Caracterización del consumo de una bodega

TRABAJO FIN DE ESTUDIOS

Caracterización del consumo de una bodega

Juan Antonio Ruiz Fuentes

PROGRAMA DE DOCTORADO INGENIERÍA ELÉCTRICA, MATEMÁTICAS Y

COMPUTACIÓN (FORMACIÓN)

Tutor: Pedro María Lara SantillánFacultad de Ciencias, Estudios Agroalimentarios e Informática

Curso 2010-2011

© El autor© Universidad de La Rioja, Servicio de Publicaciones, 2012

publicaciones.unirioja.esE-mail: [email protected]

Caracterización del consumo de una bodega, trabajo final de estudiosde Juan Antonio Ruiz Fuentes, dirigido por Pedro María Lara Santillán (publicado por la

Universidad de La Rioja), se difunde bajo una LicenciaCreative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 3.0 Unported.Permisos que vayan más allá de lo cubierto por esta licencia pueden solicitarse a los

titulares del copyright.

DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICAS Y COMPUTACIÓN / INGENIERÍA ELÉCTRICA

PROGRAMA DE DOCTORADO EN

INGENIERÍA ELÉCTRICA, MATEMÁTICAS Y COMPUTACIÓN Título del trabajo:

“Caracterización del consumo de una

bodega”

Alumno: Juan Antonio Ruiz Fuentes

Tutor: Pedro María Lara Millán

Logroño, 8 de Junio de 2011

Memoria

Juan Antonio Ruiz Fuentes Página 2 de 20


Índice

Introducción

Antecedentes: breve historia del vino

Estado del arte

La bodega como industria

Cuerpo del trabajo

Objetivo

Desarrollo

Resultados

Conclusiones

Líneas futuras

Referencias

ANEXOS

……………..…………………………………………………………….3

……………………..…………………………4

..…………………….…………………………………………….….....5

..………….…………………………………………..…….7

…………………………………………………………………….9

……………………………………………………………………….9

………………………………..……………………………………11

……………………..……………………………………………...14

………………………………………………………………………….16

…………………………………….......................................................18

……………………………………...........................................................19

Memoria



Introducción El presente trabajo de investigación se realiza como trabajo final del periodo de formación del doctorado en Ingeniería Eléctrica, Matemáticas y Computación. Está encuadrado dentro de las Actividades Formativas del propio programa. En mi experiencia profesional he estado en permanente relación con el mundo del vino y las bodegas; en concreto mi actividad se centra en ofrecer soluciones tecnológicas de control, dotando a las empresas de herramientas que les permiten optimizar su forma de trabajo. Se trata de un sector con un marcado componente de tradición, especialmente debido a la concepción del vino como fruto de un proceso con un elevado componente artístico, casi místico. Además de estas connotaciones, que tienen un valor incalculable desde el punto de vista del marketing, nos encontramos ante una industria con peso muy relevante en nuestro país y también a nivel mundial. Este peso se traduce de forma muy positiva en todo lo que tiene que ver con la creación de riqueza y puestos de trabajo, pero también tiene una serie de consecuencias. Entre ellas se encuentra el impacto generado en el medioambiente por el desarrollo de la actividad; sabemos que es imposible erradicar este aspecto negativo, pero deberíamos ser capaces de preverlo, acotarlo y tenerlo controlado al máximo como ocurre en otros ámbitos. Lamentablemente el sector tiene aún mucho camino por recorrer, ya que por diversos motivos, poco o nada se está haciendo en este sentido. Por lo tanto la visión ‘ingenieril’ me empuja a buscar esa optimización antes mencionada en otros campos, y en este trabajo en concreto me voy a centrar en el consumo energético. A priori, hablar de eficiencia y optimización energética en una bodega puede parecer complicado; se trata de una actividad estacional, cuyo foco es el periodo de vendimia, en el que prácticamente se emplea toda la maquinaria disponible. Una vez finalizado este periodo, de duración variable en función de la capacidad y volumen de vendimia, decae la demanda de energía. Además de la estacionalidad, los recursos no suelen tener un uso predecible, se utilizan cuando son necesarios; por ejemplo, el embotellado de los vinos jóvenes se realiza generalmente bajo demanda. Estas ‘complicaciones’ junto con el bajo coste histórico de la energía han ayudado a que se le preste muy poca atención al problema de derroche energético. Otras razones que me empujan a estudiar la optimización de la gestión energética son la convicción personal de que todos debemos aportar nuestro granito de arena para minimizar el impacto de nuestra sociedad del bienestar, y la clara evidencia de encontrarnos ante un campo de enorme potencial de desarrollo desde el punto de vista empresarial. Así me veo atraído a pretender algo bastante más ambicioso que un mero trabajo fin de master, siendo la intención continuar este trabajo durante el periodo de investigación del doctorado.

Memoria



Antecedentes: breve historia del vino La alquimia del vino ha estado siempre asociada a aspectos mágicos y sublimes

del ser humano. Los momentos de mayor trascendencia los consagramos con este néctar producto de la tierra y el trabajo del hombre. Celebraciones, bodas, nacimientos, decesos, banquetes, fiestas familiares y religiosas tienen como acompañante al vino, el néctar de la uva fermentado que transmite euforia y alegrías. El vino es una bebida mágica, llena de misterios y de mística.

La Historia del vino es tan antigua como la humanidad. Por ello, el vino ha imprimido un marcado carácter a las civilizaciones y a los pueblos que han sabido elaborarlo y apreciarlo. El hombre prehistórico sabía con toda seguridad cómo elaborar vino, y los paleontólogos han encontrado fósiles que parecen vestigios de orujo o uvas prensadas. Los más antiguos escritos humanos, incluyendo las tablas de arcilla cuneiforme de Babilonia, o los papiros del antiguo Egipto, contienen numerosas referencias al fruto fermentado de la vid. La civilización cristiana ha querido transmitirnos el simbólico concepto de la creación del vino por Noé. Sin embargo, la elaboración del vino fue una práctica corriente en Oriente Medio y parte de la China ya 3000 años antes de Jesucristo.

Hasta el siglo XIX los vinos que se consumían eran vinos de año, debido a las dificultades de conservación. Esto cambió cuando en el año 1863 el emperador francés Luis Napoleón inquirió al químico francés Louis Pasteur para que estudiase las razones por las que se estropeaban los vinos, causando a la economía francesa grandes daños. Tres años después Pasteur publicó "Etudes sur le vin" demostrando por vez primera como existían seres vivos microscópicos, las levaduras, que gobernaban los procesos de fermentación alcohólica, el control de estos organismos hacía que se pudiese controlar la degradación del vino. Esta nueva visión fundamentó que la enología empezara a cobrar una visión científica acerca de sus procesos.

Desde mediados del siglo XX se introducen mejoras mecánicas, nueva maquinaria y se automatizan procesos, convirtiendo la elaboración en una práctica industrial. Actualmente el vino es un sector consolidado a nivel mundial, que obtiene una producción de 300 millones de hectolitros con una superficie de viñedo de 8.000 millones de hectáreas; se trata del frutal con mayor extensión de plantación en el mundo. En cuanto a la repercusión económica, las ventas de vino mundiales generaron 152.000 millones de dólares en el año 2008. Nuestro país alberga aproximadamente una cuarta parte de esa extensión de viñedo, unas 1.180 MM de hectáreas, y genera unos 5.000 millones de euros anuales.

Las cifras no reflejan la verdadera influencia del vino en las regiones elaboradoras. En casi todas ellas el impacto va mucho más allá, debido a todo lo que se genera alrededor de este mundo: industrias auxiliares, alojamiento o restauración crecen alrededor del vino, beneficiando la economía local. Esto debe suponer una motivación extra para que los productores y organismos que los regulan tomen la responsabilidad de concienciarse respecto al uso de la energía y sirvan de ejemplo a los que trabajan para ellos y a los que deciden dedicar su tiempo libre a conocer más sobre este caldo.

Memoria



Estado del arte A pesar de que la fermentación del vino y el previo desarrollo del fruto en el campo son procesos considerablemente complejos, en los últimos años diversos investigadores se están interesando por conocer más detalles sobre ellos desde el punto de vista energético, buscando optimizar al máximo los recursos disponibles. En esta línea podemos encontrar en los estudios de J. M. Sablayrolles ([1] y [2] entre otros muchos) en los que aborda diferentes aspectos a controlar durante las fermentaciones para mejorar la eficiencia; destaca su preocupación por entender la cinética de la fermentación, generalmente a través del CO2 generado, y la influencia de las temperaturas en este proceso. Esta temática predomina en [1], donde menciona la importancia de un control online para conseguir estrategias óptimas de control en cada depósito. Y encontramos en [2] un intento de modelar el proceso mediante software, buscando mejorar la gestión de los tanques y el consumo energético necesario durante la fermentación; para tomar las decisiones utilizan lógica difusa, usando una aproximación heurística, y se basan en modelos matemáticos que describen la transferencia de calor en los depósitos [3]. Este software ayuda a tomar decisiones sobre cuándo iniciar la fermentación de cada depósito, reduciendo así los picos iniciales de consumo entre un 23 y 36%. Se han encontrado iniciativas basadas en estudiar las ventajas presentes en la arquitectura tradicional de las bodegas de diversas regiones españolas, como es el caso de las cavas naturales subterráneas ([4] y [5]); de esta forma se pretende incorporar a las nuevas construcciones las bondades del saber tradicional, pudiendo mejorar la eficiencia. Otros estudios abarcan el ciclo completo del vino, desde el campo hasta la botella, valorando el consumo total para su producción. Así en [6] se calcula el posible ahorro derivado de incluir energía solar en diversos puntos del ciclo del vino; el cálculo asciende a un potencial de ahorro del 18,3% en todo el mundo (lo que supondría ahorrar 19,24 PJ de energía al año). Un enfoque realmente interesante se encuentra en [7] y [8], donde además de conocer el consumo realizado, pretenden estimar el potencial de recuperación de energía a partir de los residuos agroindustriales generados [7], y la posibilidad de producir biofuel con ellos [8]. Hablando de las últimas investigaciones en cuanto a avances en ahorro y eficiencia energética, podemos citar varios estudios recientes aplicados a edificios. Al disponer la mayoría de las bodegas de zonas de oficinas y salas diversas, estos avances se pueden aplicar para mejorar las instalaciones comunes. Como ejemplo se pueden citar [9], [10] y [11], que presentan alternativas de sistemas de gestión y control energético de espacios basados en múltiples tecnologías; un punto a resaltar es que se tiende a sistemas de automatización, adaptables e inteligentes. En esta línea de estudios sobre edificios, bien sean de viviendas, oficinas u otra índole, se encuentran algunas pruebas que utilizan herramientas software y métodos numéricos; es el caso de [12],

