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Maximizar el beneficio:
INSTALACIONES
Caspe, mayo 2005
JOSE MIGUEL CIUTAD
[email protected]
1
BIENESTAR ANIMAL
(Farm Animal Welfare Council)
Ausencia de enfermedades y lesiones
Ausencia de dolor y de estrés intenso o duradero
Nutrición adecuada
Confort térmico y físico
Posibilidad de que el animal exprese las conductas propias
de la especie
2
Producción porcina: EQUILIBRIO
La producción porcina se fundamenta en un adecuado equilibrio de:
GENETICA
NUTRICION
SANIDAD
MANEJO
INSTALACIONES
Las INSTALACIONES contribuyen a lograr un estado de BIENESTAR ANIMAL:
cuando un animal sano ha cubierto todas sus necesidades vitales podrá
DESARROLLAR al MAXIMO su POTENCIAL PRODUCTIVO..
3
FACTORES para lograr el
ESTADO DE BIENESTAR
Satisfacer las necesidades de agua y alimento
NECESIDADES BASICAS
Adecuadas condiciones ambientales
CONFORT CLIMATICO
Disponibilidad de espacio físico y suelo adecuado
CONFORT FISICO
Tamaño del lote, cantidad de comederos, etc.
CONFORT SOCIAL
ESTADO SANITARIO
Buenas condiciones de higiene y sanidad
4
5
OBJETIVOS en REPRODUCCION
(lechones destetados/cerda y año)
OBJETIVOS
Mínimo
Potencial
Partos por año
2,25
2,5
Lechones nacidos vivos por parto
10,7
> 12,8
Mortalidad en maternidad
7%
7%
Lechones destetados /cerda y año
22,4
29,7
6
OBJETIVOS de PRODUCCION:
MAX “GMD”
MIN “IT”
Potencial
Mortalidad destete/sacrificio
4
Terminados/año y cerda
28,5
Kilos carne producidos por hembra y año
2.990
Indice de conversión (de 8 a 105 kg)
< 2,5
Indice de conversión global
< 2,9
7
OBJETIVO de CRECIMIENTO
Peso standard
Peso real
¿ Por qué las
diferencias ?
Edad
(días)
Peso
standard
(Kg)
21
6,6
28
8,5
35
10,5
42
14
49
17,5
56
21,5
63
25,5
70
30
Peso
real
(Kg)
8
INSTALACIONES:
climatización
Las INSTALACIONES contribuyen a lograr un estado de
BIENESTAR ANIMAL:
cuando un animal sano ha cubierto todas sus necesidades
vitales podrá desarrollar al máximo su potencial productivo.
CLIMATIZACION es:
VENTILACION
CALEFACCION
REFRIGERACION
Y aislamiento térmico
9
CLIMATIZACION:
Temperaturas
ZONA OPTIMA
Tipo de animal
Peso
(kg)
Temperatura
MINIMA
Temperatura
MAXIMA
Temperatura
Recomendada
Lechones
1-7
30
34
30 °C
Crecimiento (1ª fase)
7-15
24
32
28 a 26 °C
Crecimiento (2ª fase)
15-25
18
30
26 a 22 °C
Cebo (1ª fase)
25-50
18
26
22 °C
Cebo (2ª fase)
50-110
16
23
20 °C
Cerdas lactación
18
24
20 a 22 °C
Cerdas en gestación (jaula)
18
26
20 a 22 °C
Cerdas en gestación (grupo)
16
26
20 a 22 °C
Machos
15
24
18 a 20 °C
Para no exceder las TEMPERATURAS MAXIMAS es preciso instalar SISTEMAS de
REFRIGERACION especialmente en GESTACION (en el entorno de CUBRICION) y en la
zona de alojamiento de los MACHOS.
