Thesis DESARROLLO DE HERRAMIENTA DE ANÁLISIS ENERGÉTICO PARA EL PROCESO DE VINIFICACIÓN
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Date
2016
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Abstract
In this paper an energy analysis tool for wine-making process in Chilean industry is developed, which quantifies energy consumption by step and service, establishing higher energy costs bottlenecks, then identify opportunities for savings in refrigeration, electric motors, lighting and heating/cleaning. For each of these scenarios, various energy efficiency measures are presented with a general description of its technical and economic specifications, inviting to conduct an internal audit to specify these values. So, the proposal is a very important tool to assess the current performance of the company in terms of energy supplies, allowing to compare it with a more optimized process compared with other wineries.
For the design of the tool, an analysis of the winemaking industry in Chile is done, and then it is modeled based on Isla de Maipo winery of San Pedro Tarapaca Vina (VSPT).10 Thus energy yields are set by different stages and type of energy in order to build the modeling tool, then the validation of the tool is performed, in which the implementation of the tool is done by evaluation scenario for different sizes: small, medium and large, based on three criteria: quality, precision and reliability. Concluding that, for large size wineries in terms of the electric field have an error rate between 16 and 32%, compared to the other two sizes, with ranges of error rates of 41% to 77%, which is mainly due to the oversizing of production equipment, as its capabilities are used in a more optimized way with a higher production level. This leads to an adjustment of the tool by size in order to reduce this error rate between 10 and 55%, along with a decrease in the variability of these data (variance) from 0.017 to 0.002 and 0.023 to 0.006, for small and medium, respectively.
The results are presented as intermediate and final. The former are classified according to their energy use, stage of the winemaking process and type of wine (red and white), therefore to shape the final results that specify the rates of consumption and energy costs, to form the positioning of national and international benchmarking of the wine industry.
The final results of benchmarking, we can infer that in small wineries, Falernia's Limari winery has rates of real energy total costs and delivered by similar tool, 2.7 and 2.6 [KUSD / HL] respectively; therefore, it has a good energy management implemented; unlike Quintay's Casablanca winery and Tamaya's Limari winery, which have high rates of real energy costs, 9.1 and 9.4 [KUSD / HL], which optimized through energy efficiency measures proposed by the tool. Analyzing according the electric field in the wineries mentioned above, Quintay's Casablanca winery and Tamaya's Limari winery, also have a high rate of electrical energy cost and large cost savings opportunities, of 25,714 and 37,879 [USD], respectively.11 In the thermal area, the wineries with the highest thermal consumption are of 0.054 and 0.053 [MMBTU / HL] with much lower values of savings, 13 and 19 [USD], these are the Tamaya's Limari winery and Echeverria's Curico winery, proportionally.12
In medium-sized wineries, it is clear that in VSPT's Santa Elena winery there is a greater energy management built-in installation, because their rates of energy total costs are 2.4 and 1.2 [KUSD / HL], actual and theoretical results respectively; however, the Itata winery vineyard De Martino, has rates of 6.4 and 1.6 [KUSD / HL]13, actual and theoretical comparison. In the electric field, the winery of De Martino vineyard located in Itata, has a higher rate of consumption, with a value of 44 [kWh / HL] which results in an energy saving of 31,921 [USD]; however, St. Helena winery, VSPT, has an index of 17 [kWh / HL], but greater economic savings in energy cost of 189,731 [USD].14 And in the thermal field, the highest rate of consumption is also De Martino's Itata winery, amounting to 0.049 [MMBTU / HL], with energy savings of 145 [USD].15
For large wineries, it has a total cost energy rates value lower than 1.8 [KUSD / HL]. Where VSPT's Molina winery has a better energy management in the process of winemaking, 1.5 and 1.2 [KUSD / HL], actual and theoretical in each case. In VSPT's Maipo winery, the actual and theoretical total costs are 1.8 and 1.3 [KUSD / HL], respectively.16 Evaluating according to fields, in the electricity field follows that consumption rates range from 1.5 to 1.8 [kWh / HL], the last value is VSPT's Maipo winery, with potential savings of 239,757 [USD], achieving a decrease in electricity consumption rate to 1.1 [kWh / HL].17 Similarly, analyzing the thermal field, the same winery has the highest rate of consumption corresponding to 0.022 [MMBTU / HL], with an energy savings potential of 628 [USD], and mitigation consumption rate of 0.009 [MMBTU / HL].
