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4. INSTALACIONES DE FRIO. BOMBAS DE CALOR Las aplicaciones del frío en la industria enológica se conocen desde antiguo, en un primer momento para conservar los vinos en locales subterráneos, donde las temperaturas se amortiguan respecto de las existentes en la superficie, más tarde aprovechando los fríos del invierno para lograr una estabilización natural de los vinos, y por fin no hace muchos años con la aparición del frío industrial, para múltiples usos enológicos, donde destacan el control de temperatura en la fermentación alcohólica, la estabilización tartárica de los vinos, y por último la climatización de los locales de almacenamiento o crianza de los vinos. La refrigeración mecánica aparece por primera vez en el año 1755, donde el escocés William Cullen fabrica hielo por evaporación de éter. Más tarde en 1810, Sir John Lesley construyó la primera máquina productora de hielo, funcionando mediante un principio similar al anterior; y por fin en el año 1834 el estadounidense Jacob Perkins, patentó una máquina de compresión mecánica, origen de los compresores utilizados hoy día. A estos le siguieron un gran número de científicos ingleses, americanos, alemanes, franceses y holandeses, que desarrollaron las teorías que contribuyeron al desarrollo del frío: Carl von Linde, Carré, Black, Faraday, Carnot, Joule, Mayer, Clausius, Thompson Thonson (Lord Kelvin), Helmholtz y Kamerling Onnes. El flujo natural del calor siempre discurre desde un medio más caliente hacia otro más frío, hasta que sus temperaturas se igualan. Una máquina frigorífica es un aparato, que mediante el consumo de energía, permite invertir dicho flujo, de tal manera que el calor pasa del medio más frío hacia el más caliente, de manera que el primero se enfría todavía más (foco frío) y al mismo tiempo el segundo eleva más su temperatura (foco caliente). Por lo tanto, este aparato es capaz de producir frío por extracción del calor, al mismo tiempo que lo transmite a otro medio produciendo calor, y comportándose como una máquina capaz de bombear calor de un medio a otro. En el Caso de interesar solo la refrigeración, se define como una unidad o grupo de frío, pero en el caso de aprovechar indistintamente las producciones de calor o de frío, entonces se denominan como una bomba de

calor.

El consumo energético para la producción de frío en las bodegas, oscila entre 40 a 120 kWh/tonelada de vendimia. Esta variación de consumo de 1 u 3, corresponde a una oscilación de entrada de vendimia de 1 a 1.000.

4.1. Circuito frigorífico La máquina frigorífica o bomba de calor se compone de un circuito cerrado por donde discurre un fluido especial, existiendo fundamentalmente los siguientes elementos: compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador. El compresor es un elemento que comprime el gas de circuito, elevando su presión y haciéndolo también subir de temperatura, pasando a continuación al condensador donde el gas comprimido se

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enfría licuándose (calor latente de condensación), gracias a la intervención de una refrigeración externa de aire o de agua, los cuales entran fríos y salen del condensador a más alta temperatura. El fluido en estado líquido se dirige hacia la válvula de expansión donde se regula la vaporización del gas en el evaporador, pasando de nuevo a estado gaseoso mediante una importante absorción de calor (calor latente de evaporación), que es tomado de otro fluido externo que circula por él, consiguiéndose reducir su temperatura. Seguidamente el fluido en forma gaseosa es aspirado por el compresor, para continuar con el ciclo antes mencionado. De una manera global se observa que el calor del fluido externo que circula por el evaporador (aire, agua u otro líquido) es transferido al fluido externo que circula por el condensador (aire, agua u otro líquido), consiguiéndose reducir la temperatura de los primeros a costa de elevar las temperatura de los segundos. Una parte del circuito: compresor - condensador - válvula de expansión, permanece bajo presión, y la otra parte: válvula de expansión - evaporador - compresor, lo hace como baja presión. Del mismo modo en una parte del circuito: evaporador - compresor condensador, el fluido está en forma de gas o vapor, y en la otra parte: condensador válvula de expansión -evaporador, permanece en forma líquida. Los fluidos refrigerantes deben presentar unas propiedades físicas determinadas para cumplir con su cometido, representándose las de carácter frigorífico en un diagrama presión entalpía particular para cada uno de ellos, y por donde se realiza el trabajo del circuito frigorífico. Entalpía (h) es un término de energía definido como la suma de los flujos de trabajo, expresándose matemáticamente como sigue:

Los refrigerantes se encuentran normalmente en estado líquido o en la región del vapor donde las leyes de los gases no, son aplicables, entonces el concepto de entalpía se utiliza en refrigeración para valorar los cambios de energía, dibujándose los ciclos de refrigeración sobre coordenadas

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presión-entalpía, también llamado diagrama de Mollier. Una vez que el gas se ha comprimido y por lo tanto y su temperatura se ha elevado desde la salida del compresor hasta la entrada en el condensador se produce en la conducción una bajada de temperatura, conocida como "desrecalentamiento", para a continuación producirse la condensación por el enfriamiento debido al fluido de refrigeración externo. Del mismo modo y desde la salida del condensador hasta la entrada en la válvula de expansión, se produce un inicio de evaporación del fluido de refrigeración en la conducción llamado

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"subenfriamiento", para luego hacer descender la presión por la apertura de la válvula, que provoca en el evaporador una vaporización del fluido frigorígeno, que es capaz de enfriar el fluido externo. Por ultimo, desde la salida del evaporador hasta la entrada en el compresor, se produce un calentamiento del fluido frigorígeno en la conducción, denominado «recalentamiento», para iniciarse de nuevo el ciclo a partir de éste. El subenfriamiento puede realizarse añadiendo mayor superficie de intercambio en el condensador, o bien instalando un intercambiador economizador de calor, donde el fluido condensado se subenfría con el fluido vaporizado en la fase de recalentamiento.

4.1.1. Fluidos refrigerantes

El fluido refrigerante actúa como un vehículo de transporte del calor en el circuito de refrigeración, razón por la cual debe ser un fluido con una gran capacidad de absorción de calor dotado de una masa relativamente pequeña. Antiguamente se utilizaban dióxido de carbono, anhídrido sulfuroso, cloruro de metilo, o amoníaco, extinguiéndose por su baja eficacia, toxicidad, e incluso peligrosidad. En la actualidad se utilizan los fluidos derivados clorados y fluorados de los hidrocarburos, más conocidos con los nombres comerciales: freón, frigen, kaltron etc. que presentan en principio las siguientes propiedades: ininflamables, no explosivos, atóxicos, no irritantes, inodoros y químicamente inestables; aunque también en los últimos años han observado algunos inconvenientes derivados de su uso, como la destrucción de la capa de ozono de la atmósfera y el efecto invernadero que también producen. Estos fluidos se representan por la letra R, seguida por un número de tres cifras, donde en la de las unidades se indica el número de átomos de flúor que contiene la molécula, en la de las decenas restándole una unidad, el número de átomos de hidrógeno, y en la de las centenas sumándole una unidad, el número de átomos de carbono. Las valencias sobrantes se saturan con átomos de cloro con átomos de bromo indicándose entonces con la expresión B1. Así un freón R 012 corresponde a una molécula de C Cl 2 F 2 , o bien un R 115 correspondería a la molécula C Cl F2 –CF3. El circuito de refrigeración debe ser totalmente hermético, para impedir fugas hacia el exterior debido a que se alcanzan presiones de trabajo entre 10 a 20 kg/cm 2 , que reducen la eficacia de refrigeración de la máquina, y también producen los inconvenientes sobre el medio ambiente antes señalados. Del mismo modo al ser muy higroscópicos, una posible entrada de agua en el circuito, puede ocasionar graves problemas de corrosión, así como de obstrucciones por la formación de hielo en el evaporador, admitiéndose un máximo de 1 gramo de agua por 100 kg de gas. Para la lubricación de los compresores se utilizan aceites minerales, que permanecen mezclados con el fluido refrigerante en una parte del circuito, mientras que en la parle del evaporador no conviene que así sea, para lo que debe disponerse de un dispositivo separador de aceite antes de su entrada. El aceite arrastrado por el fluido refrigerante puede estar en forma de gotas, o bien como aerosoles, que son gotas mucho más finas de diámetro entre 0,01 a 0,80 micras, e incluso también como vapores de aceite. En los

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separadores de aceite, la descarga del vapor del fluido frigorígeno no se hace pasar por barboteo a través de un baño del mismo refrigerante líquido, desendiendo desde 80° a 100° C hasta -40°C, donde el aceite se separa quedándose en la parle inferior del dispositivo, pudiendo ser entonces fácilmente purgado y reenviado hacia el compresor. Los primeros freones que se utilizaron, fueron los CFC o cloro fluorcarbonatados, prohibidos en la Unión Europea desde el año 1995 por su acción destructora del ozono, destacando entre estos fluidos los siguientes: Los fluidos han sido sustituidos por los HCFC o

hidro-cloro-fluor-carbonados

que al contener menos átomos de cloro o bromo en sus moléculas, se reduce la acción destructora sobre el ozono, autorizándose una utilización temporal en la Unión Europea hasta el año 2015, aunque posiblemente esa fecha se adelante al año 2004. Los CFC más conocidos son los R 022, R 123. R141b y R142b. Los anteriores serán sustituidos por los fluidos HFC o hidro fluor-carbonados, que no poseen el efecto destructor del ozono atmosférico de los freones anteriores, pero que sin embargo presentan un mayor responsabilidad sobre el efecto invernadero. Entre estos HFC destacan los R 125, R134a, R143a, R152a, yR032. También se ha propuesto utilizar mezclas de freones generalmente a base de dos fluidos refrigerantes, siendo las más conocidas en sustitución del R 022 las siguientes:

El empleo de estas mezclas presenta el problema de presentar diferentes temperaturas de evaporación (mezclas zeotrópicas), aunque en algunos casos en un cierto intervalo de temperatura pueden hacerlo al mismo tiempo (mezclas azeotrópicas), como en el caso del prohibido R 502. La diferencia de las temperaturas de evaporación se determina por un «coeficiente de deslizamiento", de tal manera que cuando éste es menor de 5 K, la mezcla se llama cuasiazcotrópica, otro inconveniente que tienen estas mezclas, se produce en los casos de fugas, donde el fluido más volátil es el que primero abandona el circuito. La sustitución de los freones prohibidos por los autorizados, también ocasionan frecuentes problemas, debiendo recuperarse el fluido sustituido en recipientes especiales, para proceder a su posterior destrucción en un establecimiento especializado. Del mismo modo el aceite debe ser también sustituido, puesto que

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los CFC utilizan aceites minerales, mientas que los HFC son aceites de base éster incompatibles con los anteriores, siendo admisible permitir un residuo máximo del aceite sustituido del 3 por 100. La destrucción de la capa de ozono (O3) por los freones, se debe a la descomposición de estos por la luz, liberando el cloro o el bromo que contienen, y transformando éstos el ozono en oxígeno, pudiendo un .átomo de cloro llegar a destruir millares de moléculas de ozono. El ozono está situado en la troposfera a unos 50 km de la superficie de la tierra, y tiene por misión filtrar las radiaciones ultravioletas de la luz solar. En caso de desaparecer, las consecuencias podrían ser muy graves para los seres humanos. Se denomina ODP ( o z o n e d e p l e t i o n potential) o potencial de destrucción de ozono, el poder que tienen los freones de degradar el ozono, estableciéndose como unidad de medida la del R 01 1 con cl valor de la unidad.