Memoria



trabajo centrado en encontrar mejoras en una granja porcina utilizando este tipo de herramientas. Volviendo al sector del vino han surgido desde hace unos años diversas iniciativas, especialmente en países más preocupados por la contribución contaminante de sus industrias, como es el ejemplo de [13], [14] y [15]. También en estos países (USA, Canadá, Australia y Nueva Zelanda principalmente) se han desarrollado una serie de guías de auto-consultoría/ayuda para las bodegas y viñedos, complementadas en muchas ocasiones por sencillos programas informáticos. Por mencionar algún ejemplo, se encuentran los programas AVF, BEST (con su hermano AMETHYST, reciente adaptación a Europa) o GHG [16], [17], [18] y [19].

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La bodega como industria

Impactos de la actividad de las bodegas

Como resultado de esta práctica industrial se producen una serie de impactos; el impacto hace referencia a la alteración sufrida en el territorio como consecuencia de una determinada actividad. Hay impactos positivos como la creación de puestos de trabajo y el desarrollo económico de la región, e impactos negativos. Los negativos tienen que ver principalmente con el perjuicio que se genera en el medioambiente.

Los principales impactos derivados de la actividad industrial de las bodegas son (más información en Anexo I):

• Emisiones atmosféricas • Ruidos • Generación de residuos • Vertidos contaminantes • Consumo de recursos naturales, destacando:

o Agua o Energía

De todos los impactos comentados, este trabajo se centrará en el consumo de energía. Las bodegas consumen energía en todo el proceso de elaboración del vino; se necesita para alimentar la maquinaria utilizada en el campo, iluminación de espacios, funcionamiento de las máquinas de vendimia y bodega, y también para el embotellado, etiquetado y expedición del producto.

Elementos que consumen energía en una bodega

Realizando un recorrido por todo el proceso del vino, desde el campo hasta la salida del producto terminado, se aprecia que hay muchos instrumentos y maquinaria que demandan energía; además, la mayoría de ellos se alimentan con energía eléctrica.

Se ha recogido en la siguiente tabla prácticamente toda la maquinaria existente, lo que no implica que se encuentren todas estas herramientas en una bodega. Se puede conocer con más detalle cuál es la finalidad de cada equipo y cómo influye en el proceso de elaboración del vino en el Anexo II.

Se aprecia en la tabla que el principal consumo energético realizado en una bodega es eléctrico. Dentro de los elementos que consumen electricidad, el quipo de frío/calor es el actor principal al ser utilizado prácticamente durante todo el año para diversas labores: control de temperaturas ambientales y de fermentación, fermentación maloláctica, etc. Además, hablando de cargas individuales de los equipos, se puede considerar el más significativo dada su elevada potencia eléctrica.

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CAMPO Estación meteorológica Sensores (sus CPU’s)

Electricidad Todo el año

Tractores y vehículos Invierno Torres calefactores Vendimia Máquinas Vendimiadoras

Gasoil

BODEGA Báscula Columna toma-muestras Cámara frío (*) Tolva de recepción Mesa de selección Despalilladora

Entrada de la uva

Estrujadora Bomba de vendimia Escurridoras

Prensado

Prensa Filtro Centrifugadora Intercambiadores Grupo de frío Bombas

Fermentación alcohólica

Macro-oxigenadores Micro-oxigenadores Bombas

Fermentación maloláctica

Grupo de frío (calor) Filtros varios Clarificación

Grupo de frío Estabilización en frío Grupo de frío

Grupo de frío Embotelladora Encapsuladora

Embotellado

Etiquetadora Grupo de frío Fan coils

Crianza

Humidificadores Iluminación Climatización

Edificio / Oficinas

Equipos informáticos Sistamas de control (hardware necesario,

electroválvulas, etc.). Compresores

Otros

Herramienta variada

Electricidad

*las cámaras utilizadas

para enfriar la uva

también utilizan el grupo

de frío en varias

instalaciones

**puede ser necesario en

algún momento

determinado utilizar algún

grupo de frío/calor

auxiliar, generalmente de

gasoil

***también es muy

habitual que la calefacción

de los edificios sea una

caldera de gasoil

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Cuerpo del trabajo

Objetivo El presente estudio investigación se centra en buscar una caracterización adecuada de la potencia consumida por el grupo de frío/calor de una bodega elaboradora de vino. Conseguida esta caracterización, el siguiente paso será buscar la reducción del consumo energético en la bodega aplicando cambios simples en los procedimientos realizados (operando sobre el algoritmo de control del proceso y no sobre cambios estructurales). El proceso de elaboración del vino requiere tener la temperatura controlada en los depósitos y ambientes que lo albergan. Además de ser un punto crítico para obtener buenos vinos, es uno de los mayores focos de consumo energético ya que se utilizan equipos de gran potencia. Las máquinas de frío ofrecen rendimientos diferentes según las condiciones en las que trabajan; por ejemplo, una temperatura objetivo de 10ºC se alcanzará con mayor facilidad (más rápidamente) si la temperatura ambiental es 20ºC en lugar de 30ºC; es decir, a mayor temperatura ambiente, menor capacidad frigorífica tiene el equipo, trabaja más tiempo y consume más. También disminuye la capacidad en función de la temperatura inicial y el salto térmico deseado.

Fig. 1 – Potencia frigorífica de un chiller según

temperatura inicial y salto térmico

Memoria



Con la mencionada caracterización, se podrá simular la reacción del consumo al anticipar subidas de temperatura tanto ambientales como en los depósitos. Así se predecirá el resultado de, por ejemplo, pre-enfriar cuando las condiciones son más favorables para el rendimiento del equipo. Tales simulaciones buscarán principalmente 2 objetivos:

1. Reducir los kW consumidos. 2. Mantener la temperatura por debajo de la crítica el mayor porcentaje de tiempo

posible del periodo con condiciones desfavorables, buscando que los equipos trabajen menos durante estos periodos.

Las mejores condiciones se prevén encontrar durante las horas del día con menor temperatura. Por lo tanto, además del ahorro de kW se obtendrá un ahorro económico mayor atendiendo a la diferencia de precio de la energía a lo largo de los meses del año y tramos del día.

Ya se ha mencionado que todos estos estudios se realizarán en una etapa posterior de la investigación, y su éxito depende de obtener un modelo fiable del grupo frigorífico. Cabe destacar que éstas propuestas y simulaciones están pensadas desde un punto de vista tecnológico, totalmente ajeno al enológico. En caso de resultar exitosas, su posible aplicación dependerá del criterio del enólogo y posterior validación en la producción real. En cualquier caso, será imposible considerar cualquier propuesta si su aplicación perjudica en lo más mínimo la calidad del producto final.

Fig. 2 – Diferentes periodos del precio eléctrico

Memoria



Desarrollo El estudio de caracterización se ha llevado a cabo en la bodega Casado Morales, situada en el término municipal de Lapuebla de Labarca, Álava. Cuenta con diez depósitos de elaboración de 40.000 litros, de acero inoxidable, y otros tantos de hormigón de varios volúmenes; además posee sala crianza, almacenamiento, botellero y oficinas. El equipo de frío/calor disponible tiene una potencia frigorífica de 67kW, lo que equivale a unos 26kW de potencia eléctrica.

Para el presente trabajo se han recogido los consumos realizados en la bodega utilizando un analizador de red eléctrica trifásico, en concreto el QUALISTAR C.A 8334 de la marca Chauvin Arnoux, y tres sondas AmpFlex para obtener la lectura de cada fase.

Fig. 3 – Plano de Casado Morales

Fig. 4– Analizador y sonda utilizados

Memoria



La bodega posee un sistema de control para gestionar sus fermentaciones e instalación, lo que ha posibilitado acceder a los datos de temperatura. Se han escogido los datos de los mismos días que el analizador estuvo leyendo la potencia. En dicho periodo, dos de los diez depósitos contenían mosto fermentando, uno para vino blanco y otro para vino tinto. Además se han obtenido los correspondientes datos ambientales:

20500,00

21000,00

21500,00

22000,00

22500,00

23000,00

23500,00

24000,00

24500,00

01:2

0

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Serie1

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

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0

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0

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17:0

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19:2

0

21:4

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0

02:2

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07:0

0

09:2

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0

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01:4

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06:2

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08:4

0

Serie1

Potencia Temp. Ambiental

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

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0

03:4

0

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0

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0

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0

Serie1

990,00

992,00

994,00

996,00

998,00

1000,00

1002,00

1004,00

1006,00

01:2

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23:2

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01:4

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04:0

0

06:2

0

08:4

0

Serie1

Humedad Presión

0,00

100,00

200,00

300,00

400,00

500,00

600,00

700,00

800,00

900,00

01:2

0

03:4

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06:0

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08:2

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10:4

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13:0

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15:2

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03:0

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05:2

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19:2

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21:4

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02:2

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07:0

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16:2

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18:4

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23:2

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01:4

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04:0

0

06:2

0

08:4

0

Serie1

18,50

19,00

19,50

20,00

20,50

21,00

21,50

22,00

22,50

01:2

0

03:4

0

06:0

0

08:2

0

10:4

0

13:0

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15:2

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17:4

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20:0

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22:2

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00:4

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07:4

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10:0

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12:2

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21:4

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04:4

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07:0

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09:2

0

11:4

0

14:0

0

16:2

0

18:4

0

21:0

0

23:2

0

01:4

0

04:0

0

06:2

0

08:4

0

Serie1

Irradiación Temp. Blanco (T1)

25,50

26,00

26,50

27,00

27,50

28,00

28,50

01:2

0

03:4

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06:0

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08:2

0

10:4

0

13:0

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15:2

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17:4

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20:0

0

22:2

0

00:4

0

03:0

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05:2

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07:4

0

10:0

0

12:2

0

14:4

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17:0

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19:2

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21:4

0

00:0

0

02:2

0

04:4

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07:0

0

09:2

0

11:4

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14:0

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16:2

0

18:4

0

21:0

0

23:2

0

01:4

0

04:0

0

06:2

0

08:4

0

Serie1

Temp. Tinto (T2)

Memoria



Estos parámetros están recogidos en series de 487 elementos, con un intervalo de diez minutos entre muestra y muestra, lo que hace un total de 3,38 días (desde el 27 de septiembre a la 01:20 AM hasta el 30 de septiembre a las 10:20 AM).

