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CONCEPTOS GENERALES SOBRE SISTEMAS DE VENTILACIÓN EN GALPONES DE POLLOS DE ENGORDE Por: Álvaro Nieves Chore-Time Brock International anieves@netgate.com.uy Guayaquil, Marzo 2009 INDICE 1.- Causas que motivan la implementación de los sistemas de ventilación. 2.- Factores a tener en cuenta en el acondicionamiento de los galpones: aislación térmica, cortinas, hermetismo. 3.- Modos de ventilación: mínima, natural o transición, túnel. 4.- Enfriamiento evaporativo. 1.- Causas que motivan la implementación de los sistemas de climatización. Los factores climáticos inciden en las condiciones ambientales existentes dentro de las galpones, de acuerdo al tipo de aves (pollos parrilleros, gallinas reproductoras, gallinas de postura comercial) y edad de las mismas, se requerirán distintas temperaturas. Esta presentación estará enfocada básicamente en la climatización de galpones para pollos de engorde, sin embargo mucho de los conceptos expuestos son válidos para gallinas de postura comercial y gallinas reproductoras. El manejo adecuado del ambiente dentro de los galpones permitirá reducir los valores de conversiones y mortalidad, disminuir los descartes en las plantas de faena, minimizar el estrés calórico y aumentar la densidad de aves por metro cuadrado. Las ventajas creadas por este aumento de densidad pueden analizarse de distintas formas. Al aumentar la cantidad de aves por galpón, aumentará la producción sin la necesidad de construir nuevos galpones, transportar alimento hacia las nuevas granjas y disponer de mayor personal para la atención de las instalaciones nuevas. Por otra parte, cada vez existen mayores restricciones de los gobiernos para la construcción de nuevas granjas . 2.- Factores a tener en cuenta en el acondicionamiento de los galpones: aislación térmica, cortinas, hermetismo. Las aves son animales homeotermos, es decir que tienen la capacidad de mantener su temperatura corporal constante. Los pollos durante su primer semana de vida, aún no son capaces de regular su temperatura corporal, por este motivo es necesario agregar alguna fuente de calor externa (la naturaleza dispone que la gallina cobije a sus pollitos transmitiéndoles el calor necesario). Las fuentes de calor externas más utilizadas son las campanas calefactoras infrarrojas o convectivas. Se trata de aprovechar el calor generado al máximo evitando pérdidas a través del techo y paredes. Cuando la temperatura exterior es elevada y supera a la temperatura requerida para el confort de las aves, se produce ingreso de calor al galpón con el correspondiente aumento de temperatura del aire interior. Esta transferencia de calor se hace a través del techo, cortinas, paredes; además del calor liberado por las aves a través de su cuerpo y respiración. Se debe evitar la incidencia de luz solar directa hacia el interior del galpón. La forma de minimizar este efecto es a través de una correcta orientación este-oeste del galpón. Se ha visto en la práctica que el calor ingresado a través del techo es crítico y por tal motivo se recomienda el uso de un material aislante adecuado. El techo transmite calor al interior del galpón calentando el aire y radiando calor sobre las aves. La radiación crea efectos extremadamente nocivos debido a que el intercambio de calor se hace directo entre la superficie caliente del techo y las aves, debido a que la radiación se realiza entre cuerpos (techo y aves) sin alterar el aire entre ellos, entonces, los sensores de temperatura no detectan este calentamiento de las aves hasta que éstas comienzan a liberarlo y calentar en consecuencia el aire del galpón. La función del material aislante es ofrecer una resistencia de calor adicional al pasaje de calor desde el techo. Cuanto mayor es la resistencia creada por el aislante, menor será el calor que ingrese al galpón. El pasaje del calor a través del aislante se hace por conducción, el calor por conducción depende de las diferencias de temperaturas entre la superficie de contacto del aislante con el material del techo y de la temperatura de la superficie del aislante en contacto con el aire interior al galpón. Comercialmente se maneja el coeficiente R para los materiales aislantes, cuanto mayor es el valor de R más efectivo es el material aislante. Los materiales más utilizados como aislantes para galpones avícolas son: Material R por pulgada de espesor Celulosa 3.5 Lana de Vidrio 3.0 a 3,8 Poliestireno 4.5 Poliuretano 6.0 Estos valores pueden variar