Por otra parte, el efecto invernadero es otro de los problemas que pueden derivarse del uso de estos fluídos. La radiación solar que recibe la tierra, parte puede ser absorbida por la misma o por los seres que viven sobre ella, y otra parte es devuelta al espacio en forma de radiación infrarroja. Algunos gases en la atmósfera no permiten el escape de estas radiaciones, devolviéndolas de nuevo hacia la superficie de la tierra, aumentando la temperatura de manera progresiva y con consecuencias también nefastas para la humanidad. El anhídrido carbónico (CO2) es el principal gas responsable de este efecto, pero también lo son los gases frigoríficos, bien de una manera directa como tales, o bien indirectamente por el desprendimiento de anhídrido carbónico generado en la producción de energía eléctrica utilizada en el funcionamiento de los compresores frigoríficos.

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El efecto invernadero EID se denomina también GWP (global warmimg potential) tomando como la unidad el propio gas carbónico mientras ue el Efecto Invernadero Indirecto (EII) de las instalaciones de refrigeración son muy variables y depende del sistema de producción de energía eléctrica de los países variando desde 0,005 a 1,100 kg de CO2/kWh, con un valor medio de 0,650 kg CO2/kWh. Pudiéndose establecer entonces la siguiente ecuación:

El efecto invernadero global (EIG), también llamado TEWI (total environment warming impact), será la suma del efecto invernadero directo e indirecto: Otros inconvenientes que se señalan en los freones, están en que los CFC y HCFC expuestos en incendios al aire pueden producir un gas letal llamado fosgeno, mientras que los HFC pueden transformarse en ácido fluorhídrico. Además estos gases son indetectables y pesan más que el aire pudiendo acumularse en zonas bajas de edificios y provocar accidentes por asfixia, mostrando las estadísticas unas pérdidas de carga en circuitos frigoríficos del orden del 10 al 30 % y año. Las altas temperaturas también pueden llegar a degradar estos fluidos refrigerantes por la presencia de agua en el circuito, o bien por virutas y óxidos, o por ultimo por un aceite degenerado por el uso. Otra posibilidad consiste utilizar los fluídos refrigerantes naturales, muchos de ellos utilizados hace años y abandonados en la actualidad, volviendo el amoníaco

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a recuperar un protagonismo por no generar los problemas de destrucción de la capa de ozono, ni tampoco por el efecto invernadero, aunque puede presentar otros problemas de peligrosidad en su manejo, El amoníaco (NH3) es también un fluído refrigerante también conocido como R 717, que posee unos valores de ODP y GWP nulos, así como un TEWI también muy reducido, por lo que resulta un refrigerante ideal desde el punto de vista del medio ambiente, ya que como tal compuesto forma parte del ciclo natural del nitrógeno en la biosfera, estimándose una producción anual del planeta del orden de 3 * 109 toneladas de amoníaco. Además es un producto muy barato y de unas propiedades refrigerantes superiores a la de los freones citados con anterioridad. El problema que se plantea es su peligrosidad, pues las mezclas del amoníaco con el aire son explosivas, siendo una concentración del 4 por 100 el límite de seguridad práctico. Aunque este gas es menos pesado que el aire, sin embargo cuando una fuga se produce en aire húmedo, se forma un aerosol de sal de amonio, más pesado que el aire y se puede entonces acumular en partes bajas de recintos poco ventilados. La temperatura de ignición de la mezcla es bastante alta y del orden de 650° C, por lo que debe existir un incendio previo o una chispa de gran potencia. Las fugas de amoníaco son fácilmente detectables, debido a la formación de escarcha en el lugar de desprendimiento y al fuerte olor sofocante que despide este gas. El acero, el aluminio y el hierro son materiales compatibles con el amoníaco, mientras que el cubre, el cinc y sus aleaciones no lo son, debiendo prestarse especial atención a la construcción de las máquinas de refrigeración. Del mismo modo la soldadura autógena siempre es preferible a la soldadura con aportación de metales, y mejor las uniones embridadas en vez de las conexiones abocardadas. Para compatibilizar el uso de este excelente fluido refrigerante con su peligrosidad, se plantea en algunas grandes industrias, unificar en un solo lugar la central de frío con amoníaco, aislándola del resto de las instalaciones y dotándola de grandes medidas de seguridad, enviando el frío generado a los distintos puntos de consumo, mediante los llamados fluidos refrigerantes secundarios. Estos fluidos suelen ser soluciones de agua con determinadas sustancias, que hacen descender notablemente la temperatura de congelación del agua. Antiguamente se utilizaban salmueras de cloruro sódico o cálcico, mientras que en la actualidad se emplean como productos anticongelantes, la glicerina, el etilenglicol (C2H6O2), el propilenglicol (C3H802), el diclorometano (CH2Cl2), o el tricloroetileno (C2HCl3). Nuevos anticongelantes se ofrecen en este sentido, como el benciltoluol, el poliglicol, o el glicoéter, desarrollándose los llamados «fluidos bifásicos o sorbetes», que son una mezcla de agua y cristales de hielo muy finos, donde además del calor sensible, también se aprovecha el calor latente de la congelación.

4.1.2.-Compresores

El compresor es el elemento del circuito frigorífico encargado de comprimir el fluido que circula por el mismo, gracias a la energía mecánica desarrollada por un motor accionado generalmente por la energía eléctrica. La potencia del compresor antiguamente se expresaba en caballos de vapor (CV), aunque actualmente se mide en watios (W) o en julios por segundo (J/s) y también en kilocalorías por hora (kcal/hora), pudiendo relacionarse estas unidades de la siguiente forma:

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Los compresores frigoríficos pueden clasificarse de acuerdo con dos criterios, el primero de índole constructivo en compresores de pistones, también llamados alternativos, o los compresores rotativos dentro de los cuales se encuentran los de paletas, los de dos tornillos, y los de un tornillo. El segundo criterio responde a su hermeticidad respecto de posibles fugas del fluido frigorífico, existiendo los compresores herméticos, los semiherméticos, y los abiertos. Los compresores herméticos, también llamados cerrados, son máquinas donde el motor y el compresor están encerrados herméticamente dentro de una carcasa generalmente metálica, que impide cualquier posible fuga a l exterior del fluido frigorífico. Sin embargo estos compresores presentan una serie de inconvenientes restringiendo su uso a máquinas frigoríficas de pequeña potencia no superior a los 30 kW donde la carcasa nunca supera los 500 mm de diámetro. Se utilizan principalmente pura la refrigeración doméstica y comercial de pequeña potencia. - Refrigeración deficiente del motor. - Dificultades de mantenimiento y reparaciones. - Recalentamiento del fluido frigorígeno y contaminación por residuos del quemado del devanado de motor. - Imposibilidad del uso de amoníaco como fluido refrigerante por la presencia de cobre del motor. Los compresores abiertos y semiherméticos están formados por dos conjuntos, donde la carcasa del motor se une a la del compresor por medio de una junta atornillada, o bien consiste en una carcasa monobloque que contienen ambos elementos, con tapas en los extremos y culatas desmontables, pudiendo situarse el estator del motor eléctrico en el exterior de la carcasa para evitar el contacto de los devanados de cobre con el fluido frigorígeno. Este tipo de compresores no presentan los inconvenientes señalados para los herméticos, pero las fugas de fluido refrigerante pueden llegar a ser importantes. Se utilizan para la refrigeración industrial de mayor potencia.

Compresores de pistones o alternativos

Estas máquinas están compuestas por uno o varios pistones que se mueven alternativamente dentro de los correspondientes cilindros, llevando en su cabeza una válvula de admisión y otra de escape, consiguiendo de este modo comprimir el gas refrigerante procedente del evaporador y con destino al condensador. El diagrama presión/volumen del proceso dibuja una figura en forma de trapecio irregular, donde el lado 1-2 corresponde a la fase de compresión reduciéndose el volumen y aumentando la presión, permaneciendo ambas válvulas cerradas, seguida del

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Despiece de un compresor semihermético. (Tecnosa),

del lado 2-3 donde se produce la descarga del gas comprimido a través de la válvula de escape que permanece abierta. Invirtiendo el movimiento del pistón con ambas válvulas cerradas , se produce un vacío según el lado 3-4 del diagrama, para abrirse la válvula de admisión y permitir una nueva entrada de gas refrigerante en el cilindro según el lado 4-1, para iniciarse iniciarse de nuevo el ciclo de trabajo. El pistón en su punto más alto siempre deja un espacio entre la culata y él mismo, que ser del 3 a 8 por 100 de la máxima capacidad en su punto más bajo para compresores grandes y del 5 a 15 por 100 en los de pequeño tamaño. La regulación de capacidad de un compresor de pistones, que permite regular el caudal de fluido que circula por el circuito frigorífico se puede hacer por los siguientes métodos: - Inutilizando uno o varios cilindros por apertura total de sus válvulas. - Variando la velocidad del motor, entre una gama de velocidades desde 500 a 600 como mínimo, hasta una velocidad máxima de 2.900 r.p.m. - En pequeños compresores se puede introducir en la cámara de compresión parte del fluido comprimido, o bien inyectando vapor recalentado directamente en el evaporador. El volumen teórico desplazado (Vb) por un compresor alternativo se define de acuerdo con la siguiente expresión:

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El volumen o caudal realmente aspirado (Va) es siempre menor del volumen teórico desplazado (Vb), dependiendo esta disminución del espacio muerto antes citado, así como de la relación de compresión que nunca debe ser superior a 6 o 10, y de la apertura o cierre de las válvulas, ligándose ambos volúmenes por el coeficiente η v. Va= Vb* η v Las condiciones nominales de trabajo de un compresor se diferencian de las reales por temperaturas de recalentamiento y subenfriamiento del fluido frigorífico en cl diagrama entálpico, que generalmente se establecen respectivamente en 18,0°C a 8,3° C. En cl ejemplo diagrama entálpico

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adjunto para un 2-3-4, mientras temperatura de recalentamiento

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freón R 022, el diagrama real viene definido por el polígono 1que el teórico corresponde al A-B-C-D, funcionando con una vaporización de -10° C y de condensación de +40° C. El esta regulado a 6° C y el subenfriamiento a 4° C.

Los vapores son aspirados por el compresor en el punto 1 en lugar del punto A, donde relación de compresión es igual, así como también la del caudal volumétrico aspirado (Vb). por el contrario el volumen másico (Vm) es sin embargo diferente en 1 que en A. Él caudal másico real aspirado (Dm) será:

La potencia frigorífica nominal (Qo nominal) depende de la diferencia de los valores de entalpía h entre los puntos A y D) del diagrama:

La potencia frigorífica real (Qo real) será por lo tanto lo la siguiente:

La diferencia de potencia frigorífica entre los valores nominal y real, pueden ser de un 5 por 100, aunque en algunas ocasiones pueden llegar a ser del 20 por 100. Cuando la relación de compresión es superior al valor de 8, entonces la compresión se debe realizar en dos escalonamientos o etapas, haciéndose por medio de dos compresores, uno de baja presión (precompresor o «booster») y otro de alta presión, o bien asignado a determinados cilindros de un solo compresor la primera y segunda compresión. Para evitar en estos sistemas un exceso de temperatura en la descarga, se inyecta entre ambos compresores parte del fluido enfriado procedente del condensador, o bien el enfriamiento se realiza colocando un refrigerador intermedio abierto o de expansión.

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Compresores rotativos.