10
Temperatura efectiva
Mc Farlane (SUIS, n° 12)
Temperatura efectiva =
Temperatura del aire ± efectos térmicos
•
Efectos térmicos NEGATIVOS:
•
Slats
Velocidad del aire
Refrigeración
Efectos térmicos POSITIVOS:
Cama de paja o viruta
Mantas en el suelo
Fuentes de calor radiantes
11
Zona de CONFORT: TCi y TCs
12
13
CLIMATIZACION:
Temperaturas
Comentarios:
El mejor termómetro son los animales
Las sondas deben estar BIEN situadas y
limpias.
14
CLIMATIZACION: VENTILACION
Tabla Necesidades de ventilación (m3/h y animal)
Peso
(Kg)
MÍNIMOS
(invierno)
MÁXIMOS
(verano)
Lechones (transición)
6
1,8
10
Lechones (transición
10
3
20
Lechones (transición)
15
4,5
30
Lechones (transición)
20
8
40
CEBO
25
10
50
CEBO
50
20
100
CEBO
100
40
200
Cerdas gestantes
40
400
Verracos
50
1000
Cerda en lactación
50
800
Hasta 15 kilos de peso se establece un mínimo de ventilación de 0,3 m3/h por kilo de peso
15
CLIMATIZACION: VENTILACION
Pérdidas de calor por EVAPORACIÓN (calor LATENTE)
Calor necesario para la EVAPORACION del AGUA que se produce
por vía respiratoria.
Las cantidades de vapor de agua producidas por cerdo y hora (H), a 20ºC de
temperatura ambiente, se detallan en la tabla siguiente en función del peso vivo
(P) de cada animal.
P (kilos)
5
10
20
40
60
80
100
120
180
H (g/h)
30
50
60
75
100
120
140
160
210
16
CLIMATIZACION: VENTILACION
Pérdidas de calor por CALOR SENSIBLE
El CALOR SENSIBLE se pierde a través de la superficie corporal por:
RADIACION
CONDUCCION
CONVECCION
P (kilos)
5
10
20
40
60
80
100
120
180
Cs (wat/animal)
25
30
40
70
100
120
150
170
250
Cs (Kcal/h/animal)
22
26
34
60
86
103
129
146
215
17
CLIMATIZACION: VENTILACION
EJEMPLO:
NECESIDAD de la VENTILACIÓN para eliminar el AGUA PRODUCIDA por los animales.
Nave de 800 cerdos de 20 Kg de peso
Volumen de la nave: 600 m3
Temperatura interior: 20ºC HR interior: 65%,
Para estas condiciones de Ti y de HRi cada m3 de aire tiene 11,5 g de agua
La nave va a recibir 800 cerdos x 60 g/h y cerdo = 48.000 g de agua/h = 48 litros/h
SI NO EXISTE VENTILACIÓN el aire se saturará,
A 20ºC el aire saturado puede contener 17,7 g/m3, por lo que su capacidad de absorción de agua será de:
600 x (17,7-11,5) = 3.720 g de agua/h = 3,72 litros/h
Como el aporte es de 48 l/h, tendremos un exceso de 48 - 3,7 = 44,3 l/h, esto es de 1.063 litros por día. Por tanto:
Tendremos los animales con una humedad del 100%, el agua en exceso se
condensará y empezará a gotear por el edificio (con el consiguiente deterioro
del mismo)
Es necesario VENTILAR para evacuar el agua producida y para mantener la
humedad relativa interior dentro de unos límites tolerables.
18
VENTILACION para CONTROLAR la HUMEDAD RELATIVA
(invierno)
En invierno se trata de eliminar el exceso de vapor de agua.
El caudal de aire a renovar se calcula mediante la fórmula:
H
V=
Hi − He
Donde:
V = caudal de aire a renovar, en m3/h por animal
H = vapor de agua a extraer, en gramos/h = Vapor de agua producido por animal
Hi = gramos de agua por m3 del aire interior = gramos por m3 del aire saturado x HR en tanto por uno.
He = gramos de agua por m3 de aire exterior = gramos por m3 del aire saturado x HR en tanto por uno.