de acuerdo al fabricante. Publicaciones específicas sobre materiales aislantes recomiendan para R un valor de 12 (por ejemplo correspondería a 2 pulgadas de espesor de poliuretano), sin embargo por factores económicos es común encontrarse con valores en el entorno de 6. Los factores a tener en cuenta en la elección de un material aislante son: - valor de R - facilidad de colocación o aplicación - acceso para limpieza - resistencia al fuego - contacto con animales - sellado aportado al galpón - costo A través de las cortinas ingresa y se disipa calor desde el galpón. Las cortinas no deben ser porosas y deben ajustarse correctamente en todos sus bordes para ofrecer un correcto sellado. Se recomienda que las cortinas se traslapen con las paredes cubriendo al menos 10 cm. el muro inferior y otros 10 cm. sobre el cerramiento vertical con el techo . Es decir que la altura de la cortina debe ser al menos 20 cm. superior a la abertura lateral de los galpones (altura de la malla antipájaro). La instalación de “bolsillos” sobre las terminaciones de las cortinas contra las puertas y cabeceras del galpón son importantes. Todo sistema de ventilación basa sus principios en la generación de diferencias de presiones para mover el aire. Se trata que el aire ingrese por donde se desea y sea extraído en zonas predeterminadas. Para que ésto se pueda lograr es necesario eliminar todas las fugas de aire por lugares no deseados, el galpón debe ser lo más hermético posible. La existencia de hoyos o malos cerramientos disminuye considerablemente la eficiencia de los sistemas de ventilación. Las recomendaciones sugeridas para los materiales aislantes y las cortinas, son válidas para lograr un hermetismo adecuado. Otra alternativa de aislación es el uso de cielo falso o cielo raso en el galpón. Se colocan un material plástico similar al de las cortinas a la altura del pie derecho (altura máxima lateral). Para soportarlo se hace una estructura de madera y el plástico se apoya sobre cintas de nylon de 1 cm. de ancho que se estiran entre ambos extremos del galpón y se fijan a la estructura de madera por medio de grapas. Estos cielo rasos funcionan como excelentes aislantes térmicos debido a la cámara de aire que queda retenida entre el propio cielo raso y el techo del galpón. Se puede aumentar la aislación térmica colocando algún otro aislante, como celulosa o papel picado por encima de él. Conviene que el papel o la celulosa incluyan algún tipo de veneno para evitar que allí residan roedores. Otra ventaja del uso de cielo raso es que disminuye el área de la sección transversal del galpón,lo cual produce un ahorro de electricidad y de inversión en extractores. Al ser dicha área menor, se pueden obtener velocidades de aire más altas con la misma cantidad de extractores respecto al mismo galpón sin el uso de cielo raso (se verá en detalle más adelante en la sección de ventilación túnel). 3.- Modos de ventilación: mínima, natural, túnel Se denomina “set point” a la temperatura requerida para los pollos, este valor depende de la edad y de la línea genética. En función de la diferencia de temperatura entre el aire interior del galpón y el set point, se definen los modos de ventilación mínima (también denominada forzada, de poder o power); ventilación natural y ventilación de túnel. Ventilación Mínima Cuando la temperatura del aire del galpón es inferior al set point, el sistema se encuentra en modo de ventilación mínima. Se trata de que el flujo de aire sea el mínimo posible de forma de evitar pérdidas de calor hacia el exterior pero de mantener las condiciones del aire aceptables, ingresando aire oxigenado y removiendo el aire contaminado con polvo, amoníaco y los gases de combustión de las campanas calefactoras (anhídrido carbónico, monóxido de carbono y vapor de agua). Esta es la situación durante los primeros días de la crianza. Con una adecuada ventilación mínima se logra disminuir la mortalidad durante estos primeros días, evitar el estrés por frío, disminuir conversiones (los pollos no necesitan aporte energético adicional del alimento para llegar a su temperatura corporal) y eliminar la condensación de vapor de agua contra las superficies frías en el caso de climas de bajas temperaturas. El aire ingresa a través de inlets o ventanas ubicadas sobre las cortinas próximas a la unión con el techo (común en climas fríos), abertura dejada en la parte superior de las cortinas laterales o a través de la abertura de aire para túnel (paneles evaporativos si los hay). El