Ahorro de energía mediante la regulación de los equipos de climatización

Regulación de los equipos de climatización: Ventilación / Refrigeración.

La ventilación tiene por objeto: aportar oxígeno al interior de la nave, eliminar CO2, polvo y otros gases, eliminar vapor de agua producido por la respiración y las heces y controlar la temperatura del alojamiento.

Para ello se emplean diferentes sistemas de ventilación:

• Ventilación natural: consiste en el manejo de ventanas manuales o automáticas para renovar el aire del interior de la nave aprovechando la velocidad y presión que el aire ejerce sobre la nave. Su principal ventaja es el ahorro de energía y la baja inversión en equipos, sin embargo son difíciles de gestionar.

• Ventilación dinámica: se realiza con la ayuda de ventiladores que mueven el aire necesario en cada fase de la producción. Con este tipo de ventilación se consigue una buena gestión del ambiente e independiente de la climatología, pero requiere una mayor inversión inicial y un mayor consumo energético.

Para lograr un buen control de la ventilación dinámica en las diferentes salas de una explotación y atendiendo a las necesidades de los animales a lo largo de su crecimiento, es necesario instalar buenas cajas electrónicas de programación, o comúnmente llamadas “reguladores”, y conocer su funcionamiento.

Regulación electrónica de las entradas de aire en la explotación.

El valor de los caudales de ventilación disminuye con la tensión aplicada sobre los bornes del ventilador. Evitar el derroche de energía a través de la ventilación pasa obligatoriamente por ajustar correctamente los caudales mínimos de renovación. La tensión correspondiente a los caudales mínimos de los reguladores debe ajustarse a valores superiores a 70 voltios. De esta forma se evita el recalentamiento del motor y se mejora la eficiencia de la energía consumida.

Los ventiladores utilizados en las naves de porcino son generalmente del tipo helicoidal y monofásico.

Esto permite variar la velocidad de giro de sus aspas empleando reguladores digitales a un precio muy asequible.
En porcino se instalan caudales de ventilación muy bajos con relación a la avicultura de engorde (broilers), y en la mayoría de los casos, un único ventilador debe atender las necesidades mínimas y máximas de cada lote. Esto obliga a utilizar reguladores digitales, que varían el caudal linealmente, con muy buenos resultados. Además, las naves de maternidad y posdestete se diseñan en habitaciones o salas, para alojar pequeños lotes homogéneos de animales, lo que contribuye a una demanda de caudales totales muy bajos.

Por ejemplo:


Salvo en instalaciones muy grandes de cerdas reproductoras y cerdos de engorde, no es recomendable la instalación de ventiladores trifásicos de gran caudal, dado que funcionan “todo o nada”, y no es posible su regulación salvo con variadores de frecuencia. Sin embargo, desde el punto de vista del consumo son muy interesantes, ya que, para mover el mismo caudal de aire, consumen un 40-45% menos de energía, como se puede ver en el cuadro siguiente:

Funcionamiento de los reguladores de ventilación

Los reguladores representan para el ganadero el elemento programable a su voluntad para intentar conseguir unos parámetros de calidad ambiental adecuados: temperatura, humedad relativa, bajas concentraciones de gases nocivos (CO2, Amoniaco, etc.).

Equipos de regulación de la ventilación de una granja porcina.

En el mercado existe una amplia oferta de reguladores, con mucha variación de funciones según marcas y precios. Como mínimo deben tener incorporadas las siguientes:

a) Temperatura de consigna. Representa la principal función a programar: por debajo de dicha temperatura, los ventiladores funcionarán a la ventilación mínima programada (caudal mínimo), mientras que por encima de la misma, se produce una aceleración de los ventiladores proporcional al aumento de la temperatura.

b) Banda de aceleración. Número de grados por encima de la temperatura de consigna en que el ventilador se posiciona en su velocidad máxima. Cuando la temperatura de la nave se sitúa entre la temperatura de consigna y la temperatura de consigna más la banda, el ventilador funciona a un régimen intermedio. Cuanto mayor es el número de grados programados en la banda, la aceleración de ventilador se produce de forma más lenta cuando sube la temperatura de la nave.

Esta banda de aceleración debe programarse entre 4 y 80C. En este tramo, el elegir una u otra temperatura tiene muy poca incidencia sobre la variación de la temperatura media de la nave. Cuando se producen cambios bruscos de temperatura, sobre todo con temperaturas frías si que es más conveniente aumentar el valor de la banda, para ralentizar o suavizar la aceleración del ventilador.

c) Ventilación mínima y máxima. Son los niveles de renovación de aire necesarios para cubrir las necesidades vitales de los animales. La programación en los reguladores se suele realizar en porcentaje (% sobre la ventilación máxima).

Ajuste de las cajas de regulación.

El caudal máximo se obtiene a 220 voltios y a partir de ahí disminuye al reducirse la tensión aplicada. Para evitar el recalentamiento de la bobina del ventilador, la tensión correspondiente al caudal mínimo debe ser superior a 70 voltios. Es importante tener calibrado el regulador de forma que los caudales mínimos correspondan a 75 voltios y los máximos a 220 voltios. Normalmente, los fabricantes de reguladores ajustan los 75 voltios al valor de 10-15% de ventilación mínima.

