GRANJAS AVICOLAS DISEÑOS Y CONSTRUCCION EN VENTILACION FORZADA
RIF V-11076589-0
En el mercado hay disponible una amplia variedad de controles, cubriendo las necesidades de galpones con diferentes niveles de automatización. Desde simples cicladores para evaporadores, hasta sofisticados controles con sistemas de comunicación.
En el mercado hay disponible una amplia variedad de controles, cubriendo las necesidades de galpones con diferentes niveles de automatización. Desde simples cicladores para evaporadores, hasta sofisticados controles con sistemas de comunicación.
Algunas pautas dan indicios de la calidad de servicio que prestan y como se adaptan a los requerimientos del granjero, y ayudan a la elección en el momento de adquirirlos.
Constan de sensores que toman información del galpón, un microcontrolador que analiza estas entradas y toma decisiones según se requiera, para actuar sobre las salidas que activan el equipamiento vinculado a la climatización.
Sensores
Los sensores se pueden clasificar en imprescindibles, como lo son los de temperatura; los útiles, que mejoran las condiciones de control, pero por su mayor costo se ofrecen como opcionales y son los de humedad relativa, presión diferencial, velocidad y dirección del viento, gases nocivos y luz solar; y los que solo dan información útil para un análisis estadístico como peso de las aves, caudal de agua, cantidad de alimento, etc.
Salidas
Las salidas son el vínculo entre el control y los elementos asociados a la climatización, conectándolos a la red eléctrica mediante contactores.
La cantidad de salidas depende del nivel de automatización que se quiere lograr o la capacidad de inversión lo permite. El más simple dispone de una salida para el sistema evaporativo, y puede tener una o mas para los grupos de ventiladores/extractores; a medida que los controles van incorporando servicio con el resto de los elementos disponibles para la climatización, tendrán dos salidas por cada cortina, una o dos para los extractores de ventilación mínima, algunas mas para los grupos de extractores de ventilación forzada, una para el evaporador y otra para la calefacción. Sería conveniente que tenga una salida para activar la alarma, y podría tener una adicional para la iluminación.
Capacidad operativa
Además de la información proveniente de los sensores, dispone de datos que puede ingresar el usuario. El control puede analizar, calcular, informar a trabes de algún visor y actuar sobre las salidas; desconoce si algún elemento afectado a las salidas sufre un desperfecto eléctrico o mecánico; solo puede percibir su efecto si los sensores reflejan valores fuera de los márgenes establecidos, informando el hecho con la alarma.
A partir de estas premisas, las posibilidades que tiene el control de atender el manejo de la climatización, la calidad del servicio que puede prestar, y el ahorro de tiempo que le brinda al granjero, depende del diseño del control.
El intercambio de información disponible con el usuario, pone de manifiesto las prestaciones que brinda, la forma como cumple con su función, y el acceso a buscar mediante la modificación de parámetros, la adaptación del servicio del control a los requerimientos del granjero.
Es importante que el control disponga de una tabla con las distintas temperaturas requeridas durante la crianza; de lo contrario, periódicamente abra que ir actualizándola, Es necesario también que lleve la cuenta de la edad de las aves sin perderla por cortes de energía.
Ventilación natural
En un galpón clásico, se puede llegar a una automatización completa en lo referente a la climatización, cuando se dispone de cortinas movilizadas eléctricamente. Son indispensables para aprovechar la ventilación natural. En esta función las cortinas se moverán por pasos, cerrando o abriendo a intervalos prefijados, buscando estabilizar el galpón a la temperatura ideal requerida, fluctuando dentro de una banda establecida.
Mediante la modificación del recorrido en cada paso, y la demora entre movimientos, el usuario puede adaptar el sistema a la reacción térmica del galpón, y reducir la cantidad de movimientos de las cortinas. Si la banda de temperatura es reducida, los recorridos de la cortina no deben ser muy amplios, porque sino las cortinas abrirán y cerrarán sin encontrar un equilibrio; los intervalos de tiempo entre movimientos deben ser acordes con el tiempo de reacción térmica del galpón.