CONTENIDO en VAPOR de AGUA (gr/m3 ó gr./Kg.) del aire en función de la temperatura
para una Humedad Relativa = 100% (HUMEDAD ABSOLUTA)
Temperatura
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
HA (gr/m3)
2,15
3,26
4,89
6,86
9,52
12,99
17,71
23,70
31,69
HA (gr./Kg.)
1,60
2,47
3,78
5,40
7,63
10,60
14,70
20,00
21,20
19
Ejemplo:
Calculemos la ventilación necesaria en una sala de transición en la que se alojan
800 animales de 20 kg.
Considerando que
Te = 2 ºC
HRe = 85%
HA a 2 °C = 5,6 g/m3
Ti = 20 ºC
HRi = 70%
HA a 20 °C = 17,7 g/m3
Con una HRi del 70%, el peso del vapor de agua contenido será de
0,70 x 17,7 = 12,4 g/m3
A la temperatura de 2 ºC el aire saturado tiene 5,6 g de agua por m3, por lo que
con una HRe del 85%, el peso del vapor de agua contenido será de
0,85 x 5,6 = 4,76 g/m3
60 g / h
V=
= 7,85 m3 / h
0,7 x17,7 g / m3 − 0,85 x5,6 g / m3
Como puede verse en la TABLA de NECESIDADES de VENTILACION el valor
establecido en la misma es de 8 m3/h y animal, muy similar al calculado.
Para temperaturas exteriores más bajas será preciso DISMINUIR los valores de la
tabla.
20
VENTILACION para ELIMINAR el CALOR PRODUCIDO
por los animales (Verano)
En verano el problema esencial es evitar una elevación
excesiva de la temperatura dentro del edificio y utilizar la
ventilación para eliminar las calorías producidas por los
animales.
Cuando la temperatura exterior es inferior a la deseada dentro del edificio la ventilación necesaria puede
calcularse con la siguiente fórmula:
Q
V=
0,3x(ti − te)
Donde:
V = Ventilación a aplicar (en m3/h)
Q = Cantidad de calor a extraer del edificio (en Kcal/h)
0,3 = Calor específico del aire (Kcal consumidas para elevar 1 m3 de aire 1ºC
(ti-te) = Diferencia de temperatura entre el aire interior y el aire exterior.
21
VENTILACION para ELIMINAR el CALOR PRODUCIDO
por los animales (Verano)
Cuando la temperatura exterior es próxima o superior a la
temperatura deseada en el interior del edificio, la anterior
fórmula no tiene sentido.
Además es preciso eliminar las ganancias de calor a través
de techos y paredes; una vez más vemos que aislar
térmicamente los edificios es necesario, en invierno para
minimizar las pérdidas de calor a través de los cerramientos,
en verano para minimizar las “ganancias” de calor.
En ese caso se debe enfriar el aire admitido o vaporizar
agua en el interior del edificio.
22
VENTILACION para ELIMINAR el CALOR PRODUCIDO
por los animales (Verano)
El equilibrio térmico lo tendremos cuando se cumpla la siguiente igualdad:
Qa + Qt + Qs = 0,3 x V x ∆T2
N x Cs + Σ (K x S) x ∆T1 + S x 20 = 0,3 x V x ∆T2
Donde:
Qa = Calor aportado por los animales
Qt = Calor transmitido a través de techos, paredes, ventanas, etc.
Qs = Calor aportado por la radiación solar = Superficie de la cubierta x 20 (en los edificios orientados en la dirección EsteOeste.
N = Nº de animales
Cs = Calor sensible
∆T1 = Diferencia de temperatura entre el interior y el exterior
∆T2 = Diferencia de temperatura entre el aire a la salida del sistema de enfriamiento y la temperatura del aire de salida = 3
°C
Sx20 = Calor aportado por la radiación solar a las 12 horas solares (momento de mayor intensidad solar
23
VENTILACION para ELIMINAR el CALOR PRODUCIDO por los
animales (Verano)
Ejemplo:
Nave de gestación de 500 madres, de 80x12 metros.