Debido a impedimentos físicos, el analizador QUALISTAR y las sondas

tuvieron que ser colocados en el cuadro general de la bodega, por lo que las lecturas obtenidas reflejan el consumo total de la misma.

Para caracterizar el consumo del grupo de frío se ha utilizado el sistema ANFIS

(Adaptative Neuro-Fuzzy training of Sugeno-type Inference System), disponible en la Fuzzy Logic Toolbox de MATLAB; esta herramienta permite generar modelos neuro-difusos cuya salida simulada será la potencia.

ANFIS se basa en variables de entrada y de salida, un conjunto de reglas SI-

ENTONCES del tipo Takagi-Sugeno, y un sistema de inferencia difuso. En la primera capa cada nodo tiene una función de membresía (‘MF’, puede ser una función Gauss, Triangular, etc.), las cuales incurren en cálculos de productos cruzados en la segunda capa. En la capa 3, el i-ésimo nodo calcula la proporción de la fuerza de disparo de la i-ésima regla a la suma de todas las fuerzas de disparo. En la capa 4 se tienen en cuenta los parámetros resultantes de las entradas así como las fuerzas calculadas en la capa anterior; y en la última capa se realiza el cálculo final, suma de los nodos previos.

La secuencia de trabajo consiste en generar el modelo neuro-difuso en primer

lugar (utilizando la función genfis1), entrenar luego ese modelo (anfis) y pasar por último a testarlo (evalfis). Para generar el modelo se debe decidir con qué porción de los datos obtenidos se va a entrenar, cuáles serán las funciones de membresía y cuántas se utilizarán por entrada. Posteriormente se utilizan esos datos de entreno escogidos, y por último se evalúan el resto de datos disponibles.

Teniendo en cuenta que la lectura de potencia es general, se han escogido los

segmentos de la serie que corresponden a las noches, desde las 08:00 PM hasta las 07:00 AM. De esta manera se obtienen los datos de consumo del equipo de frío; también se recoge alguna potencia extra como puede ser las de las luces de emergencia o algún equipo que hayan podido dejar conectado por olvido, éstas se consideran despreciables frente al consumo de la máquina bajo estudio.

Fig. 5 – Arquitectura ANFIS para el sistema de inferencia Takagi y Sugeno

Memoria



En las pruebas realizadas se han ido variando 3 parámetros: • Fragmento de la matriz de datos disponible (487 filas y 7 columnas)

utilizado para la generación y entrenamiento. • Número de funciones de membresía por entrada. • Tipos de funciones de membresía (las disponibles son: Triangular, Gauss, Pi,

Trapezoidal, Campana, Diferencia Sigmoidal, Gauss de 2 lados y Producto de 2 Sigmoidales).

Todas las variaciones se han realizado buscando el menor error posible en la

salida al comparar los datos obtenidos de la evaluación del modelo con los reales.

Resultados

En una de las simulaciones preliminares se decidió escoger las muestras de la noche del 27 al 28 de septiembre como datos de entrenamiento, ya que ofrecían mejores resultados que el resto noches. Los datos obtenidos por simulación fueron:

SIM MF’s x entrada

Tipo de MF’s

Reglas Error entreno

Error N 28-29

Error N 29-30

Error N 26-27

1 2 Triangular 64 0.038% 710.48% 1.99% 21.55% 2 2 Trapezoide 64 0.15% 2617.7% 1.99% 1.82% 3 2 Pi 64 0.2% 1871.56% 1.99% 1.82% 4 3 Pi 729 0.006% 40.32% 1.99% 1.82%

5 2 Tri-Tra-Pi-Tri-Tra-Pi

64 0.01% 356.48% 1.99% 1.82%

6 2 Pi-Tri-Tra-Pi-Tri-Tra

64 0.09% 128.49% 1.99% 1.82%

7 3 Pi-Tri-Tra-Pi-Tri-Tra

729 0.003% 29.16% 1.99% 1.82%

Para una simulación con 2 MF’s y 64 reglas se obtiene (SIM 3):

Matriz FIS generada Matriz FIS entrenada

Memoria



Y para una con 3 MF’s y 729 reglas (SIM 7):

Reglas de la matriz FIS generada Reglas de la matriz FIS entrenada

Reglas de la matriz FIS generada Reglas de la matriz FIS entrenada

Matriz FIS generada Matriz FIS entrenada

Memoria



Conclusiones En todas las simulaciones se aprecia que en la noche del 28 al 29 de septiembre

se dispara el error. A pesar de incrementar el número de funciones de membresía, lo que aumenta el número de reglas y el coste computacional, no se consiguió bajar el error más allá del 30%. Al principio se sospechó de un posible error de recogida de datos en esas horas, pero no se encontró nada ilógico en los datos. Posteriormente se analizó el contexto de trabajo, descubriendo que esa noche se habían realizado actuaciones de emergencia en la bodega, haciendo que se disparase el error (se estuvo trabajando con un intercambiador sobre uva que había entrado esa tarde en bodega, lo que además hizo que también hubiese otros equipos en funcionamiento).

Observando los resultados, no se justifica ni el coste computacional ni las

prolongadas simulaciones derivadas de utilizar 3 funciones de membresía por entrada, ya que se llega a los mismos resultados con 2 funciones. También se aprecia que las funciones Trapezoide y Pi son las que mejor se adaptan, obteniendo prácticamente los mismos resultados con ambas.

Más allá de esta desviación identificada y justificada, se observa que los

modelos utilizados consiguen una predicción de consumo ajustada a la realidad, barajando un error aceptable del 2%. Hace falta recoger más datos y aislar con mayor precisión el consumo del grupo de frío, pero estos resultados invitan a ser optimistas y pensar que será posible generar otros modelos que predigan con gran exactitud el consumo energético.

Una vez generados los modelos que se consideren más adecuados, y erradicando

anomalías como la surgida en la noche del 28, se podrá simular el efecto de actuaciones como pre-enfriar depósitos en los periodos de condiciones más favorables. El resultado de estas simulaciones, por muy satisfactorio que sea desde el punto de vista energético, necesitará la validación enológica para poder ser aplicada en el proceso de elaboración de los vinos.

2 funciones Pi por entrada

Memoria



Los sistemas de gestión y control automáticos tiene el potencial de albergar estas técnicas, ya que recogen en tiempo real datos ambientales y procedentes de la fermentación. Se debe aprovechar también que algunos sistemas son capaces de leer parámetros directamente relacionados con la transformación de mosto en vino, como puede ser el CO2 expulsado durante la fermentación, estudiando su posible relación e influencia en el consumo energético. Este parámetro en concreto puede tener un impacto notable en las predicciones, ya que al final de la fermentación se puede mantener la misa cinética de fermentación (extracción de carbónico) con mayores temperaturas.

Para concluir, el periodo que se ha querido caracterizar es el de fermentación, que a su vez supone el de mayor consumo en una bodega ya que aumentan las necesidades frigoríficas y se utilizan todos los equipos disponibles. Lamentablemente solo disponemos de una oportunidad al año para recoger estos datos, lo que hace el estudio más complicado. Pero a su vez supone un gran reto, porque el tener esa única oportunidad anual junto con el hecho de tratarse de un proceso extremadamente complejo, aumenta la motivación e interés en su estudio.

Fig. 6: Medidas de un sensor de CO2

Memoria



Líneas futuras Se pretende continuar el presente trabajo de investigación, aumentando el campo

de estudio para enfocarlo al desarrollo de la tesis doctoral. El primer objetivo, como ya se ha comentado en las conclusiones, consiste en

recolectar mayor número de datos con más precisión, pudiendo desarrollar modelos que se ajusten fielmente a la evolución real del consumo. Con estos modelos, se buscará obtener ahorro energético que no implique inversión en mejoras estructurales, tan solo un cambio en el algoritmo de control. Además del equipo de frío/calor, se pretende caracterizar también otras grupos de trabajo de la bodega como puede ser la línea de recepción (tolva, mesa de selección, despalilladora y estrujadora), la prensa o el embotellado.

También se pretende estudiar técnicas y herramientas ya desarrolladas, como los

proyectos AVF, BEST, AMETHYST y GHG ([16], [17], [18] y [19]), identificando sus posibilidades de integración con las técnicas que se están utilizando en este trabajo de investigación. Estas herramientas también deben servir para validar los resultados obtenidos; en esta línea, se utilizarán además otra serie de herramientas de simulación como el programa TRNSYS [20].

Otro campo a abordar en el estudio es la integración de todo el conocimiento

disponible tanto en el aspecto de la gestión energética como en el de control, con la tendencia hacia Internet de los objetos; la finalidad es que esta gestión se realice de forma automática, gobernada por una inteligencia artificial que recoja inputs de múltiples fuentes (sensores, datos históricos, estadísticas, etc.) y sea capaz no solo de predecir, sino también de aprender y mejorar a medida que adquiere experiencia.

