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XII Congreso Nacional de EnólogosSanta Cruz de Tenerife del 5 al 7 de mayo de 2006 Ponencias |
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XII Congreso Nacional de EnólogosSanta Cruz de Tenerife del 5 al 7 de mayo de 2006 Ponencias |
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Automatización y control del proceso de elaboración de vino y climatización de bodega | |||||||||||
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Mauricio Laorga Sz- Minteguiaga; Euringeniero; Director de Sigena, Procesos Agroalimentarios | |||||||||||
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Cuando miro hacia atrás, observo que no hay percepción de lo que “ha sido” pero sí contabilizo el número de referencias y su crecimiento exponencial en estos últimos años, y me pregunto ¿por qué?: En los pensamientos más altruistas, se llega a expresar que existe la excelencia y que se ha hecho muy bien: se ha desarrollado un producto, se ha introducido en el sector marketinianamente hablando, en fin, todo un éxito. Otro tipo de reflexiones, invita a pensar que estamos en fase de tendencias o de modas. Por otra parte, el enólogo reclama que sin su pesada influencia e insistencia en que alguien desarrollara una herramienta que les facilitara no solo el control sino el registro y trazabilidad del proceso, nada habría surgido por generación espontánea. En fin, un poco de todo, un poco de nada, pero lo cierto es que la automatización en los últimos 10 años ha pasado de ser una utopía inalcanzable, no solo materialmente ni incluso ideológicamente a nivel de algunos, a plasmarse en una realidad solicitada e implantada por la mayoría, al menos, de las bodegas de nueva creación y, en alguna proporción, por las ya implantadas que no gozaban de esta herramienta. Cuando menos y amén de ser repetitivo, algunos conceptos hemos de repetir de los ya expresados en artículos anteriores. Cómo no, siempre haremos hincapié en aquellos puntos que salvaguardan las teorías más conservadoras como también las nuevas aplicaciones que han visto de la noche a la mañana su introducción inmediata y que están en servicio operando de forma funcional y sin problemas. Los controles habituales en la bodega, objeto y motivo de este artículo, (dado que existen otros muchos suplementarios ajenos a este proceso o fuera de la bodega, como el viñedo, la crianza, el embotellado, la logística, la trazabilidad,…) pasan por:
Por ser la vendimia y el embotellado fases anteriores y posteriores al proceso de elaboración en sí (si queremos llamar elaborar al proceso fermentativo de transformación de mosto a vino, a la transformación maloláctica y al afinado que se pretende en la crianza), dejamos estas secciones para los fabricantes dedicados a estos gremios y que son quienes integran en su maquinaria los autómatas propios para el control de su proceso. Centrándonos pues en este concepto de elaboración indicado, vamos a describir los procesos de control más habituales. Una vez se recepciona la vendimia, la pasta o el mosto, se pueden encubar directamente o bien pasar por un proceso de enfriamiento. Si el proceso es por intercambiador mecánico (agua fría frente a pasta o mosto en intercambiador tubular), lo más habitual es registrar la temperatura a la salida del intercambiador y crear un simple lazo de control: Si la temperatura es la estimada o permitida por el enólogo para ir a los depósitos de fermentación, la válvula permitirá el paso. En caso contrario, se desviará a aspiración de bomba o bien se reducirá el caudal de paso hasta conseguir el enfriamiento deseado. Para este cometido, debemos contar con: Sonda de temperatura, servoválvula de control y registrador-regulador (aquí se marcará la temperatura de consiga y cuando se contrasta con la temperatura de la sonda, dará señal de salida para abrir o cerrar válvula o señal proporcional a un variador de frecuencia para aumentar o disminuir su régimen de revoluciones). Este lazo se puede aplicar sobre el primario del refrigerante en vez de hacerlo como aquí descrito, sobre el circuito de la pasta. Una vez el mosto o la pasta llegan al depósito de fermentación, se trata de controlar la temperatura de los mostos que fermentan. Las instalaciones se exigen por lo general, cada día más sofisticadas. Se ha pasado de un solo circuito por el que se vehiculaba agua fría a las camisas y retornaba y, aprovechando ese mismo circuito se podía con los mismos equipos de bombeo y de control, vehicular agua caliente, a circuitos dobles e independientes para poder hacer llegar a cualquier depósito agua fría o caliente indistintamente. Por hablar de algo, esta cambio supone: Exactamente el doble de instalación mecánica de tuberías, soportaje, calorifugado,…; se duplican las tarjetas de salidas a servoválvulas ya que se pasa de una sola servoválvula a 4 (2 para control de agua fría y caliente y otras 2 conmutadas a la salida para no mezclar circuitos). Se duplica la instalación eléctrica de válvulas de control y se incrementa en la conmutación de la entrada con la salida,… es decir, el presupuesto se amplía considerablemente debido a estas partidas, a lo que hay que sumar, que, el tiempo de trabajo de estas instalaciones oscila de los 15 días al mes y medio en todo el año.