aire es extraído por extractores laterales (en general de 36 pulgadas) o una combinación entre los extractores laterales y algunos de los extractores de 48” o 52”de túnel. Es importante disponer de un controlador adecuado que permita programar los períodos de tiempo en que los extractores permanecen encendidos y apagados. Un principio práctico es mantener ciclos de 5 minutos, a medida que crecen las aves se aumenta el tiempo de encendido(on), de forma que la suma de los tiempos on y off sea de 5 minutos. El aire frío proveniente del exterior es más denso que el aire existente dentro de la caseta, si el aire entrante lo hace a baja velocidad, entraría en contacto directo con las aves, para evitar este efecto y para lograr una mezcla efectiva del aire entrante y el aire interior, se recomienda que la velocidad del aire entrante sea al menos de 800ft/min (4 mt/seg). Ventilación Natural o ventilación de Transición Cuando la temperatura del aire dentro del galpón y el set point están próximos no sería necesario el uso de calefactores, extractores u otro tipo de equipo lo cual significa un ahorro de gas y energía eléctrica. Si la temperatura exterior es cercana al set point y a la temperatura del aire dentro del galpón, es común ventilar solamente con el pasaje de aire al abrir las cortinas. Este modo de ventilación es aplicable en zonas templadas donde la temperatura exterior no fluctúa en períodos cortos de tiempo (en climas tropicales se hace, generalmente, la transición directa de ventilación mínima a túnel). Se acostumbra utilizar elevadores de cortinas automáticos conectados a un controlador el cual indicará la abertura necesaria para las cortinas. En algunas regiones las cortinas laterales se manejan en forma independiente (un elevador por cortina) de forma de proteger de los vientos que incidan sobre el galpón. En galpones anchos cuando la ventilación en la zona central longitudinal es insuficiente, se colocan ventiladores (en general de 36”) espaciados cada 15 o 20 metros. Esta apreciación es válida para el modo natural, temperatura del aire exterior próxima al set point. Cuando no se utiliza el modo de ventilación natural, el pasaje del modo de ventilación mínima a túnel se hace utilizando algunos de los extractores de túnel, el aire ingresa a través de los inlets. Se trata de que la transición entre ambos modos se haga de la forma más continua posible sin producir grandes alteraciones térmicas. Para ello la cantidad de inlets debe estar calculada para que permitan el pasaje de aire cuando entre el 40 y 50% del total de extractores de túnel están activados. Otra opción es manejar la entrada de aire a través de la cortina de túnel (ubicada sobre los paneles evaporativos, si éstos se utilizan) donde la cortina se va abriendo paulatinamente cuanto más extractores entran en funcionamiento. Para facilitar este manejo, conviene el uso de un sensor de presión estática y de un actuador eléctrico conectado a un controlador, de forma de obtener la abertura ideal según el flujo de aire entrante. Ventilación de Túnel A medida que la temperatura aumenta y supera el valor de set point se hace crítico lograr una ventilación adecuada. La ventilacion de túnel trata de simular un tubo donde el aire ingresa por un extremo y sale por el extremo opuesto. De esta forma se obtiene una velocidad de aire uniforme dentro del galpón. El aire ingresa por las aberturas dejadas en ambas paredes laterales contra una de las cabeceras del galpón y sale a través de los extractores (en general de 48” o 52”) ubicados en la cabecera opuesta. Logrando una velocidad de aire adecuada se logrará crear un efecto de “sencación térmica” favorable (la temperatura del aire no es modificada y los sensores de temperatura ubicados dentro del galpón no identificarán este efecto). El efecto de la velocidad de aire es considerable cuando ésta es como mínimo de 400 ft/min (2 mt/seg aproximadamente). Velocidades inferiores a 400 ft/min (2 mt/seg) no crean un efecto considerable; hasta el momento se han obtenido resultados favorables con velocidades de hasta 600ft/min (3 mt/seg). En los climas tropicales, debido a la alta humedad, se recomienda dimensionar el sistema de ventilación túnel (cantidad de extractores de 48” o 52”) para obetener una velocidad de aire cercana a los 3 mt/seg. En los sistemas de túnel se presenta a veces el fenómeno de migración, las aves tienden a caminar en sentido contrario al desplazamiento del aire y a juntarse en la zona de entrada de aire, para evitarlo