Te = 34 ºC y HRe = 30%
Los valores resultantes de Ti y HRi dependen de la eficacia del sistema de enfriamiento.
Se pueden alcanzar valores de:
Ti = 27 ºC y HRi = 65%
La cubierta de chapa está aislada mediante 25 mm de espuma de poliuretano (K = 0,69),
las paredes laterales son de fábrica de bloque de hormigón de 20 cm hasta una altura de
60 cm (K = 1,49) y
por encima del muro de bloque se dispone de una cortina de tela de nylon de 1,8 m de
altura (K = 5)
N x Cs + Σ (K x S) x ∆T1 + S x 20 = 0,3 x V x ∆T2
24
APORTE ANIMALES
Nº
Cs
Total
Total calor sensible
500
275
137.500
79%
S
K
∆t
SK∆T
1008
0,69
7
4.869
Pared exterior
96
1,49
7
1.001
Paredes extremos
72
1,49
7
751
Cortinas
288
5
7
10.080
Perímetro
184
1,2
7
1.546
18.247
10%
19.200
11%
CARGA TOTAL
174.947
100%
Volumen de aire a extraer
194.385
GANANCIAS por transmisión
Techo
Total ganancias transmisión
RADIACION SOLAR
Volumen por cerda
960
20
390
El valor obtenido (390 m3/h por animal) coincide con los volúmenes recomendados en la tabla de
necesidades de ventilación.
Si la nave está mal aislada las ganancias por transmisión pueden duplicarse lo que obligaría a aumentar los
volúmenes de extracción entre un 10 y un 20 %, lo que también repercutirá en que se deberá incrementar
la superficie del panel evaporativo.
25
CALCULO VENTILACION:
La tabla de NECESIDADES de VENTILACION se ha realizado teniendo en cuenta
las producciones de calor latente y sensible de los animales
Ventilación INVIERNO:
Eliminar calor latente
Debe atender las necesidades
MINIMAS de los animales más
pequeños
Ventilación VERANO:
Eliminar calor sensible
Se calcula para las
necesidades MAXIMAS
Cuando:
T ext > T int > T des
se necesita refrigeración.
26
Ejemplo de cálculo:
Sala TRANSICION con 800 lechones
Peso inicial: 6 kilos
Peso final: 20 kilos
Ventilación INVIERNO
Necesidades MINIMAS:
800 x 1,8 = 1.440 m3/h
800 x 8 = 6.400 m3/h
Ventilación VERANO
Necesidades MAXIMAS:
800 x 10 = 8.000 m3/h
800 x 40 = 32.000 m3/h
Sería conveniente instalar 4 extractores de 8.000 m3/h
El caudal mínimo unitario es del orden de un 20%, esto es, 1.600
m3/h
En invierno podríamos tener un exceso de ventilación si se trabaja
con más de 1 extractor durante la primer semana (1.600>1.440)
27
CLIMATIZACION:
VENTILACION
Sistema de ventilación a elegir
Tipo ventilación
Gestación
Maternidad
NATURAL
FORZADA
Invierno
Verano
Invierno y verano
Machos
Invierno y verano
Transición
Invierno y verano
Cebo
Invierno
Verano (T> 30°C)
28
VENTILACION NATURAL
ORIENTACION NAVE:
en principio Este-Oeste
AUTOMATIZAR entradas y salidas de aire:
N° de sondas (L nave > 40 m: 2 sondas
Motor-reductores con batería
29
30
VENTILACION FORZADA
GESTACION y CEBO:
TUNEL (con sistema de refrigeración)
MATERNIDAD
Extracción lateral o por chimeneas
TRANSICION
Extracción lateral o por chimeneas
31
Extracción por chimenea y lateral
32
Ventilación tipo TUNEL
Principios
básicos
Velocidad entrada aire > 4,5 m/s
Velocidad aire interior nave > 2 m/s
En una nave con 60 m2 de sección transversal se necesita un
caudal de extracción de 120 m/s = 432.000 m3/h (12 extractores
de 36000 m3/h)
En caso que el aire se enfríe a la entrada pasando por paneles de
celulosa:
Velocidad
paso del aire < 1,5 m/s
Por cada 36.000 m3/h se necesitan del orden de 6 m2 de
evaporativo
panel
33
CLIMATIZACION: VENTILACION
TUNEL
Con este sistema de ventilación lo fundamental es
conseguir una correcta VELOCIDAD del AIRE A
NIVEL de los animales
Se debe hacer un intercambio de todo el volumen
de la nave cada 0,75 - 1,5 minutos, con una
velocidad del aire en la sección de la nave de 2-
2,25 m/s
34
Ventilación TUNEL
35
VENTILACION TÚNEL + REFRIGERACION
en CLIMAS CÁLIDOS
36
37
38
Ventilación TUNEL + refrigeración:
Diseño de la entrada
1,5 m/s
4,5 m/s
Cortina con contrapesos
39
Velocidad entrada aire
(después de pasar por los paneles evaporativos)
Anchura
Nave
(metros)
Depresión
(mm c.d.a.)