Las líneas mencionadas, y otras que irán surgiendo, serán la base de la futura

tesis doctoral y las publicaciones derivadas de los resultados parciales que se vayan obteniendo con la investigación.

Memoria



Referencias BIBLIOGRAFÍA

[1] J.M. Sablayrolles. “Control of alcoholic fermentation in winemaking: Current situation and prospect”. Food Research International 42 (2009) 418–424

[2] A. Goelzer, B. Charnomordic, S. Colombié, V. Fromion, J.M. Sablayrolles. “Simulation and optimization software for alcoholic fermentation in winemaking conditions”. Food Control 20 (2009) 635–64

[3] Colombié, S., Malherbe, S., & Sablayrolles, J. M. (2007). “Modeling of heat

transfer in tanks during wine-making fermentation”. Food Control, 18, 953–960. [4] Ignacio Cañas, Fernando R. Mazarrón. “The effect of traditional wind vents

called zarceras on the hygrothermal behaviour of underground wine cellars in Spain”. Building and Environment 44 (2009) 1818–1826

[5] Ignacio Cañas Guerrero, Silvia Martin Ocaña. “Study of the thermal behaviour

of traditional wine cellars: the case of the area of ‘‘Tierras Sorianas del Cid’’ (Spain)”. Renewable Energy 30 (2005) 43–55

[6] M. Smyth, J. Russell. “‘From graft to bottle’ - Analysis of energy use in

viticulture and wine production and the potential for solar renewable technologies”. Renewable and Sustainable Energy Reviews 13 (2009) 1985–1993

[7] Antonio Gómez, Javier Zubizarreta, Marcos Rodrigues, César Dopazo, Norberto

Fueyo. “An estimation of the energy potential of agro-industrial residues in Spain”. Resources, Conservation and Recycling 54 (2010) 972–984

[8] Stefanos E. Kavargiris, Andreas P. Mamolos, Constantinos A. Tsatsarelis, Anna

E. Nikolaidou, Kiriaki L. Kalburtji. “Energy resources’ utilization in organic and conventional vineyards: Energy flow, greenhouse gas emissions and biofuel production”. biomass and bioenergy 33 (2009) 1239 – 1250

[9] Young-Sung Son, Topi Pulkkinen, Kyeong-Deok Moon and Chaekyu Kim.

“Home Energy Management System based on Power Line Communication”. IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 56, No. 3, August 2010

[10] Thomas Novak, Member, IEEE, and Andreas Gerstinger, Member, IEEE.

“Safety- and Security-Critical Services in Buildin Automation and Control Systems”. IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 57, No. 11, November 2010

Memoria



[11] Jinsung Byun and Sehyun Park, Member, IEEE. “Development of a Self-adapting Intelligent System for Building Energy Saving and Context-aware Smart Services”. IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 57, No. 1, February 2011

[12] Leila T. Dominguez, Eduardo Z. Predicala. “Evaluation of Energy Saving

Measures in Swine Barns Using Numerical Simulation”. Paper Number:

MBSK10-205. Written for presentation at the 2010 CSBE/ASABE North Central Inter-sectional Conference Sponsored by CSBE/ASABE Engineering Building, University of Saskatchewan Saskatoon, SK October 7-9, 2010.

[13] Barbora Gabzdylova, John F. Raffensperger, Pavel Castka. “Sustainability in the

New Zealand wine industry: drivers, stakeholders and practices”. Journal of Cleaner Production 17 (2009) 992–998

[14] Mark Cordano, R. Scott Marshall, Murray Silverman. “How do Small and

Medium Enterprises Go ‘‘Green’’? A Study of Environmental Management Programs in the U.S. Wine Industry”. Journal of Business Ethics (2010) 92:463–478

[15] R. Scott Marshall, Michele E.M. Akoorie, Ralph Hamann, Paresha Sinha.

“Environmental practices in the wine industry: An empirical application of the theory of reasoned action and stakeholder theory in the United States and New Zealand”. Journal of World Business 45 (2010) 405–414

OTRAS REFERENCIAS: [16] Wine Institute. “Comprehensive Guide to Sustainable Management of Winery

Water and Associated Energy”. http://www.wineinstitute.org/winerywaterguide

[17] BEST-Winery Project: Benchmarking and Energy and Water Efficiency Savings

Tool. http://best-winery.lbl.gov/ [18] AMETHYST Project. http://www.amethyst-project.eu/ [19] Wine Institute. “International GHG Wine Carbon Calculator”.

http://www.wineinstitute.org/ghgprotocol [20] TRNSYS. http://sel.me.wisc.edu/trnsys/ y http://www.trnsys.com/

Anexos

Caracterización del consumo

de una bodega

ANEXOS A LA MEMORIA

Anexo I:


Anexo II:

Procesos de la bodega y maquinaria

implicada

Anexos

Juan Antonio Ruiz Fuentes Anexos - 2 -


de una bodega

Anexo I


Los principales impactos derivados de la actividad de las bodegas son los que se exponen a continuación:

• Emisiones atmosféricas

En el proceso de fermentación se emite CO2, SO2 y algún otro compuesto orgánico volátil. Medioambientalmente no tienen una importancia significativa ya que se emiten pequeños volúmenes, pero si hay que tomar ciertas precauciones debido a su potencial de peligrosidad para las personas que trabajan en la bodega.

El resto de emisiones que podemos encontrar en las bodegas provienen de las calderas, que deberían ser revisadas periódicamente para comprobar su correcto funcionamiento y evitar que emitan un volumen mayor.

• Contaminación acústica

El ruido tiene un efecto negativo en las personas y el medio ambiente. Las bodegas presentan un nivel de ruido muy bajo, y los principales focos provienen de la utilización de determinadas máquinas como la tolva o la línea de embotellado. Un aislamiento y mantenimiento adecuado de estos equipos ayuda a reducir los efectos.

• Residuos

Las bodegas generan residuos o subproductos en todas las fases del proceso de elaboración. Tanto los subproductos como los residuos han de ser tratados adecuadamente, generando el menor impacto posible. Los subproductos (raspones, orujos, heces) serán considerados residuos si no se emplean como abono o materia prima de otros procesos.

La mayoría de los residuos generados en bodega se consideran no peligrosos; estos se podrían gestionar adecuadamente con una buena organización en la separación de los mismos según su naturaleza y posterior depósito en los lugares adecuados. Lamentablemente esto no lo encontramos como algo habitual en muchas de ellas, y se trata sobre todo de un problema de concienciación.

• Vertidos contaminantes

Contaminan el agua, de forma que se vuelve impropia o peligrosa para el consumo humano y la vida natural. Los principales vertidos contaminantes

Anexos



de una bodega

de las bodegas derivan de las aguas utilizadas para limpieza y posibles fugas o derrames de vino. Hasta hace poco se creía que los vertidos de vino no eran contaminantes ya que se trata de un alimento natural; sin embargo, un vertido incontrolado puede suponer una contaminación ambiental significativa, generando malos olores y el deterioro sanitario y paisajístico de aguas.

• Consumo de recursos naturales

Un recurso natural es toda materia o energía necesaria para el mantenimiento de las actividades humanas. Los principales recursos utilizados por el hombre son los energéticos, minerales, forestales, pesca, cultivos y el agua. Dos de las materias primas que más se consumen sin utilizar criterios de racionalización son el agua y la energía.

Agua

Debemos tener muy presente que el agua es un recurso limitado; del total del agua del planeta, tan solo el 0,003% puede ser utilizada por los seres vivos. Los seres humanos utilizamos el agua para consumo y múltiples actividades, y de forma frecuente la derrochamos y contaminamos. Por ejemplo en La Rioja se consume el doble de litros (325) por persona y día que la cantidad estimada como óptima, 180 litros, y a partir de la cual se considera derroche.

Las bodegas también presentan un derroche excesivo de agua, a pesar de mostrar un consumo muy estacional, ya que el 60% del total se produce durante los 3 meses posteriores a la vendimia. Mientras en otros países productores el consumo es de aproximadamente 1 litro de agua por 1 litro de vino producido, en España se emplean de 3 a 6 litros de agua por litro de vino. Eso se traduce en que al menos se están malgastando unos 500 millones de litros de agua al año en España. Hay varios motivos que fomentan este derroche, entre los que destacan el precio muy bajo del agua, la pésima organización de los sistemas de regadío en ciertas comunidades, y la falta total de concienciación de las personas que trabajan en todos los niveles de las bodegas. Trabajando simplemente en la concienciación y buenas prácticas, podríamos conseguir ahorros significativos; lamentablemente, como ocurre con otros muchos aspectos, no habrá mejoras notables hasta el momento en que se vea afectado el bolsillo de las empresas.

Energía

Es otro de los puntos donde el malgasto es elevado y generalizado, pero al contrario que el agua, los precios están aumentando y la gente empieza a darse cuenta que pensar en opciones de ahorro energético es buena idea.

Anexos



de una bodega

Además de lo meramente económico, hay una serie de razones que debe empujarnos a tomar conciencia e intentar consumir lo estrictamente necesario para el desarrollo de la actividad:

� A pesar de que la energía eléctrica se considere limpia, su producción (en centrales térmicas, combinadas y nucleares) es uno de los mayores focos de contaminación, llegando a suponer el 30% de los gases emitidos de efecto invernadero.

� La energía nuclear tiene un gran rendimiento y parece limpia, aunque tiene el gran inconveniente del tratamiento de residuos, cuya actividad puede ser peligrosa durante muchos años.

� El petróleo y gas natural son recursos limitados, y dado el ritmo actual de consumo, debemos empezar a pensar en alternativas.

� Las energías renovables están a la cabeza de esas alternativas, pero aún están en sus inicios y necesitamos un largo recorrido de investigación y desarrollo para que sean capaces de autoabastecernos.

Todo esto debe empujarnos a cambiar nuestras prácticas habituales, en todos los ámbitos de nuestra vida, buscando ser lo más eficiente posible.