Es conveniente que cada lateral se maneje en forma independiente asignándole los sensores de temperatura que estén de su lado; para el caso en que halla viento lateral más frío que el requerido, la cortina cerraría lo suficiente para crear el reparo necesario y balancear la temperatura en el ancho del galpón evitando la migración de las aves; ayudaría para esto disponer de un medidor de velocidad del viento transversal.
En ventilación natural, las cortinas nunca deben cerrarse por completo; por lo que el usuario debe poder determinar cuanto es lo mínimo que debe quedar abierto. Para zonas o días ventosos, sería útil disponer de la posibilidad de fijar una posición de apertura máxima menor a la total, para regular el reparo necesario.
Si se dispone de cortina de túnel, sería conveniente que en ventilación natural, esta acompañe a las cortinas laterales en su desplazamiento.
Para hacer la transición del sistema de ventilación natural con la mínima o con la forzada, se fija una franja de tolerancia de algunos grados por debajo y por encima de la temperatura ideal. Es necesario para esto disponer de un sensor de temperatura exterior, ya que si el control se basa en la temperatura interior, este puede hacer volver al sistema de ventilación natural en condiciones exteriores no favorables, con temperaturas exteriores fuera del rango establecido, haciendo cambios bruscos en la temperatura interior.
Cuando los galpones son de ponedoras, las cortinas abren de abajo hacia arriba, para mantener en la sombra la recolección de huevos. Si se dispone de sensores de luz a la altura de la línea inferior de recolección, se puede evitar que la luz solar dé en forma directa.
Ventilación mínima
La finalidad de este sistema es preservar el calor generado en el interior orgánicamente o por calefactores, sabiendo que en el exterior la temperatura es inferior a la tolerada por las aves. También hay que renovar el aire retirando el polvo, los gases tóxicos y el exceso de humedad generado por las aves.
Si se dispusiera de sensores para medir todos estos factores, se retiraría solo una cantidad mínima de aire; pero la realidad lleva a que lo mas práctico es disponer de una curva o tabla en la que se haya evaluado la cantidad de aire mínima necesaria renovar, que garantice la salud de las aves, contemplando todas las circunstancias. De esta forma el control tiene la capacidad de calcular el tiempo que tienen que estar funcionando los extractores. Para realizar esta función el control requiere que se le ingresen como datos la edad y cantidad de aves; y el caudal de aire que mueven los extractores. Estos entrarán en función prendiendo en forma cíclica; y a medida que la temperatura interior aumenta, el período de tiempo prendido irá aumentando con respecto al apagado para estabilizar la temperatura del interior del galpón.
Para que el sistema funcione, las instalaciones tienen que tener prevista la entrada de aire fresco del exterior. Lo ideal es disponer de ventanas (inlets) dispuestas en la parte superior de los laterales del galpón, orientando la entrada del aire hacia la parte alta del centro del galpón. El aire fresco desciende y llega a las aves ya templado. La apertura de estas ventanas está regulada por un control con un sensor que mide la diferencia de presión atmosférica entre el exterior e interior del galpón, buscando estabilizarlo al valor que se determine; este mecanismo da como resultado una uniformidad en la velocidad del aire que entra al galpón, que es en realidad el objetivo buscado. Si el control no dispone de esta función hay que recurrir a controles independientes que la cubran. Este equipamiento requiere asistencia para mantenerlo en óptimas condiciones, ya que si las ventanas se traban, se encuentran desalineadas o el galpón no es suficiente hermético, el funcionamiento será deficiente.
De no disponer del sistema descrito, queda la opción poco práctica y de poca eficacia térmica de abrir las cortinas en forma manual.
Una solución intermedia sería que el control abra algo las cortinas mientras operan los extractores y luego las cierre. Esta zona que abre puede no estar toda al descubierto, sino que posea algunas aberturas equivalentes a las ventanas, y a la ves podrían tener deflectores fijos que orienten el aire hacia arriba.
Si se quiere que durante las primeras semanas de crianza el sistema permanezca en el sistema de ventilación mínima, el control deberá disponer de una edad mínima de las aves, para permitir el paso a ventilación natural o forzada.
Cuando la superficie del galpón se reduce a una zona de madre, los sensores que quedan fuera de ella tienen que poderse dejar fuera de servicio.