De la misma manera que se desproporcionan los ratios por estos motivos, también veremos que se racionalizan y optimizan otros, como puede ser la utilización de las productoras de agua fría y caliente para elaboración y maloláctica, aprovechándose el resto del año (que tradicionalmente antes quedaban paradas) para la climatización de salas de barricas, dormitorios y almacenes (que en gran parte se hace extensiva a oficinas, despachos,…) En este “paquete” de control, se incorpora (y es una tendencia generalizada al día de la fecha), el control de las bombas de remontados (los depósitos ya suelen venir con la bomba incorporada). También el control sobre las hélices de descarga de pasta, los agitadores de los depósitos,…   La herramienta de trabajo (software), “Enocontrol®”, incluye amables máscaras para parametrizar e implantar en cada depósito estas curvas de remontados, incluso para visualizar la capacidad del mismo (si se ha instalado una sondas de presión, medidor ultrasónico o elemento de campo previsto para tal efecto,…).  El tratamiento de este gran número de señales, nos lleva a corroborar que la arquitectura que se viene implantando en estos últimos años e instalaciones, de momento, es la correcta. Se trata de una inteligencia central que “delega” en gestores de zona. Estos gestores, en función de la magnitud, son tarjetas electrónicas o autómatas y su cometido es: Recibir las órdenes de la inteligencia central (que es ni más ni menos la comunicación del autómata central con el ordenador del enólogo, quien detalla las consignas que quiere), ejecutarlas en su ámbito de actuación (2, 4 6 u 8 depósitos,…) comprobar que se han ejecutado y trasmitir nuevamente a la inteligencia central si su cumplimiento ha sido satisfactorio o se ha generado algún nivel de alarma (lo que se refleja en la consola de control no solo en la pantalla del PC sino además con un acusador óptico y acústico). Se pasa de los extensos y pesados cableados de elementos de campo hasta el PLC a cableados locales de éstos a la periferia distribuida. La interconexión de la inteligencia central con estas periferias locales distribuidas, se hace mediante redes de buses (Profibuses, AS-interfaces), mediante 2 hilos que son los que llevan la información y mando de todas las señales (así como otro de alimentación). A mi juicio, otra de las mejoras sustanciales (gracias a la bajada continua de precios en la electrónica) ha sido la sustitución de los sinópticos que reflejaban el estado de la bodega (válvulas abiertas, bombas de remontados en marcha, unidades, calderas,…) señalizadas tradicionalmente mediante led’s luminosos, por amplias pantallas TFT o plasma (generalmente de 42”). La ventaja es que las modificaciones ya no suponen el mecanizado del metacrilato del sinóptico, ni su nuevo serigrafiado,… las modificaciones se hacen en el PC y se visualizan los sinópticos en estas grandes pantallas. Otra de las grandes ventajas, la encuentro en el desarrollo de las comunicaciones por banda ancha. Las centrales de control quedan preparadas con un Teleservice que permite, a petición de la bodega, modificar los programas del autómata desde nuestras oficinas, sin necesidad de desplazar a campo a personal que factura horas de viaje, de implantación, dietas,…Evidentemente, las horas de oficina son más económicas que las del personal que se desplaza. Para este servicio, se necesita disponer en la consola de control que alberga el PLC, de una línea ADSL. Otro de los procesos que progresivamente nos piden integrar en el Programa Enocontrol®, es la estabilización del vino por proceso físico de enfriamiento, bien sea en superficie de cuerpo rascado, placas o métodos continuos, existen variables y registros que se incorporan, siempre y cuando se disponga de los elementos de medición en campo, tales como contadores de caudal (para el vino a tratar y para el vino ya tratado), como registros de temperatura (Tª entrada a recuperador de vino a tratar, Tª salida de vino de recuperador a rascador, Tª salida vino de rascador a isotermos, Tª vino tratado a recuperador, Tª salida vino del recuperador a nodrizas de embotellado,…) Además, se imponen los lazos de control con válvulas de modulación o variadores de frecuencia, (sonda, regulador-controlador-salida digital o analógica); el enólogo impone en el regulador la temperatura del vino a estabilizar. Si cuando sale el vino del estabilizador, no se cumple la Tª consignada, se procede a derivar parte del caudal a la aspiración de la bomba o bien se da señal a un variador de frecuencia que bajará las revoluciones de la bomba hasta que el vino que pase a los isotermos, lo haga a la temperatura consignada. A esto siguen las estadísticas que se solicitan de cantidades de vino a tratar y vino tratado (que permiten controlar las mermas del proceso), temperaturas de los caldos en las diferentes fases del proceso, días y horas de tratamiento.