Anexos



de una bodega

Anexo II

Procesos de la bodega y maquinaria implicada Campo

Labores habituales El vino nace en el campo. Es necesaria la elección de terrenos adecuados desde el punto de vista físico ya que son decisivos para la prosperidad del viñedo. La textura, porosidad, el drenaje, incluso el color de la tierra, son factores fundamentales para la absorción del agua así como la permanencia de las radiaciones solares convenientes al viñedo. Los trabajos que deben realizarse en el campo son muy variados, y dependen de la estación en la que nos encontremos. Nada más finalizar la vendimia, el terreno cultivado demanda limpiar y arar la tierra para que se airee. El invierno es la época de la poda. La cepa sólo conserva los sarmientos del año anterior y es necesario suprimirlos y conservar sólo las yemas que establece la normativa de cada consejo regulador. En primavera se vuelve a arar y remover la tierra. Es el momento en el que comienzan a salir nuevos brotes, de los que se eliminarán los que no sirven y los que salen por debajo del injerto. Durante la primavera, las vides florecen y son polinizadas. Comienzan entonces a formarse los granos de uva. A finales de primavera se vuelve a arar la tierra. La época de verano es propicia para arrancar las malas hierbas y tratar las viñas contra posibles enfermedades. Los granos de uva engordan paulatinamente y su color varía del verde al rojo pálido, en el caso de las tintas, y amarillo claro, en las variedades blancas. Una vez que la uva alcanza el grado óptimo de maduración, a comienzos de otoño, se procede a la vendimia.

Los trabajos realizados en el campo requieren principalmente la mano de obra del hombre; en cuanto al consumo energético, el principal que se encuentra es el gasoil de los vehículos utilizados para desplazarse hasta el viñedo, así como el de los tractores que aran y remueven la tierra. También se pueden encontrar, aunque de forma poco habitual, otros elementos que necesitan energía:

• Sensores insertados en los troncos de las vides, con la finalidad de controlar las necesidades hídricas de las mismas y llegar al periodo de recogida con los niveles óptimos. La energía consumida es básicamente la de las unidades de proceso de la información, alimentadas por energía eléctrica.

Fig. 1 - Viñedos

Anexos



de una bodega

• Existen pequeñas estaciones meteorológicas, para predecir las condiciones climáticas y ayudar al viticultor a tomar las decisiones adecuadas para el cuidado de las vides. Se alimentan con baterías recargables o pequeñas placas solares, y como en el caso anterior, las CPU consumen electricidad.

• En algunas zonas muy frías donde las heladas pueden perjudicar a la planta, se utilizan calefactores en función de la temperatura, previniendo esos perjuicios. Funcionan con gasoil, consumiendo grandes cantidades.

Vendimia Siguiendo el orden del proceso, una vez que la uva ha crecido y se encuentra en su momento óptimo (relación entre azúcar y acidez adecuada), debe ser recolectada. El momento exacto del inicio de la vendimia tiene una especial relevancia en el resultado final del vino. Por ello, es necesaria la realización de amplios controles de maduración, que permiten predecir el tipo de mosto que se obtendrá y adecuar así el momento que se considera más propicio para el inicio de la recogida de la uva. Generalmente se comienza a finales de septiembre en el hemisferio norte y a finales de febrero en el sur. Lo más común en España es la vendimia manual, cortando los racimos de uva y juntándolos en cubas con capacidad para unos veinte kilogramos. En algunos lugares se utilizan vendimiadoras, tractores preparados para pasar por encima de las vides y recoger las uvas; el combustible utilizado es el gasoil. Dado que la mayoría de las plantaciones no están preparadas para ellas, su uso no está muy extendido; además muchos consideran que se daña el fruto y prefieren la recolección tradicional. Tanto si la vendimia se realiza de forma manual o mecanizada hay algunas acciones relevantes para la posterior obtención del vino:

• La uva no debe sufrir herida alguna al ser cortado el racimo para evitar la salida del mosto y, por tanto, que se inicie la fermentación de forma prematura.

• El transporte a la bodega debe llevarse a cabo lo antes posible para que no se deteriore el fruto. Se realiza con remolques enganchados a tractores.

• Preservar a la uva de los cambios bruscos de temperatura. • Evitar que el mosto se oxide.

Fig. 2 - Vendimiadora Fig. 3 - Vendimia manual

Anexos



de una bodega

Bodega

Entrada de la uva A partir de la llegada de la uva a la bodega, básicamente el tipo de energía consumida es electricidad, alimentando los diversos equipos que se mencionan a continuación. Lo primero que se hace es pesar los remolques en la báscula para tener constancia de la cantidad exacta recolectada. Además se suele usar un analizador o columna toma

muestras que mide diversos parámetros, como el grado, acidez, etc. Estos analizadores se asemejan a un pincho, y se introducen directamente en el trailer que transporta las uvas. Dependiendo el tipo de vino que se vaya a elaborar con ella y las características de la bodega, puede tener diferentes destinos. En algunas empresas las uvas van a una cámara frigorífica que enfría el fruto almacenado generalmente en cajas, cumpliendo así las acciones relevantes mencionadas. Estas cámaras suelen ser recintos cerrados y climatizados, donde se mantiene una baja temperatura (usualmente entre 4 y 10 grados); su empleo es especialmente importante en aquellas bodegas con capacidad insuficiente para procesar las uvas en cuanto llegan.

Fig. 5 - Columna toma muestras Fig. 6 - Cámara frigorífica

Fig. 4 – Pesaje de la recogida

Anexos



de una bodega

La descarga de la uva se realiza sobre la tolva de recepción. Está construida para alimentar y regular la entrada de uva, y se trata de una especie de pirámide invertida a modo de embudo. El paso de la uva a las máquinas siguientes puede realizarse por gravedad (si éstas se encuentran en un nivel inferior), o frontalmente mediante un tornillo “sin fin”. La tolva puede ser de hormigón con un recubrimiento de chapa en acero inoxidable para mejorar la higiene; también es posible encontrar otras exclusivamente en acero inoxidable. Dependiendo de su tamaño, se puede utilizar para almacenar la uva en caso de averías en otras máquinas. La etapa siguiente sería la selección, que tampoco se realiza en todas las empresas. El “sin fin” de la tolva conduce la uva a una cinta transportadora, comúnmente llamada mesa de selección, donde se apartan los racimos en mal estado, impurezas y hojas que podrían ser perjudiciales para el sabor del vino. Algunas son simplemente una cinta transportadora, mientras otras mucho más sofisticadas están compuestas por diferentes cintas con separaciones para evitar que el mosto alcance su destino con la uva (de especial interés en la maceración carbónica).

Estos procesos iniciales dependen del tipo de elaboración que se realizará y de las preferencias personales de cada bodeguero/enólogo, por lo que en unos sitios los podemos encontrar y en otros no.

Fig. 8 - Mesa de selección

Fig. 7 - Tolva de recepción

Anexos



de una bodega

Si el método de elaboración es maceración carbónica, los racimos enteros se introducen en los depósitos y por su propio peso rompen los granos de uva, liberando así el mosto que comenzará a fermentar. Una vez que ha estado unos días fermentando, el primer mosto que aparece se retira para realizar vinos de menor calidad, y es denominado lágrima. El resto de las uvas pasa por una prensa, liberando el mosto restante, y volviendo al depósito para continuar con la fermentación. Durante todo el proceso de fermentación es preciso controlar la temperatura; un poco más adelante se enunciarán los tipos de sistemas empleados para tal fin. Este tipo de elaboración, la maceración carbónica, es propia de vinos jóvenes y con un toque de alegría, dado por el gas carbónico.

Para otras elaboraciones, el proceso usual es el siguiente: una vez que la uva ha pasado por la tolva y la mesa de selección, va a la despalilladora, cuya labor consiste en separar los granos de uva del raspón para que este escobajo no aporte sabores astringentes y desagradables. Es una máquina compuesta por un túnel (tambor desgranador) en el cual la uva es separada del raspón por medio del choque de esta con las paletas de un eje concéntrico al tambor, y que gira en sentido contrario a este. Este túnel está cubierto por un cilindro horadado de acero inoxidable, por cuyos agujeros caen los granos. Estos granos pasan a la estrujadora, que como su nombre indica estruja las uvas para romper el grano; son dos rodillos dentados, con el espacio preciso entre ellos para romper el fruto sin dañarlo, es decir, sin desgarrar la piel ni romper las semillas.

En este punto se somete al mosto al sulfitado. Consiste en añadir una solución acuosa de sulforoso mediante un equipo dosificador. Las consecuencias son muchas y muy benéficas; por ejemplo, retrasa la fermentación proporcionando a los mostos un período de reposo durante el cual se asientan en el fondo de los depósitos las tierras e impurezas, y que hará posible su clarificación mediante un simple trasiego. Se desarrolla una acción antiséptica y selectiva de las levaduras, pues mata a las perjudiciales. Además el retraso de la fermentación se aprovecha para añadir otras levaduras seleccionadas para garantizar el buen desarrollo de la fermentación, ya que a pesar de la depuración que provoca el sulfitado en la vendimia abundan levaduras salvajes y que son un riesgo para la correcta vinificación. Otros de los beneficios del sulfitado es la reducción a un solo momento el arranque de la fermentación total, así como el combate de las oxidasas, enzimas que ocasionan alteraciones en la coloración de los vinos, y facilita la disolución de materias minerales y colorantes contenidas en los hollejos.

Fig. 10 - Estrujadora Fig. 9 - Despalilladora

Anexos



de una bodega

También en este punto se realiza la corrección de los mostos. Existe una controversia a nivel mundial sobre si las deficiencias de los mostos deben corregirse o no. En algunos países no están autorizados y en otros lo autorizan con limitaciones bien definidas y con el fin de elevar la calidad de los vinos. Los mostos reflejan las variables climatológicas que influyen en la maduración de las uvas y que tienen como consecuencia la insuficiencia ácida, falta de azúcar, exceso de acidez y falta de tanino, y que desvían al vino de los patrones establecidos o deseados. La corrección de los mostos se realiza de acuerdo con sus alteraciones de la siguiente forma:

• La insuficiencia ácida se mejora agregando ácido tartárico o cítrico. El exceso de acidez es modificable por la acción del carbonato de cal o tartrato neutro de potasio.

