Refrigeracion en granjas cunicolas

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Por Angel R

El uso del calor latente de cambio de estado en la produccion frigorifica, es la propiedad comunmente utilizada en los sistemas de frio. De entre los refrigerantes inorganicos el agua es el conocido como R-718 segun la denominacion simbolica numerica.

Como es sabido el cambio de estado fisico (solido, liquido o gas) a presion constante, depende de la absorcion o desprendimiento de calor para poderse producirse. Cuando la sustancia cambia de estado es el agua pura, la energia puesta en juego en dicho cambio es: 80 kcal /k. para la fusion (cambio de hielo a agua), o 597 kcal/k. en el caso de la evaporacion.

Este ultimo efecto es uno de los utilizan los animales de forma natural para poder perder el calor generado en su metabolismo cuando la diferencia entre su temperatura corporal y el ambiente no es suficiente para eliminar el calor producido

A nivel industrial su uso queda restringido a sistemas de flujo abierto sin recuperacion de vapores, sin aporte de energia: Torres de enfriamiento Instalaciones de absorcion para aplicaciones de alta temperatura Por el contrario en instalaciones ganaderas, este sera el metodo a utilizar el 99% de las ocasiones. La produccion de frio industrial se realiza mediante maquinas termicas de compresion mecanica, o de absorcion de vapor.

Su eficiencia y coste se adecuan muy bien a la climatizacion de locales con renovaciones de aire de escasa entidad, y con recirculacion y mezcla del aire exterior e interior. No existen grades cargas de calor latente lo cual permite tasa de recirculacion elevada.

No es el caso de las naves ganaderas. Si bien en ciertos locales con baja carga y exigencias muy elevadas (centros de inseminacion, p.ej.) puede ser una tecnologia adecuada para el tratamiento del aire.

En general no es la tecnologia a adoptar en nuestras explotaciones. En el caso de las granjas, el control de la temperatura del aire entrante (flujo sin recirculacion y grandes caudales) se adapta mejor por cuestiones economicas de consumo electrico a la tecnologia de las torres de refrigeracion adiabatica.

TIPOLOGIAS DE LA REFREGERACION ADIABATICA

La refrigeracion necesariamente se combina con la ventilacion existente en la nave. Por tanto los sistemas de refrigeracion seran para ventilacion por sobrepresion, o para sistemas de ventilacion por depresion. Estos ultimos son los habituales. Hay basicamente dos sistemas de aporte de humedad al flujo de aire de ventilacion:

SISTEMAS DE NEBULIZACION

En el mercado existen toda una gama de tipologias, desde nebulizacion con difusores de alta presion (100-150 atm) hasta sistemas que consiguen un tamaño de gota aceptable con 4- 6 atm. de presion. Tambien existen en el mercado otros sistemas de produccion de nieblas por ultrasonidos para su utilizacion en interiores.

Cuando el aporte se hace dentro de la nave, el control de la % HR debe ser lo suficientemente eficiente para que el sistema no nos genere mas problemas de los que tratamos de resolver.

SISTEMAS DE PANELES DE COOLING

Son los sistemas mas sencillos de manejar y que menos problemas acarrea un control deficiente de la regulacion de su funcionamiento. En este articulo nos centraremos en los sistemas con paneles por ser los mas sencillos de manejar y construir.

Ademas son el equipo habitual de la mayoria de las granjas en nuestros climas, y su eficiencia es excelente si su dimensionamiento y control es el adecuado.

FUNDAMENTOS SICROMETRICOS DATOS DE DISEñO

La temperatura seca minima que se puede alcanzar aumentando la humedad especifica del aire de entrada, es la temperatura del bulbo humedo del flujo de aire. Lo normal sera un rango de 3- 4ºC superior a la citada temperatura, ya que las condiciones de salida no deben superar el 65-70% de humedad relativa.

EJEMPLO 1

Desde de cualquier diagrama psicometrico, siguiendo la linea de entalpia constante, en funcion del % humedad relativa del aire a tratar y % humedad conseguida tras el tratamiento, podemos determinar la temperatura seca correspondiente, consumo de especifico de agua y dado el caudal a renovar el calor latente extraido de la nave.

