La ventilación es imprescindible en las granjas avícolas para eliminar la humedad y mantener la temperatura ambiente y la calidad del aire, fundamental para el correcto desarrollo y bienestar de las aves y, por consiguiente, para la productividad.
Con la llegada del invierno, extraer aire de la nave, ya caliente, y cambiarlo por aire frío del exterior implica una pérdida de calor que es necesario suplir con calefacción. Esto significa un gasto adicional en energía.
Los intercambiadores de calor aire-aire se presentan como una opción para aprovechar el calor del aire saliente, gastar menos dinero en calefacción y evacuar la humedad de las naves.
La necesidad de ahorrar costes energéticos ha animado a muchos granjeros a instalar intercambiadores de calor en sus naves, unos dispositivos que, aunque muy usados en otras industrias, hasta hace unos pocos años apenas se veían en las granjas. Hoy día ya son dispositivos de los que la mayoría de granjeros han oído hablar. Pero, ¿qué son los intercambiadores de calor? ¿Qué aportan a las granjas avícolas? ¿Cuáles son sus ventajas e inconvenientes?
La teoría es sencilla y su nombre lo dice todo: un intercambiador de calor es un dispositivo que transfiere calor de una corriente fluida a otra. Los recuperadores de calor que acompañan al sistema de calefacción de las naves avícolas son de tipo aire-aire, y con ellos se consigue disminuir las pérdidas de calor. Con estos dispositivos se aprovecha la temperatura del aire que se extrae para precalentar el aire que entra, a una temperatura superior a la del exterior de la granja.
Este sistema se basa en un principio de transmisión térmica de las superficies de contacto: a través de unas lamas intercambiadoras cruzadas y a mucha presión, el aire sucio pasa por debajo, y el aire limpio por encima. Ambas corrientes de aire se cruzan, pero no se tocan, por lo que no se mezcla, permitiendo así la entrada del aire seco y limpio.
Con este sistema, el aire nuevo se calienta por la conjunción de dos fenómenos:
Calor sensible. La transferencia de calor se hace por convección a través de la pared del intercambiador (no hay contacto directo entre las dos masas de aire).
Calor latente. El aire viciado, cargado de humedad, hace entrar en condensación al aire nuevo al entrar en las placas del intercambiador. Al pasar de estado gaseoso a estado líquido, el agua libera calorías.
El intercambio de calor se hace por convección, proceso resultante del contacto del aire de un ambiente con la superficie de un cerramiento a una temperatura distinta.
En avicultura predominan los recuperadores de calor de placas. Cuando este mecanismo se introdujo en la producción avícola, era habitual encontrar numerosos intercambiadores de calor en los laterales de las naves. Actualmente, sin embargo, los dispositivos están aumentando en tamaño y su número es menor. En las ventilaciones tipo túnel se han diseñado equipos muy grandes para adaptarse a este sistema de ventilación.
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Módulo adicional de calefacción de Clima+ de Vencomatic®
El intercambiador de calor Clima+ de Vencomatic ofrece la posibilidad de instalar un módulo de calefacción con el que mejorar su rendimiento.
Con el módulo, la capacidad de aire nuevo y limpio que entra en la nave pasa de 0.5 m3/h por pollo, a 1 m3/h por pollo. De la misma manera, la potencia del intercambiador de calor pasa de 4.5 W/pollo a 8 W/pollo, siendo la potencia requerida para calentar hasta 17ºC de 1 W/pollo.
La instalación del módulo de calefacción en los intercambiadores Clima+ reduce todavía más la humedad relativa de la nave, en aproximadamente un 5% y la temperatura conseguida es ligeramente superior.
Al formar parte del intercambiador de calor Clima+, el módulo de calefacción también es de limpieza sencilla. El módulo está pensado para granjas de pollos y recría de pollitas. El intercambiador de calor Clima 200+ tiene unas dimensiones de 10,10 metros, y con el módulo incorporado, 11,80 metros.
Permite precalentar la nave sin la necesidad de “cañones de gas”.
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Factores esenciales de los recuperadores de calor
A la hora de decidirnos por comprar un intercambiador u otro, debemos tener en cuenta los factores que señalaremos a continuación.
Por un lado, es importante estudiar el material de las placas, por el cual lograremos una mejor o peor transferencia del calor en función de su coeficiente de conductividad térmica es decir, su capacidad de conducción de calor.
Los metales tienen los valores de conductividad más altos. En este tipo de material el transporte de calor se realiza, fundamentalmente, a través de los electrones, los cuales no son tan fácilmente dispersados y existe un gran número de electrones libres que participan en la conducción térmica. Mientras que en el caso de los polímeros, la conductividad térmica es en general, más baja; la transferencia de calor se realiza por la vibración, traslación y rotación de moléculas. No obstante, hay muchos intercambiadores de calor que operan con polipropileno, las superficies plásticas tienen una vida útil generalmente mayor y unos costes de mantenimiento menores que las metálicas.
El coeficiente de conductividad térmica se refiere a la cantidad o flujo de calor que pasa a través de la unidad de superficie de una muestra del material. Este varía con las condiciones de humedad que contiene el material. Se mide en vatio / (metro x kelvin) en el Sistema Internacional de Unidades. El material con mayor conductividad térmica es el cobre, con 390W; la del aluminio es de 237W, la del acero de 60W y la del PVC es la menor, con 0’17W.
La superficie de intercambio es esencial: cuanto mayor sea (se mide en m2), más aumentaremos la eficiencia; también será mayor a más número de placas de salida y de entrada.
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Recuperador de calor RCE45 de Comavic
El recuperador de calor con intercambiador está fabricado para trabajar de modo eficiente y ecológico y dar una solución al aprovechamiento de calor y a la ventilación de mínimos en granjas.
Gracias al RCE 45 se reduce el consumo de combustible, mejora el ambiente, seca las camas, rebaja las tasas de CO2 y mejora el bienestar de los animales.
El aire caliente interior expulsado transmite calor al aire exterior frío a través de las placas intercambiadoras sin mezclarse e introduce en la nave aire SECO, LIMPIO Y CALIENTE.
El recuperador de calor RCE 45 tiene un bajo consumo eléctrico y está fabricado en materiales no corrosivos: PVC, acero inoxidable y policarbonato. No tiene ningún mantenimiento, puesto que dispone de un sistema automático de limpieza.
El intercambiador sobre pared de más fácil instalación del mercado
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Por otro lado, es importante la velocidad del flujo del aire: a más velocidad, mayor velocidad de transferencia de calor. Asimismo, cuanto menor es el flujo para la misma área de intercambio, mayor es la ganancia de temperatura. Por otro lado, las placas determinarán su eficiencia: se estima que los intercambiadores de calor con contraflujo de placas verticales es de entre el 70 y 80%; la eficiencia de los que tienen contraflujo con placas horizontales es ligeramente superior, entre el 80y el 90%.
La limpieza de un intercambiador de calor puede ser una ardua tarea. Tras un período de funcionamiento, las superficies de transferencia de calor pueden llegar a recubrirse con varios depósitos presentes en las corrientes, o las superficies pueden corroerse como resultado de la interacción entre los fluidos y el material empleado en la fabricación del recuperador. En cualquiera de estos casos, esta capa de suciedad supone una resistencia adicional al flujo de calor, por lo que reduce su eficacia. Por tanto, es imprescindible un correcto mantenimiento para eliminar el polvo acumulado, puesto que circula una gran cantidad de aire a través de los intercambiadores a lo largo del día. Por eso es importante elegir uno que incluya un sistema de autolimpieza.
Ventajas: ahorro y condensación
Si aplicamos el uso de intercambiadores de calor en granjas avícolas, encontramos dos ventajas fundamentales: el ahorro energético y la reducción de la humedad en el ambiente. La humedad de las camas puede provocar problemas como pododermatitis aviar o incrementar la producción de amoniaco, por lo que debemos evitarla a toda costa.
La condensación es el proceso por el cual un cuerpo en estado gaseoso pasa a estado líquido por una reducción de la temperatura. Este proceso tiene lugar en toda nave avícola, pues el aire entrante para ventilarla entra en contacto con un aire más caliente, por lo que el aire humidifica el ambiente. Con un intercambiador de calor, el primer contacto entre el aire entrante y el saliente se produce en el exterior de las placas del dispositivo, es decir, todavía fuera de la nave. Por tanto, el agua líquida que se produce fruto de esta condensación no llega a entrar en la instalación, siendo expulsada por el desagüe de condensados. Se calcula que mediante este sistema se reduce la humedad absoluta hasta un 50%.
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Intercambiador de calor AluBreeze® de jansen poultry equipment
Una perfecta conducción del calor
Equipado con los perfiles de conducción de aluminio Alu-perfect® patentados, el intercambiador AluBreeze® consigue un aprovechamiento óptimo del calor de la nave.
Cada perfil Alu-perfect® consta de 5 tubos/ canales con un superficie perfectamente lisa y protegida contra la corrosión. Son de aluminio anodizado de alta calidad.
AluBreeze® aprovecha las ventajas de los perfiles de conducción de calor y logra una transmisión ideal, por ser de aluminio tienen una conductividad térmica 1000 veces mayor a la del plástico.
Sistema de auto limpieza y reducción del polvo
Los perfiles de intercambio atrapan el polvo (reduciendo las emisiones exteriores de 20%); a la vez están equipados de un sistema mecánico de autolimpieza patentado que garantiza el perfecto funcionamiento del intercambiador.
AluBreeze® es un intercambiador compacto y robusto que se adapta a todas las configuraciones de nave y a todas las producciones.
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Gracias a los intercambiadores de calor, la diferencia térmica entre el aire renovado y el de la nave es menor. En un caso con temperatura de 32 grados interior y 0 grados exterior, el aire puede llegar a entrar a 19-20 grados, dependiendo del grado de humedad del aire. Debido a que la diferencia de temperatura es menor entre el aire renovado y el ya existente en el interior de la nave, el calentamiento del aire es paulatino y la condensación que se produce en el interior es mucho menor. Esto repercute en un mayor bienestar de las aves y ahorro en costes de reducción de la humedad interior.
Los recuperadores de calor reducen el consumo de gas entre un 25-45%. Mejoran la ventilación de las naves, reduciendo la cantidad del CO2 en la granja a prácticamente la mitad y rebajando los niveles de amoniaco considerablemente. Además, el uso de estos dispositivos es suficiente para cubrir las necesidades mínimas de ventilación durante los 10 primeros días de los pollitos (3m3/m2). Para cubrir la ventilación de las tres primeras semanas en pollos o seis primeras semanas en pavos, el intercambiador deberá tener un flujo de aire nuevo calentado de 10m3/m2/h.
A tener en cuenta
Como hemos señalado, un intercambiador de calor requiere un mantenimiento minimo si no incluye lavado automático. Es preciso observar el agua que generan los dispositivos, ya que si se obstruye el sistema de drenaje, bajará la eficacia del sistema y se dañará su integridad estructural.
Cabe destacar que un intercambiador de calor no puede calentar una nave. Independientemente de su eficacia, la temperatura del aire nuevo nunca será superior a la del aire del interior de la nave.
La eficacia de la recuperación de calor es muy variable. Como es evidente, depende del clima de la zona y de las características de la nave, así como de los intercambiadores empleados. A una temperatura muy fría es más efectivo; a medida que el aire del exterior se va equiparando al del interior, el dispositivo es menos eficaz.
Anexo// Estudio de la Universidad de Wageningen
Un estudio de la Universidad de Wageningen realizado en 25 granjas de pollos de engorde recolectó datos de los ciclos de productos terminados con y sin el uso de un intercambiador de calor, analizando el rendimiento de las aves. El análisis concluía que la presencia de los recuperadores tendía a aumentar la ganancia media diaria de peso (56g vs 55g, SEM 0,3 / d, p = 0,07), pero no afectaba a otras variables de desarrollo. Basándose en los resultados de 13 granjas, el consumo de gas se redujo en un 38% (P <0,01) tras la instalación de un intercambiador de calor. En tres granjas estos dispositivos no afectaron al consumo total de electricidad. No obstante, el menor uso de la calefacción en las naves supone un valor añadido: el alargamiento de la vida útil de las calderas de calefacción; al hacerlas trabajar menos, lógicamente deberían ser más duraderas.
Todos los granjeros se mostraron satisfechos con el intercambiador en cuanto a las mejoras de las condiciones ambientales, calidad de las camas y temperatura más uniforme.