• La falta de azúcar que causa una baja graduación alcohólica es corregida a través de un proceso llamado chaptalización, y que consiste en añadir azúcar a los mostos comportándose durante la fermentación en forma natural y proporciona el aumento de alcohol en los vinos.

• El tanizado o incorporación de tanino, se realiza al concluir la fermentación de los vinos vírgenes y favorece la clarificación de los mismos.

Prensado

Una vez realizado el estrujado, existe una cantidad de mosto libre conocido como mosto de yema o lágrima, que se puede separar antes del prensado por simple decantación o por máquinas escurridoras (se suele denominar escurrido). Al contrario que en el sistema de maceración carbónica, este mosto ‘lágrima’ es el que nos dará los vinos de mayor calidad.

Fig. 11 - Bomba de vendimia

A continuación encontramos la bomba de vendimia, máquina que se encarga de transportar la uva estrujada a través de una tubería al punto que se quiera, normalmente las prensas o los depósitos de fermentación. Su funcionamiento es a base de un émbolo que sube y baja, movido verticalmente por un motor que transmite dicho movimiento por una serie de engranajes. El bombeo de la uva es más o menos fácil según la variedad de uvas y su madurez, su contenido en jugo, si los racimos han sido desgranados o no, y según si las uvas han sido trituradas recientemente o han estado almacenadas.

Anexos



de una bodega

El siguiente paso es la prensa, cuya finalidad es separar el mosto que aún le queda la parte sólida de la uva estrujada. El aumento de presión tiene que ser progresivo y tener en cuenta que se debe obtener todo el mosto posible a la misma presión. Con la variación de presión varía también la calidad que se obtendrá; a mayor presión menor calidad, ya que se extraen también otros compuestos no deseados como pueden ser aceites contenidos en las pepitas de la uva. En cuanto a los tipos de prensa:

• Las verticales son las más antiguas. En estas la presión se ejerce de arriba a abajo o viceversa, pero siempre en sentido vertical. Han quedado relegadas a las pequeñas bodegas artesanas, pero obtienen un mosto más limpio y con pocas sustancias sólidas.

• Otro tipo de prensa son las verticales de membrana, utilizadas para pequeñas cantidades y en las que el mosto obtenido es muy limpio.

• Las prensas horizontales tienen dos platos perpendiculares al suelo que

aprietan la masa de la vendimia escurriendo el mosto por los laterales, paralelos al suelo. El prensado se va realizando continuamente con el aumento de presión y los platos móviles se van acercando.

Fig. 12 - Prensa antigua Fig. 13 - Prensa manual Fig. 14 - Prensa actual

Fig. 15 - Prensado hidráulico vertical

Anexos



de una bodega

Fig. 16 - Funcionamiento de la prensa horizontal Fig. 17 - Prensa horizontal

actual

• Las prensas de membrana son prensas horizontales donde la presión se consigue por el inflamiento de una bolsa que comprime a la vendimia en el interior de un tanque cerrado. La presión conseguida con las neumáticas es elástica y suave, además de minimizar el contacto de la uva con el aire. Como ventajas de la prensa neumática se citan las siguientes:

• El prensado se efectúa casi sin

contacto con el aire, debido a que el depósito de la prensa está completamente cerrado durante el trabajo de la misma. Esto supone menos riesgos de oxidación y ahorro de sulfuroso.

• El mosto que fluye es de buena calidad, con pocas sustancias astringentes y de sabor desagradable, ya que la ligera presión de la membrana neumática trata a la vendimia suavemente (la presión máxima es de 2 kg/cm2).

• Baja cantidad de impurezas sólidas en el mosto.

En las grandes bodegas se necesitan grandes capacidades horarias de prensado, por lo que las prensas continuas solucionan este problema frente a las de carga. Estas prensas tienen un tornillo sinfín en su interior, que aprietan el orujo contra una compuerta móvil, disponiendo de varias salidas para el mosto. Suponen un gran ahorro de mano de obra y se pueden fraccionar las salidas de mosto para su diferenciación por calidades.

Fig. 18 - Ciclo de prensado

Membrana

Camales de salida de mosto

Tanque lleno con uva

antes del prensado

Membrana ligeramente

sometida a presión

Membrana sometida a

más presión

Removido

Vaciado

Anexos



de una bodega

Hay bodegas en las que todo el proceso se realiza por gravedad, encontrándose todos los pasos anteriores a diferentes niveles hasta llegar a los depósitos; pero en la mayoría de ellas este transporte se realiza utilizando las bombas de vendimia vistas anteriormente. Fermentación alcohólica

En la vinificación de vinos blancos llega el momento del desfangado; es una operación que se realiza para eliminar sólidos antes de iniciarse la fermentación. Esto se puede conseguir por cualquiera de los siguientes métodos:

• Decantación en grandes depósitos. • Decantación en depósitos con clarificantes o

o tratamientos enzimáticos. • Centrifugación de los mostos. • Separación en filtros rotativos al vacío. • Centrifugación o filtración al vacío, o

combinadas con decantación en depósitos.

En vinificación en tinto se puede hacer desfangado después de la fermentación y

el prensado. La vendimia fermentada y prensada se envía a depósitos para que decanten los sólidos. También aquí se puede aplicar la técnica de centrifugación o la de filtración bajo vacío.

Fig. 20 – Proceso de centrifugación

Fig. 19 – Filtro rotativo al vacío

Anexos



de una bodega

Una vez realizados los pasos anteriores, el mosto con los hollejos (en tintos y rosados) o solo el mosto (en los blancos), llega a los depósitos donde se realizará la fermentación. Los depósitos aunque no son máquinas propiamente dichas llevan consigo el empleo de equipos muy importantes en cuanto al consumo en la bodega. Los equipos de frío tanto para fermentación como para estabilización dependen directamente del tipo y cantidad de depósitos empleados en estos procesos. La variedad de depósitos es muy grande. Según el material hay depósitos de acero inoxidable, de hormigón, de PVC y de poliéster. Teniendo en cuenta la forma, los hay prismáticos y cilíndricos. Además pueden variar en volumen, desde los 3.000 l. los más pequeños hasta 500.000 o un millón de litros. La capacidad y el material del que están hechos depende de la utilidad que se la vaya a dar.

Los más utilizados son los depósitos de acero inoxidable ya que tienen las mejores propiedades para la elaboración de vino, además de poderse utilizar para todos los procesos de la bodega. Otras razones son:

• Higiene: no transmiten al vino ningún tipo de olor o sabor, siempre que

hayan sido lavados previamente. Además son fáciles de limpiar. • Pueden construirse de unos pocos litros hasta millones. • Pueden aguantar grandes presiones, por lo que incluso se pueden emplear

para la producción de vinos espumosos por el sistema de "cuba cerrada". • Pueden aislarse, por lo que el vino se conserva a la temperatura deseada

durante prolongados espacios de tiempo. Esta propiedad se utiliza para guardar el vino hasta su embotellado, y para el proceso de estabilización manteniendo la temperatura por debajo de 0ºC.

• Pueden utilizarse para tratamientos térmicos como la refrigeración o calentamiento por camisas, donde se les adhiere un circuito por el que pasa el fluido térmico que confiere el calor necesario.

• Algunos son móviles, por lo que se pueden desplazar por la bodega. • Pueden ser horizontales o verticales según las necesidades. • Se les pueden incorporar de manera sencilla todo tipo de accesorios

(indicadores de nivel, boca de hombre, termómetros, grifos toma-muestras, mezcladores...).

Antes de la llegada de los de acero inoxidable se usaban depósitos de hormigón.

Hoy en día se utilizan cada vez menos, aunque hay bodegas tradicionales que todavía siguen manteniéndolos. Entre sus ventajas están el menor precio y que es mejor aislante que el acero. En los de acero existen pérdidas de potencia calorífica, lo que aumenta el consumo energético; existen aislantes para estos tanques, pero no se utilizan en nuestro país. Una desventaja muy importante es el sistema de refrigeración que se debe emplear en estos depósitos. Se usan serpentines por los que circula el fluido refrigerante, y se introducen dentro del depósito. El peligro es la posibilidad de poros que pongan en contacto el vino y el refrigerante, lo cual haría inútil el vino. Cabe destacar que este sistema de serpentines también se utiliza en algunos de acero inoxidable, con lo que se corre el mismo riesgo. Se profundizará sobre esto más adelante.

Otros que se pueden encontrar son depósitos de poliéster, que se emplean fundamentalmente para guardar los desperdicios. Dada su gran resistencia a los agentes

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químicos, hace que sean ideales para guardar los orujos y demás heces que se desechan del vino. Pueden soportar limpiezas con productos químicos muy fuertes. Suelen ser de pequeño tamaño. En ocasiones se utilizan como depósitos nodriza para abastecer la embotelladora.

Y por último están los depósitos de PVC. También suelen ser de tamaño reducido. Como son isotermos su utilización se centra en guardar vinos especiales a bajas temperaturas durante tiempos reducidos. Éstos también pueden emplearse para abastecer la embotelladora.

El proceso de la conversión de mosto de uva en vino (fermentación) es de tipo biológico. Las levaduras que cubren el hollejo de los frutos transforman el azúcar en alcohol y anhídrido carbónico, liberando calor (reacción exotérmica). El calor liberado es aproximadamente 20-24 kcal/l. El 50% (10-12 kcal/l) es irradiado al ambiente que rodea a las cubas de fermentación, pero el resto permanece en ellas aumentando la temperatura de la masa de mosto. En la vinificación en tinto nunca se debe sobrepasar temperaturas de 32-33 ºC durante el periodo fermentativo, ya que se corren varios riesgos:

• Inactivación de las levaduras responsables de la transformación de los

azúcares en alcohol y CO2 (‘parada de fermentación’). • Pérdidas de alcohol por evaporación, con la consiguiente pérdida de grado

alcohólico. • Iniciación de fermentaciones indeseables, tales como las lácticas y butíricas.