En el presente trabajo se desarrolla una herramienta de análisis energético para proceso de vinificación en industria chilena, la cual permite cuantificar los consumos energéticos por etapa y servicio, estableciendo cuellos de botella de mayores costes energéticos, para luego definir oportunidades de ahorro en refrigeración, motores eléctricos, iluminación y calefacción/limpieza. Para cada uno de estos escenarios, se presentan diversas medidas de eficiencia energética, las cuales se describen en forma general en cuanto a las especificaciones técnicas y económicas, invitando a realizar una auditoria interna para precisar estos valores. Por lo que, la herramienta propuesta es muy importante para evaluar el comportamiento actual de la empresa en cuanto a suministros energéticos, permitiendo comparar con un proceso más optimizado y sus pares dentro del rubro vitivinícola. Para el diseño de la herramienta, se realiza un análisis de la vinificación en Chile, luego se modela en base a bodega de Isla de Maipo de Viña San Pedro Tarapacá (VSPT).1 De este modo se establecen rendimientos energéticos por etapa y tipo de energía, para construir la modelación de la herramienta, luego se realiza la validación de la herramienta, en donde se infiere que para la aplicación de la herramienta, ésta se realiza según escenario de evaluación para distintos tamaños: pequeña, mediana y grande, en base a tres criterios: calidad, precisión y fiabilidad. Concluyéndose que, para bodegas de tamaño grande, en cuanto al ámbito eléctrico, tienen un porcentaje de error entre 16 y 32%, comparado con los otros dos tamaños, que tienen rangos de porcentajes de error de 41% a 77%, lo cual se debe principalmente al sobredimensionamiento de los equipos de producción, ya que las capacidades de éstos, son utilizadas con mayor optimización a una mayor producción. Esto conlleva a un ajuste de la herramienta, por tamaño, disminuyéndose este porcentaje de error a valores entre 10 y 55%, además de una disminución de variabilidad de estos datos (varianza) 0,017 a 0,002 y 0,023 a 0,006, para pequeña y mediana, respectivamente. Los resultados son presentados como intermedios y finales. Los resultados finales generan los índices de consumo y costes energéticos, para conformar el posicionamiento del benchmarking nacional e internacional de la industria vitivinícola. Y los resultados intermedios, conformar a los resultados finales, y permiten un análisis energético más específico por ámbito eléctrico y térmico (usos), etapa, etapa del proceso de vinificación y tipo de vino (tinto y blanco). De los resultados finales, del benchmarking, se puede inferir que, en bodegas pequeñas, que la bodega Limarí de viña Falernia, tiene índices de costos totales energéticos real y entregado por herramienta similares, 2,7 y 2,6 [kUSD/HL], respectivamente; por lo que, tiene una buena gestión energética implementada; a diferencia de las bodegas Casablanca de viña Quintay y bodega Limarí de viña Tamaya, las cuales tienen altos índices de costos energéticos reales, 9,1 y 9,4 [kUSD/HL], las cuales optimizarse a través de las medidas de eficiencia energética propuestas por la herramienta. Analizando según ámbito, en cuanto al eléctrico las bodegas mencionadas anteriormente, Casablanca de viña Quintay y Limarí de viña Tamaya, también poseen un alto índice de costo energía eléctrica y grandes oportunidades de ahorro, de 25.714 y 37.879 [USD], respectivamente.2 En ámbito térmico, las bodegas con mayor índice de consumo térmico de 0,054 y 0,053 [MMBTU/HL] con valores mucho menores de ahorro, de 13 y 19 [USD], éstas son las bodegas Limarí de viña Tamaya y Curicó de viña Echeverría, proporcionalmente. 