Ventilación forzada en instalaciones intensivas

Transcripción

1 Ventilación forzada en instalaciones intensivas La ventilación es uno de los factores de capital importancia a tener en cuenta en el diseño de las explotaciones ganaderas de la mayor parte de las especies, pues es determinante para la obtención de rendimientos productivos satisfactorios. R. Blanco Orús y F. J. García Ramos Doctores Ingenieros Agrónomos Entre las funciones de la ventilación están la de renovar el aire de las estancias, favoreciendo la introducción de aire limpio desde el exterior con mayor cantidad de oxígeno, vital para la respiración, la evacuación de gases nocivos, malos olores y humedad ambiental producidos por los animales, camas y deyecciones, y el control de la temperatura del local. Para ello se emplean en general dos sistemas de ventilación:.ventilación natural o estática (Foto 1)..Ventilación forzada o dinámica (Fotos 2, 3 y 4). La ventilación natural o estática se produce aprovechando movimientos naturales de aire, de tal forma que la temperatura interior del recinto ganadero tiende a igualarse con la exterior y se basa en fundamentos físicos, como el de la diferencia de densidad (el aire viciado tiene una mayor temperatura, sobre todo en invierno, con respecto del aire ambiente exterior, disminuyendo su densidad y ascendiendo hacia la parte superior de los alojamientos, de donde se extrae por diferentes mecanismos, caballetes, tubos, etc.) o por diferencia de presión (el aire penetra por las ventanas o huecos de la fachada sometida a mayor presión por acción del viento, produciéndose un barrido trasversal del alojamiento con salida por las de la fachada opuesta), o bien por diferencia de temperatura (movimiento del aire desde la pared más fría, normalmente orientada al norte, hacia la más caliente, orientada al sur), fenómenos todos ellos que ilustran a su vez sobre la importancia de la elección de una adecuada orientación de los edificios ganaderos. No obstante, en algunas especies y/o fases productivas, generalmente intensivas, como por ejemplo explotaciones avícolas, salas de paritorios de cerdas reproductoras, lechones en fase de transición, etc., resulta necesario, por bienestar de los animales y rentabilidad por cuestiones productivas, controlar las condiciones ambientales de la granja mediante una ventilación dinámica o forzada, que a su vez puede estar también complementada con ventilación estática. Es este tipo de ventilación forzada la que se describe en el presente artículo y sobre la que se dan sencillas pautas para su dimensionamiento. Funcionamiento de los sistemas de ventilación forzada Existen fundamentalmente dos sistemas de renovación dinámica de aire de los edificios ganaderos:.ventilación por depresión. El aire viciado es extraído del habitáculo con un ventilador-extractor, originándose una depresión en el interior del alojamiento que favorece la entrada de aire del exterior, produciéndose así la renovación..ventilación por impulsión o sobrepresión. El aire limpio del exterior se impulsa al interior del alojamiento ganadero, originando una sobrepresión, que obliga al aire viciado a salir al exterior, a través de los huecos de evacuación. Resulta fundamental distinguir, a la hora de proyectar la ventilación, el cálculo de las necesidades de ésta en verano y en invierno. La ventilación de invierno debe de quedar ajustada a las necesidades básicas de 72 Mundo Ganadero Septiembre/Octubre 13

2 Foto 1. Explotación ganadera con ventilación natural o estática. Además de fachadas totalmente abiertas, se aprecia el resalte abierto en la cumbrera para facilitar la eliminación de vahos. Foto 2. Explotación de lechones, en fase de transición al cebo con ventilación forzada. La entrada de aire se produce por las ventanas laterales y la salida por las chimeneas del tejado, equipadas con ventiladores eléctricos. Foto 3. Detalle de ventilador instalado en chimenea. Foto 4. Caso particular de ventilación forzada en una explotación avícola, en el que tanto las entradas de aire (con sombreros protectores) como las salidas por extractores, están ubicadas en el tejado. salubridad de los animales, pues condiciona a su vez al cálculo de las necesidades de calefacción, siendo uno de los parámetros a considerar en su dimensionamiento, como ya se expuso en Mundo Ganadero (nº 246, mayo/junio 2012). Además de evacuar los gases nocivos, se persigue con esta ventilación el mantenimiento de una humedad ambiente en el alojamiento, dentro de unos valores admisibles, utilizando para ello la capacidad que tiene el aire de absorber el vapor de agua desprendido por los animales y las deyecciones al calentarse en el interior del recinto, expulsándolo al exterior. La ventilación de verano tiene, en general como objetivo, evitar un calentamiento excesivo del local. Como para ello habrá que extraer cantidades importantes de aire del interior, hay que evitar que se produzcan corrientes perjudiciales para los animales, debiendo prestar especial atención, en este caso, a la velocidad de circulación de éste por el recinto. Los caudales de diseño según las estaciones del año serán por tanto muy variables. De modo orientativo, se pueden utilizar los que figuran en los Cuadros I y II, obtenidos de la revisión bibliográfica de varios autores y casas comerciales instaladoras. Como complemento de lo anterior, se puede señalar que, un aumento de la velocidad de circulación del aire en el interior de la granja puede producir una sensación de bajada de la temperatura ambiente, según los valores orientativos que se detallan en el Cuadro III. Si por cuestiones de climatización resulta necesario un mayor descenso de temperatura del Septiembre/Octubre 13 Mundo Ganadero 73