Temperaturas entre 22-28 ºC son las más adecuadas para que la fermentación transcurra convenientemente, a fin de obtener vinos de calidad. En el caso de vinos blancos, las temperaturas en esta etapa tiene que ser aún menores (12-18 ºC), no alcanzándose nunca una temperatura superior a los 26 ºC, ya que se pueden presentar los riesgos anteriormente citados. La temperatura es probablemente el parámetro al que los enólogos dan mayor importancia durante la fermentación. Hay diversas formas de controlarla; en un apartado posterior se citarán estas opciones de control.

En estrecha relación con la temperatura, se encuentra la densidad. Conforme va aumentando la graduación alcohólica del vino por transformación de los azúcares del mosto, la fermentación va siendo más lenta debida a la inhibición del crecimiento de las levaduras, por los porcentajes cada vez mayores de alcohol. La densidad nos informa de los azúcares que quedan por desdoblarse en alcohol, y midiéndola se conocerá cuando la fermentación ha concluido, o como se dice vulgarmente, ‘este vino se ha quedado

seco’. Hay otra multitud de parámetros de interés a medir durante esta fase de fermentación alcohólica o tumultosa: el pH, acidez, oxígeno disuelto, polifenoles, color, potencial redox, etc. Para la medida de la mayoría de estos parámetros es necesario tomar muestras del vino y realizar los análisis en el laboratorio; esto hace que varias medidas sean incómodas, al necesitar reactivos para la analítica. Al igual que cada vino es diferente, cada enólogo tiene sus preferencias y confiere más o menos importancia a estos otros parámetros.

Fig. 21 - Densímetro

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Para extraer el color y homogeneizar el mosto se utiliza la técnica llamada remontado. Consiste en extraer el mosto por la parte inferior del depósito, y volver a introducirlo por la parte superior. De esta forma se consigue mojar el sombrero, que está compuesto por la parte sólida de las uvas. Para mover el mosto de esta forma se utilizan bombas, que deben estar preparadas para permitir el paso de residuos sólidos evitando su atascamiento.

El gas carbónico liberado durante la fermentación es perjudicial para la salud, hasta el punto de llevar a la muerte si supera unos límites. Por eso también es necesario controlar la concentración ambiental existente en el recinto de elaboración, evitando riesgos para el personal de la bodega. Para evitar que la concentración llegue a esos límites, se utilizan extractores que expulsan el gas al exterior. Fermentación maloláctica

de vino que se vaya a elaborar, esta fermentación tendrá lugar en depósitos de acero u hormigón, utilizando también barricas para los de mayor calidad.

Una vez concluida la fermentación y durante unas semanas, las levaduras muertas se van depositando en el fondo de las cubas o toneles. Junto con las levaduras se depositan también otros organismos (bacterias principalmente), residuos sólidos, materias orgánicas, etc. De este modo se forma un depósito de composición heterogénea que no es conveniente que permanezca en contacto con el vino, ya que le podría transmitir sabores indeseables en corto periodo de tiempo, como consecuencia de la putrefacción de los cadáveres de las levaduras, desprendimientos olorosos de las materias orgánicas, etc. Se impone la realización de un trasiego o cambio del vino de un

Fig. 22 - Remontado mojando

el sombrero

Fig. 23 - Remontado aireando

el mosto

Fig. 24 - Bomba para

remontar

Cuando la primera fermentación ha concluido, comienza la segunda llamada maloláctica (o fermentación lenta), en la que el ácido málico se convierte en ácido láctico. Durante esta fermentación lenta también es necesario mantener el vino a una temperatura adecuada, ya que si es muy baja no concluirá esta fase. Además en este periodo se controlan otros aspectos como el ácido málico, o se introduce oxígeno controladamente para ‘abrir’ el vino (técnica conocida como micro-oxigenación, para la que se utilizan micro-

oxigenadores, dispositivos que controlan el volumen de oxígeno introducido en un periodo de tiempo). Según el tipo

Fig. 25 - Microoxigenador

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recipiente a otro, con objeto de separarlo de esos posos. Para realizar estos trasiegos se utilizan bombas como las anteriormente vistas para el remontado. Clarificación y Estabilización por frío Hay una serie de impurezas que no precipitan sin ayuda, y para ello se emplean una serie de técnicas. Clarificar un vino o mosto es dejarlo limpio, eliminando turbios del mismo de forma permanente. La clarificación se puede conseguir de varias formas:

• Adicionando agentes clarificantes para precipitar y trasegando • Centrifugación a 4.000-8.000 rpm, en máquinas que consiguen aceleraciones

10.000 veces superiores a la fuerza de la gravedad. • Intercambio catiónico. • Haciendo pasar al vino por capas filtrantes que retienen los turbios. Este

segundo sistema se conoce con el nombre de filtración. Es necesaria sobre todo en los vinos jóvenes, que no han tenido tiempo para precipitar. Se puede distinguir dos tipos de filtrado. Una filtración desvastadora que deja el vino limpio, y una segunda esterilizante que elimina el mayor número posible de levaduras y microorganismos, consiguiendo de esta forma que el conjunto vino-botella sea estable biológicamente. Los tipos de filtros que existen en el mercado para limpiar y abrillantar vinos son de cuatro tipos básicamente: de tierra, de placas, de membrana y tangenciales.

Existen varias sales, principalmente el bitartrato potásico, que no precipitan

rápidamente si no se utiliza la estabilización del vino por tratamiento con frío. El frío actúa sobre el vino provocando la solidificación y correspondiente precipitación de estas sales, ya que su solubilidad disminuye con la temperatura. Esta estabilización se producía de forma natural en las bodegas por efecto de los fríos del invierno, sustituyéndose hoy día por otra de tipo artificial consistente en la aceleración de dicho proceso sometiendo el vino a temperaturas bajas durante un periodo de tiempo variable (de apenas unos minutos hasta días). Para ello se utilizan los depósitos isotermos y equipos de frío. Así mismo la estabilización en frío contribuye a mejorar la calidad del vino y permite que los vinos del año se incorporen antes al mercado.

Embotellado

Fig. 26 – F. de tierras Fig. 27 – F. de placas Fig. 28 – F. de membrana Fig. 29 – F. tangencial

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Si es un vino joven, una vez acabada la maloláctica y realizados los tratamientos de clarificación, estabilización, etc., se procede a embotellar. Entre los diversos tipos de líneas de embotellado se encuentran desde unas muy simples que simplemente van llenando las botellas sin ningún control, hasta las más sofisticadas que realizan recuento de botellas, calibran el nivel de llenado, utilizan cámaras de control con fotosensores para detectar botellas defectuosas, etc.

Y el último paso antes de la comercialización consiste en etiquetar y encapsular las botellas, para lo que también se utilizan líneas mecanizadas adyacentes a las de embotellado.

Crianza Si en cambio el destino de los vinos es para crianza o reserva, pasará a ser almacenado en barricas. Estas barricas son de roble, y además de aportar sabor al vino permiten que entre oxígeno gracias a la porosidad de su madera, para abrir los caldos; hacen de forma natural lo que se pretende adelantar hoy en día con la técnica de la microoxigenación. Para evitar que se evapore demasiado vino de estas barricas, o lo que es peor, que surjan problemas en la madera, es necesario controlar las condiciones ambientales, en concreto la temperatura y humedad relativa. Para ello se suelen utilizar climatizadores y nebulizadores, siempre que la sala de barricas no presente las condiciones idóneas. También en esta fase es necesario realizar trasiegos, sobre todo

Fig. 30 - Embotelladoras

Fig. 31 - Etiquetadora Fig. 32 - Encapsuladora

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para limpiar las barricas y evitar problemas en el vino; se utiliza sulfuroso para esta limpieza, además de agua a presión. La frecuencia de estos trasiegos es de aproximadamente seis meses. La vida de una barrica depende de las preferencias de cada bodega y los tiempos marcados por el Consejo Regulador. No se suelen superar los cinco años ya que transcurrido este periodo, y habiendo albergado vinos en su interior, la madera no aporta los mismos sabores al vino. La capacidad de estas barricas es de 225 litros (300 botellas). Para concluir el proceso en estos vinos de crianza o reserva, se embotellan y almacenan. La categoría de crianza o reserva depende de los tiempos en barrica y botella, y a su vez estos tiempos varían en cada Denominación de Origen, estando marcados por el correspondiente Consejo Regulador. Al igual que en la barrica, cuando el vino está en botella se debe mantener a una temperatura constante para su correcta evolución.

Control de la temperatura La temperatura es probablemente el parámetro más importante a controlar en una bodega. Es necesario mantener en un rango adecuado tanto los depósitos de vino como los ambientes en los que descansa el caldo, bien sea en barricas o en botellas. Para mantener estas temperaturas lo más común es utilizar equipos de refrigeración; hay gama muy amplia de máquinas enfriadoras, con características muy diversas:

• Unidades portátiles / unidades fijas • Con el depósito de refrigerante integrado / no integrado • Sólo para enfriar o también con bomba de calor • Refrigeración solo con agua, o con aditivos que permiten bajar de 0ºC • Amplia gama de potencia en función del volumen que debe refrigerar

Estos equipos son cada vez más importantes en las bodegas, ya que a no ser que se disponga una cava con temperatura constante naturalmente para la conservación, será necesario emplearlos para mantener los ambientes en el rango deseado; y lamentablemente, es uno de los principales focos de consumo.