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Los compresores rotativos son máquinas que aspiran y comprimen el fluido refrigerante una manera continua, siendo preferentemente utilizados respecto a los alternativos, cuando precisan grandes potencias de refrigeración, presentando las siguientes ventajas: - Construcción sencilla y pequeño tamaño. Bancadas de apoyo más ligeras. - Máquinas más seguras y de bajo coste de mantenimiento cada 20.000 a 40000 horas. - Descarga del fluido en continuo, con capacidad de regulación de hasta el 10 por 100. - Obtención de bajas temperaturas en la descarga y posibilidad de trabajar con economizador.

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Los compresores de paletas consisten en un rotor de paletas que gira excéntricamente dentro de un cuerpo cilíndrico, siendo muy poco utilizados por el bajo valor de compresión que producen, así como por la fragilidad de las paletas, que exige un mantenimiento bastante frecuente. Los compresores de doble tornillo están construidos por una carcasa que contiene dos tornillos o rotores que giran en sentido contrario, uno principal o rotor macho generalmente con 4 lóbulos, y el otro secundario o rotor hembra de perfil conjugado con el anterior y de 6 acanaladuras, siendo posible encontrar otras combinaciones, tales como: 3-4, 6-8, y 5-7. El fluido penetra a través de una lumbrera de admisión, hasta que llena el espacio entre el canal de un tornillo y el lóbulo del otro, que al girar ambos se comprime saliendo por la parte contraria por una lumbrera de descarga. La regulación de la capacidad del compresor se hace por una corredera de regulación situada en la zona de descarga, que reduce la salida de gas y lo hace retornar hacia la admisión. Estos compresores no llevan válvulas, cerrándose, el espacio entre los tornillos por una abundante inyección de aceite, que además contribuye a refrigerar el fluído frigorígeno, consiguiéndose una temperatura de descarga baja, pero precisando la instalación de un dispositivo separador de aceite y un radiador o refrigerador del mismo. La relación de compresión puede llegar a ser de 20, frente a un compresor de pistón donde está limitado al valor de 8.

El volumen aspirado (Vm) por un compresor de doble tornillo se puede calcular como sigue:

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El rendimiento del ciclo de refrigeración puede mejorarse por el subenfriado refrigerante que puede conseguirse haciendo retornar al compresor por parte de éste una vez condensado y antes de entrar en el evaporador, por medio de un enfriador intermedio de tipo abierto, o bien por un intercambiador de calor intermedio, llegando a aumentar de este modo la capacidad de un compresor en un 10 a un 30 por 100.

Los compresores monotornillo están construidos por un tornillo que gira entre dos estrellas o coronas dentadas situadas a ambos lados del mismo, actuando los dientes de las estrellas como dos pistones de un compresor alternativo. El

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control de capacidad se consigue por medio de un anillo deslizante que contiene el tornillo y permite el retorno del gas comprimido hacia la admisión.

4.1.3.-Condensadores El condensador es un elemento del circuito frigorífico que se sitúa a la salida del compresor, teniendo por misión evacuar el calor absorbido por el evaporador, además del equivalente térmico del trabajo de compresión, de tal manera que el fluido frigorígeno accede a este aparato en forma de vapor a alta temperatura, y sale del mismo licuado y a menor temperatura; siendo el calor transferido a otro fluido: aire o agua, que circula a contracorriente, entrando a baja temperatura y saliendo a una temperatura superior. Siguiendo el diagrama de intercambios térmicos en un condensador, en primer lugar se produce un desrecalentamiento de los vapores calientes procedentes del compresor, luego la condensación de estos vapores a temperatura constante, y por fin un subenfriamiento del fluido condensado, produciéndose al mismo tiempo un calentamiento del fluido exterior de condensación. Cuanto mayor sea la superficie de intercambio de calor, más pequeña será la diferencia entre las temperaturas del fluido exterior y la de condensación del fluido frigorígeno, produciéndose una mejora de rendimiento por reducción de la temperatura de condensación, aunque si ésta es excesivamente baja se pueden producir problemas con la válvula de expansión termostática. La diferencia de temperaturas entre ambos fluidos debe situarse entre los 5° a 10° C para los condensadores refrigerados por agua, y entre 10° a 15° C para los refrigerados por aire. El calor a disipar por el condensador (Qc), puede fácilmente ser calculado sumando la potencia frigorífica y la potencia absorbida: Qc (kcal/hora) = Pot. frigorífica (kcal/hora) + Pot. absorbida (kW) * 860

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También podría haberse calculado aplicando las siguientes ecuaciones:

Condensadores refrigerados por agua

Los más utilizados son condensadores horizontales, que llevan una carcasa y cabezales acero, conteniendo en su interior un haz de tubos aleteados y construidos en cobre para mejorar la transmisión de calor. El fluido refrigerante entra por la parte superior de la carcasa, encontrándose con el haz de tubos enfriados por el agua que circula en su interior, y condensándose por la parte exterior de los tubos, cayendo hacia la parte inferior del aparato.

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El cálculo de la superficie de condensación se puede hacer teniendo en cuenta las temperaturas de condensación del fluido frigorígeno y la del agua de refrigeración, aplicando caudales de agua del orden de 9 litros por minuto por cada tubo del condensador.

El agua de refrigeración puede hacerse en la modalidad de «agua perdida», tomándola de aquellos lugares donde el agua es abundante, siendo una vez utilizada devuelta a su origen en las mismas condiciones, pero con una temperatura ligeramente mayor. La otra alternativa más común, es trabajar en la modalidad de «agua recuperada», donde ésta se recicla refrigerándola en un aparato conocido como torre de refrigeración o de recuperación. En estas torres, el agua caliente procedente del condensador entra por su parte superior, cayendo a través de un relleno que tiene por misión retener el agua en su caída y con una corriente de aire circulando en sentido contrario, del orden de 100 a 150 m3/hora. La evaporación del agua debida a su calor latente, enfría el agua sobrante acumulándose en la parte inferior de la torre, donde una bomba la devuelve al condensador. Las pérdidas de

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agua son compensadas con un nuevo aporte, estimándose unas mermas de 0,002 litros de agua por cada kcal/hora.

La condensación por agua está en retroceso, debido a un mayor mantenimiento de las torres de refrigeración por las incrustaciones que se producen sobre todo cuando se utilizan aguas duras o bien por la formación de algas de en el circuito de agua, de además de la peligrosidad de la añadida debida al cultivo de microorganismos patógenos para la salud humana, como por ejemplo por la bacteria Legionella.

Condensadores evaporativos

Son aparatos que combinan en un solo conjunto un circuito de condensación de fluido refrigerante y una torre de refrigeración de agua, presentando por lo tanto los mismos inconvenientetes señalados en las torres de recuperación de agua.

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Condensadores de aire En la actualidad son los condensadores más utilizados por su sencillez y mantenimiento. Constan de unas conducciones en forma de serpentín por donde circulan el fluido refrigerante a condensar, siendo enfriado por una corriente de aire forzada por un ventilador a una velocidad entre 3 y 10 metros/segundo. La superficie exterior de los tubos se aumenta mediante un aleteado, con una separación entre aletas de 1 a 2 mm, siendo conveniente limpiarlas periódicamente para mantener el rendimiento del circuito de frío y no consumir energía en exceso.

Con estos aparatos el consumo de energía es algo más elevado que en los condensadores refrigerados por agua, debido a que las temperaturas de condensación son más altas, y además hay que sumar la energía requerida por los ventiladores. Deben instalarse en lugares bien ventilados, preferentemente a la intemperie, siendo el ruido que producen un aspecto también negativo. En zonas

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muy cálidas existe el problema de imposibilitar la condensación del fluído refrigerante, por lo que su uso puede estar restringido.

4.1.4.-Evaporadores y válvulas de expansión.

El evaporador es un componente de la instalación que tiene por misión transmitir frío o mejor dicho absorber el calor del circuito de producto a enfriar. El fluido frigorígeno fluido en forma líquida procedente del condensador se vaporiza dentro de una conducción, absorbiendo el calor del fluido o producto a enfriar que circula por la parte exterior; evaporándose en una primera etapa a temperatura constante y en una segunda fase de recalentamiento subiendo de temperatura, antes de iniciarse de nuevo el ciclo de refrigeración en el compresor. Los evaporadores se pueden clasificar de varios modos, la primera según su construcción en evaporadores de aire y evaporadores de liquido, y la segunda atendiendo a la forma de evaporación del fluido frigorígeno, en evaporadores «secos» y evaporadores «inundados». En los evaporadores «secos», los vapores situados en la parte final de las conducciones están secos y casi libres de gotas de líquido frigorígeno, mientras que en los evaporadores «húmedos» también llamados «inundados» los vapores de salida se encuentran saturados con una mezcla de pequeñas gotas de líquido frigorígeno, siendo por lo tanto más apropiado referirse respectivamente a evaporadores de vaporización «completa» e «incompleta». En los segundos, la presencia de líquido mantiene húmeda la superficie interna de las conducciones, factor que mejora la transmisión de calor y además la limpia mejor de restos de aceite. La vaporización incompleta se consigue sobrealimentando de fluido frigorígeno el evaporador, evaporándose tan solo un 20 a 25 por 100, pudiendo hacerse por medio de una bomba o bien por acción de la gravedad situando el depósito separador por encima del evaporador y controlado por una válvula de flotador. En la vaporización completa, el suministro de fluido se hace por medio de una válvula de estrangulamiento de regulación automática, actuando la sección final de los tubos del evaporador como recalentadores. El recalentamiento del fluido frigorígeno puede ser «útil» si el calor es absorbido por el fluido a enfriar, o por el contrario puede ser «desperdiciado» si se hace en la conducción de salida hacia el compresor o incluso enrollando ésta sobre el compresor para refrigerarlo.

Evaporadores de aire

Estos aparatos únicamente sirven para la refrigeración ambiente de recintos cerrados. Un serpentín o un conjunto de serpentines en cuyo interior circula el fluido frigorígeno, recibe por su parte exterior una corriente forzada de aire por un ventilador, aumentando la eficacia de la transmisión del calor por medio de

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un aleteado exterior de los serpentines. La corriente de aire es del orden de 5 metros /segundo, consiguiéndose un rendimiento frigorífico del orden de 20 a 25 W/m2 ºC para CFC o similares. La potencia del ventilador no excederá del 3 por 100 de la carga térmica total del evaporador, dimensionándose la superficie de entrada y salida de aire con una relación I/7, y situándose preferentemente el ventilador a la salida del evaporador para evitar la absorción del calor del motor, que puede ser del orden de 360 kcal/kW o de 10 a 50 kc/m3 de cámara frigorífica.El calor se extrae en forma de calor sensible, aunque también en forma de calor latente cuando se produce un fenómeno de condensación o formación de escarcha sobre el evaporador y procedente de la humedad del aire. Con este motivo, estas máquinas deben tener una bandeja colectora de agua situada en la parte inferior, dotada de una pendiente del 6 por 100 y prever una salida para la evacuación del agua ambiente condensada. Cuando se forma escarcha sobre los serpentines, ésta debe ser periódicamente eliminada para mantener una adecuada transmisión de calor; pudiendo hacerse esta operación de desescarche de varias maneras: - Inyección en los serpentines de vapores de refrigerante recalentados. - Calentamiento exterior con resistencias eléctricas. - Fusión por pulverización exterior con agua caliente o glicolada. - Invirtiendo el funcionamiento de la máquina frigorífica, convirtiéndose temporalmente el evaporador en condensador. - Corriente de aire comprimido mediante boquillas móviles. Para calcular la potencia frigorífica de un evaporador de aire, se puede hacer disponiendo un diagrama de aire húmedo tipo Mollier o Carrier, como el del gráfico adjunto. La potencia gorífica (Qo) de un evaporador es:

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El gráfico representa la evolución del aire en un evaporador de aire en el trayecto I a III, observándose un enfriamiento con condensación o formación de escarcha. Entonces la potencia frigorífica se expresará como suma de los calores sensible y latente:

El caudal de agua condensada o de escarcha depositada se estima en:

Para los evaporadores de líquido, se puede utilizar la siguiente fórmula simplificada:

Vb: caudal de agua (m3/hora). tI y tIII: temperaturas de entrada y salida de agua (°C). La situación de los evaporadores de aire dentro de los locales a climatizar, debe hacerse siempre en la parte superior de los mismos, con objeto de que el aire frío más denso que el aire caliente descienda hacia el suelo, y de este modo se consiga

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homogenizar las temperaturas. El llamado «efecto Coanda» hace que la corriente de aire impulsado a gran velocidad por un ventilador, tenga tendencia a crear una depresión por encima de ella, manteniendo de este modo el aire frío pegado al techo durante un trayecto bastante largo, lo que aumenta el alcance de la corriente o dardo de aire frío. En este caso es preferible situar el ventilador delante del evaporador, para evitar las turbulencias de aire que reducen este efecto. Una derivación de los evaporadores de aire son los frigorígenos húmedos, en los cuales una corriente de agua fría pulverizada refrigera una corriente de aire que circula forzada por u n v entilador, funcionado de manera inversa a una torre de refrigeración, y con una relación volumen de aire/caudal másico de agua entre 1/1 a 1/1,5.

Evaporadores de líquido

Estos aparatos se emplean para la refrigeración directa de líquidos, bien mosto o vino en la industria enológica, o bien agua como refrigerante intermedio para enfriar luego los anteriores. En la mayor parte de los casos están formados por una carcasa horizontal, que contiene en su interior un haz de tubos, razón por la que también se denominan como evaporadores multitubulares de envolvente. En unas ocasiones el fluido frigorígeno circula y se vaporiza en el interior de los tubos, circulando el fluido a refrigerar por el exterior, denominándose entonces tipo «seco»; o en otras ocasiones y por el contrario, el líquido a enfriar es quien circula por interior de los tubos, produciéndose la vaporización del fluido frigorígeno en la carcasa y por la parte exterior del haz de tubos, denominándose entonces de tipo «inundado».

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Estos evaporadores se construyen de cobre para obtener un buen coeficiente de transmisión, y siempre que se utilice agua como refrigerante intermedio, pues no es adecuado para circular directamente mosto o vino por razón de la contaminación con el cobre. La temperatura mínima de refrigeración de agua es de 3° a 5° C, para evitar la formación de hielo en la superficie de intercambio térmico; aunque en algunas ocasiones esta temperatura puede ser inferior, si se utilizan soluciones con productos anticongelantes. Cuando se pretende enfriar sin congelación directamente un líquido alimentario, puede utilizarse un aparato conocido como intercambiador de calor de placas, construido en acero inoxidable, y consistente en un bastidor donde se colocan un conjunto de láminas situadas en paralelo y próximas entre sí para dejar un determinado espacio, de tal modo que por los huecos pares circula y se vaporiza el fluido frigorígeno, y por los impares en contracorriente circula enfriándose el líquido alimentario. Los valores de transmisión de calor son muy elevados, del orden de 2.500 a 4.500 w/m2 y °C para amoníaco como fluido frigorígeno, y de 1.500 a 3.000 w/m2 y °C para CFC o similares. Dada su alta eficacia frigorífica, estos aparatos son también utilizados para intercambiar calor entre dos líquidos a distinta temperaturas, denominándose entonces como recuperadores de frío o de calor según casos. En el caso de refrigeración de vinos para su estabilización tartárica, por debajo de los 0° C y a temperaturas de -4° C a -6° C cercanas a su punto de congelación, los evaporadores anteriormente descritos no pueden utilizarse, por la formación de cristales de hielo en la superficie de intercambio. Para ello se utilizan los evaporadores de líquido de cuerpo cilíndrico rascado, construidos en acero inoxidable, y consistentes en dos cilíndricos concéntricos, donde en el espacio entre ellos se produce la expansión directa del fluido refrigerante, mientras que en el tubo central se hace circular el vino de lado a lado; refrigerándose al ponerse en contacto con la pared de separación, e impidiendo la formación de manguitos de hielo en la misma, que harían perder eficacia frigorífica al sistema, mediante un sistema giratorio de 300 a 500 r.p.m. de paletas o rascadores. En el tratamiento de vinos se puede ajustar el caudal de manera que la formación de hielo se haga en un porcentaje del 5 a 10 por 100, no siendo en este caso necesario que todo el vino circule por el aparato, pues cada kg de hielo formado puede reducir Ia temperatura de 73 litros en un ºC , o dicho de otro modo , la formación de un 5 por 100 de hielo enfriará el vino equivalente de 3.8ºC al derretirse. El coeficiente de transmisión térmica de estos aparatos oscila entre 600 a 2.000 W/m2 y hora.

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Válvulas de expansión termostática También conocidas como válvulas de estrangulamiento de regulación automática, son unos elementos que se colocan en el circuito frigorífico, inmediatamente antes del evaporador, y tienen por misión regular automáticamente la entrada de fluido frigorígeno en el mismo. Las válvulas se componen de una válvula propiamente dicha, que cierra contra su asiento, un muelle regulable de presión, y un bulbo o ampolla lleno de un gas situado en el exterior de la válvula. El equilibrio de presiones se establece como sigue: Presión del bulbo = Presión de evaporación + Presión del muelle

Cuando la absorción de calor desciende en el evaporador, el fluido frigorígeno sale del evaporador más frío y el gas del bulbo situado a la salida del evaporador se contrae, cerrándose válvula y reduciendo la entrada de fluido en el evaporador. Por el contrario, cuando existe mayor demanda de absorción de calor, el fluido frigorígeno sale del evaporador más caliente, el gas del bulbo se expande venciendo la resistencia del muelle y abriendo la entrada de fluido en el evaporador. La colocación del bulbo en el circuito de frío es de vital importancia para la regulación, debiendo observarse las siguientes recomendaciones de instalación: - Tramo horizontal del tubo de salida del evaporador y por encima. - Buen contacto con el tubo. - Aislamiento del exterior.

4.1.5.-Otros componentes

Además de los elementos citados en apartados precedentes, un circuito frigorífico debe llevar otros componentes necesarios para el buen funcionamiento del equipo. Entre ellos calle destacar el recipiente acumulador, las propias conducciones, los separadores de aceite, el filtro deshidratador, y en algunas instalaciones los enfriadores intermedios; siendo además dignos de consideración otros elementos de regulación como los manómetros de alta y baja alta

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presión, el manómetro de aceite, los presostatos regulables de alta y presión, el presostato diferencial de aceite, válvulas de cierre manual, etc.

baja

Recipiente acumulador de fluido frigorígeno

Este recipiente se sitúa en la salida del condensador y antes de la válvula de expansión termostática, teniendo por misión acumular una cierta cantidad de fluido frigorígeno en estado liquido, para cumplir con las siguientes funciones: - Asegurar la compensación de las variaciones de volumen del fluido de circuito, motivadas por las diferentes temperaturas. - Permitir la compensación de secuencias de apertura y cierre de la válvula de expansión, que llena o vacía el evaporador de fluido frigorígeno. - Posibilidad de almacenar todo el fluido frigorígeno de la instalación en las operaciones de mantenimiento o reparación del equipo.

Filtro deshidratador

El circuito frigorífico no debe contener agua, debiendo instalarse inmediatamente antes de la entrada en la válvula de expansión termostática, un filtro deshidratador que no solamente retiene agua, sino también sustancias ácidas producidas en el circuito, así como también otras impurezas como ceras, barnices, parafinas, etc. procedentes del motor eléctrico del compresor. La capacidad de

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absorción de un deshidratador debe ser de 1 gramo de agua por cada kg de fluido frigorígeno. Los filtros deshidratadores están formados por un recipiente relleno de una sustancia deshidratadora en forma de pequeñas bolas, situadas entre dos rejillas comprimidas por un muelle que impida el movimiento y por lo tanto su erosión, circulando el fluido refrigerante en sentido descendente.

Conducciones

Tienen por misión unir los diferentes componentes de la instalación frigorífica, debiendo cumplir los siguientes requisitos: - No producir pérdidas de cargas demasiado elevadas. - No producir excesivas pérdidas térmicas, sobre todo en la zona de baja temperatura. - Permitir el retorno de aceite hacia el compresor. - No originar retenciones de líquido. En el circuito frigorífico las conducciones se dividen en cuatro tramos, debiendo tener cada uno de ellos las siguientes características particulares: - Tubería de descarga. Esta conducción une el compresor con el condensador, siendo los vapores descargados calientes y a una velocidad de 5 a 20 metros/segundo para arrastrar fácilmente el aceite. Cuando el condensador se sitúa por encima del compresor, la tubería debe estar sifonada para almacenar aceite y evitar una acumulación de éste el compresor.

- Tubería de líquido. Esta conducción une el condensador con el recipiente acumulador del fluido frigorígeno, debiendo circular éste a una velocidad entre 0,2 a 0,4 metros/segundo -Tubería de alimentación de líquido. Esta conducción une el recipiente acumulador de liquido con la válvula de expansión termostática. El fluído se encuentra subenfriado y en este tramo no deben existir vaporizaciones que alterarían el funcionamiento de la válvula por lo que debe estar bien aislada, su pérdida de carga será muy pequeña, y mejor en un tramo horizontal para evitar diferencias de presión. La velocidad de circulación del líquido estará por debajo de 1 metro/segundo.

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-Tubería de aspiración. Esta conducción une el evaporador con el compresor,

circulando el fluido en forma de vapor frío, por lo que deben tomarse ciertas precauciones para separar y recoger el aceite, devolviéndolo rápidamente al compresor. En primer lugar, la velocidad de circulación debe ser rápida, del orden de 6 a 25 metros/segundo, para arrastrar el aceite depositado en las paredes del evaporador y mejorar su eficacia de intercambio térmico. En segundo lugar, la línea de aspiración debe estar situada por encima del evaporador, colocando en este tramo un sifón que retenga el aceite separado del fluido frigorígeno, e incluso repartir la aspiración en dos conducciones ascendentes. En tercer y último lugar, en instalaciones frigoríficas grandes, se puede colocar a la salida de evaporador un dispositivo separador de aceite, para acumularlo y devolverlo posteriormente al compresor. Los fluidos refrigerantes tipo CFC y similares son capaces de solubilizar aceite del orden de un 2 a 3 por 100.

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Enfriadores intermedios

En las instalaciones frigoríficas donde la compresión se hace en dos etapas con dos compresores, el primero de baja presión y el segundo de alta presión, el fluido frigorígeno puede ser refrigerado entre ambos por un enfriador intermedio, o bien en otras instalaciones donde el compresor puede ser sobrealimentado por líquido condensado, también se utiliza un dispositivo este tipo; situándolo después del condensador y antes de la válvula de expansión termostática, pudiendo a la vez cumplir la función de recipiente acumulador de fluido frigorígeno descrito con anterioridad. En la mayor parte de las instalaciones son de tipo vertical cerrado, empleándose en las grandes los sistemas horizontales cerrados.