Según Rousseau y Dutertre (1992), un ventilador sometido a una tensión entre 70 y 220 voltios, varía el caudal de media de 1 a 5, mientras que las necesidades de los animales: lechones y cebo, varían de 1 a 10.
Para limitar las perdidas térmicas en invierno a través de la ventilación, es muy importante respetar los caudales de instalación recomendados. Dado que existe un importante desfase entre necesidades y lo que los ventiladores pueden ofrecer, va a ser necesario frenar el caudal de ventilación para no producir una sobreventilación.

Por ejemplo, y para el caso concreto del porcino, en posdestete y cebo, donde las necesidades varían de 1 a 10, entre las mínimas de los animales recién entrados y las máximas en el momento de la salida, va a dar lugar en invierno a un exceso de ventilación, que puede ocasionar:

•Una temperatura muy baja en cebo.
•Un gasto excesivo de calefacción en posdestete. Por ello, es necesario utilizar en invierno sistemas defreno de la salida de aire en las chimeneas de extracción (tajaderas).

Programación de caudales mínimos en porcino

Posdestete. Se ha de programar un caudal mínimo ascendente según los cuadros siguientes:

Engorde. Normalmente, no es necesario programar un caudal mínimo ascendente a la par que aumentan de peso los animales, ya que a su vez aumenta el calor producido por los mismos y la temperatura de la sala y por tanto el porcentaje de ventilación.

En el engorde lo más importante es programar bien la temperatura deseada o de consigna. Si el aire presenta mucha humedad, es mejor bajar algo la temperatura de consigna para aumentar un poco la ventilación y evitar condensaciones.

Es también muy interesante, en invierno, calentar la nave o las salas antes de la entrada de los animales y en el curso de las dos primeras semanas. Esto evitaría problemas derivados de tener que ventilar poco para no enfriar a los animales y se obtendrían en la sala temperaturas alrededor de 22ºC en el peor caso.

Maternidad y Gestación. Programar durante todo el tiempo la ventilación mínima instalada (15%) a 75 V. Si en invierno se observa el ambiente cargado se puede eventualmente subir dicha ventilación mínima.

Las necesidades de ventilación a instalar en las salas de porcino deben estar entre estos límites:

Los caudales mínimos a programar (m3/h·animal), según tipo, peso y edad del porcino, deben ser:
Las temperaturas de consigna recomendadas según los estados fisiológicos de los animales son:

Calefacción

En la producción intensiva porcina, se aplican sistemas de calefacción en ciertas fases de la producción: en naves de maternidad y posdestete.

Se recomienda instalar una potencia de calefacción de 40-50 W/lechón en posdestete. En maternidad, es suficiente la instalación de una placa de calefacción de suelo de 120 W con una lámpara de infrarrojos de 180W.

Los tipos de calefacción más empleados son:

• Calefacción ambiente: mediante aerotermos o tubos de agua caliente, que se regulan todo o nada (on-off).

• Calefacción por radiación: radiantes eléctricos, que se regulan de forma progresiva, con una banda de unos 2ºC.

• Calefacción en suelo: por placas eléctricas o de agua caliente, que se regulan progresivamente las eléctricas y todo-nada las de agua.

Radiantes de aletas por agua caliente.

Se recomienda emplear sistemas de regulación de la calefacción, con sondas ambiente o en placa, así como respetar las consignas de temperatura.

Mantas térmicas para los lechones recién nacidos

Recomendaciones para una buena regulación de la climatización

•Un buen sistema de regulación debe ser capaz de atender las necesidades ambientales de los animales en cada uno de sus estadios.

•Con el fin de asegurar el buen funcionamiento del ventilador, ajustar en los reguladores el caudal mínimo a 75 voltios.

•En general, a 75 voltios el ventilador da aproximadamente una quinta parte de su caudal máximo (220 voltios). Por ejemplo: ventilador de Qmáx.=3.000 m3/h, Qmín.=600 m3/h.

•Para limitar las pérdidas térmicas en invierno a través de la ventilación y mejorar el rendimiento de la calefacción, es muy importante a la hora de comprar los ventiladores respetar los caudales de instalación recomendados por los técnicos (según tablas adjuntadas).

•Si es posible, emplear ventiladores trifásicos de gran caudal: consumen menos energía que los monofásicos y la energía consumida es proporcional a los caudales extraídos. Además se deben utilizar variadores de frecuencia para reducir el consumo.

•Las pantallas infrarrojas de gas, con termostato independiente, producen un importante ahorro de energía.

•Siempre que sea posible, equipar las naves con sistemas automáticos de regulación, reguladores y sistemas informáticos (ordenadores). Facilitan la consecución de los parámetros de ambiente deseados y contribuyen a una gestión más eficaz de la energía.

Fuente: Razas Porcinas.


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