, enquanto na verdade o que falta é o barista (normalmente não é barista) saber usar a máquina;
  
• Nível de água: a relação de água e vapor dentro da caldeira acelera ou diminui o fluxo do termo-sifão, considerando que há uma diferença na velocidade de troca de calor na água e no vapor;
  
• Injetor: a posição em que a água fria entra, se é no meio do trocador, ou logo na entrada, pode fazer diferença no perfil de temperatura;
  
• Restritores de fluxo: Com restritores no termosifão é possível diminuir o fluxo e consequentemente mudar a temperatura média do grupo e comportamento do sistema.
  

Simples, né? Claro que várias dessas mudanças são de projeto, como massa do grupo, injetor etc. Chato mudar depois. Já a pressão, nível e restritores, é mais viável fuçar e experimentar.

 

Só com o exemplo, a Simonelli Aurélia tem um grupo monstro, de uns 8kg de latão. O trocador também é gigante, deve ter 1L de água. Ou seja, o projeto era estabilidade. Entre a Aurelia normal e a Competizione (WBC) muda pressão da caldeira, nível de água e os restritores. Mudar a temperatura do grupo com um flush é meio difícil! Como o trocador é gigante, capaz de um flush razoável aquecer o grupo e também a extração, pois a temperatura da água no trocador vai voltar ao máximo rapidamente.

 

Para nós mortais, com máquinas semi-profissionais, a regra é algo como 1,5L-2L de caldeira, trocadores de 100-150ml, e grupos como o da Oscar/Musica (relativamente leve) e E61 (mais pesado).

 

A Oscar é como alguns chamam lá fora de "dragon HX". Normalmente você tem que extrair toda a água do trocador que está muito quente para depois extrair um café. E no caso da Oscar a temperatura ainda sobe durante a extração. No E61 talvez não suba muito, pois o grupo tem muita massa.

 

Com os restritores é possível:

• Mudar o fluxo do termosifão (máquina em espera);
  
• Mudar a proporção de fluxo da parte fria e quente na extração.
  

O primeiro ponto muda a temperatura média do grupo. O segundo ponto muda a mistura de água quente e fria principalmente se não há injetor, como na Oscar e Musica.

 

No caso da Oscar, segui a receita da Musica. Um restritor de 3,2mm na parte "quente" e outro de 3mm na parte "fria". Claro que o de 3mm é que restringe o fluxo do termosifão. O grupo fica menos quente. Na hora de extrair café, a mistura 3,2mm e 3mm fica perfeita. Eu tentei variações, não deu certo. Ou seja, ou os italianos fizeram cálculos mirabolantes, ou testaram muito e acertaram a relação.

 

No caso desse grupo, as conexões de entrada e saída tinham a medida interna ideal para um parafuso sem cabeça M8. Fazer um furo num parafuso de latão é fácil, fazer a rosca M8 também (tenho um macho manual M8 pra isso):

 

 

Algo que escrevi aqui ajuda em máquina com caldeira direta no grupo etc? Não! Só vale para termosifão...

 

Abraços,

 

Márcio.

[Papillon]

Carneiro, que beleza de mensagem, traduziu grego em café para mim.

[Gilberto]

Marcio,

 

no desenho apresentado como fica a água do boiler ? É sempre a mesma ?

 

Abraços

[Carneiro]

Sim, só é usada para o vapor. A maioria das máquinas, hoje em dia, mantém o nível constante com um sensor - a água fecha o circuito. Algumas tem 2 sensores, só abre a solenóide quando chega no inferior e fecha no superior.

 

Márcio.

[Gilberto]

Marcio, depois de tamanha explicação, cheguei a conclusão que estou no céu minha Twin.

[Carneiro]

O Bruno pode te dizer quanto valeu a pena exatamente da Twin para uma E61 com trocador.

 

Em geral essas máquinas precisam de bastante tempo para esquentar, isso pode ser ruim no dia a dia. Em compensação há vapor disponível sempre e muita estabilidade do grupo para extrair em sequência. Se for fazer café e cappuccino para várias visitas, é um exemplo de vantagem.

 

Quanto ao café, acho que a diferença maior está na distribuição de água (cada máquina tem sua particularidade), no perfil de temperatura (normalmente essas E61 variam pouco) e na pré-infusão (particularidade do E61 com a válvula 3-vias mecânica).

 

Márcio.

[Rodrigoks]

Muito legal o post, Márcio. Bastante informação com o tempero de sua experiência pessoal. Gostei mesmo.

[leonardopm]

Márcio, obrigado pela sua atenção e colaboração de sempre. Suas intervenções sempre enriquecem o forum.

 

Abraços.