Ventilación forzada
En este sistema, la temperatura del galpón excede la tolerancia de las aves, y se recurre a bajarle la sensación térmica mediante la circulación de aire, y reducir algunos grados de temperatura, mediante el sistema evaporativo,
Si el control dispone del manejo de cortina de túnel, y el galpón no está equipado con dicha cortinal, este tiene que tener la posibilidad de disponer de esta información para determinar si debe trabajar con las cortinas laterales totalmente cerradas o abiertas.
A medida que la temperatura interior del galpón aumenta, el control irá agregando en forma progresiva los grupos de ventiladores para recirculación o extractores en el caso de túnel. Si se tiene la posibilidad de medir la velocidad del viento longitudinal, se podrá limitar el agregado de grupos que excedan lo tolerado por las aves según la edad que tengan.
A partir de cierta temperatura interior del galpón, determinada por el usuario, se incorpora el sistema evaporativo, trabajando en forma cíclica, con tiempos de funcionamiento y parada también determinado por el usuario. Si se dispone de sensor de humedad relativa, se puede limitar el uso a niveles aceptables para la salud de las aves y solo cuando haya margen evaporativo para reducir la temperatura interior y no precipite el exceso por condensación sobre la cama. Si el sistema es por riego con aspersores, debería estar disponible en ventilación natural, ya que muchos granjeros lo requieren para bajar el consumo de energía eléctrica, limitando la incorporación de la ventilación forzada.
Precauciones en la instalación
El tendido de cables de los sensores conviene que se haga en forma separada a los circuitos que manejan potencia, ya que pueden hacer llegar interferencias al control.
Las bobinas de los contactores producen picos de tensión sobre la red eléctrica, que pueden afectar al control. Si bien estos suelen tener protección con filtros de línea incorporados, es aconsejable que los relé de salida alimenten los contactores con una fase de la red y la alimentación del control esté sobre otra fase.
A pesar de que la ventilación mínima constituye la parte fina del manejo de ambiente controlado, la ventilación que sirve para eliminar el calor de los pollos es el grueso del trabajo en la vida de la parvada, en climas tropicales.El estrés de calor resulta de un balance negativo de la cantidad de energía que fluye entre el animal y el medio ambiente. Es inducido por cambios en una combinación de parámetros ambientales (Luz solar, radiación térmica, temperatura del aire), propiedades del animal, (tasa metabólica, pérdida de humedad, etc.) y los mecanismos de termorregulación como conducción, radiación, convección y evaporación. La producción de calor en el pollo de engorda es particularmente alta porque la tasa de crecimiento es mantenida por un consumo elevado de energía, reteniendo el 40% y un 60% liberada como calor.
En la zona termoneutral o a temperaturas inferiores, esto no representa ningún problema, pero la habilidad de las aves de disipar calor disminuye durante el estrés, comprometiendo las posibilidades de vida. El pollo en su esfuerzo por sobrevivir baja su consumo de alimento, llevando a una supresión de la ganancia de peso.
Entre los manejos que se aplican para el control del estrés de calor en la aves, están el control ambiental, mediante la temperatura de sensación, uso de betaina, electrolitos, dietados y cambios en la concentración energética del alimento. Si bien criar pollos arriba de su zona de termotolerancia resulta en menores ganancias de peso, menor uniformidad y mayor mortalidad, el uso de la temperatura en dos procesos como la aclimatación y la estimulación controlada por la exposición en intervalos cortos pueden tener resultados favorables.
En el caso del acondicionamiento térmico a edad temprana, no está determinado el mecanismo de respuesta, pudiendo estar mediado por cambios en la repartición energética, disminución metabólica, disminución del consumo o efecto de las proteínas de estrés calórico del rango de los 70 Kd (HSP-70).
Los pollos de engorda son particularmente sensibles al estrés de calor porque la producción metabólica de calor incrementa con su tasa de crecimiento mientras que la capacidad de disipación de calor no. La disipación de calor es de gran impacto durante el estrés de calor ya que de las dos rutas diferentes de disipación de calor (evaporativa y no evaporativa) el potencial para la pérdida no evaporativa se reduce. En otras palabras, para evitar sobrecalentamiento, aumenta la dependencia de la tasa de respiración como enfriamiento evaporativo. Empero, solo puede compensar parcialmente la disminución en la capacidad de perder calor.
