Colectores solares para calentamiento de agua, en proceso de vinificación

UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA Casa Central Valparaíso - Chile

“Estudio de factibilidad técnico-económica de una instalación solar para calentamiento de agua aplicado al proceso de fabricación del vino” Empresa William Cole Vineyards

Álvaro Javier Valdivia Samson
MEMORIA DE TITULACIÓN PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICO INDUSTRIALProfesor Guía: Sr. Pedro Sarmiento Martínez

Profesor Co-Referente: Sr. Andrés Olivares

Octubre de 2010

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DEDICATORIA

Dedicado a…

Dios y María, que me han dado tanto… mi padre Héctor y mi madre Jeannette, a mis hermanos y sobrino. a Rosa y Perla, a Juan, Ivonne Ana y Harold. a profesores del colegio y universidad. a mis amigos y compañeros de casa. a la psicóloga y asistentesocial. a Elizabeth. a las “profes”. a los que me ayudaron en este trabajo.

En un momento que siempre guardaré ya casi al llegar tu día, dejaste de lado esas cuatro ruedas… y tomaste las alas…

Dedicado a ti.

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RESUMEN

La utilización de energía solar resulta atractiva de evaluar pues inmediatamente se le asocia con ahorros en el uso de combustibles y beneficios para el medioambiente. Más aún cuando es considerada para una empresa vitivinícola, la cual forma parte de una de las industrias estrella de nuestro país. Sin embargo, su implementación correcta requiere investigación y una adecuada planificación. El presente trabajo comienza planteando los objetivos de conocer el proceso general de fabricación del vino, evaluar las necesidades de agua caliente de la empresa, yluego establecer una propuesta de instalación de colectores solares planos. Para conocer los procesos involucrados, ha sido necesario investigar en bibliografía disponible y luego comprobar las similitudes o modificaciones que en forma interna realiza la empresa, junto con observar los diversos equipos e instalaciones y sus respectivas funciones. El paso siguiente consistió en obtener informaciónacerca del gasto de combustible producido a raíz de los procesos que ocupan agua caliente, recurriendo a dos fuentes principales: el registro general de gasto de gas, y mediciones directas a los procesos. Los datos se han compilado, analizado y contrastado para obtener una estimación confiable de la demanda de agua y energía para calentarla. Para comenzar a definir la ingeniería básica delproyecto, ya disponiendo de las estimaciones de demanda, se recurre a métodos para dimensionamiento adecuado de una instalación solar, comenzando por el área colectora y siguiendo con el resto de los equipos necesarios, junto con tener en cuenta limitaciones y exigencias. Los análisis en las diferentes etapas han dado como resultado un lay-out general o ingeniería básica de la planta de colectoressolares, junto con un adecuado análisis de costos y beneficios económicos. La primera conclusión es que técnicamente sí es posible plantear la alternativa solar para calentamiento de agua en esta empresa, y serían convenientes estudios económicos adicionales. De todos modos, el análisis económico apunta a la posibilidad de mejorar o buscar ahorros en ciertos aspectos que harían conveniente al proyectocon un período de amortización de 5 años. v

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ABSTRACT

The using of solar energy turns attractive to be assessed because immediately is associated to saving in fuel and benefits for environment. All the more when it is considered for a wine company, that belongs to one emblematic industry in our country. However, the correct implementation requires investigation and a proper planning.This work starts by presenting the aims of know the general winemaking process, to assess the company’s hot water needs, and then make a proposal about a flat solar collectors’ plant. To know the involved processes, it has been necessary to investigate in available bibliography and then to verify the similarities or modifications that internally the company realizes, together to observing the...