Caracterización de las condiciones higrotérmicas en bodegas catedral para la crianza de vino generoso

Los vinos de Jerez, amparados por las Denominaciones de Origen Jerez-Xérès-Sherry y Manzanilla-Sanlúcar de Barrameda, presentan la singularidad de la crianza biológica. A diferencia de los vinos tradicionales, la crianza biológica requiere de la presencia de microorganismos, principalmente ciertas variedades de levaduras, que forman una capa en la superficie del vino conocida como velo de flor. Este proceso, extremadamente sensible, requiere de unas condiciones ecológicas muy limitadas en cuanto a temperatura, humedad y ventilación. El proceso de crianza de los vinos de Jerez tiene lugar en unos edificios conocidos como "bodegas Catedral". Estas construcciones, algunas de ellas centenarias, han sido propuestas por numerosos autores como un excelente ejemplo de edificios de consumo de energía casi nulo, ya que permiten, gracias a sus características arquitectónicas singulares, el mantenimiento de las condiciones ambientales requeridas para la crianza biológica sin ningún tipo de sistema mecánico de climatización. Esta tesis tiene por objeto caracterizar las condiciones higrotérmicas para la crianza biológica bajo velo de flor. Para ello, en una primera etapa, fue necesario hacer un extenso estudio bibliográfico de las condiciones ecológicas necesarias para el correcto desarrollo del velo de flor, así como de las características constructivas de las bodegas en las que se produce. Paralelamente, se monitorizó durante varios años el ambiente higrotérmico de varias bodegas de diversas características constructivas (tradicionales y modernas), donde se elaboran vinos de Jerez de calidad reconocida, principalmente de tipo Manzanilla, ubicadas todas ellas en la localidad de Sanlúcar de Barrameda. Se instalaron decenas de sensores de temperatura y humedad distribuidos en diferentes zonas del interior y exterior de las bodegas. Los millones de datos generados fueron analizados a través de estadística descriptiva, histogramas de frecuencia y diagramas psicrométricos de las variaciones de temperatura y humedad relativa. Además, se analizaron otros factores como la estabilidad, estratificación, uniformidad y amortiguamiento en el interior. Los resultados ponen de manifiesto las peculiaridades de la crianza biológica y las diferencias con la crianza tradicional de otros vinos, como son: importantes variaciones de temperatura a lo largo del año, menor estabilidad debido a la necesidad de ventilación constante o una elevada estratificación vertical, esta última especialmente en primavera y verano. Por otra parte, se observa que el ambiente interior de la zona dedicada a la crianza está fuera de los rangos de confort descritos por la bibliografía enológica durante períodos prolongados de tiempo (en el caso más extremo, el 96% del tiempo fuera del intervalo recomendado). Por esta razón, se propone un diagrama psicrométrico con los intervalos mensuales de confort de referencia, lo que debería ser una herramienta muy útil para la industria vinícola, con el fin de controlar y garantizar el desarrollo del velo de flor durante el proceso de crianza biológica. En una segunda parte, sobre una de estas bodegas, en la que se produce uno de los vinos de mayor prestigio internacional, se desarrolló por primera vez un modelo de simulación energética mediante el programa DesignBuilder. El modelo fue validado con dos años de datos experimentales, obteniendo un coeficiente de determinación (R2) del 96% para valores horarios y del 99% con promedios diarios. El modelo desarrollado es una herramienta de utilidad para analizar propuestas de mejora del desempeño de estos edificios. Por último, se simuló el modelo modificando las condiciones climáticas exteriores para un escenario de cambio climático, aplicando para ello métodos de morfismo para la transformación de los datos meteorológicos en base a las predicciones del Modelo General de Circulación (GCM, por sus siglas en ingles) de Hadley Center Climate (HadCM3) para un escenario de emisiones medias-altas (A2), según el “Informe Especial” de “El Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático” (IPCC, por sus siglas en ingles). Los resultados de la transformación de una serie histórica de 9 años muestran que, para el año 2050, la temperatura en la zona de crianza superaría el límite de confort durante el 19% del año, llegando incluso hasta el 34% en años cálidos, comprometiendo la supervivencia de los microorganismos implicados ABSTRACT Sherry wines, covered by the "Jerez-Xérès-Sherry" and "Manzanilla-Sanlúcar de Barrameda" Designations of Origin, have the singularity of biological ageing. Unlike traditional wines, biological ageing requires the presence of micro-organisms, mainly certain varieties of yeast, which form a layer on the surface of the wine known as "veil of flor". This extremely sensitive process requires very limited ecological conditions in terms of temperature, humidity and ventilation. The ageing process for Sherry wine takes place in buildings known as Cathedral warehouses. These buildings, some of which are hundreds of years old, have been proposed by numerous authors as an excellent example of Nearly-Zero Energy Buildings, as they allow, thanks to their unique architectural characteristics, the maintenance of the environmental conditions required for biological ageing without any type of mechanical heating/cooling system. The aim of this thesis is to characterize the hygrothermal conditions for biological ageing under flor. To do this, in a first stage, it was necessary to carry out an extensive bibliographic study of the ecological conditions necessary for the correct development of the veil, as well as the constructive characteristics of the cellars in which it is produced. At the same time, the hygrothermal environment of several wineries of different constructive characteristics (traditional and modern), where Sherry wines of recognized quality are produced, mainly of the "Manzanilla" type, all located in the town of Sanlúcar de Barrameda, were monitored for several years. Dozens of temperature and humidity sensors were installed in different areas inside and outside the wineries. The millions of data generated were analyzed through descriptive statistics, frequency histograms and psychrometric diagrams of temperature and relative humidity variations. In addition, other factors such as stability, stratification, uniformity and damping in the interior were analyzed. The results show the peculiarities of biological ageing and the differences with the traditional ageing of other wines, such as: significant temperature variations throughout the year, lower stability due to the need for constant ventilation or high vertical stratification, the latter especially in spring and summer. On the other hand, it is observed that the interior environment of the ageing area is outside the comfort ranges described by the wine literature for prolonged periods of time (in the most extreme case, 96% of the time outside the recommended range). For this reason, a psychrometric diagram with reference monthly comfort intervals is proposed, which should be a very useful tool for the wine industry, in order to control and guarantee the development of the veil of flor during the biological ageing process. In a second part, an energy simulation model was developed for the first time for one of these wineries, which produces one of the most internationally renowned wines, using the DesignBuilder software. The model was validated with two years of experimental data, obtaining a coefficient of determination (R2) of 96%, for hourly values, and 99% with daily averages. The model developed is a useful tool for analyzing proposals to improve the performance of these buildings. Finally, the model was simulated by modifying the outdoor climatic conditions for a climate change scenario, applying "morphing" methods for the transformation of the weather data based on the predictions of the Hadley Center Climate General Circulation Model (HadCM3) for a medium-high emissions scenario (A2), according to the Special Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). The results of the transformation of a 9-year time series show that by 2050 the temperature in the ageing zone would exceed the comfort limit for 19% of the year, and up to 34% in warm years, compromising the viability of micro-organisms involved in biological ageing. By the end of the century, the prediction is even worse.