4.2.-Aplicaciones enológicas del frío o del calor Las aplicaciones del frío en la industria enológica se reducen fundamentalmente a los siguientes casos: refrigeración de mostos para su desfangado, control de temperatura de la fermentación alcohólica de las vendimias, estabilización de los vinos por frío, y climatización de locales de conservación o crianza de los vinos. Sin embargo la utilización del calor está prácticamente restringida al desarrollo de la fermentación maloláctica de los vinos, y del mismo modo a la climatización de locales de conservación o crianza de los vinos. Es tal la importancia que hoy día tiene la tecnología del frío-calor, que no se concibe una bodega sin una instalación de este tipo, la cual debe estar correctamente bien dimensionada, y aprovechar la presencia de un equipo central que sea capaz de aportar frío o calor a cualquier lugar y necesidad de las

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dependencias industriales o incluso también administrativas y sociales. En las instalaciones donde la refrigeración o calentamiento se hace por medio de agua, se establece un circuito entre la unidad productora de frío o calor y un depósito pulmón isotermo, que tiene por misión acumular una importante cantidad de agua, con objeto de regular su consumo en los lugares donde se necesite, y así evitar el funcionamiento intermitente del compresor, que puede provocarle averías y un elevado consumo de energía, funcionando de este modo de una forma continuada con un aceptable rendimiento calorífico. El volumen de agua que puede contener este depósito viene determinado por la capacidad de la instalación, estimándose del orden de un litro de agua por cada 10 kcal/hora. Una sonda de temperatura situada en el depósito pulmón, detecta el momento en el que la unidad se debe poner en funcionamiento, a la vez que acciona la bomba de circulación situada entre ésta y el depósito pulmón. Del mismo modo que cuando se produce una necesidad de frío o de calor en cualquier instalación de la bodega, las sondas de temperatura correspondientes toman la del agua del depósito pulmón, haciéndola circular por medio de otra bomba y con la apertura de las electroválvulas que sean necesarias. El calor desprendido durante la fermentación alcohólica o el del mosto refrigerado en un intercambiador de calor, es absorbido por el agua de la instalación acumulándose en el depósito pulmón, el cual es a su vez absorbido por el fluido frigorígeno de la unidad y por fin disipado en la atmósfera en los condensadores refrigerados por aire o calentando agua en los refrigerados por agua. Lo mismo sucede pero a la inversa cuando se trata de calentar un líquido o un recinto de la bodega.

4.2.1.-Refrigeración de mostos y vendimias

La refrigeración de los mostos blancos o rosados, puede tener un interés enológico para atenuar los procesos enzimático de oxidación o los de multiplicación de los microorganismos, además de posibilitar el desfangado estático de los mismos, realización de maceraciones prefermentativas en frío, o también para contribuir a un mejor control de las temperaturas de de fermentación, con un inicio de la misma desde temperatura s bajas. En el caso de vendimias tintas, su refrigeración puede también ser válida para conseguir los dos últimos objetivos antes descritos, aunque en el caso de las maceraciones prefermentativas en frío, también pueden mediante la adición de nieve carbónica.

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La refrigeración de mostos generalmente muy cargados de sólidos en suspensión, llegando incluso a vendimias en estado semisólido, se realiza con ayuda de un intercambiador de calor tubular, con objeto de evitar las obturaciones producidas por los materiales que acompañan a los mostos: hollejos, pepitas, fangos, etc. Estos aparatos están formados por dos tubos concéntricos, circulando por el tubo central, de diámetro interior entre 40 a 60 mm, el mosto o vendimia a refrigerar, y en contracorriente por el tubo exterior, de diámetro interior entre 60 a 80 mm, el agua enfriada a 3° a 5° C procedente del depósito pulmón de la instalación. De este modo se consigue realizar la transferencia de calor en las paredes del tubo central, mejorándola cuando la circulación del mosto y agua se hace en régimen turbulento, para lo que se utilizan velocidades superiores a los 1,5 metros/segundo, o las paredes se construyen corrugadas para aumentar la superficie de intercambio y también provocar turbulencias en los fluidos. Los intercambiadores se construyen con tubos de 4 a 8 metros de longitud dispuestos en forma de serpentín, unidos mediante codos de 180° que también contribuyen a aumentar las turbulencias, y dotándolos de un aislamiento exterior para reducir las pérdidas de frío.

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El cálculo de los intercambiadores de calor tubulares se realiza sobre la superficie del tubo central, de acuerdo con la siguiente estimación: Qm(kcal/hora) = C • 1 kcal/°C litro - (tem - tsm) C:caudal de mosto o vendimia a refrigerar (litro/hora) tem y tsm: temperaturas de entrada y salida de mosto (ºC) Qm(kcal/hora) = S *K *Δtm S: superficie del tubo central (m2). Δtm: temperatura media logarítmica (°C). K: coeficiente de transmisión de calor de un intercambiador tubular. K=900 a 1.100 kcal/°C * m2*hora (1.000 a 1.200 W/°C * m2)

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Para los intercambiadores de calor de placas, el cálculo se realiza de un modo similar al de los intercambiadores de tubos, haciendo únicamente variar el coeficiente de transmisión de calor (K), que oscila entre valores de 1.300 a 2.600 kcal/°C * m2 * hora (1.500 a 3.000 W/"(' - m'). I intercambiadores de calor en espiral, presentan unos valores de coeficiente de transmisión calor entre 1.000 a 1.200 W/°C - m'- para mostos y de 1.800 a 2.500 W/°C * m2 para agua.

4.2.2.-Control de las temperaturas de fermentación

Durante la fermentación alcohólica de los azúcares por las levaduras se produce un desprendimiento de 40 kcal/mol, de las cuales 14,6 kcal/mol las utilizan las levaduras para atender sus funciones vitales y las 25,4 kcal/mol restantes se desprenden al medio calentándolo. De tal manera que si una molécula de azúcar tiene 180 gramos, resulta un desprendimiento de calor de:

Esta cantidad de calor no se desprende instantáneamente, sino durante los días que transcurre la fermentación alcohólica, pudiendo estimarse por lo tanto el calor desprendido de uno o varios depósitos de fermentación (Qf kcal/hora), o mejor dicho las necesidades de refrigeración en lo siguiente:

En los depósitos de fermentación de acero inoxidable, la absorción de este calor puede ser realizada por una camisa de refrigeración, que además debe compensar las pérdidas de frío en la zona de la camisa con el ambiente (Qc kcal/hora), si ésta no está aislada, así como también en la superficie restante del depósito también con el ambiente (Qd kcal/hora). Pudiéndose determinar la superficie de la camisa (Sc m2) de acuerdo con el siguiente cálculo:

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Las camisas de refrigeración se sitúan en la parte alta del depósito, donde se acumulan las mayores temperaturas y siempre por debajo del nivel del mosto, colocándose algo más bajas en los de fermentación de tintos, debido al espacio ocupado por el sombrero de hollejos, pudiendo dividirse en varias camisas en los depósitos de gran volumen. En el caso de camisas de calentamiento, por ejemplo para desarrollar la fermentación maloláctica, el cálculo se hace de un modo similar al descrito, pero éstas se deben colocar en la parte inferior del depósito para conseguir un adecuado reparto de la temperatura. En bodegas antiguas con depósitos construidos con materiales tales como el hormigón armado, tinajas de barro, tinas de madera, o depósitos de acero revestido, el control térmico de la fermentación alcohólica puede hacerse mediante placas inmersas de refrigeración, que se sumergen dentro del mosto y colgadas de las bocas de los depósitos. En el interior de estas placas, circula el agua fría por un circuito en forma de serpentín, que absorbe las calorías producidas por la fermentación de una manera similar a una camisa exterior de refrigeración. Dos tuberías colectoras de Placas inmersas de refrigeración. (Pedia-Kreyer). agua fría y caliente situadas por el exterior de los depósitos, unidas a un grupo de frío y a un depósito pulmón de agua refrigerada, completan la instalación junto a la automatización mediante sondas de

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temperatura sumergidas en el mosto. La anchura de las placas se limita a la de las bocas u otras puertas los depósitos, con unas dimensiones aproximadas de 0,4 m y una longitud comprendida entre los 1,5 a 3,0 m.

Existen pequeños grupos de frío portátiles, con unas potencias de compresor entre 4 y 10 C.V. que se utilizan para el control de la fermentación alcohólica de pequeños depósitos de fermentación, donde un serpentín con agitador se introduce por la boca del depósito y puede ser trasladado de un recipiente a otro con gran facilidad, e incluso utilizándose en depósitos isotermos, bien para la refrigeración de mostos o bien para la estabilización tartárica de los vinos.

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En otras ocasiones las temperaturas de fermentación pueden ser controladas mediante una simple ducha o cortina de agua, que es distribuida en la parte superior del depósito por una tubería perforada en forma de anillo, cayendo en forma de una delgada lámina por las paredes del cilindro, siendo recogida en su parte inferior por una canal perimetral. Este sistema se puede utilizar en fermentaciones de vendimias tintas para vinos de guarda, donde sus temperaturas pueden ser relativamente elevadas, y en lugares donde exista agua en abundancia, realizándose refrigeración por simple transmisión de calor a través de las paredes del depósito, o bien aprovechando su calor latente de evaporación (538,4 kcal/litro) a lo largo de la pared del depósito El cálculo del caudal de agua (Ca) se realiza del siguiente modo:

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Las condiciones de refrigeración de los depósitos dependen de sus dimensiones, especialmente en lo referente a su relación superficie/volumen, enfriándose mejor aquellos recipiente de pequeño tamaño, así como también de las condiciones exteriores, tales como la temperatura ambiente y la ventilación o velocidad de circulación del aire entre los depósitos. Las corrientes de aire pueden ser inducidas por la orientación del local de fermentación, siendo óptima la alineación este-oeste, con una fachada fría y otra caliente, o bien forzando la circulación por medio de equipos de ventilación instalados en la bodega al efecto.

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Cuando las temperaturas exteriores son excesivamente elevadas, con objeto de evitar un e x c e s i v o g a s t o de energía aplicado en la refrigeración, conviene aislar los depósitos de fermentación con un revestimiento adecuado, de tal manera que se reduzcan las pérdidas de frío haci a e l e x t e r i o r . La instalación de este aislamiento se realiza cuando cl coste del mismo se sitúa por debajo del gasto energético durante la vida útil del depósito. E n e s t a s c o n d i c i o n e s el diseño del lagar de fermentación puede realizarse a la intemperie, reduciéndose notablemente el coste de instalaciones en lo referente al apartado de obra civil.

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4.2.3. Estabilización de los vinos por frío

El mantenimiento de los vinos a temperaturas cercanas a su congelación, constituye un importante herramienta para conseguir la estabilización de los mismos frente a precipitaciones coloidales y especialmente frente a las sales tartáricas. En las instalaciones tradicionales, el vino refrigerado se almacena un determinado número de días en depósitos isotérmicos o en cámara frigoríficas, existiendo otras instalaciones más modernas, donde la estabilización se realiza en continuo, las cuales serán descritas más adelante.

