Ventilación: calefacción y refrigeración

La producción de calor animal y las necesidades de temperatura varían con la etapa de la reproducción, la ingestión y el ambiente

Miércoles 30 noviembre 2005 (hace 11 años 7 días)

Introducción

El objetivo de un sistema de ventilación es eliminar la humedad y el calor excesivos producidos por los animales con el fin de mantener un clima interior dentro de ciertos límites. Los animales también producen dióxido de carbono generado en el metabolismo. Sin embargo, cuando el sistema de ventilación está diseñado para controlar la temperatura y la humedad, la concentración de dióxido de carbono se mantiene habitualmente por debajo del nivel máximo recomendado de 3.000 ppm. A pesar de todo, hay excepciones, como las que se producen la primera semana después de introducir cerdos recién destetados en un criadero caliente. En estas condiciones, la concentración de CO2 podría ser mucho más elevada, lo que significa que se necesita una frecuencia de ventilación más alta.

Diseño del sistema de ventilación

La necesidad de ventilación varía según la estación, la edad de los animales y la ingesta de alimento. Por otra parte, la pérdida de calor total de un animal en un momento dado se reparte entre los flujos de calor sensible y latente. La pérdida de calor sensible se determina por la diferencia de temperatura entre la temperatura de la piel y del aire, y el calor se pierde por convección, conducción y radiación. Cuando la temperatura del aire y la temperatura de la piel son parecidas, toda la pérdida de calor está producida por la evaporación de agua de los pulmones (hiperventilación) y de la piel. De modo que, cuando se eleva la temperatura ambiente, el flujo de calor latente representa una proporción cada vez mayor de la pérdida total de calor (figura 1).

Figura 1. Reparto de la pérdida total de calor de los cerdos por la vía latente y sensible.

Durante las estaciones frías, el calor sensible producido por los animales está calentando el edificio y, por lo tanto, forma parte del equilibrio térmico del edificio. Podría ser necesario añadir calor procedente de una fuente artificial para mantener la temperatura del local. El calor (Q) se pierde a través de la estructura del edificio y por la ventilación. El equilibrio térmico del edificio se puede definir de la manera siguiente:

Qanimal + Qartificial = Qedificio + Qventilación

La pérdida de calor por el edificio y la ventilación depende de la diferencia entre la temperatura exterior e interior. Cuanto mayor sea la diferencia de temperaturas mayor será la pérdida de calor. En España se diferencian varias zonas climáticas por lo que se podrían utilizar tablas climáticas para definir la temperatura sobre la que se calculará la pérdida de calor y la frecuencia de ventilación. Habitualmente se utilizan valores del 2,5 y 97,5 por ciento para las temperaturas como punto de referencia, lo que significa que en un invierno o verano normal, respectivamente, las temperaturas se superan en un 97,5 o 2,5 por ciento del tiempo.

La temperatura de invierno se utiliza como criterio de diseño para el aislamiento de los edificios y para calcular la pérdida de calor por el edificio y la ventilación durante el invierno. Si la suma de las dos pérdidas supera a la producción de calor animal deberá añadirse calor artificial. La frecuencia de ventilación en invierno está diseñada para mantener la humedad relativa por debajo del 70 por ciento. A esta frecuencia la calidad del aire es aceptable y la pérdida de calor se minimiza mientras se mantenga la calidad de la nave.

Producción de calor animal

La producción de calor animal se puede expresar en vatios (W) o unidades productoras de calor por animal. Una unidad productora de calor es igual al número de animales necesario para producir 1.000 W a 20 ºC (tabla 1.)

Tabla 1. Unidades productoras de calor por animal y temperatura recomendada
Categoría Peso, kg/animal Unidades productoras de calor/animal Temperatura recomendada, ºC
Cerdo neonato 1 - 30-34
Lechón 5 0,04 26-32
Cerdo destetado 15 0,08 20-22
Cerdo destetado 25 0,11 15-20
Cerdo en cebo 50 0,17 15-20
Cerdo en cebo 70 0,21 15-20
Cerdo en cebo 90 0,24 15-20
Cerda gestante 175 0,30 15-20
Cerda lactante 175 0,44 15-18

Figura 2. Una cubierta sobre la zona del comedero eleva la temperatura 6-8 ºC por encima de la temperatura ambiente.

La producción de calor animal y las necesidades de temperatura varían con la etapa de la reproducción, con la ingesta de alimento y con las condiciones ambientales. De modo que los cerdos de la etapa de finalización y la cerda lactante producen relativamente más calor que en cualquier otra etapa. Una zona de comedero cubierta en un corral de parideras conserva el calor y el efecto es que la temperatura de la zona del comedero es 6-8 ºC más elevada que la temperatura ambiente. Esto significa que es posible mantener una temperatura más baja en la sala con el fin de adaptar a la cerda en comparación con una sala de parideras con plataformas de calor abiertas.

Con cubierta
Sin cubierta
Figura 3. Efecto del diseño de cubierta sobre la temperatura (tomado del Danish Institute of Agricultural Science).

Calor artificial

El calor artificial se puede suministrar mediante conducciones de agua caliente, como las tuberías delta y tuberías con nervaduras situadas debajo de la entrada de aire, lo que haría que se calentara el aire frío entrante. Esto evita las corrientes de aire frío en la zona de los animales. El calor se transfiere al aire por radiación y por convección. Las tuberías delta pueden ser de acero o de aluminio. No obstante, las tuberías de acero son más eficientes proporcionando calor debido a una frecuencia más alta de emisión radiante. El calentamiento de la zona local se puede proporcionar mediante tuberías de agua caliente en el suelo. También se pueden usar como fuentes de calor artificial calentadores eléctricos o calentadores de propano. Los calentadores de propano queman gas y por lo tanto producirán agua que se añade a la carga de humedad del edificio. Esto significa que la frecuencia de ventilación y el uso de energía son más elevados con este tipo de suministro de calor.

Ventilación en verano

Durante el verano la diferencia de temperatura entre el interior y el exterior es baja y la producción de calor animal se añade precisamente a la carga de calor del edificio. Esto significa que es necesario mover una gran cantidad de aire por el edificio para eliminar el exceso de calor. Por lo general, no es posible mantener la temperatura interior menos de 5 ºC por encima de la temperatura exterior a no ser que se aplique refrigeración. La refrigeración se podría aplicar mediante paneles húmedos situados a lo largo de las paredes externas del edificio. Sin embargo, esto sólo será efectivo en zonas climáticas con humedad relativa baja durante el verano.

En un clima cálido y seco como el del interior de España, la temperatura se podría reducir 10-12 ºC haciendo pasar el aire de ventilación a través de un panel de refrigeración de aire por evaporación, que consiste en un panel de celulosa a través de la cual gotea agua. Cuando entra aire seco, el agua del panel se evapora, por lo que el calor sensible se convierte en calor latente en un proceso denominado adiabático, que significa que el proceso por sí mismo no requiere ninguna energía.

Otra forma más sencilla de refrigerar a los animales durante el verano es a través de refrigeración por goteo que se utiliza habitualmente en explotaciones de cría y gestación. Este sistema funciona con agua que gotea desde una conducción a la nariz de los animales, que tiene muchas venas y por lo tanto es bastante eficiente para eliminar calor del cuerpo.

Últimamente se han introducido sistemas de refrigeración de alta presión como alternativa a los refrigerantes de aire por paneles húmedos. Este sistema funciona rociando una niebla de agua en la sala, que luego se evapora y enfría la nave. En un clima cálido y seco debe funcionar continuamente para reducir la temperatura y en ese caso la humedad relativa se eleva demasiado.

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