Distinta filosofía es la que imprime el trasiego de vinos entre distintas naves de la bodega. Dependiendo de la envergadura de la bodega, el criterio de automatización puede ser muy distinto. Cuando se trata de un vinoducto, se han de implantar en las impulsiones de las bombas, contadores electromagnéticos fiables, con cabezales electrónicos, que trasmitan las señales analógicas y de pulsos a nuestro autómata. Lo que controlamos, puede ser, desde la velocidad de la bomba y su variabilidad en caudal (caso de disponer de variadores de frecuencia) al control de los volúmenes a trasegar. A partir de aquí, todos son implementaciones a la base: Si el destino final son los depósitos nodrizas de la embotelladora, podemos hacer que paren las bombas si los mismos disponen de indicadores de nivel de llenado. Si por el contrario el destino es un depósito de tipificación, haremos parar de la misma manera la bomba una vez esté lleno el depósito, pero además podremos ordenar la marcha y paro de los agitadores o su programación horaria. Cuando el caso es el de una bodega de tipificación, si bien la base es la misma, las variables se pueden multiplicar: Como casos desarrollados, podemos indicar que dependiendo del número de colectores por pasillo de depósitos y, del número de bombas, así serán las operaciones simultáneas que podamos ejecutar. El programa puede actuar en manual o en automático. El caudal se puede variar con potenciómetros sobre los variadores o por el propio programa, podemos trabajar a caudal constante, variable, a cantidades exactas,…Lo más normal suele ser confeccionar un menú origen y otro destino y marcar los litros de cada depósito que queremos sacar y el depósito destino de tipificación. El programa decidirá qué calle tomar, qué válvulas abrir y cerrar, qué bombas entrarán en marcha, qué caminos lógicos no ocupados vehicularán el vino,… así como otra suerte de operaciones simultáneas que se pueden estar desarrollando, decidas por el autómata (carga o descarga de una cisterna, envío a filtración, exportación o importación de salas de barricas, envío a embotellado,… El programa evita errores humanos, incluso en el modo de trabajo “manual”, no permitirá el arranque de una bomba, si reconoce que el camino marcado o depósitos destino,…. están ocupados. Por ultimo, nos vamos a ocupar del tratamiento del aire en naves de barricas, dormitorios y almacenes, que si bien popularmente se oye hablar de climatización y humectación, preferimos enunciarlo como arriba expresado, “tratamiento del aire” . Los equipos de producción de agua fría y caliente, son comunes y por lo general no coincidentes en fechas de uso, con los que utilizamos para el control de mostos en fermentación y maloláctica. Bien sea unidad enfriadora y resistencias de apoyo sobre el mismo depósito pulmón, bomba de calor, unidad de frío y caldera o cualesquiera productoras que se elijan, los circuitos se vehiculan a una o otra producción o se trabaja para las dos con salidas comunes. Las unidades climatizadoras, al igual que los depósitos de fermentación, pueden diseñarse a 2 o a 4 tubos, en función de las demandas o diseño que se establezca. Lo más generalizado es utilizar 4 tubos (impulsión y retorno de agua fría + impulsión y retorno de agua caliente), en la climatizadora de la sala de barricas, mas que nada para poder “controlar” la humedad. Más adelante, hablaremos de la humectación, si bien, queremos incidir en que no es lo mismo “humectar” que “controlar la humedad”. La filosofía es invariable, si bien las consignas han variado en los últimos años y según la experiencia, convergen a términos racionalizados. Esta filosofía que decimos “invariable”, no es otra que la de mover grandes volúmenes de aire a velocidades muy bajas. Las potencias frigoríficas variarán en poco, solamente se sobredimensionará la climatizadora, que no deja de ser un cajón de chapa con un ventilador. El por qué de esta aplicación es muy simple: La barrica “respira”. Si utilizamos fan coils (no regulables), los resultados son espectaculares ya que a grandes velocidades, enfrían rápidamente. Los efectos son nocivos ya que la velocidad genera evaporaciones excesivas en la madera. Otra puntualización importante (generalizando para las naves de barricas ya que botelleros y almacenes gozan de otro diseño más simple), es que, además de generar bajas velocidades en la sala de barricas, se ha de humectar y además, controlar esta humectación. De los primeros desarrollos que hicimos, muy conservadores, con consignas de 14ºC al 85% de humedad relativa, con el paso del tiempo se está generalizando el permitir subir a +17ºC y controlar la humedad entre un 80 y un 85%, en naves de barricas. Hemos visto desmontar varias instalaciones de fan coils, hemos visto salas de barricas que no hacen las renovaciones necesarias de aire y crean y procrean mohos en paredes, barricas y suelos, en fin, el estudio merece todo el celo necesario para su buen estado y funcionamiento. Las pérdidas de vino evaporado al aire por malos diseños, llegan a amortizar una instalación bien calculada, por cara que sea, en tan solo unos pocos meses. El ir a 4 tubos viene motivado porque, para controlar la humedad, hay que secar aire, humectar, enfriar,... e incluso en un momento dado hay que enfriar y calentar simultáneamente. La humectación se hace por medio de centralitas que reciben aire comprimido y agua, creando una nebulosa casi imperceptible, que, con el movimiento del aire que se crea en las renovaciones, se reparte homogéneamente por la nave. El índice de renovación, es fundamental para un buen diseño. Donde existe una puerta, existe contaminación de aire que entra de fuera. Por eso, renovamos y “metemos” aire en la nave pero aire que sabemos que está “tratado” en cuanto a temperatura y humedad y que, además, con esa leve sobrepresión, evitamos que no nos contamine el aire exterior a la nave que pudiera entrar.  La instalación de impulsión puede ser de distintos materiales y calidades. La manga textil permite una gran superficie de difusión, por ser casi toda su superficie útil, lo que permite bajar considerablemente las velocidades de impulsión, abarata su costo, su instalación, su soportaje,… la estética, queda al gusto de cada uno. El conducto circular en acero inoxidable, evidentemente es más caro, cuesta más su instalación, pero imprime una estética en algunos casos espectacular, si se integra con el diseño de la sala. Los dormitorios, se están calculando a 17ºC y nos movemos en la zona del 60 al 70% de humedad relativa, generalmente sin controlar, debido a las exigencias que confieren los corchos. Las instalaciones de conductos, tanto de impulsión como retorno, a veces se simplifican por estar camuflados entre las filas de jaulones apilados a gran altura. Por lo general, la instalación suele ser a dos tubos ya que se trata de que el dormitorio no sobrepase una temperatura determinada, más que de mantener una temperatura constante. Lo mismo ocurre con los almacenes, embotellados, … donde lo que se pretende es más funcionalidad y no sobrepasar temperaturas excesivas (condiciones de verano hasta 20º o además condiciones de invierno para no bajar de 15º, más que nada por el personal que pueda trabajar en las naves de embotellado,…). Toda la información de temperaturas y humedad, se visualiza en el programa Enocontrol® e, incluso, a petición del cliente, se puede telemandar desde la consola de control de la elaboración, si bien, al ser consignas fijas en la mayor parte de los casos, es más económico mantener los reguladores-controladores en los mismos cuadros de las climatizadoras y visualizar en el PC sin telemandar desde el mismo. Para concluir, comentar que si bien los cambios en este sector siempre han sido lentos, a veces reacios, conservadores y seguros, se puede afirmar que en estos 10 últimos años, se han saltado las normas y se ha progresado de forma “rápida”, entendiendo el término rápido como el que se puede adoptar debido a la idiosincrasia de este sector. El impulso que han impreso algunos técnicos del sector, ha sido decisivo en este cometido. DESCARGAR PONENCIA EN FORMATO WORD (archivo ZIP 176 kb.)
Oficinas: Circunvalación, 40 - Apdo. 441. 28850 Torrejón de Ardoz (Madrid)
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Una vez más recibo con sumo agrado esta oportunidad para participar con un artículo sobre la automatización, control y climatización de bodegas, que si bien en origen era algo puntual y esporádico, actualmente es una constante.