Supongamos una nave ganadera, con una carga de animales determinada en la que renovamos un caudal de aire de 48.000m3

Ejemplo 1. Diagrama de Carrier

Desde el grafico podemos ver los valores de la maniobra efectuada. El resultado para toda la nave es:

PARAMETROS BASICOS DE DISEñO

DATOS PRACTICOS

A falta de datos mas concretos podemos estimar los siguientes:

EJEMPLO 2

Que necesidades podemos estimar para una nave que tiene una carga de animales de 11.000 kilos, Zona la Mancha, nivel de aislamiento bueno?

Y exposicion al sol: bien orientada, no entra calor a traves de ventanas y paredes?

* Capacidad de renovacion a tratar por el cooling 11.000 x 5=55.000 m3/h

* m2 de panel necesarios Minimo: 55g.000/(3.600*1.5) = 10,1 m2 Optimo: 55.000/3.600 = 153 m2

* La prevision de consumo de agua (en la refrigeracion) en dias muy secos: 10 horas de calor/dia Consumo dia = 10*7.5*55 = 4.125 litros/dia

Si el espesor del panel, o el tipo de relleno exige menor velocidad de paso del aire para alcanzar un rendimiento adecuado, habra que corregir las cifras anteriores que estan calculadas para velocidades de paso de 1.5 y 1 m/s respectivamente

COMPONENTES BASICOS DE UNA INSTALACION DE COOLING

Un equipo o instalacion de cooling consta de un panel de humidificacion, que mantenemos totalmente mojado con un riego permanente de agua, a traves del que hacemos pasar el aire de la ventilacion. A la salida del panel el aire debe contener un grado de humedad proximo a la saturacion (siempre que la velocidad de paso se encuentre en los valores que recomienda el fabricante del panel).

El movimiento del aire a traves del panel se consigue con los equipos de ventilacion de la nave. Cabe por tanto distinguir dos tipo instalaciones:

* NAVES EN DEPRESION En los ventiladores utilizados son los de la ventilacion de la nave.

* EQUIPOS DE SOBREPRESION Suele montarse en equipos autonomos, son salida directa reparto con vaina o canal de distribucion a lo largo de la nave.

En cualquiera de los dos casos los componentes basicos de la instalacion se recogen en el siguiente esquema. Comentaremos muy brevemente algun aspecto de alguno de ellos, ya que todos ellos son elementos sobradamente conocidos.

Materiales de panel o rellenos

El material usualmente utilizado en paneles de granja son los cartones de celulosa. Cada fabricante dispone los canales de circulacion del aire con diferentes angulos de inclinacion. Es importante reseñar que los diseños no simetricos tienen un sentido de entrada y salida de aire. Si se colocan al reves no funcionaran al 100 %.

El segundo comentario es referente al espesor, Los mas comunes son de 10 cm. (en el caso der otros materiales de relleno esta dimension suele ser mayor). Pero tambien los hay de 5 cm. El espesor condiciona la superficie efectiva necesaria de panel. Debemos tener presente la recomendacion del fabricante, ya que la velocidad de paso del aire, junto al recorrido por los canales de entrada y el tiempo de contacto aire agua a su paso por el panel dan como resultado la eficiencia del equipo.

La altura del panel. Los hay de 1 m, 1.5 m incluso de 2 m de altura. El panel de celulosa se corta facilmente, pudiendose adaptar asi a cualquier altura de carcasa que tengamos.

En este punto hay que tener en cuenta que si la altura es muy pequeña p ej.: menos 50 cm. el reparto de agua en los primeros cm de panel se vera muy condicionado a disponer de un canalizador o una buena distribucion de agujeros en la red de riego. De lo contrario estaremos creando canales preferenciales de aire sin aporte suficiente de agua.

Respecto a otros materiales utilizados en paneles y rellenos.

Los derivados de plasticos tambien se utilizan ampliamente en equipos de cooling y torres de refrigeracion. Sus dimensiones y velocidades recomendadas de paso de aire son el dato imprescindible que debe aportar el fabricante.

Filtros de viruta, y otros materiales.

Pueden tambien ser muy eficientes siempre que se mantenga su estabilidad dimensional. Es decir evitar canales preferenciales de aire sin tratar, y adecuar la velocidad del aire al espesor y diseño del panel.

Red de agua

Solamente dos aspectos:

* La limpieza y filtrado de impurezas

* El dimensionado de caudales y alturas de seguridad para el deposito regulador.

Cuando toda la instalacion de paneles confluye a un deposito regulador en el dimensionado de este y de la bomba de impulsion hay que tener en cuenta el retorno tras la parada de la bomba, y el caudal punta necesario en la bomba.

El efecto filtro lavador es a tener en cuenta en ubicaciones polvorientas o con ambientes con elevada carga de elementos en suspension.

En estos casos sera preferible sobredimensionar los caudales circulantes por los paneles, y aumentar la regularidad con que se purga y limpia el agua del circuito.

Entradas de aire

Es claro que no tienen por que coincidir las superficies de entrada de paneles (dependen de la velocidad de paso en funcion del panel elegido) con las entradas de aire en la nave. Estas ultimas seran funcion de las dimensiones de la nave, su seccion y tipologia interior. Aunque riesgo de resultar repetitivo comentar que cuando se usan los equipos de refrigeracion, el aire de la nave solo debe entrar a traves de los equipos de cooling, y por tanto su reparto interior ser realizara mediante la colocacion estrategica de los equipos.

CONTROL DE LA TEMPERATURA EN CONDICIONES DE VERANO

El caudal a renovar con aire limpio en condiciones de temperatura superior a la optima, podemos situarlo en 5 m3/ KPV. Sera suficiente para poder extraer la humedad (calor latente) que producen los animales. Hay que tener en cuenta que a mayor humedad en el aire entrante, mayor es el ratio requerido para absorber el calor latente generado por los animales y deyecciones. Conceptualmente la refrigeracion en condiciones de granja se sustancia en tres fases a medida que va aumentando la temperatura en el interior de local:

EXTRACCION DEL CALOR PRODUCIDO POR ANIMALES

Ventilamos con aire sin tratar, mediante el aumento del ratio de ventilacion, hasta el limite de caudales maximos que se establezcan. En la practica se establece un caudal maximo de ventilacion. Ya que al aproximarse la temperatura de entrada a la temperatura optima a conseguir, el caudal a renovar aumenta exponencialmente hasta el infinito. (De momento el infinito lo dejamos para mejor ocasion y fijamos un maximo en 5 m3/KPV para esta etapa). Si no es suficientes pasamos a la fase 2

EXTRACCION MAXIMA CON TRATAMIENTO DEL AIRE DE ENTRADA

Para disminuir su temperatura. A partir de una temperatura de consigna, ponemos en marcha el sistema de refrigeracion que a caudal maximo de renovacion enfria el aire de entrada. La eficacia de la refrigeracion en esta fase depende del buen dimensionado de los equipos de cooling, asi como de la baja humedad relativa del aire a refrigerar.

ALARMA DE ALTA TEMPERATURA

Alta temperatura por insuficiencia de panel de refrigeracion: En este caso es mejor reducir el caudal que pasa por el panel para que descienda la velocidad de paso y baje la temperatura del aire tratado (caso de poniente con temperaturas muy altas y baja humedad. Es frecuente en los climas muy continentales).

Elevada entalpia del aire entrante (aire caliente y humedo): es necesario aumentar la velocidad a nivel del animal, y tomar medidas adiciones y /o medicacion para estres termico. (Este caso afortunadamente es dificil de encontrar, aunque puede darse en zonas de costa, con sistemas de nebulizacion dentro de la nave, sin un control eficiente de la humedad relativa.)

EL MANTENIMIENTO DE LAS INSTALACIONES Y PANELES

Suele ser una medida sensata seguir las recomendaciones del fabricante, no obstante podemos hacer una lista de obviedades:

a) La red AIRE de ventilacion: Por supuesto todo el aire que entre en la explotacion debe hacerlo a traves de los paneles de cooling, de lo contrario estamos mezclando aire caliente del exterior con el aire tratado. Disminuyendo o anulando el efecto del sistema de refrigeracion. No es una parte del sistema de cooling pero los huecos en paramentos exteriores, cierre de ventanas, salidas de fosa, etc. no deben aportar aire sin tratar.

b) El agua del circuito: (mantenimiento: con la frecuencia que requiera la instalacion). Agua debe mantenerse siempre limpia y desinfectada. Visualmente debe ser transparente y sin materiales disuelto. Esto evitara el deterioro y colmatacion de red de distribucion y paneles.

c) El deposito regulador: purgado y limpieza con regularidad. (idem punto anterior).

d) Los paneles y red de reparto de agua: Anualmente antes de la temporada de verano

Limpieza cara exterior, descalcificacion mediante recirculacion de acido si el material utilizado en adhesivos lo permite. Y sustitucion de los paneles excesivamente colmatados. Reparacion huecos, y canales preferentes (en el momento en que se detecte alguno).