Fig. 33 - Barricas Fig. 34 - Botellero

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Para realizar el control en depósitos se utilizan diversas técnicas. En algunos de los sistemas que podemos encontrar se controlan otros aspectos además de la temperatura. Por lo general se incluye el control de los remontados, utilizándolos para compensar los problemas que se encuentran al enfriar; estos problemas surgen por falta de potencia frigorífica, o lo que es más común, por un diseño inadecuado de los depósitos de fermentación. Esta menor eficiencia hace que muchas bodegas empleen intercambiadores de mostos. Son equipos compuestos de tubos, de forma que el mosto pasa por un tubo interior, y por otro que lo rodea fluye el líquido refrigerante. De esta forma se enfría considerablemente el caldo. A pesar de ser una manera eficiente para el bodeguero, es nefasta desde el punto de vista energético, ya que son tubos de acero inoxidable que no suelen estar aislados, pierden mucha potencia calorífica y fuerzan a una mayor utilización de energía por parte del equipo de frío.

Además del problema recientemente mencionado del diseño, existe otro referente a las diferencias de temperatura existentes dentro de los depósitos. Cuando la fermentación está teniendo lugar, el núcleo de mayor actividad es el sombrero, encontrando en él temperaturas superiores al resto del mosto. Las medidas de temperatura se toman en un punto, que generalmente no transmite la realidad térmica de ese depósito. Por lo tanto es muy común contar con un termómetro manual para realizar medidas en el sombrero, de forma que las decisiones que se toman para enfriar sean las adecuadas.

Fig. 36 - Intercambiador tubular

Fig. 35 - Equipos de frío

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Control manual

Termómetro y ducha

filtros que eliminan las impurezas, evitando así atascos en las tuberías; a pesar de que el derroche de agua es menor, siempre hay pérdidas. También en algunas bodegas utilizan máquinas de frío para obtener un mayor salto térmico entre el agua y mosto, aunque al ser sólo agua, no se pueden obtener temperaturas muy bajas. Termómetro y camisas Este también es un control manual. La diferencia con el anterior es que los depósitos cuentan con paneles para la refrigeración, comúnmente denominados camisas. Estas camisas se colocan rodeando el depósito, o bien se introducen dentro de los mismos. Para la refrigeración se suele mezclar con el agua algún compuesto que permita descender el punto de fusión, siendo así capaces de obtener temperaturas inferiores a 0ºC. En esta versión manual del control, el operario abre una válvula que permite el paso del refrigerante a las camisas. De esta forma ya se cuenta con un circuito cerrado, evitando un gasto injustificado de agua.

Se trata de la forma más básica de control. Se coloca un termómetro en el depósito en cuestión, y el control se limita a que una persona esté pendiente de si ese depósito supera la temperatura deseada. Cuando esto sucede, se enfría utilizando duchas de agua que cubren los depósitos. Se trata de un control totalmente manual. T En algunas bodegas esa agua simplemente se desecha, y en otras se recoge mediante una canalización para reutilizarla. Aquellas que recogen el agua suelen usar

Fig. 38 - Depósitos con

camisas

Fig. 39 - Paneles que se

colocan en el interior

Fig. 37 – Depósito con

termómetro

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Control automático

Paneles sinópticos Este tipo de sistemas es probablemente el más extendido, pudiendo encontrarlo en multitud de bodegas. Para controlar la temperatura se coloca una sonda en cada depósito, generalmente del tipo PT-100. Estas sondas se cablean a un panel central, donde un display nos enseña la temperatura a la que se encuentra cada tanque. Además de leer la temperatura actual, se puede establecer la temperatura a la que se desea que esté ese depósito. Cuando la sonda alcanza tal valor, se manda la orden de abrir la electro válvula que permite el paso del líquido refrigerante a la camisa de cada tanque. Y de la misma forma al alcanzar la temperatura deseada, se vuelve a cerrar la válvula. En este tipo de instalaciones la máquina de frío y las bombas de circulación suelen funcionar ininterrumpidamente. Se ha encontrado alguna en la que un autómata programable sólo las enciende si algún depósito solicita frío, pero no es lo habitual. En el esquema siguiente se aprecian los dos circuitos de refrigeración existentes. Como se ha comentado, estos sistemas sólo controlan la apertura y cierre de válvulas en función de la temperatura. Los otros dispositivos funcionan continuamente, con la pérdida de eficiencia energética que eso conlleva. Las máquinas de frío tienen un sensor interno, de forma que sólo enfrían el líquido si este no está a la temperatura adecuada; pero la circulación continua contribuye a la pérdida de energía frigorífica, teniendo que enfriar más de lo que sería necesario.

Fig. 40 - Circuitos del líquido refrigerante

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Con este mismo concepto de panel sinóptico se encuentra en varias bodegas, especialmente en cooperativas con grandes volúmenes de producción, remontados automatizados. El funcionamiento en este caso consiste en cablear desde la bomba que se encuentra en el depósito al panel, en el que hay un programador para cada bomba. De esta manera el usuario puede programar desde el display correspondiente a cada bomba los tiempos en marcha y espera de la misma. Aunque se desee establecer idéntica programación para diversas bombas, al tratarse de un programador para cada uno es necesario realizar la operación para cada una de ellas. Estos paneles que controlan los remontados son independientes de los que se encargan de controlar las temperaturas. En algunas bodegas se han visto sondas de temperatura en la tubería por la que circula el mosto al ser remontado, pero el control de la temperatura no se realiza en función de esta medida; simplemente se utiliza para que el encargado la controle visualmente y obtenga así una idea más apropiada de la temperatura media del depósito cuando se está homogeneizando. Las ventajas de estos sistemas son que se tiene la información centralizada y un control automático; pero no hay manera de recuperar esta información de las lecturas, no se dispone de acceso a ese control de forma remota y tampoco se recibe ningún tipo de notificación si ocurre algún problema. Tampoco hay ninguna actuación en relación con el ahorro y eficiencia energética, y la escalabilidad de estos es realmente complicada; para aumentar el número de depósitos controlados hay que aumentar el tamaño del panel, operación generalmente complicada y costosa por su estructura física.

Panel desde el que se realiza el control

Cableado a las sondas y válvulas

Fig. 41 – Ejemplo de panel sinóptico de control

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Control individual por depósito Esta tipología de control comenzó a utilizarse con los depósitos auto vaciantes, cuya forma es cilíndrica y acaba en un cono invertido en la parte inferior, facilitando el vaciado de los mismos. Cada depósito viene con un panel de control, desde el que sale el cableado a la bomba de remontado (con el mismo funcionamiento que en el apartado anterior), se controla en nivel de llenado de ese tanque, y también controla la electro válvula que permite el paso del refrigerante a la camisa en función de la temperatura que lee la sonda (también como en el apartado anterior).

En estos sistemas las bombas de circulación del refrigerante y la máquina de frío suelen funcionar de forma autónoma e ininterrumpida; esto no quiere decir que este sea el funcionamiento de todos estos sistemas, ya que también se pueden encontrar algunos en los que cada panel está cableado a otro central, en el que se encuentra la lógica necesaria para que los dispositivos funcionen sólo si algún depósito necesita ser enfriado. Al ser necesario desplazarse a cada depósito para observar su estado, algunas bodegas solicitan tener toda esa información en un punto centralizado. Se pueden encontrar entonces paneles sinópticos como los mencionados anteriormente, u otra opción es llevar toda esa información a un software. Ambas opciones requieren un cableado adicional, y es necesario tomar ciertas precauciones en relación a la distancia de cableado, ya que longitudes excesivas pueden derivar en grandes desviaciones de las lecturas. Las ventajas y desventajas de esta opción son similares a las del caso anterior, aunque estos sistemas se consideran superiores al soler disponer de alarmas sonoras cuando la temperatura deseada se desvía. Además es más sencillo introducir más depósitos, porque cada uno lleva su control. De todas formas se está nuevamente ante el problema de la escalabilidad si se desea reunir toda esta información en un punto; si es un panel por lo comentado en el punto previo, y si es software porque suelen ser programas específicos, y es necesario volver a escribirlos para aumentar su capacidad. De manera análoga al anterior, mínimas actuaciones para ahorrar energía.

Fig. 42 - Depósito auto vaciante Fig. 43 - Panel de control

individual

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Sistemas avanzados Hay principalmente de dos tipologías de sistemas avanzados: aquellos que han sido específicamente diseñados para la industria del vino con el objetivo de ser introducidos en el mayor número de bodegas posibles, y otros desarrollados ‘ad hoc’ para una bodega en concreto por petición de la misma. Generalmente la primera tipología es más adecuada para las bodegas, tratándose de soluciones robustas al haber sido diseñadas para esta industria y contar con la experiencia de varias instalaciones; por el contrario la segunda, a pesar de ser desarrolladas por empresas contrastadas en el mundo de la automatización, suele pecar de la falta de conocimiento del sector y esto se traduce en problemas de diversa índole. Independientemente del tipo de sistema, el núcleo suelen ser autómatas programables; éstos, junto con el software que los controla, permite gobernar gran parte de los procesos y máquinas de la bodega. Lo más común es controlar la temperatura y bombas de circulación, lo que deriva en un uso más eficiente de la instalación. También se suelen controlar los remontados, refrigeración y humedad ambiental, oxigenación…, en definitiva, todos aquellos aspectos en los que la bodega esté interesada. Y nuevamente, este tipo de control recoge información en tiempo real útil para utilizar los recursos de manera eficiente.

Otras ventajas de este tipo de sistemas son la posibilidad de recibir alarmas cuando algo no está funcionando como era esperado, el control remoto de las instalaciones, y la disposición de toda la información tanto actual como histórica. Entre inconvenientes que están retrasando la generalización de estas potentes herramientas se encuentra el precio, generalmente percibido por la gente del vino como elevado a pesar de las múltiples ventajas que les aportan, y el aún existente salto tecnológico, que cierra les cierra las puertas en múltiples empresas vinícolas. Por suerte el superar estos inconvenientes es cuestión de tiempo, y se debe trabajar poniendo especial énfasis en que estos sistemas ofrezcan un uso mucho más racional de los recursos.

Fig. 44 - Ejemplo de sistema de control avanzado

Caracterización del consumo de una bodega

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