La temperatura a de congelación (t c ,) se determina fácilmente conociendo la graduación alcohólica de los vinos como sigue: Tc(ºC) = - (% vol-1)/2 Existen otras formas de calcular esta temperatura, donde además del alcohol hacen intervenir otros parámetros como el extracto seco:

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P: peso del alcohol (gramos/litro). E: extracto seco (gramos/litro). K: factor de corrección: 10% vol ⇒0,6 12% vol ⇒ 1,1 14% vol ⇒1,6 Nunca conviene alcanzar la temperatura de congelación, con objeto de evitar la formación de hielo, por lo que la temperatura de tratamiento (tt) se calcula restando 0,5° C a las anteriormente calculadas, o bien aplicando la siguiente expresión:

El aislamiento de los depósitos isotérmicos se calcula teniendo en cuenta la norma de no superar una pérdida de 1,5° C del vino almacenado durante un período de 7 días, con una temperatura interior de -5° C y una exterior de 20° C. En el caso de un depósito cilíndrico, es preciso conocer su volumen (V m3) y su superficie (Sd m2), de tal manera que la cantidad de frigorías perdidas se estiman como sigue:

El aislante del depósito debe poseer un coeficiente de transmisión de calor (K kcal/°C . m2 . hora) suficiente para cumplir la siguiente relación:

El coeficiente de transmisión de calor (K kcal/°C . m2 . hora) de un determinado material o conjunto de materiales que forman una pared, puede ser calculado con la siguiente expresión:

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Los coeficientes de conductividad térmica de algunos materiales aislantes y de construcción se estiman en los siguientes valores:

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Los aislantes modernos se basan en el principio de crear un material constituido en su mayor parte por aire o un gas, encerrados en celdas de un material de baja densidad y a imitación del corcho como material aislante natural. Las celdas de poliestireno se llenan de aire, mientras que las de poliuretano y polisocianurato lo hacen con un freón, y las de vidrio celular con gas sulfhídrico (SH2). Los aislantes no deben absorber humedad, pues se puede condensar en su interior en forma de agua, poseyendo ésta una conductividad térmica de 0,58 W/°C . m que incide negativamente en las propiedades del material; debiéndose por lo tanto colocar una barrera antivapor en la cara más caliente del aislante, que impida la penetración de la humedad y su condensación e incluso congelación en el interior del aislante producida por las bajas temperaturas interiores. Los criterios de elección de un aislante se basan en los siguientes aspectos: - Valor bajo de la conductividad térmica (λi). - Reducido valor de su coeficiente de dilatación. - Estabilidad del material en el tiempo. - Impermeabilidad a penetración de la humedad. - Elevada resistencia mecánica. - Materiales a prueba de fuego: lana de vidrio y vidrio celular. El freón contenido en las celdas del poliuretano, puede producir con el fuego gas fosgeno letal. - Costo reducido, siendo de más baratos a más caros: lana de vidrio, poliestireno expandido, poliestireno extruido, corcho, poliuretano, polisocianurato y espuma de vidrio. La resistencia a la difusión del vapor de agua (µ) de los materiales aislantes, viene definidas por la relación entre la cantidad de vapor transferido en una capa de aire y la del aislante en cuestión, pudiendo alcanzarse los siguientes valores:

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En el cálculo de las c á m a r a s f r i g o r í f i c a s se permite como máximo unas pérdidas de frío a través de los paramentos, del orden de 8 W/m2 0 7 kcal/m2 . hora, que deben ser compensadas con la ayuda de un grupo de frío de refrigeración ambiental. Debiéndose prestar especial atención a la construcción del suelo, pues aunque la tierra desprende calor a razón de 1,0 a 2,5 W/m2 (0,9 a 1,1 kcal/m2 . hora), se puede producir una bajada progresiva de su temperatura, ocasionando importantes problemas de deformaciones estructurales. Para evitarlo la solera debe ser aislada convenientemente e instalar en el subsuelo un sistema de calentamiento por circulación de aire, agua caliente o por una resistencia eléctrica, que compensen las citadas pérdidas de frío.

Sobre el material aislante del suelo se debe instalar una capa resistente de rodadura, generalmente de hormigón armado por su cara inferior, que reparta la carga puntual sobre una gran superficie de aislamiento e impidiendo su deformación. En cámaras de gran tamaño se instalan válvulas de seguridad de sobrepresióndepresión, que tienen por misión igualar las presiones interiores con las exteriores, evitando de este modo posibles deformaciones estructurales.

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4.2.4.-Climatización de locales Para la regulación de temperatura de los distintos locales de la bodega

se utilizan los aparatos evaporadores de aire, donde se produce directamente la expansión del fluido frigorígeno del equipo de refrigeración o bien también mediante su condensación directa en los condensadores de aire para el calentamiento ambiente. Aunque también se puede conducir el agua fría o caliente desde la bomba de calor central de la bodega, climatizando los locales mediante la instalación de aparatos tipo «fan coil» dotados de un serpentín aleteado por donde circula el agua y un ventilador para el movimiento del aire. En ambos casos, un termostato regulable completa la instalación , permite automatizar el funcionamiento de la misma, consiguiendo mantener la temperatura a nivel deseado. Además de la regulación de temperatura, en determinados locales destinados a la crianza de los vinos en barrica, es conveniente alcanzar unos niveles adecuados de h u m e d a d e n el ambiente , con objeto de reducir las mermas de los vinos durante este proceso, y especialmente en aquellas situaciones de refrigeración donde el aire se condensa en el evaporador y resulta excesivamente desecado. Para ello se puede instalar un equipo humidificador ambiente, disponiendo de un determinado número de boquillas difusoras de agua dentro del recinto de crianza, pudiendo ser controlado del mismo modo por un higrostato regulable. Los atomizadores funcionan con aire comprimido a una presión mínima de 6 bares y un consumo de unos 50 litros por minuto y boquilla, realizando un efecto Venturi sobre la misma donde el agua procedente de otro circuito es aspirada e impulsada, formándose una niebla con gotas de un diámetro inferior a 10 micras, que se evapora en el ambiente sin provocar condensaciones. El diámetro de la boquilla de agua es de 0,2 a 1,5 mm según fabricantes, y con un caudal por boquilla de 4 a 5 litros por hora trabajando sin interrupción. El aire comprimido debe estar perfectamente limpio, con total ausencia de aceite y de otras partículas en suspensión, así como también desecado para evitar la presencia de agua en su circuito. Del mismo modo el agua estará descalcificada y filtrada, con objeto de anular el problema de la obturación de las boquillas. El control del sistema se realiza con sensores de humedad (higrostatos) que la regulan hasta niveles del 98 por 100, así como también con sensores de rocío para evitar las condensaciones de agua. En la climatización de los locales no sólo es importante suministrar el suficiente caudal de aire limpio a la temperatura y humedad deseada, sino también obtener una uniformidad de temperatura y humedad en todo el recinto, y todo ello sin que se produzca una excesiva velocidad del aire. Para cada caso, se debe entonces elegir el mejor sistema de difusión de aire, existiendo entre otros los siguientes métodos: flujo pistón, mezcla, estratificación, y zonificación, siendo por ejemplo el segundo y tercero los más adecuados para una crianza en barrica.

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4.3.-Cálculo de las necesidades de frío o de calor de una bodega

necesidades de climatización ambiental.

El cálculo del equipo de refrigeración o bomba de calor de la bodega se realiza en primer lugar para atender las necesidades de refrigeración en vendimia, y una vez estimada su potencia se comprueba su utilización para una eventual fermentación maloláctica y para la estabilización tartárica de los vinos, pudiendo comprobarse además su utilización para otras

4.3.1.-Necesidades de refrigeración en vendimia Para el cálculo de las necesidades de refrigeración en vendimia se precisa conocer algunos datos previos de dimensionado, tales como la cantidad de vendimia o mosto a procesar, la duración de la vendimia, la jornada laboral de trabajo en la bodega, y las condiciones térmicas de la fermentación, así como las temperaturas de la vendimia y las ambientales de la bodega.

Refrigeración del mosto o la vendimia (Qm kcal/hora)

La refrigeración de la vendimia o del mosto se realiza mediante la utilización de un intercambiador de calor tubular, enfriando directamente el mosto blanco o rosado obtenido del escurrido y prensado de la vendimia; o bien en el caso de vendimias tintas, refrigerando su mosto en circuito cerrado con la vendimia encubada, consiguiéndola enfriar de este modo de una manera indirecta. B: cantidad de vendimia (kg). R: rendimiento mosto/vendimia o vendimia despalillada (%) D: duración de la vendimia (días). J : jornada laboral (horas/día).

Qm (kcal/hora) = Cm (litros/hora) - 1 kcal/°C litro - (te - ts) °C

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Refrigeración del mosto o vendimia en fermentación (Qf kcal/hora)

La refrigeración de los depósitos de fermentación se realiza absorbiendo el calor producido por la fermentación de los azúcares, mediante la circulación de agua fría por camisas de refrigeración, o mediante placas inmersas de refrigeración, o por medio de una ducha exterior de agua Vm: volumen de mosto en fermentación (litros). A : riqueza en azúcares del mosto (kg/litro). T : duración de fermentación (horas).

En el caso de fermentación de vendimias tintas, únicamente se debe considerar el volumen de mosto que éstas contienen y sin tener en cuenta los hollejos o pepitas también encubados. El tiempo de fermentación se estima en 5 a 7 días y en continuo durante 24 horas diarias.

Calor absorbido por desprendimientos de gases o vapores (Qg kcal/hora)

Durante la fermentación alcohólica se produce un importante desprendimiento de anhídrido carbónico, así como también de vapores de agua y alcohol especialmente durante las operaciones de remontado, que absorbiendo calor contribuyen a refrigerar la masa de vendimia o mostos en fermentación. Qg (kcal/hora) = QCO2 (kcal/hora) + Qagua (kcal/hora) + Qalcohol (kcal/hora)

- Absorción de calor por evaporación de CO2: Vm: volumen de mosto en fermentación (litros). A : riqueza en azúcares del mosto (kg/litro). tt: temperatura de fermentación (°C). T: duración de la fermentación (horas) QCO2 = (Vm * A * tt)/9,0 * T - Absorción de calor por evaporación de agua: Vm: volumen de mosto en fermentación (litros). A : riqueza en azúcares del mosto (kg/litro). tt: temperatura de fermentación (°C). T: duración de la fermentación (días) P'v: presión de vapor saturante del agua sobre el vino: 41,13 mm de Hg a 35 °C. 12,27 mm de Hg a 18 °C.

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- Absorción de calor por evaporación de alcohol: Vm: volumen de mosto en fermentación (litros). A : riqueza en azúcares del mosto (kg/litro). tt: temperatura de fermentación (°C). T: duración de la fermentación (horas) P'v: presión de vapor saturante del alcohol sobre el vino: 1,92 mm de Hg a 35 °C. 0,62 mm de Hg a 18 °C.

Refrigeración por pérdidas de calor en paredes del depósito (Qd kcal/hora)

Cuando la temperatura ambiente es superior a la de fermentación del mosto o la vendimia, se produce una absorción de calor hacia el interior del depósito, precisándose un aporte suplementario de frío para compensarla. Por el contrario, cuando la temperatura ambiente es inferior a la de fermentación, la absorción de calor se hace en sentido inverso, contribuyendo en este caso a su refrigeración. Sd: superficie total del depósito (m2). tf: temperatura de fermentación (°C). ta: temperatura del ambiente (°C). K: coeficiente de transmisión de calor de las paredes del depósito (kcal/°C • m2 • hora). Qd (kcal/hora) = K (kcal/°C • m2 • hora) • Sd (m2) • (ta - tf) °C El coeficiente de transmisión de calor de las paredes del depósito (K) se evalúa con la misma expresión utilizada en el cálculo de aislantes.