La extensión de la disipación del calor por evaporación y las calorías disipadas por respiración están bien correlacionadas (R2>0.8) con el consumo de agua y el balance. Las aves con balance positivo de agua pueden mantener la temperatura corporal. Esta relación tiene significado especial en el pollo de engorda, ya que el calor incrementa la excreción renal independientemente del consumo de agua, forzando a las aves a mantener niveles de consumo de agua mas altos de los requeridos para simplemente reemplazar el agua perdida por el enfriamiento evaporativo. El manejo del consumo de agua es entonces para incrementar el potencial evaporativo y las calorias disipadas por la respiración. Reducir la temperatura del agua eleva la evaporación y el calor disipado por respiración. Incrementando el consumo de agua 20% sobre los niveles basales puede incrementar las perdidas de calor por respiración en un 30%. Las razones para este fenómeno en pollo de engorda son especulativas, pero incluye el hecho de que la mayor parte de la selección genética ocurre en situaciones con agua y alimento disponibles continuamente, por lo que a diferencia de las aves salvajes, han perdido la capacidad de conservar fluidos al ser expuesto al estrés de calor.
Ventilación. Como se menciona uno de los mecanismos para subsanar este problema es utilizar la convección, haciendo pasar una corriente de aire por las aves para que estas disipen su calor, al cederlo al fluido de menor temperatura. Al Dr. Berry Lott de la Universidad de Mississippi debemos el desarrollo del concepto en la industria avícola.
Examinemos las graficas derivadas al respecto:
Tomada de: Czarick, M. and Lacy, M.P. 1996.Windchill effect. Poultry housing tips, Vol.8 Num. 6)En esta grafica se encuentra señalado, como la curva teórica, el efecto de la velocidad de viento con un pollo dentro de un túnel de viento, y la señalada como actual descuenta la perdida de velocidad de aire en las casetas, donde la velocidad del aire la medimos a un metro del piso, resultando menor a nivel de las aves. La temperatura es de 29.44 grados centígrados y la edad de las aves 7 semanas. Según esto a 500 pies de velocidad corresponden 22.78 grados centígrados de temperatura real (6.66 grados centígrados menos)
En la misma publicación (Czarick, M, Lacy, M. y B. Lott .1999. Windchill update. Vol.12, Num. 6), aparece un ajuste en las graficas, dándole un aspecto mas exponencial.
En el caso de este trabajo, la temperatura es de 29.44 grados centígrados, pero en trópico eso seria un día bastante fresco, de ahí que de manera practica planteamos que las casetas deben de operar túneles de 700 pies por minuto (FPM) en nuestros climas, de la manera mas homogénea dentro de la caseta.
El concepto de temperatura de sensación se refiere entonces a la temperatura que “siente” realmente el ave, y es resultado de cuatro factores principalmente, la edad de las aves, la humedad, la temperatura, y la velocidad del aire. Considerar las tablas de temperatura de sensación solo por los grados que se restan a la temperatura real por efecto de la velocidad del aire es útil como referencia, pero debe de ser avalado por la observación del comportamiento de las aves.
Con todo, la temperatura de sensación no deja de ser relativa, pues es afectada por la temperatura a la que regularmente se este expuesto. Es recomendable entonces utilizar un anemómetro de bolsillo como el kestrel 3000 que mide temperatura ambiental, velocidad del aire y humedad relativa. Una tabla para medir objetivamente los de temperatura en las aves lo proporciona el Dr. Jim Donald, de la Universidad de Auburn:
(tomado de www.aces.edu/department/poultryventilation)
Podemos manipular la velocidad de aire sobre los pollos mediante ventiladores (ventilación a presión positiva) o extractores, con ventilación a presión negativa. La diferencia es que mientras con los ventiladores el aire es enviado sobre las aves, con los extractores al aire es removido de la caseta, creando un diferencial de presión estática que introduce el aire por entradas convenientes para ventilar los pollos a diferentes edades y condiciones ambientales.