3 En bodegas de tamaño mediano, se desprende que la bodega Santa Helena de VSPT, existe una mayor gestión energética incorporada en su instalación, debido a que sus índices de costos totales energéticos son 2,4 y 1,2 [kUSD/HL], resultados real y teórico respectivamente; sin embargo, la bodega Itata de viña De Martino, tiene índices de 6,4 y 1,6 [kUSD/HL], real y teórico comparativamente.4 En ámbito eléctrico, la bodega localizada en Itata de viña De Martino, tiene un mayor índice de consumo, con un valor de 44 [kWh/HL] el cual se traduce en un ahorro energético de 31.921 [USD]; sin embargo, la bodega Santa Helena, de VSPT, tiene un índice de 17 [kWh/HL], pero un mayor ahorro económico del costo energético, de 189.731 [USD]. 5, Y en ámbito térmico, el mayor índice de consumo también es en bodega Itata de viña De Martino, que asciende a 0,049 [MMBTU/HL], con un ahorro energético de 145 [USD].6 Para bodegas de tamaño grande, tiene índices de costos totales energéticos menor valor a 1,8 [kUSD/HL]. En donde la bodega Molina de VSPT tiene una mejor gestión energética en su proceso de vinificación, 1,5 y 1,2 [kUSD/HL], real y teórico en cada caso. En bodega Maipo de VSPT, los costos totales real y teórico de 1,8 y 1,3 [kUSD/HL], respectivamente.7 Evaluando según ámbito, en el eléctrico se infiere que los índices de consumos varían entre 1,5 a 1,8 [kWh/HL], el último valor corresponde a bodega Maipo de VSPT, con un potencial ahorro de 239.757 [USD], lográndose una disminución de su índice de consumo eléctrico a 1,1 [kWh/HL].8 Igualmente, analizando el ámbito térmico, esta misma bodega tiene el mayor índice de consumo correspondiente a 0,022 [MMBTU/HL], con un potencial ahorro energético de 628 [USD], y una mitigación del índice de consumo de 0,009 [MMBTU/HL].
En el presente trabajo se desarrolla una herramienta de análisis energético para proceso de vinificación en industria chilena, la cual permite cuantificar los consumos energéticos por etapa y servicio, estableciendo cuellos de botella de mayores costes energéticos, para luego definir oportunidades de ahorro en refrigeración, motores eléctricos, iluminación y calefacción/limpieza. Para cada uno de estos escenarios, se presentan diversas medidas de eficiencia energética, las cuales se describen en forma general en cuanto a las especificaciones técnicas y económicas, invitando a realizar una auditoria interna para precisar estos valores. Por lo que, la herramienta propuesta es muy importante para evaluar el comportamiento actual de la empresa en cuanto a suministros energéticos, permitiendo comparar con un proceso más optimizado y sus pares dentro del rubro vitivinícola. Para el diseño de la herramienta, se realiza un análisis de la vinificación en Chile, luego se modela en base a bodega de Isla de Maipo de Viña San Pedro Tarapacá (VSPT).1 De este modo se establecen rendimientos energéticos por etapa y tipo de energía, para construir la modelación de la herramienta, luego se realiza la validación de la herramienta, en donde se infiere que para la aplicación de la herramienta, ésta se realiza según escenario de evaluación para distintos tamaños: pequeña, mediana y grande, en base a tres criterios: calidad, precisión y fiabilidad. Concluyéndose que, para bodegas de tamaño grande, en cuanto al ámbito eléctrico, tienen un porcentaje de error entre 16 y 32%, comparado con los otros dos tamaños, que tienen rangos de porcentajes de error de 41% a 77%, lo cual se debe principalmente al sobredimensionamiento de los equipos de producción, ya que las capacidades de éstos, son utilizadas con mayor optimización