En la práctica este coeficiente de transmisión se calcula en función del valor de he aplicando la siguiente tabla.

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Recuperación de calor por adición de mosto frío (Qr kcal/hora) En el caso de realizar un desfangado por frío a una temperatura inferior a la de fermentación controlada, la adición de estos mostos fríos sobre los mostos en fermentación, contribuyen a su refrigeración. Vm: volumen de mosto en fermentación (litros). A : riqueza en azúcares del mosto (kg/litro). ts: temperatura de mosto desfangado (°C). tt: temperatura de fermentación (°C). T: duración de la fermentación (horas)

Balance de necesidades de refrigeración (Q kcal/hora)

Q (kcal/hora ) = Q m (kcal/hora) + Q f (kcal/hora) – Qg (kcal/hora) + + Qd (kcal/hora) - Qr (kcal/hora)

Durante la vendimia, la unidad de refrigeración produce agua fría a una temperatura de 4º a 5° C por encima de 0° C, que es conducida a los puntos donde se precise una absorción de calor siendo posteriormente devuelta al depósito pulmón y después a la misma unidad de refrigeración a una temperatura superior entre 10° y 12° C. La utilización de anticongelantes para bajar la temperatura del agua refrigerada y así evitar los peligros de congelación en el evaporador, no es aconsejable por los riesgos sanitarios que conlleva su utilización. La potencia del compresor necesario para producir la refrigeración calculada, se estima e n los siguientes valores:

4.3.2.-Comprobación de calentamiento para la fermentación maloláctica

En el caso de disponer de una bomba de calor, una vez determinada la potencia frigorífica para las necesidades de vendimia, se comprueba si el mismo equipo es capaz de calentar agua hasta una temperatura de 35° a 40° C disponible para realizar la fermentación maloláctica, cosa que normalmente así ocurre.

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Los depósitos donde se desarrolla la fermentación maloláctica deben estar dotados de una segunda camisa situada en su parte inferior; instalándose en la bodega algunos de ellos, consiguiendo de este modo una rotación de depósitos a lo largo del período de su ejecución. Las rotaciones que se realizan oscilan entre 2 y 4, lo que permite hacer la fermentación maloláctica en uno o dos meses teniendo en cuenta una duración de la misma de unas dos semanas.

Calentamiento del vino (Qv kcal/hora)

El calentamiento del vino hasta la temperatura óptima de la fermentación maloláctica se hace por medio de un intercambiador de calor tubular o de placas de mejor rendimiento. V: volumen de vino de un depósito (litros). N: número de depósitos. tf = ts: temperatura de la fermentación maloláctica: 20° a 22° C. te: temperatura de entrada del vino (°C). T: duración de la fermentación maloláctica: 14 días * 24 horas/día = 336 horas.

Calentamiento por pérdidas de calor en las paredes del depósito (Qd kcal/hora)

N: número de depósitos. Sd : superficie total del depósito (m2). ta: temperatura ambiente (°C). tt- ts: temperatura de la fermentación maloláctica: 20° a 22° C. K: coeficiente de transmisión de calor de las paredes del depósito (kcal/°C . m2 * hora). Qd (kcal/hora ) = N * Sd (m2) * K (kcal/°C * m2 * hora) - (tr - ta °C )

Balance de las necesidades de calentamiento (Q kcal/hora) Q (kcal/hora) = Qv (kcal/hora) + Qd (kcal/hora)

4.3.3-Comprobación de la refrigeración para la estabilización tartárica. En la estabilización tartárica por el sistema tradicional, el vino refrigerado a una temperatura cercana a su punto de congelación es tabulado en un depósitos convencional dentro de una cámara isoterma, permaneciendo en ellos un determinado número de días, hasta que se insolubilizan las sales del ácido tartárico por encima de su producto de solubilidad en el vino. Con objeto de transformar este sistema discontinuo en otro de tipo continuo y de mejor r e n d i m i e n t o , se disponen de varios depósitos de estabilización del

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mismo volumen y generalmente en igual número más uno a los días de estabilización ; llenando uno de ellos al mismo tiempo que se vacía otro ya estabilizado, consiguiendo de este modo y con ayuda de un intercambiador de calor de placas, un importante ahorro de energía y tiempo, ya que el vino antes de entrar en la unidad la unidad de frío es preenfriado con el vino que sale estabilizado. El equipo de refrigeración debe utilizar un evaporador de cuerpo cilíndrico rascado, debido a la formación de hielo en su superficie de intercambio al pasar el vino directamente a través de él y a las bajas temperaturas del tratamiento (-4° a 6°C). En estas condiciones de funcionamiento, con una temperatura de vaporización del fluido frigorígeno más baja que cuando se enfriaba agua para la vendimia, la potencia frigorífica del equipo se reduce en estas condiciones aproximadamente a la mitad, cuestión que debe tenerse en cuenta a la hora de comparar ambas necesidades o potencias frigoríficas. Planteando una campaña de estabilización tartárica para un determinado volumen de vino (P litros), durante un período de tiempo (D días), y con unos determinados días de estabilización (d días); así como bajo la hipótesis de llenar un depósito diario, vaciando otro con vino estabilizado para recuperación, se puede calcular el número de depósitos necesario (N depósitos) para realizar la estabilización tartárica, así como el volumen de cada uno de ellos (V litros).

La potencia frigorífica (Q kcal/hora) necesaria para alcanzar la temperatura de estabilización (tt °C), se calcula teniendo en cuenta el volumen (V litros) unitario de un depósito isotermo, el tiempo diario dedicado a esta operación (T horas), y la temperatura de entrada de vino en el evaporador de cuerpo cilíndrico rascado del grupo de frío; teniendo en cuenta si ha existido o no un preenfriamiento por recuperación con un intercambiador de placas. Para comparar esta potencia frigorífica con la calculada en refrigeración de agua en vendimia, basta con multiplicar la primera por dos. V: volumen de vino de un depósito (litros). tel: temperatura de entrada de vino sin preenfriamiento (°C). te2: temperatura de entrada de vino con preenfriamiento (°C). tt: temperatura de tratamiento (°C). T: duración de llenado del depósito (horas).

La superficie del intercambiador de placas determina la temperatura de salida del vino preenfriado (te2 °C), o por el contrario en función de ésta se puede calcular la superficie del intercambiador, todo ello siguiendo los cálculos detallados en el apartado precedente. 5.- CONDICIONES AMBIENTALES DE LOS LOCALES DE LAS BODEGAS Las condiciones ambientales óptimas de los distintos locales de las bodegas, varían de unos a otros en función de las condiciones de trabajo para las personas y

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de las mejores situaciones para el almacenamiento o crianza de los vinos, pudiendo encontrarse en las industrias vinícolas las siguientes dependencias: -Zona de descarga de vendimia. -Procesado de vendimia y fermentacion alcohólica. -Almacenamiento de vinos a granel. - Crianza en barrica. - Embotellado, etiquetado y embalado de vinos. - Crianza en botella. - Almacenes de materiales y productos terminados. - Oficinas y servicios. Los regímenes de temperatura y humedad son los principales factores ambientales que se precisan controlar en los distintos locales de la bodega, pero además son también de tener en cuenta en algunas dependencias, los niveles de iluminación necesarios para un adecuado trabajo, y la total ausencia de olores extraños, eliminados en algunos casos por una adecuada ventilación, y en otros casos por el control de los distintos materiales de construcción o de almacenamiento dentro de la bodega. Las vibraciones o trepidaciones de los locales son también especialmente importantes en los locales de crianza de los vinos, aunque normalmente en las bodegas no suelen producirse problemas de este tipo. 5.1. Temperatura Antes de definir los niveles de temperaturas óptimos en las distintas dependencias, es importante señalar que las bodegas están sujetas a la normativa sobre las condiciones térmicas de los edificios, en los cuales se define un valor denominado como Coeficiente de transmisión global de calor (KG Kcal/ºC. m2.hora) a través del conjunto del cerramiento: debiendo alcanzar un valor inferior a lo señalado en la siguiente la tabla y en función del lugar de ubicación del edificio en el mapa de zonificación por grados/día y año.

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Cuando existen valores intermedios del factor de forma, la KG se calcula aplicando la siguiente fórmula: KG = a (3 + 1/f), donde «f» es el factor de forma del edificio y «a» es un coeficiente que se obtiene de la siguiente tabla y en función del lugar de ubicación en el mapa de zonificación por grados/día y año.

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El cálculo del valor de KG se realiza en primer lugar sumando los valores parciales de transmisión de calor de los distintos cerramientos del edificio, partiendo de la superficie de cada uno de ellos (S m2) y de los distintos valores de los coeficientes de transmisión de calor de los materiales utilizados en su construcción (K kcal/°C . m2 . hora), aplicándoles un coeficiente corrector que oscila entre los siguientes valores:

Los valores de los distintos coeficientes de transmisión térmica (K kcal/°C . m2 hora) de los materiales, no serán superiores a los señalados en la siguiente tabla, que viene dada en función del tipo de cerramiento y del mapa de zonificación por temperaturas mínimas de enero.

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Una vez obtenida la suma de los valores S. K (K kcal/°C . hora) de los cerramientos, se divide entre la superficie total del edificio (m2), obteniéndose el valor de KG, el cual será inferior a los límites citados con anterioridad, en función deltipo de local y de su factor deforma (f m -1). El factor de forma del edificio se calcula dividiendo la superficie del total del edificio entre el volumen del mismo. Las temperaturas a mantener en el ambiente interior de los edificios, que podrán servir para el cálculo de condensaciones, vendrán definidas por los siguientes valores:

La diferencia de temperatura entre el ambiente de los locales, medida en su centro a 1,5 metros de altura, y la de la superficie interior de los cerramientos no será superior a 4ºC. La temperatura de las zonas de oficinas y servicios debe ser la necesaria para conseguir el bienestar de las personas que desempeñan trabajos con pequeña actividad física, por lo que el óptimo se sitúa entre los 20° a 25º C. En los locales donde el esfuerzo físico de los trabajadores es superior, y no existen otros requerimientos respecto de la calidad del vino, la temperatura puede alcanzar un mínimo de 15° C y un máximo de 25° C. Sin embargo en aquellas dependencias donde el vino exige unas adecuadas temperaturas de conservación o de crianza, la temperatura en la medida de lo posible debe ser constante a lo largo del año y con un óptimo comprendido entre los l2° a 15° C. Estas últimas condiciones afectan a locales de almacenamiento de vinos; a granel, crianza de vinos en barrica y botella, y también a los almacenes de producto terminado. En cuanto al recinto de fermentación alcohólica, es una buena norma que se encuentre a una temperatura más bien baja, para facilitar el control de la temperatura de fermentación. Por último, en cuanto al embotellado de los vinos, se debe tener en cuenta su temperatura para nivelar adecuadamente las botellas antes de su taponado, así como también en su etiquetado, para evitar condensaciones de humedad en e1 exterior de las botellas, que impedirían un correcto pegado de las etiquetas o las podrían estropear al humedecerlas. 5.2. Humedad Para medir la humedad del ambiente, generalmente se utiliza el término de humedad relativa (Hr %), que expresa la cantidad de agua que contiene una atmósfera en relación con la misma si estuviese a saturación. También se define como la relación existente entre la presión parcial del vapor del agua (Pv) y la presión de saturación (Ps).