Tipos de casetas: Ventilación positiva:
El número de aves a ser alojadas se ve restringido por la capacidad de movimiento de aire de cada ventilador, dando lugar a zonas de confort y zonas de escape, que a edades avanzadas con densidades altas se convierte en zona de estrés calórico:
Llega el momento en que solo la convección (velocidad de aire) no es suficiente para mantener confortables a las aves, entonces las aves jadean (evaporación) y podemos hacer que ese jadeo sea mas eficiente mediante la adecuada hidratación de las aves y el uso de sistemas que humedezcan a las aves, como pueden ser bombas aspersoras, mangueras o foggers, o los sistemas de paredes húmedas.
Como se señalo, entre los factores que modifican la temperatura de sensación esta la humedad relativa y la temperatura ambiental. En cuanto a la humedad relativa, mientras más elevada sea menor cantidad podrá perderse por evaporación a través de foggers, mangueras o jadeo.
Ventilación a presión negativa:
en este sistema se utilizan extractores para crear un diferencial de presión entre la el interior de la caseta y el exterior, propiciando que podamos introducir el aire por las aberturas deseadas.
Requerimos de una velocidad cercana a 700 pies, para las peores condiciones de clima cálido. Esto lo conseguimos calculando:
Vel (FPM) = [Corte seccional (pies cuadrados)] / [Pies cúbicos de los extractores por minuto (CFM)]
Con esta sencilla formula podemos planear la dimensión de la instalación o saber el potencial de una caseta.
Siendo la operación a base de un diferencial de presión, el sellado de la casetas es uno de los principales argumentos.
Parámetros de operación de la ventilación en túnel:
Presión estática estable y debajo de 0.10 pulgadas de agua (PA). Un gran diferencial de presión entre algunas parte de la caseta indican que tenemos un problema con el sellado, presiones arriba de 0.10 PA indican que la entrada principal de aire es insuficiente o esta tapada.
Velocidad que puede alcanzar: 700 pies. Esta velocidad será necesario proporcionarla cuando los animales ya están pesados. En edades menores, el flujo de aire puede tener efectos negativos. Hay que recordar que la temperatura de sensación depende de varios factores que tomar en cuenta para la velocidad (por el numero de extractores en ON) a conseguir.
Humedad Relativa. Si la caseta esta provista de un panel evaporativo, este perderá eficiencia al llegar a el 80% la humedad relativa en el exterior, y en ese momento el uso del panel agregará humedad al interior de la caseta, pero sin enfriar el aire que entra.
Temperatura del aire que ingresa: menor a 38 grados. Temperaturas mayores no disipan e incluso aumentan el calor de las aves. De nuevo tener en cuenta que la operación del panel evaporativo, y la velocidad están ligadas a la humedad y la edad de las aves.
Enfriamiento Evaporativo: Cuando la temperatura ambiental excede la zona de confort termoneutral el enfriamiento no evaporativo disminuye, y el enfriamiento evaporativo se vuelve la principal ruta de disipación de calor. El calor latente de evaporación del agua a 41 grados es de 574 cal/ml, mientras que el calor absorbido por calentar el agua a temperatura corporal es de 20 cal/ml . La pérdida de calor de las aves durante el estrés esta regida por estas leyes de la fisicoquímica. La humedad relativa impacta el potencial enfriamiento evaporativo del ave, durante el estrés de calor. La habilidad del aire para retener humedad no es constante, incrementa con la temperatura. La humedad relativa nos provee de un estimado de la saturación del aire a una temperatura determinada. Conforme la humedad relativa aumenta, la facilidad con la que las aves pueden perder calor disminuye, al disminuir la eficiencia de la respiración, aumentando por consecuencia la temperatura corporal. Estas consideraciones deben tomarse en cuenta para el manejo óptimo de la ventilación y el enfriamiento evaporativo de la caseta como paneles o foggers. Generalmente hablando, son de valor marginal cuando la humedad relativa excede del 80% .
Como medir una caseta en túnel. Las mediciones pues que son necesarias para conocer la caseta son la velocidad de aire (con las entradas consecutivas de extractores) presión estática, Humedad relativa y temperatura. Se realizan con un manómetro de diferencial de presión Magnehelic (www.dwyer-int.com), un medidor medio ambiental (anemómetro, termómetro, higrómetro) Kestrell 3000, 4000 o 4100 (www.nkhome.com/) . Las mediciones se realizan a 20 metros de la pare húmeda, en la parte central de la caseta, y a 20 metros de los extractores.. Las medidas de presión y de temperatura son únicas por cada punto, la de velocidad es conveniente hacerla en tres puntos, al centro y a los dos costados, por la importancia que tiene el diferencial de velocidad (debe de ser menor a 50 pies).
La medición de la velocidad de aire requiere del siguiente procedimiento para tener una lectura confiable:
Con una rodilla en el piso, en una zona donde no se encuentren objetos que interfieran en el flujo no adelante, ni arriba ni atrás.
Se coloca el anemómetro a un metro de altura, en forma practica se utiliza el cordón del mismo.
* Poner el modo de velocidad de aire promedio (AVG)
* Apagar el anemómetro, y dejar que la veleta gire a una velocidad estable.
* Encender el anemómetro y esperar a que la lectura se vuelva estable.
Operación del panel evaporativo
Para que el aire enfríe a los pollos requiere además de la velocidad establecer un diferencial entre el aire que pasa a través de ellos y la temperatura corporal, ya que el calor pasa del cuerpo mas caliente. Dada esta razón física, es entendible que a temperaturas mayores de 38 grados no sea eficientes para eliminar el calor.
La función del panel evaporativo es desprender en calor del aire por el proceso de evaporación.
La regla de oro es no operar el panel a más de 80% de humedad relativa. El panel puede ser utilizado en aves de todas las edades. En la practica algunas veces se restringe el uso del panel las primeras semanas, y esta practica se relaciona con buenos resultados a fin de la parvada. Es probable que intervenga en esto el acondicionamiento térmico.
La programación de los extractores y la pared. Esta puede ser realizada de manera manual, utilizando como referencia las tablas de temperatura de sensación según la velocidad y la edad, pero es importante que el operador tenga además el criterio de salir de la rigidez de las tablas, y plantear los cambios a los números de extractores funcionando de acuerdo a la respuesta de las aves. Las aves de hasta 3 semanas se ventilan mejor bajo el concepto de “menos es mas” utilizando la menor velocidad de viento. Esto puede incluir utilizar la pared húmeda, empleando la mitad de los extractores disponibles. Evitar problemas de humedad, utilizando el mínimo de tiempo la pared húmeda.
La programación de encendido de extractores en controladores automáticos se realiza en base a la edad, velocidades de viento que se alcanzan con 1, 2, 3, …n extractores para calcular de acuerdo a las tablas de temperatura de sensación el efecto de enfriamiento. En general es deseable que a los 6-8 grados de diferencia con la óptima se cuente con el 100 % de los extractores en funcionamiento, pudiendo la pared húmeda entrar después de la mitad de ellos. Es importante señalar que aún cuando se pueden calcular los diferenciales para entrada de extractores (cuantos grados centígrados sobre la óptima se requieren para que entre en función) es indispensable que se monitoree el funcionamiento del programa de acuerdo las mediciones comportamiento de las aves. En la página de la Universidad de Georgia (www.poultryventilation.com) en las presentaciones podemos ver algunos ejemplos de diferenciales para programación de túnel.
Ventilación nocturna:
La temperatura de las noches/madrugadas comienza a descender, y en algunas condiciones nuestros cálculos o programaciones nos indican que la temperatura en la caseta ha bajado lo suficiente como para apagar algún (os) extractor (es). Aves pesadas en climas calidos y húmedos pueden contar con este pequeño espacio de tiempo para regresar a las condiciones de termo neutralidad, y así no empezar el día con el handicap del calor acumulado el día anterior.
Mantener la ventilación al máximo por un periodo de tiempo después de que hubiese empezado a apagar ventiladores o extractores, es la estrategia conocida como ventilación nocturna, una de las mejores herramientas para trabajar en trópico.
Línea Final: El control del estrés calórico depende de muchos factores, cada parte de los sistemas de la caseta puede ser orientado a este fin. Los programas de trabajo deben incluir la limpieza diaria del equipo (extractores, paredes húmedas, persianas de extractores) y su mantenimiento programado (cada parvada), Sellado (evitar cualquier entrada de aire que no sea por la pared húmeda) evitar objetos que afecten el flujo de aire, revisar el sistema de alarmas y respaldos, funcionamiento de la planta de emergencia.