se aconseja colocar rejillas de alambre a lo ancho del galpón cada unos 40 metros aproximadamente. Las condiciones del aire que sale por los extractores son distintas a las del aire que ingresa al galpón por las aberturas para túnel. El aire a la salida arrastró el calor y amoníaco del interior y su temperatura puede ser 2 o 3 grados Celsius superior que a la entrada. Una forma indirecta de asegurarse que el aire a la salida está aún en condiciones aceptables es dimensionando el sistema para que la renovación del volumen de aire se haga en un período no superior a un minuto. Hay tres factores para dimensionar el sistema de túnel (cálculo del número de extractores de 48” o 52” necesario): a.- Velocidad del aire comprendida entre 400 y 600 ft/min Vel. Aire = Flujo total de aire / área sección transversal Flujo total de aire = Caudal unitario de los extractores de 48” (en CFM) x número extractores Área sección transversal = ancho galpón (ft) x altura promedio(ft) b.- Intercambio volumen de aire no supere un minuto Volumen aire galpón (ft³) / Flujo total de aire (CFM) <= 1 min. Volumen aire galpón (ft³) = Área sección transversal (ft²) x Largo galpón (ft) 1 ft = 0,305 mt. c.- Flujo de aire necesario por libra de pollo vivo 1 libra = 0,454 kg. 1 CFM = 1,7 m3/hr Se recomienda que haya al menos 1 CFM de flujo de aire por cadalibra de pollo vivo. Conociendo el peso final requerido y la cantidad máxima de aves a alojar, se calcula fácilmente este factor. Para dimensionar el sistema de túnel se toma el más restrictivo de estos 3 factores (el que determine una mayor cantidad de extractores). En general al considerar los factores a y b, el factor c se verifica. Como puede apreciarse, los dos primeros factores dependen del área de la sección transversal, si esta área es menor se pueden verificar ambos parámetros con un número menor de extractores o aumentar la velocidad del aire y reducir el tiempo de intercambio del aire cuando se compara con otro galpón de mayor sección transversal e igual número de extractores. Por ello, como se mencionaba anteriormente, el uso de cielo raso es recomendable. El área de entrada de aire para túnel debe ser igual al área de la sección transversal del galpón, la utilización de paneles evaporativos agrega resistencia al sistema, entonces debe asegurarse que la superficie de los paneles sea tal que asegure una velocidad próxima entre 375 y 400 ft/min a través de ellos. 4.- Enfriamiento evaporativo Cuando no se logra llegar a una situación de confort solo con el movimiento de aire es necesario enfriarlo a través de algún método eficiente . Para los volúmenes de aire de los galpones avícolas se usan sistemas de evaporación de agua. El enfriamiento evaporativo agrega agua al aire de forma de saturarlo (llevar la humedad relativa al 100 %). Existen 3 formas de realizar el enfriamiento evaporativo en galpones avícolas: a.- Nebulizadores o Foggers Este es el método más antiguo, de menor costo pero menos eficiente (eficiencia máxima 55%). Los nebulizadores deben formar una microgota para que al entrar en contacto con el aire esta microgota se evapore. Otra desventaja es que la mezcla agua-aire se hace en el interior del galpón y el agua en exceso que no pueda ser evaporada cae directamente sobre la cama y las aves. b.- Paneles evaporativos de 2 pulgadas con proyección de agua por nebulizadores Esta es una alternativa intermedia entre los 3 sistemas existentes. Los paneles se colocan en la abertura de aire para túnel, el agua es proyectada sobre los paneles y al entrar en contacto con el aire se evapora. Su eficiencia máxima es del 64%. La ventaja sobre los nebulizadores es que la mezcla agua-aire se hace fuera del galpón, el agua en exceso no ingresa a la misma . Una desventaja se presenta con el uso de aguas duras que puedan obstruir los nebulizadores. c.- Paneles evaporativos de 6 pulgadas con recirculación de agua Su eficiencia es la más alta, 75%. El agua cae por gravedad en los paneles, el flujo de aire externo atraviesa los paneles, evapora el agua, el aire ingresa dentro de la nave a menor temperatura. El agua en exceso se junta en un colector y se hace recircular con el uso de una bomba sumergible. El uso de paneles de 6” de espesor se debe a que proporcionan una mayor superficie de intercambio dentro de los paneles. Este es el sistema evaporativo más difundido en la actualidad debido a su mayor eficiencia y a que la mezcla agua-aire se hace fuera del galpón.
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