Evaluación de estrategias de control para sistemas de nebulización para chiqueros

OPERACIONES UNITARIAS I ISEBASTIÁN GONZÁLEZ RAMÍREZ9 DE FEBRERO DE 2017

Evaluación de estrategias de control para sistemas de nebulización para chiqueros de puercos

A. Haeussermann (Alemania), E. Vranken (Alemania), J.-M. Aerts (Alemania), E. Hartung (Alemania), T. Jungbluth (Alemania), D. Berckmans (Bélgica)

American Society of Agricultural and Biological Engineers

Vol. 50

Número 1

Páginas 265−274

Índice Introducción - Diapositiva 4

Objetivos del estudio – Diapositiva 5

Teoría – Diapositiva 6

Métodos y Materiales – Diapositiva 10

Mediciones – Diapositiva 12

Modelo – Diapositiva 13

Conclusiones – Diapositiva 14

Introducción A temperaturas altas, los efectos de enfriado en los puercos son logrados por la respiración de vapor de agua y, si es posible, evaporación de agua en la superficie del cuerpo. La pérdida de calor latente en los animales que no sudan puede ser mejorada durante periodos calientes con regaderas o sistemas de nebulización, aumentando con ellos el área en la que se evapora el agua. De la misma manera, la temperatura del ambiente puede ser disminuida creando una pequeña neblina.

Objetivos del estudio Integrar y validar un modelo basado en información de un sistema de nebulización como un submodelo en un modelo mecanístico y dinámico usado para la simulación del transporte de masa y energía en un chiquero ventilado mecánicamente.

Evaluar arreglos de control simulados para ventilación y nebulización para estimar la eficacia respectiva del sistema de nebulización en relación a su influencia en el clima del aire interior.

Teoría Los sistemas ventilación y de nebulización son utilizados en invernaderos, gallineros y chiqueros. Generalmente funcionan mejor en lugares calientes con humedad relativa baja. En comparación con los sistemas de enfriamiento mediante evaporación indirecta, el costo inicial, costo de operación y los problemas de mantenimiento son relativamente bajos.

Los sistemas de nebulización pueden ser utilizados en chiqueros ventilados naturalmente, con los lados abiertos y ventilados mecánicamente. Ya que los costos de instalación son bajos, estos sistemas permiten un balance de costos positivo.

Sistema de ventilador y almohadilla

Sistemas de nebulización de alta y baja presión

Variables influyentes Diseño de la almohadilla: lugar, material, área transversal y grosor de las almohadillas

Tamaño de gota, presión de agua y movimiento interior del aire

Efectividad de saturación/fracción evaporada

80% (Timmons and Baughman, 1984);<50% a 95% (ASHRAE, 2004);75% (Arbel et al., 1999)

23% (0.275 MPa)37% (1.380 MPa) (Timmons y Baughman, 1983)

36% (1.030 MPa)49% (1.860 MPa)57% (3.400 MPa)(Bottcher et al., 1991)

Usado en: Edificios ventilados mecánicamente

Edificios ventilados mecánica y naturalmente

Ventajas Alta eficiencia, no moja superficies y simplicidad de control de operación

Temperatura y condiciones de humedad uniformes, flujo de aire reducido, control independiente de enfriamiento y ventilación

Un control preciso de sistemas de nebulización de alta presión puede ser obtenido variando el flujo de agua, la velocidad de evaporación o la velocidad de ventilación.

Para invernaderos, Arbel et al (2003) sugieren variaciones de presión entre 4 a 8 MPa para variar el suministro de agua entre el 70% y 100% (1300 g m−2 h−1) y para conseguir una operación continua del sistema de nebulización.

Según Gates et Al (1991b), el control de sistemas de nebulización requiere una combinación de velocidad de evaporación y ventilación en relación al índice de temperatura-humedad (ITH en inglés) deseado.

Los métodos de cálculo para el THI de los animales son desarrollados ya sea por su elevación en temperatura del cuerpo o la temperatura de su piel, temperatura del recto y velocidad de respiración (Roller y Goldman, 1969).

Según estudios, un THI igual o menor a 74 es normal; en un THI de más 75 ocurren situaciones de alerta; un THI entre 79 y 83 es peligroso; y valores de THI arriba de 83 son considerados situaciones de emergencia.

El THI puede ser calculado con la siguiente ecuación:

Métodos y Materiales Investigaciones prácticas de ventilación con y sin enfriamiento de aire adiabático se llevaron a cabo durante cuatro periodos de crecimiento-terminado. Se usó información sobre diferentes variables para desarrollar un modelo dinámico para el edificio sobre el que se hizo la investigación.

Después, se combinó el modelo creado a partir de información con un modelo mecanístico-dinámico general para simulación de balance de energía y masa en un chiquero ventilado mecánicamente.

Mediciones La temperatura y humedad del aire interior y exterior fue medida constantemente.

La velocidad de ventilación fue medida continuamente.

Se midió también el consumo, basándose en datos de simulación de ventilación y de el reporte de prueba de DLG, de energía de los ventiladores en diferentes arreglos de control.

Modelo El resultado de la investigación los llevó a llegar al siguiente modelo:

Donde

Este modelo complementa al modelo de la evaporación del agua:

Conclusiones El modelo obtenido por los investigadores es sorprendentemente preciso, teniendo un error de más o menos .2 centígrados y 3% de humedad relativa.

Lo que considero importante de este artículo, al menos para nosotros, es ver cómo la humidificación puede ser utilizada de diferentes maneras para obtener un beneficio:

El sistema de nebulización, en promedio, bajó la temperatura interior en 6 centígrados cuando se usaba 30 segundos encendido/30 segundos apagado; y hasta 10 centígrados cuando operaba continuamente.

Sin el sistema de evaporación, el 13% de las horas en las que se llevó a cabo el experimento, el THI fue mayor a 75, con 2% llegando a estados de emergencia.

Con el sistema de evaporación, el THI sólo pasó de 75 en 1% de las horas.

Con el sistema, el THI máximo fue de 77; sin él, fue de 92.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN