Diseño de un Sistema de Climatización para una Bodega Robotizada. Situación Inicial y Condicionantes Ambientales

La bodega en cuestión se ubica en una región de España con un clima cálido y húmedo, similar al del sureste peninsular, B4 según el Código Técnico de la Edificación, donde en verano las temperaturas pueden superar los 35°C de temperatura seca, con una temperatura húmeda coincidente superior a los 20ºC. Estas condiciones generan un entorno poco favorable para la conservación del vino, lo que requiere un control preciso de la temperatura y humedad dentro de la bodega.

En el proceso de vinificación, la climatización desempeña un papel crucial en varias etapas, incluyendo la fermentación, maduración y almacenamiento del vino. Durante la fermentación, la temperatura debe mantenerse en rangos específicos (15-18°C para vinos blancos y 22-28°C para tintos) para controlar la actividad de las levaduras y evitar alteraciones en el perfil organoléptico. En la maduración, especialmente si se emplean barricas de roble, la estabilidad térmica es fundamental para garantizar una evolución controlada del vino. Finalmente, en la fase de almacenamiento y embotellado, mantener una humedad relativa del 50-70% es clave para evitar la oxidación prematura del corcho y la evaporación del vino.

Antes de la implementación del nuevo sistema de climatización, se observaban fluctuaciones térmicas significativas, con temperaturas que oscilaban entre los 25°C y los 35°C, lo que podía comprometer la estabilidad de los vinos almacenados. Además, el sistema de ventilación existente no era adecuado para garantizar la calidad del aire requerida para la conservación del vino.

Otro factor importante era la presencia de maquinaria robotizada para el manejo y almacenamiento de barricas y botellas. Estos equipos generan calor adicional y requieren un ambiente controlado para operar de manera eficiente sin sobrecalentarse.

Condiciones Ambientales Objetivo

El proyecto de climatización buscaba alcanzar los siguientes objetivos:

• Mantener una temperatura estable entre 18°C y 24°C, con una tolerancia máxima de ±1°C.
• Controlar la humedad relativa en un rango de 50% a 65% para evitar la evaporación del vino y preservar la integridad de los corchos.
• Garantizar una renovación del aire acorde con los estándares UNE-EN 13779 o la más actual UNE-EN 16798 de 2018, asegurando una calidad de aire adecuada sin contaminación de partículas ni proliferación de microorganismos.
• Optimizar el consumo energético a través de la selección de equipos eficientes y un diseño adecuado de los conductos de distribución de aire.

Retos del Proyecto

Los principales desafíos encontrados durante el diseño del sistema fueron:

• Cálculo preciso de la carga térmica: Considerando tanto las condiciones climáticas exteriores como las fuentes de calor internas (fermentación, maquinaria y luminarias).
• Selección de equipos adecuados: Garantizando eficiencia energética y compatibilidad con el espacio disponible.
• Diseño del sistema de distribución de aire: Optimizar la ubicación de las Unidades de Tratamiento de Aire (UTA) así como la difusión, para asegurar una climatización uniforme.
• Cumplimiento de normativas: Asegurar que el diseño cumpla con los estándares de almacenamiento y conservación de vinos.

Solución Adoptada

Para resolver estos desafíos, se implementó un sistema de climatización basado en:

Equipos Principales

• Enfriadoras de agua (Chillers): Se instalaron cuatro chillers de 150 kW cada uno, con refrigerante R-290, un refrigerante natural y alta eficiencia energética. Cada chiller cuenta con compresores de tipo scroll y condensadores enfriados por aire, garantizando un coeficiente de rendimiento (COP) superior a 3,5.

• Unidades de Tratamiento de Aire (UTA): Se seleccionaron diez UTA con capacidad de caudal de 8.000 m³/h cada una, equipadas con baterías de enfriamiento, recuperación de energía del aire de extracción, posibilidad de free-cooling y filtros (G4 y + F7) en extracción y (G4+F7+F9) en impulsión, para garantizar la calidad del aire y evitar acumulación de partículas en el espacio de almacenamiento.

• Sistema hidrónico: Compuesto por cinco bombas centrífugas de caudal variable con variadores de frecuencia, optimizando el consumo eléctrico según la demanda de refrigeración. La distribución del agua fría se realiza mediante tuberías de acero inoxidable con aislamiento térmico de espuma elastomérica.

Diseño del Sistema de Distribución de Aire

• Conductos de aire: Fabricados en chapa galvanizada según la norma UNE-EN 1507, con aislamiento térmico de lana mineral y revestimiento exterior de aluminio para minimizar pérdidas energéticas.
• Difusores y rejillas: Diseñados para una distribución homogénea del aire, evitando estratificación térmica. Se incorporaron difusores de desplazamiento para mejorar la eficiencia en la distribución del aire climatizado.
• Control de presión diferencial: Implementación de sensores en los conductos para regular el caudal de aire en función de la carga térmica real, con una precisión de ajuste de ±0,2 Pa.

Factores Decisorios para la Solución Propuesta

Para la elección del sistema de climatización, se analizaron las siguientes variables:

• Eficiencia energética: La selección de chillers con COP >3,5 y el uso de variadores de frecuencia permiten un ahorro energético del 25% en comparación con soluciones convencionales.
• Compatibilidad con el espacio disponible: Se optó por chillers de condensación por aire, evitando la necesidad de torres de enfriamiento y reduciendo el espacio de instalación.
• Normativas aplicables: Aunque técnicamente no es un acondicionamiento para confort humano y no le es de aplicación el RITE, se respetó en todo lo que le era de aplicación. Se adoptaron las directrices de la norma UNE-EN 12831 para cálculo de cargas térmicas y UNE-EN 13779 + UNE-EN 16798  para calidad del aire en bodegas.
• Coste operativo y mantenimiento: Se priorizaron equipos de fácil mantenimiento y con monitoreo remoto a través del sistema SCADA.

Control y Automatización

• Sistema de control centralizado: Dotado de sensores de temperatura, humedad y CO₂, permitiendo la gestión inteligente del sistema mediante algoritmos de optimización predictiva.
• Variadores de frecuencia: Aplicados a bombas y ventiladores, permitiendo una modulación eficiente del caudal de aire y agua helada.
• Supervisión remota: Implementación de un sistema SCADA que permite monitorización y ajuste en tiempo real de los parámetros de operación.

Conclusiones

La implementación del sistema de climatización ha permitido:

• Mantener una temperatura estable en el rango de 18°C a 24°C con una variabilidad máxima de ±1°C.
• Controlar la humedad relativa entre 50% y 65%, evitando condensaciones o excesiva sequedad.
• Reducir el consumo energético en un 25% respecto a sistemas de climatización convencionales.
• Garantizar una renovación de aire adecuada con filtración de partículas conforme a UNE-EN 13779 + UNE-EN 16798
• Optimizar la operación de la bodega robotizada, asegurando el correcto funcionamiento de los equipos sin riesgos de sobrecalentamiento.

Con esta solución, se ha conseguido un ambiente controlado y altamente eficiente, cumpliendo con las normativas españolas y los estándares europeos de climatización para bodegas.

Referencias:

• UNE-EN 13779: Calidad del aire en edificios.
• UNE-EN 12831: Cálculo de cargas térmicas.
• UNE-EN 1507: Ventilación de edificios. Conductos de aire de chapa metálica. 
• UNE-EN 16798: Eficiencia energética en los edificios. Ventilación
• Organización Internacional de la Viña y el Vino (OIV): Recomendaciones sobre almacenamiento y conservación del vino.

(*) Agradecimientos a los equipos profesionales de Intarcon y Evair

Si tienes cualquier necesidad en el diseño del proyecto o la ejecución para tu industria que requiera de procesos de frío y calor, teniendo en cuenta cómo afectan los factures ambientales y condicionantes a tener en cuenta, contáctanos. Puedes visitarnos en www.prointer.com, o escribirnos a info@prointer.es o llamarnos al 966 65 16 15  para más información.