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HR (%)=Pv/ Ps * 100 La humedad relativa en el interior de los locales en general, no será habitual mente superior a1 75 por 100, a excepción de otros locales como cocinas o aseos, donde eventualmente se puede llegar a1 85 por 100. En las bodegas existen dos recintos donde es importante controlar los niveles de humedad, uno por defecto en la zona de etiquetado y embalado, donde se pueden producir condensaciones de agua sobre las botellas más frías que la temperatura del ambiente, y el otro por exceso en los locales de crianza en barrica y almacenamiento de vinos en tinas de madera La humedad ambiente en la estancia o crianza de vinos en madera, regula el nivel de sus pérdidas o mermas, así como también la composición de los vinos que contienen, ya que la madera se comporta como un material poroso y permite la evaporación del agua o del alcohol mayores o menores cantidades. Cuando la humedad es relativamente baja, las mermas son abundantes, sobrepasando el nivel del 10 por 100 anual en barricas bordelesas, aunque el vino se concentra con una mejora de la calidad, debido a una importante pérdida de agua respecto de la de alcohol, al ser más afín con los vasos conductores de la madera. Por el contrario, cuando la humedad es elevada, las mermas se reducen a niveles inferiores al 3 por 100, obteniéndose una disminución de la graduación alcohólica, debido a las condensaciones de agua en el vino que compensan en parte las pérdidas a través de la madera. Un adecuado nivel de la humedad relativa en la crianza de los vinos, que por una parte trata de evitar las excesivas pérdidas, y por otra mantener la calidad de los mismos, puede ser del orden del 80 por 100 y siempre que no se produzcan condensaciones de agua sobre las instalaciones de crianza, para evitar las formaciones de mohos en los paramentos y sobre los recipientes de crianza. Para el cálculo de la condensación en los diferentes cerramientos de los edificios, se hace teniendo en cuenta una humedad relativa exterior del 95 por 100 y unas temperaturas mínimas determinadas en el mapa de zonificación por temperaturas mínimas de enero antes descrito 5.3.- Iluminación La iluminación de las distintas dependencias de las bodegas tiene como principal misión permitir el desarrollo de los trabajos con comodidad; aunque en determinados locales puede tener incidencia en la calidad de los vinos almacenados. Las principales magnitudes que se utilizan en la iluminación de los locales, son la candela como medida de intensidad luminosa, el lumen como medida del flujo luminoso, y el lux como medida de la iluminación. - Candela (I). Es la cantidad física básica internacional en todas las medidas de luz, estando su valor determinado por la luz emitida por un patrón de laboratorio llamado cuerpo negro, trabajando a una temperatura específica. - Lumen (0). Es la luz emitida por unidad de tiempo. Un lumen es el flujo de luz que incide sobre una superficie de un metro cuadrado, la totalidad de cuyos puntos dista un metro de una fuente puntual teórica que tenga una intensidad luminosa de una candela en todas direcciones. - Lux (E). Es la densidad del flujo luminoso sobre una superficie. Un lux es la iluminación en un punto de una superficie que dista, en dirección perpendicular, un metro de una fuente puntual uniforme de una candela. De

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esta definición se deduce que un lumen uniformemente distribuido en un metro cuadrado de superficie, produce una iluminación de un lux. Lux = lúmenes/m2. Los niveles recomendados para los locales de las bodegas se estiman en las siguientes cantidades:

La presencia de luz permanente en locales que contienen vino embotellado no es nada conveniente, pues se pueden producir alteraciones inducidas o catalizadas por las radiaciones luminosas, afectando sobre todo a los vinos blancos y especialmente en botellas con cristal incoloro. La activación de la «quiebra cúprica» en los vinos blancos por el efecto de la luz, es un fenómeno conocido desde antiguo, pero últimamente se ha investigado la presencia en los vinos de compuestos azufrados de olor desagradable, en vinos que han permanecido bajo el efecto de la luz, produciéndose una alteración aromática conocida como «sabor de luz». Este fenómeno se produce cuando el vino se encuentra a una temperatura superior de 20° C y está embotellado en botellas de vidrio que reciben la luz solar o determinados tipos de luz artificial. Intervienen en el desarrollo de este proceso las pequeñas cantidades de vitamina B2 que contienen los vinos y los aminoácidos azufrados del vino, como la metionina, transformándose los últimos en compuestos de olor desagradable como el metionol de olor a coliflor cocida o el dimetilsulfuro de olor a humedad. Para evitarlo basta con utilizar botellas de vidrio que absorban las radiaciones luminosas, siendo las más peligrosas las cercanas a una longitud de onda de 370 nm, también añadir a los vinos ciertos aditivos autorizados como el ácido ascórbico o vitamina C, almacenar los vinos embotellados en lugares oscuros e impedir en estos locales la instalación de lámparas fluorescentes que emiten luz en la citada longitud de onda. 5.4.-Ventilación y olores extraños. La ventilación de los locales de elaboración o crianza de los vinos puede ser interesante o necesaria, en determinadas circunstancias. Así, en los locales donde se realiza la fermentación alcohólica, las corrientes de aire entre los depósitos, aumentan el coeficiente superficial exterior de transmisión de calor (hc) y por lo tanto el coeficiente de transmisión de Calor del material de su construcción, contribuyendo a aumentar las pérdidas de calor a través de sus paredes y por lo tanto a la refrigeración de la vendimia o del mosto, pudiendo multiplicarse por 10 respecto del ambiente en calma, cuando la velocidad del aire alcanza los 5 metros por segundo.

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En estas mismas dependencias, también es muy importante estudiar las corrientes de ventilación, con objeto de evacuar el anhídrido carbónico generado por la fermentación alcohólica depositado en las zonas bajas de los edificios, debiendo preverse aberturas hacia el exterior que evacuen este gas, o mejor corrientes de aire entre una fachada fría y otra caliente, con una orientación de la construcción en sentido norte-sur, o bien de manera forzada mediante ventiladores o extractores de gas carbónico, pudiendo funcionar de una manera automática con un medidor de la presencia de este peligroso gas. Las condiciones sanitarias exigen un contenido máximo de anhídrido carbónico del 0,5 por 100 en la atmósfera, que equivale a 5.000 ppm o a 9.000 mg/m3, lo que supone introducir una cantidad de aire fresco de unas 24,75 veces el volumen de anhídrido carbónico desprendido en la fermentación, el cual es del orden de 56 litros por cada litro de mosto de 210 gramos/litro de riqueza de azúcares. La renovación de aire en otros locales de la bodega puede tener un gran interés de cara a evitar las posibles condensaciones de humedad sobre los paramentos, especialmente en los recintos donde la humedad debe ser elevada, como en los almacenes de crianza o almacenamiento de vinos en madera, debiendo la ventilación estar bien estudiada, afectando únicamente a las citadas superficies, y no directamente a las barricas, donde se pueden producir fugas por una pérdida da de hermeticidad de la madera. La ventilación también tiene un importante aspecto en la evacuación de posibles olores extraños que pudieran contaminar los vinos, siendo muy sensibles a su adquisición, especialmente en aquellos recintos contaminados donde se manipulan los vinos y estos pueden tomar fácilmente los olores que contiene el ambiente. En este sentido, un grave problema que se ha detectado en algunas bodegas en los últimos años, ha sido la aparición de vinos embotellados con «sabor a tapón o corcho», donde se puede distinguir el «verdadero gusto a tapón», del simple «sabor a moho o a humedad» que no tiene porqué proceder de este sistema de cierre. En el primero no está muy claro de explicar su origen, pero parece ser que procede de la acción de ciertos mohos sobre la corteza de los alcornoques, especialmente en las partes bajas que tocan al suelo, o asociándolo al conocido de defecto cl corcho conocido como «mancha amarilla». El segundo constituye la forma más frecuente de manifestarse el sabor a tapón, pero que como veremos seguidamente, no tiene por qué corresponder con un defecto derivado del corcho pero sin embargo históricamente apareció en este elemento y motivado por una defectuosa manipulación en las industrias corcheras. Los materiales absorbentes tratados con compuestos clorados, buscando blanquear su superficie o desinfectarla frente a posibles insectos parásitos como puede ser el corcho, la madera, el cartón, etc., en un ambiente húmedo pueden producir el desarrollo de ciertos hongos, entre los que destaca el Penicillium frecuentans y transformar los clorofenoles inodoros, en otros compuestos con olor a humedad conocidos como cloroanisoles Estos cloroanisoles en cantidades muy pequeñas, pueden pasar directamente del corcho defectuoso al vino o bien proceder de otros materiales, difundiéndose por la atmósfera de los recintos cerrados donde se almacena el vino y siendo capaces de disolverse en el mismo, atravesando barreras a veces inverosímiles, como puede ser un tapón de corcho sano. Los compuestos más conocidos son el TCA (2,4,6 tricloroanisol) de 4 a 10 nanogramos por litro de umbral de percepción, el TeCA

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(2,3,4,6 tetracloroanisol) de umbral de percepción de 150 nanogramos por litro y el PCA (2,3,4,5,6 pentacloroanisol ) menos problemático y de 4.000 nanogramos por litro de umbral de percepción. Evitando el tratamiento de los tapones de corcho con compuestos clorados, así como eliminando de la bodega todos aquellos materiales que pudieran estar contaminados de cloro, especialmente maderas (palets, jaulones de botellas, vigas, artesonados, etc); junto a otras medidas complementarias como estableciendo una adecuada ventilación en los recintos, eliminando la excesiva humedad de la bodega y manteniendo una temperatura baja que impida la proliferación de los mohos, son las soluciones que en la industria enológica se emplean para solucionar este grave problema. No obstante, sigue siendo frecuente y admisible encontrar alguna botella con sabor a tapón, pues algún corcho puede tener el verdadero gusto a tapón que primeramente se describió; pero lo que es inaceptable es que todas las botellas de la cosecha o de una partida de vino tengan este defecto, pues indica una mala elección de los corchos o por el contrario, un problema de contaminación dentro de la bodega que se debe solucionar, a veces con grandes dificultades e importantes inversiones. Otro importante aspecto de la ventilación puede ser la regulación de las temperaturas en aquellas zonas o épocas del año con una fuerte temperatura exterior. En los locales cerrados expuestos al sol con una temperatura exterior de 25° C, se puede producir en el interior un aumento de la temperatura, que puede oscilar desde los 30° C en la zona baja, para elevarse progresivamente hasta los 45° C en la zona alta. Colocando en la cubierta unos dispositivos que eliminan el aire caliente del interior menos pesado y sustituyéndolo por aire más frío del exterior, se consigue reducir las temperaturas en un rango de 25° C hasta 30° C como máximo en la parte más alta del local. Estos dispositivos de ventilación suelen ser de tipo estático, aprovechando el «efecto Venturi» del viento al pasar por su interior, provocando una aspiración del aire caliente situado en la parte superior de local, y obligando a la entrada de aire fresco del exterior por la parte baja del mismo. Dependiendo del tamaño del aspirador y de su colocación, se pueden conseguir renovaciones de aire del orden de 50 hasta 5.000 m3 a la hora por unidad. Por último, la ventilación debe ser necesaria y también debe preverse en aquellos lugares de la bodega donde se almacenen o se trabaje con gases de cualquier tipo, tales como nitrógeno o anhídrido carbónico para la conservación de vinos, anhídrido sulfuroso para las correcciones de los mismos, gases frigorígenos como el amoníaco o los freones, etc., debiendo mejor estar almacenados a la intemperie para evitar problemas y riesgos en caso de fugas.