VELOCIDAD
ENTRADA
(m/s)
10
12
14
16
18
0,75
1,25
1,50
1,75
2
3,5
4,5
5
5,5
6
40
CLIMATIZACION: CALEFACCION
Cuando
T exterior < T deseada
el calor sensible producido por los animales es utilizado para
compensar las pérdidas de calor del edificio, calentar el aire que es
introducido por la ventilación y en evaporar el agua a extraer del
edificio.
Una nave estará en equilibrio térmico cuando los APORTES de
calorías sean iguales a las PERDIDAS, si el aporte de los animales no
es suficiente para compensar las pérdidas será preciso disponer de un
sistema de calefacción.
41
CLIMATIZACION: CALEFACCION
El EQUILIBRIO lo tendremos cuando:
n Cs + Qc = 0,6H+{(ΣKS) + 0,3V}∆t
N =Nº de animales
Cs =Calor sensible en Kcal/h y animal
Qc =Calor aportado por la calefacción
0,6 =Calor de vaporización del agua = 0,6 Kcal por gramos de agua
H =Masa de agua a evaporar (gramos/hora)
(Σ KS) =Pérdidas por paramentos (Kcal/h y ºC)
V =Volumen o caudal de ventilación
∆t =Diferencia de temperatura entre el interior y el exterior de la nave
42
CLIMATIZACION: CALEFACCION
El APORTE CALÓRICO es la
suma de:
las calorías aportadas por los
animales (n Cs)
las calorías aportadas por la
calefacción (Qc)
Las PERDIDAS CALÓRICAS
resultan principalmente de:
las pérdidas a través de
paredes y techos {(KS)}
las pérdidas por ventilación
(0,3V)
El calor preciso para
evaporar el agua de las
deyecciones (en caso de que
no existan suelos
emparrillados), el agua
perdida en bebederos y el
agua de lavado
43
CLIMATIZACION: CALEFACCION
Cuanto mejor aislada esté la nave
mayor podrá ser la diferencia de temperatura (∆t),
gradiente térmico, entre el interior y el exterior.
( nCs + Qc )
∆t =
Σ ( KS ) + 0,3V
44
CLIMATIZACION: CALEFACCION
¿Es necesaria la calefacción en naves de CEBO?
Ejemplo:
Nave de 80 x 12 para 1.400 plazas de cebo
Situación A
Peso inicial: 20 kilos
Temperatura exterior: 0°C
Situación B
Peso: 50 kilos
Temperatura exterior: 0°C
45
¿Es necesaria la calefacción en naves de CEBO?
A
B
Ventilación MIN (m3/h)
8
20
Cs (Kcal/animal)
34
73
T exterior
0
0
T interior
22
18
Aporte CALOR SENSIBLE
+ 47.600
+ 102.200
Pérdidas transmisión
- 57.347
- 46.920
Pérdidas ventilación
- 73.920
- 151.200
CALEFACCION (Kcal/h necesarias)
83.667
95.920
% REDUCCIÓN de la ventilación sin CALEFACCION:
100 %
63 %
Pérdidas transmisión (ΣKS), por °C de ∆T
¿ Qué pasará con temperaturas por debajo de 0°C ?
