Samovar es un controlador de código abierto basado en el ESP32 para automatizar un destilador casero de aguardiente, una cervecería y un equipo de elaboración de queso. El proyecto nació en 2020 como un intento de crear una automatización cómoda y segura para la rectificación y, a lo largo de cinco años, se ha convertido en una plataforma capaz de ejecutar destilación, elaboración de cerveza e incluso de queso según un programa dado.
Qué puede hacer el controlador
Samovar mide las temperaturas en cinco puntos (vapor, tramo de columna, caldera, agua de salida, TCA) y la presión en la columna. Controla el calentamiento mediante un regulador de potencia externo, relés, válvulas, una bomba de agua y un motor paso a paso con bomba peristáltica para una extracción precisa. Un servomotor permite repartir las fracciones en distintos recipientes; es una de las ideas clave del proyecto.
Se puede manejar desde una pantalla local con encoder, desde la interfaz web integrada por Wi-Fi, desde las aplicaciones móviles para Android e iOS o desde una página del sitio samovar-tool.ru. El registro del proceso y los mensajes de alarma se guardan en un servidor en la nube y están disponibles en el sitio web y en las aplicaciones. Si los parámetros salen de los límites permitidos, el proceso se detiene y la alarma llega a la pantalla, a la interfaz web y a las notificaciones móviles.
El firmware está escrito en C++ para Arduino/PlatformIO, con licencia GPL-3.0, y el repositorio está abierto en GitHub (LKosoj/Samovar). La versión actual es la 7.00.
Modos de funcionamiento
Desde que se publicó el artículo por primera vez, en 2021, el proyecto ha crecido mucho. Hoy Samovar admite siete modos:
- Rectificación: extracción de cabezas, corazón y colas según un programa. El detector de paso de impurezas integrado vigila la tendencia de la temperatura del vapor con corrección por presión, elige por sí mismo su umbral a partir del ruido de la columna, reduce la velocidad de extracción cuando sube la temperatura y, ante una subida crítica, pone en pausa la extracción y la reanuda por sí solo cuando todo vuelve a la normalidad.
- Destilación: por temperatura de la caldera o por el cambio del contenido de alcohol en la caldera o en el vapor, con una previsión del tiempo hasta el final de la línea y de todo el proceso.
- Columna de mosto: control del agua de refrigeración según la consigna de temperatura del vapor, automático o manual.
- Columna de mosto continua: calentamiento, ajuste, optimización y funcionamiento; la alimentación de mosto se regula automáticamente y los parámetros encontrados pueden aceptarse como óptimos.
- Elaboración de cerveza: maceración de la malta, reposos de temperatura, cocción, enfriamiento, fermentación, secuencias de elaboración, control del agitador y de la bomba de agua, pausa manual.
- Sous vide: mantenimiento de la temperatura del agua según un programa.
- Elaboración de queso: calentamiento, mantenimientos, enfriamiento, control de la acidez mediante un sensor de pH, agitador, válvula de drenaje de la salmuera.
- Lua: un modo en el que todo el proceso lo ejecuta un script del usuario.
Para saber más sobre los modos, consulte el README del proyecto y la documentación del sitio web.
Qué hay en la base de la automatización de la rectificación
La idea de Samovar nació de la práctica. A continuación se explica cómo funciona un proceso típico con una columna de rectificación. La terminología y los valores de la velocidad de extracción proceden de fuentes abiertas sobre destilación casera (DistillAcademy, AlcoProf, Alcofan, foros especializados) y del código fuente del firmware.
Qué entra en la columna y cómo separarlo
La rectificación es la separación de una mezcla multicomponente mediante un intercambio de masa repetido a contracorriente entre vapor y líquido. A diferencia de la destilación simple, una columna de rectificación devuelve parte del condensado a la columna (reflujo), y esto proporciona decenas de etapas teóricas de purificación. El resultado es alcohol neutro de hasta 96–98 % vol., del que se ha eliminado la mayor parte de las impurezas. El alcohol etílico hierve a 78,37 °C y la columna de rectificación «trabaja» en torno a esa temperatura; todo lo que hierve por debajo va a las cabezas y todo lo que hierve por encima, a las colas.
La materia prima de la rectificación son las flemas (aguardiente bruto), normalmente de hasta 40 % de graduación, obtenidas tras la primera destilación del mosto fermentado. La altura de una columna casera es de al menos un metro; el diámetro del tramo de columna fija el rendimiento máximo y la altura fija el grado de purificación.
Las flemas que vertemos en la caldera son una mezcla de alcohol etílico, agua e impurezas. Las impurezas se dividen en tres grupos según su punto de ebullición:
- Cabezas: de bajo punto de ebullición: acetona, alcohol metílico, aldehídos, una parte de los ésteres. Hierven antes que el alcohol etílico.
- Corazón: alcohol etílico con agua, la fracción principal apta para beber.
- Colas: impurezas pesadas, ante todo aceites de fusel (una mezcla de alcoholes monohidroxílicos superiores C3–C10, ésteres y otros compuestos, unos 40 componentes en total).
Entre las fracciones principales, la práctica casera suele distinguir las cabezas tardías (una fracción intermedia entre las cabezas y el corazón) y las colas tempranas (entre el corazón y las colas). En casa no se puede medir un límite nítido entre ellas (solo lo mostraría un cromatograma), así que la extracción se lleva por señales indirectas: temperatura, velocidad y olor. La capa que a veces se llama «agua aromática» al destilar mosto de frutas es un destilado con los componentes aromáticos ligeros de la materia prima; en la literatura académica el mismo producto se llama hidrolato.
El proceso paso a paso
1. Calentamiento y funcionamiento a reflujo. Se conecta el calentamiento y la columna llega a su régimen de trabajo. Primero la columna se calienta «sobre sí misma», con el calentamiento encendido y la extracción totalmente cerrada. El vapor sube, se condensa en el deflegmador y baja de nuevo como reflujo, y la columna alcanza un régimen estable. En el código de Samovar son los estados «calentamiento terminado / estabilización»: la temperatura del vapor se ha asentado, se ha recogido el ruido de fondo de la tendencia y el detector de impurezas está listo para reaccionar. Como referencia aproximada, 10–15 minutos de temperatura de vapor estable antes de empezar la extracción del corazón.
El régimen de trabajo se elige para la columna concreta. Para el relleno SPN, la velocidad de vapor recomendada es de 0,2–0,3 m/s. Para un tramo de columna de 2 pulgadas (5,08 cm) esto corresponde a una potencia neta de unos 900 W y, teniendo en cuenta las pérdidas de calor, de unos 1100 W durante la extracción de las cabezas. En estos regímenes la columna separa la mezcla de forma eficaz y no se inunda.
2. Extracción de las cabezas. Las cabezas se extraen en régimen de película: el vapor se condensa en las paredes del deflegmador y vuelve casi por completo a la columna, y a la extracción va un mínimo. La velocidad aproximada es de unos 50 ml por hora por cada kilovatio de potencia de entrada, normalmente no más de 350 ml/h en total, o 1/10 de la velocidad de extracción del corazón. En la práctica son 1–4 gotas por segundo. La proporción de cabezas en las flemas se estima así: para mosto de azúcar, 3–5 % de alcohol absoluto (AA); para cereales, 5–8 %; para frutas, hasta 10 %; en la práctica también se encuentran valores más conservadores, de 8–15 % de AA. El control se hace por el volumen calculado y por el olor. No se puede confiar solo en la temperatura al extraer las cabezas: las cifras de 63–77 °C se refieren a la destilación ordinaria y dependen de dónde esté instalado el termómetro; en la rectificación importan más la estabilidad del régimen y la velocidad de extracción que una única lectura del termómetro.
3. Cabezas tardías. Justo después de las cabezas viene una fracción intermedia. El termómetro ya muestra la «meseta» del alcohol, pero un cromatograma aún revelaría trazas de impurezas ligeras. Las cabezas tardías se extraen despacio; de lo contrario se «difuminan» por todo el corte y estropean el corazón. Algunos destiladores las extraen por porciones (por ejemplo, 17–20 ml cada 10 minutos), otros las unen al corazón y las separan solo por el olor. Con materias primas de fruta y de cereal, las cabezas tardías suelen contener componentes aromáticos valiosos.
4. Corazón. La fracción principal apta para beber, aproximadamente 2/3 del volumen de alcohol absoluto de las flemas. La extracción se hace en régimen de preinundación (emulsión): la columna trabaja al límite de su capacidad, pero aún no se inunda. Los sinónimos son «a chorro» y «trabajando sobre sí misma». La velocidad del corazón va de 300 a 3000 ml/h según el diámetro del tramo de columna y la potencia de entrada; la regla práctica es de aproximadamente 1 l de extracción por cada 1 kW de potencia. En un tramo de columna de 2 pulgadas (diámetro 5,08 cm) una velocidad realista es de unos 600–1200 ml/h: si es mayor, el corazón no tiene tiempo de «trabajarse»; si es menor, cae el rendimiento.