a una mayor producción. Esto conlleva a un ajuste de la herramienta, por tamaño, disminuyéndose este porcentaje de error a valores entre 10 y 55%, además de una disminución de variabilidad de estos datos (varianza) 0,017 a 0,002 y 0,023 a 0,006, para pequeña y mediana, respectivamente. Los resultados son presentados como intermedios y finales. Los resultados finales generan los índices de consumo y costes energéticos, para conformar el posicionamiento del benchmarking nacional e internacional de la industria vitivinícola. Y los resultados intermedios, conformar a los resultados finales, y permiten un análisis energético más específico por ámbito eléctrico y térmico (usos), etapa, etapa del proceso de vinificación y tipo de vino (tinto y blanco). De los resultados finales, del benchmarking, se puede inferir que, en bodegas pequeñas, que la bodega Limarí de viña Falernia, tiene índices de costos totales energéticos real y entregado por herramienta similares, 2,7 y 2,6 [kUSD/HL], respectivamente; por lo que, tiene una buena gestión energética implementada; a diferencia de las bodegas Casablanca de viña Quintay y bodega Limarí de viña Tamaya, las cuales tienen altos índices de costos energéticos reales, 9,1 y 9,4 [kUSD/HL], las cuales optimizarse a través de las medidas de eficiencia energética propuestas por la herramienta. Analizando según ámbito, en cuanto al eléctrico las bodegas mencionadas anteriormente, Casablanca de viña Quintay y Limarí de viña Tamaya, también poseen un alto índice de costo energía eléctrica y grandes oportunidades de ahorro, de 25.714 y 37.879 [USD], respectivamente.2 En ámbito térmico, las bodegas con mayor índice de consumo térmico de 0,054 y 0,053 [MMBTU/HL] con valores mucho menores de ahorro, de 13 y 19 [USD], éstas son las bodegas Limarí de viña Tamaya y Curicó de viña Echeverría, proporcionalmente. 3 En bodegas de tamaño mediano, se desprende que la bodega Santa Helena de VSPT, existe una mayor gestión energética incorporada en su instalación, debido a que sus índices de costos totales energéticos son 2,4 y 1,2 [kUSD/HL], resultados real y teórico respectivamente; sin embargo, la bodega Itata de viña De Martino, tiene índices de 6,4 y 1,6 [kUSD/HL], real y teórico comparativamente.4 En ámbito eléctrico, la bodega localizada en Itata de viña De Martino, tiene un mayor índice de consumo, con un valor de 44 [kWh/HL] el cual se traduce en un ahorro energético de 31.921 [USD]; sin embargo, la bodega Santa Helena, de VSPT, tiene un índice de 17 [kWh/HL], pero un mayor ahorro económico del costo energético, de 189.731 [USD]. 5, Y en ámbito térmico, el mayor índice de consumo también es en bodega Itata de viña De Martino, que asciende a 0,049 [MMBTU/HL], con un ahorro energético de 145 [USD].6 Para bodegas de tamaño grande, tiene índices de costos totales energéticos menor valor a 1,8 [kUSD/HL]. En donde la bodega Molina de VSPT tiene una mejor gestión energética en su proceso de vinificación, 1,5 y 1,2 [kUSD/HL], real y teórico en cada caso. En bodega Maipo de VSPT, los costos totales real y teórico de 1,8 y 1,3 [kUSD/HL], respectivamente.7 Evaluando según ámbito, en el eléctrico se infiere que los índices de consumos varían entre 1,5 a 1,8 [kWh/HL], el último valor corresponde a bodega Maipo de VSPT, con un potencial ahorro de 239.757 [USD], lográndose una disminución de su índice de consumo eléctrico a 1,1 [kWh/HL].8 Igualmente, analizando el ámbito térmico, esta misma bodega tiene el mayor índice de consumo correspondiente a 0,022 [MMBTU/HL], con un potencial ahorro energético de 628 [USD], y una mitigación del índice de consumo de 0,009 [MMBTU/HL].