46
CLIMATIZACION:
CALEFACCION
Tipo de calefacción
Potencia
instalada
Ventajas
Inconvenientes
Suelo radiante de AGUA
CALIENTE:
Mantas de hormigón,
de aluminio o de material
plástico
250 wat/Ud
Buena distribución de calor y,
en algunos casos, continua.
El gas, en general, tiene un
precio más barato que la
electricidad
Los lechones prefieren las
placas o mantas de material
plástico sobre las de aluminio y
hormigón.
La regulación no es fácil, no
todas las placas tienen la
misma temperatura.
Inversión elevada
Pérdidas de energía en la
caldera y en el transporte del
agua caliente.
Dependencia de una caldera
Suelo radiante
ELECTRICO:
Mantas de hormigón
polímero o de fibra de
vidrio
125 wat/Ud.
Buena distribución de calor
Buena regulación
Fácil instalación
Elementos independientes
Menor consumo energético,
aunque el coste del Kw/h suele
ser alto.
El sensor no debe
desconectar la calefacción,
para evitar tener un suministro
discontinuo.
El precio del Kw/h debe ser
como máximo un 40% del
precio del m3 del gas
propano.
Suelo radiante
ELECTRICO:
Nuevas mantas
55 wat/plaza
Suministro de calor continuo
Buena distribución de calor
Buena regulación
El precio del Kw/h debe ser
como máximo un 75% del
precio del m3 del gas
propano.
47
Lámparas
infrarrojas
eléctricas
MATERNIDAD
250 wat/plaza
Suministro continuo de calor
Inversión reducida
Facilidad de instalación
Para 3-4 primeros días
Mala distribución del calor
Consumo elevado
El foco irradia calor a la madre
Lamparas
infrarrojos a gas
600watt/plaza
Suministro continuo de calor
Inversión reducida
Facilidad de instalación
Mala distribución del calor
Mala regulación
El foco irradia calor a la madre
Suelos radiantes
TRANSICION
35 wats/plaza
Buena distribución del calor
Regulación complicada.
Dependencia de una caldera.
La losa debe ocupar un 30% del
área del local
Salas más sucias
Tubos Delta
TRANSICION
40 wats/plaza
Adecuados en caso de entrada
de aire mediante techo
perforado.
Proporcionan calor seco
Regulación complicada
Dependencia de una caldera
48
Aerotermos
(generadores de aire
caliente de 12 Kw),
AGUA CALIENTE
TRANSICION
40 wats/plaza
Buena distribución del calor
Buena regulación
Proporcionan un calor seco
Permiten un piso 100%
enrejillado
Dependencia de una caldera
Aerotermos a GAS
TRANSICION,
CEBO, GESTACION
40 wats/plaza
Buena distribución del calor
Buena regulación
Piso 100% enrejillado
Consumen oxígeno
A utilizar en salas de más de
400 lechones
Criadoras a gas
TRANSICION y
CEBO
30 wat/plaza
Economía de instalación
Consumen oxígeno
Riesgo de incendios
1
watt = 0,864 Kcal/h
49
CLIMATIZACION: VENTILACION
¿Cómo ventilar?:
OBSERVAR los animales
Conocer cómo funcionan los sistemas de
regulación
Vigilar la correcta apertura de las entradas
Velocidad entrada aire > 3,5 m/s
Procurar que el aire entre a través de pasillos
en los que se pueda calentar o enfriar.
50
CLIMATIZACION:
VENTILACION
Ideas básicas:
“Huir” de los sistemas sofisticados:
en las granjas NO trabajan astronautas.
Cuando se trabaja con ventilación forzada es
preciso disponer de:
GRUPO ELECTROGENO
SISTEMAS de ALARMA
51