3 Cuadro I. Caudales de aire necesarios y velocidades máximas recomendadas en locales, para diferentes especies y fases productivas. Tipo de Edad Caudal (m 3 /h) Velocidad máxima del aire ganado Invierno Verano a nivel de animales (m/s) Avicultura Pollitos (1-2 días) 0,1-0, ,2 Pollitos (2-7 semanas) 0,3-0,5 8 0,3 Porcino Lechones 5 kg 4 8 0,2-0,5 Lechones 10 kg ,2-0,8 Lechones 20 kg ,2-1,5 Lechones 40 kg ,2-2 Lechones 60 kg ,3-3 Lechones 80 kg ,4-3,5 Lechones 100 kg ,4-4 Cerdas gestantes ,4-4,5 Verracos ,4-4,5 Bovino Terneros ,5-0,75 Bovino engorde ,75-1 Vacas ,5-2 Ovino Cebadero (20-25 kg) ,5-0,75 Conejos Engorde (1 2 kg) 0,3-0, ,2-0,4 Reproductores (3-4 kg) 1-1, ,3-0,5 Cuadro II. Caudales de aire necesarios para diferentes especies y fases productivas, en función del peso vivo o número de animales alojados en el local. Tipo de Especie Ventilación Ventilación ganado mínima máxima m 3 /h/kg de carne m 3 /h/kg de carne Avicultura Pollo hasta 14 días 0,6 2 Pollo hasta 14 días 0,9 4 Pollo hasta 14 días 1,5 6 Porcino Gestación Partos Postdestete 20 kg 3 28 Cebo 8 80 Conejos Coneja con gazapos Gazapos en cebo 2 10 Vacuno Terneros Adultos local, hay que complementar la ventilación disponiendo humidificadores en las entradas de aire, para saturarlo de humedad, que luego, al evaporarse adiabáticamente, disminuye la temperatura del mismo y cuyo cálculo excede de lo pretendido en el presente artículo. Los ventiladores En los sistemas de ventilación forzada, el elemento principal a dimensionar es el ventilador. Un ventilador, como ya es sabido, es un aparato para mover aire, que utiliza un rodete como unidad impulsora, y que está accionado por un motor eléctrico y una transmisión, que puede ser directa, o por medio de poleas y correas trapezoidales. Los ventiladores suelen dividirse en dos grandes grupos:.ventiladores axiales o helicoidales. La entrada de aire y la salida siguen una dirección axial (perpendicular al plano de los álabes) según superficies cilíndricas coaxiales. Son los más habituales en la ventilación de granjas, y se utilizan indistintamente para la impulsión o aspiración de grandes volúmenes de aire a baja presión (Foto 5 y Figura 1)..Ventiladores radiales o centrífugos, que lanzan el aire de forma radial. La entrada de aire forma 90º con la salida de modo que el aire entra axialmente y sale radialmente. No se suelen utilizar habitualmente en la ventilación de granjas. En función de la misión del ventilador también se clasifican como extractores o impulsores. De forma genérica, en el caso de extractores la entrada de aire está entubada y la salida o descarga, libre. Si se consideran los ventiladores impulsores ocurre lo contrario, la entrada de aire es libre y la salida entubada. 74 Mundo Ganadero Septiembre/Octubre 13

4 Figura 1. Ventilador axial instalado en cubierta. Figura 2. Ejemplo de alojamiento ganadero a ventilar con cotas en metros. Foto 5. Ventilador axial de pared utilizado en un cebadero de ovino. La regulación Como ya se ha explicado con anterioridad, existe una gran diferencia entre los caudales de aire necesarios a renovar, según las estaciones del año y la edad de los animales. La instalación deberá permitir por tanto el suministro de volúmenes de aire variables. Esta regulación ha venido realizándose de forma manual, controlada por un operario, o por medio de relojes de funcionamiento cíclico, o bien por medio de termostatos que accionan un contactor eléctrico. Pero la tecnología ha superado estas modalidades y actualmente están desarrollados y comercializados sistemas electrónicos que ponen en funcionamiento el sistema de ventilación en función de las informaciones dadas por una o varias sondas transistorizadas, colocadas tanto en el interior como en el exterior de la granja, cuya emisión es tratada por un circuito electrónico del receptor (tiristor), aumentando o disminuyendo el caudal de ventilación. Así, desde la ventilación mínima de invierno hasta la máxima de verano, se pasa por todos los valores intermedios sin necesitar, en general, de la intervención humana (Fotos 6 y 7). Normalmente, en estos sistemas modernos se programa una temperatura de consigna, por debajo de la cual los ventiladores funcionarán a la ventilación mínima programada (caudal mínimo), mientras que por encima de la misma, se produce una aceleración de los mismos proporcional al aumento de la temperatura. Aproximación al cálculo El proceso de cálculo a seguir en el dimensionamiento de una instalación de ventilación forzada se describe con la ayuda de un ejemplo práctico: dimensionar la ventilación de un local destinado a ganado porcino en fase de transición al cebo (lechones desde 5-6 kg hasta 18 kg). La metodología podrá hacerse extensiva a otras especies aplicando los datos correspondientes. Para ello se siguen los siguientes pasos:

5 Foto 6. Detalle de reguladores automáticos de distintos sistemas de climatización (temperatura/humedad relativa y diferencia de presión estática en función de la ventilación) de una granja. Foto 7. Otro sistema de regulación automática de la ventilación de una granja industrial, en el que se programa temperatura, humedad y velocidad de los ventiladores en función de sondas interiores y exteriores. Cuadro III. Sensación de bajada de la temperatura en función de la velocidad de circulación del aire. Velocidad Sensación de descenso del aire (m/s) térmico, en grados centígrados 0,1 0 0,3 1 0,7 2 1,0 3 1,6 4 2,2 5 3,0 6 4,5 7 6,5 8.Cálculo del volumen del local a ventilar (en m 3 ). Por ejemplo, en este caso se considera una nave con dos vagones independizados por una pared longitudinal de separación en el centro, que se corresponden con la representada en la Foto 2 y cuyas medidas se representan en la Figura 2. El volumen individual a ventilar, con una altura media de 3,40 m ((2,50+4,30)/2) será de 761,6 m 3 (8 x 3,40 x 28 m)..selección del caudal. En el Cuadro I, se selecciona el caudal en m 3 /hora para la especie y fase de producción, que en este caso aconseja desde 7 m 3 /h en invierno hasta 32 m 3 /h en verano. Hay que considerar para el cálculo el mayor de los requerimientos de caudal, es decir 32 m 3 /h, que para los 761,6 m 3 de local, supone una demanda de aire de ventilación de 761,6 x 32 = ,2 m 3 /h. El caudal mínimo, correspondiente al invierno será de 761,6 x 7 = 5.331,2 m 3 /h. Si se hace el cálculo considerando el número de animales en lugar del volumen del local, y considerando que en cada uno hay 16 corralinas de 3,50 x 3,50 metros, que en cada corralina caben 60 lechones de post-destete y viendo que las necesidades, según el Cuadro II son de 28 m 3 /h/animal, la demanda resultante es 16 x 60 x 28 = m 3 /h, cifra bastante similar a la calculada con el primer procedimiento. Se adoptará para el cálculo la primera de ellas, es decir, m 3 /h debido a que la segunda está referida a animales hasta 20 kg y en este caso, el límite está en 18 kg..es más aconsejable repartir este volumen total de aire requerido entre varios ventiladores de menor capacidad, que instalar uno solo, debido a que se puede provocar una concentración del aire en zonas reducidas del local, aumentando la velocidad y generando corrientes excesivas y embolsamientos. Para seleccionar el tipo de ventilador, se estudiarán las mejores soluciones catálogos comerciales. En este caso, se eligen tres ventiladores instalados en tres chimeneas; una de 560 mm de diámetro y dos de 630 mm. En la menor, se instala un ventilador con caudal de m 3 /h y motor de 0,5 CV (1.300 rpm/1,4 A), que será suficiente para satisfacer la demanda mínima de ventilación del local en invierno, y en las otras 76 Mundo Ganadero Septiembre/Octubre 13

6 dos, sendos ventiladores con caudal de m 3 /h y motor de 0,75 CV (900 rpm/2,3 A), para completar la demanda. En total el máximo caudal que satisfacen los equipos elegidos es de m 3 /h, superiores a los requeridos, por lo que previsiblemente nunca funcionarán a plena potencia..por último, se comprobará que los equipos instalados no generan velocidades de circulación del aire dentro del local superiores a las aconsejables. Existen en el local seis ventanas abatibles de dimensiones 1,00 x 0,80, lo que supone una superficie total de entrada de aire, en su posición de máxima apertura, de 4,80 m 2 (6 x 1 x 0,8 m). Como quiera que la ventilación demandará un caudal máximo de m 3 /h, supondrá una velocidad de paso de aire en el recinto de m 3 /h / 4,80 m 2 = m/h, lo que traducido a m/s resulta ser de 1,41 m/s, que es un valor que encaja con el máximo de 1,50 que figura en el Cuadro I para este tipo de animales. Figura 3. Vista en planta de un alojamiento ganadero con el detalle de los componentes del sistema de ventilación. Se adjunta un modelo de plano (Figura 3) donde figuran los equipos diseñados y que se corresponde con una instalación real.