Se presenta un estudio teórico utilizando un modelo de simulación dinámica sobre el enfriamiento por nebulización de un criadero de cerdos.

1. Evaluación de estrategias de
control para sistemas de
nebulización para chiqueros
OPERACIONES UNITARIAS II
SEBASTIÁN GONZÁLEZ RAMÍREZ
9 DE FEBRERO DE 2017

2. 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

3. 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

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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

8. 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.

9. 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:

10. 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.

12. 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.

13. Modelo
El resultado de la investigación los llevó a llegar al siguiente modelo:
Donde
Este modelo complementa al modelo de la evaporación del agua:

14. 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.

15. 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.

16. GRACIAS POR SU ATENCIÓN