5. Colas tempranas. Aparecen cuando las impurezas pesadas empiezan a mezclarse con el corazón. En casa no se puede dividir el corazón y las colas tempranas por la temperatura: no hay un límite nítido. Uno se guía por la temperatura en la zona de vapor y a 2/3 del tramo de columna: mientras el vapor sea estable y la subida se produzca solo en la zona inferior de la columna, todavía es corazón. No hay un único número «correcto» de grados en el tramo de columna: la temperatura cambia a lo largo de la altura de la columna y depende de la composición, la presión, la potencia y el reflujo; no existe un criterio universal de temperatura para la transición «corazón → colas tempranas». La velocidad de extracción se reduce un 30–40 % respecto al corazón y se reduce la potencia, para evitar la inundación, un estado en el que el vapor ascendente empieza a estorbar el flujo normal del reflujo hacia abajo por el relleno.
6. Colas. En cuanto la temperatura del vapor empieza a subir, se detiene la extracción de las colas tempranas y se pasa a las colas. Las colas son amargas y huelen intensamente a aceites de fusel; no se usan con fines alimentarios. Con mosto de azúcar las colas se someten a una nueva rectificación; con fruta y cereal son materia prima para destilados aromáticos o para necesidades técnicas.
7. Final del proceso. Cuando las últimas porciones de alcohol salen de la caldera, la temperatura en la caldera y en el tramo de columna sube y la velocidad de extracción baja. El proceso termina cuando se alcanza la temperatura fijada en la caldera (normalmente hasta 98–99 °C) o a una velocidad de extracción mínima. En esta fase Samovar sigue la dinámica y detiene el calentamiento por sí solo si la destilación llega al régimen «seco».
Por qué automatizar todo esto
El proceso dura horas. Durante ese tiempo pasan por la columna vapores inflamables de alcohol y de impurezas: hay que vigilar el aparato, de lo contrario se puede perder el momento en que las colas empiezan a entrar en el corazón o permitir una inundación. La premisa principal sobre la que se construye Samovar: la automatización no hará el producto mejor de lo que permite el equipo, pero eliminará la rutina, mantendrá las condiciones exactas de extracción y detendrá el proceso si algo sale mal (se pierde el agua, la tensión salta, empieza la inundación).
La extracción separada en recipientes es un quebradero de cabeza aparte. Si la columna puede separar físicamente las fracciones, pero hay que cambiar los frascos a mano cada 20–40 minutos durante varias horas seguidas, la separación se pierde en la práctica. Samovar lo resuelve con un servomotor con varios recipientes y un programa en el que cada línea tiene su propio volumen, su velocidad y su condición para pasar a la siguiente.
Qué más es importante saber
Seguridad. El controlador vigila las temperaturas, la presión, la presencia de agua y los errores del regulador y de los sensores; en una emergencia el proceso se detiene y llega un mensaje a la pantalla, a la interfaz web, a las aplicaciones móviles y al sitio web. Tras un reinicio de emergencia, el firmware restaura el programa y, si el proceso se reinicia en 30 minutos, continúa la misma sesión de registro.
Extensibilidad. El intérprete de Lua integrado permite describir su propia lógica sobre los modos básicos: acceso a sensores, calentamiento, bombas, agitador y relés. Esto convierte a Samovar de un controlador de extracción en una plataforma de experimentos.
Configurador. Para Windows, macOS y Linux hay un configurador que compila el firmware, lo graba en el ESP32 por USB o Wi-Fi (OTA), edita archivos en el dispositivo y genera un informe de configuración. Los ajustes locales, incluidas las credenciales de Wi-Fi, se guardan en user_config_override.h y nunca salen de su equipo.
Documentación y comunidad. La documentación completa está en el sitio web del proyecto. Para cualquier duda puede acudir a la sección de soporte del sitio web o a foros especializados sobre destilación casera.
Qué ha cambiado desde 2021
La primera versión de este artículo se escribió en marzo de 2021; en aquel momento el controlador admitía rectificación, destilación y elaboración de cerveza, y ya era un paso notable para la automatización casera. Desde entonces el proyecto ha pasado por siete versiones principales, añadiendo los modos de columna de mosto y columna de mosto continua, sous vide, elaboración de queso, un intérprete completo de Lua, un registro en la nube y aplicaciones móviles, integración con MQTT, un configurador para tres sistemas operativos y una segunda bomba I2C de extracción de cabezas. En lo arquitectónico la base sigue siendo la misma: ESP32, cinco sensores DS18B20, un sensor de presión, un regulador de potencia, relés, válvulas, bombas, un servomotor y un motor paso a paso con bomba peristáltica para una extracción precisa. Pero la lógica ha crecido y hoy ya no es un controlador «solo para rectificación», sino una pequeña plataforma para la producción casera.