Se investiga el impacto de la temperatura interior, humedad y velocidad de ventilación utilizando un sistema de nebulización de alta presión dentro de una instalación mecánicamente ventilada para la investigación de cerdos de engorda,

1. Operaciones unitarias 2
Efectos y características de los sistemas de
refrigeración por evaporación con nebulización
en una granja de puercos experimental
Zaher Abdiel Dueñas Cabrera
9/02/2017
UNIVERSIDAD DE SONORA

2. Informacion del articulo
Article history: Received 13 March 2006
Accepted 22 March 2007
Available online 21 June 2007

3. Contenido
• Introducción (4)
• Nomenclatura (6)
• Objetivos de la investigación (8)
• Materiales y metodología (10)
• Resultados (16)
• Conclusión (22)

4. Introduccion
• Evaporación del agua en el aire ambiente generalmente es una
solución económica para aliviar el estrés por calor, pero también es
criticada y se discute debido a su efecto en el aumento en la
humedad interior.
• Los objetivos de este estudio fueron investigar el impacto en la
temperatura interior, humedad y velocidad de ventilación con un
sistema de nebulización alta presión dentro de un centro de
ventilación mecánica para cerdos en engorda

5. Introducción
• Se evaluaron las características de la evaporación, la fracción de la
evaporación, así como la constante de tiempo para alcanzar un
estado estacionario, mediante un modelo de transferencia.
• La información sobre estas características de evaporación es crucial
para un control preciso de nebulización y ventilación.
• Durante periodos de altas temperaturas ambientales, los cerdos
regulan su temperatura corporal, reduciendo el tiempo y la cantidad
de consumo. En consecuencia, la velocidad metabólica y el
rendimiento bajan

6. Nomenclatura
Nomenclatura
AJ, bj parámetros del modelo A la temperatura del aire exterior, C
ERMS root error al cuadrado Tset temperatura de consigna, C
FN suministro de agua promedio por boquilla,
ml min-1 Índice THI de temperatura-humedad u entrada del modelo
HRI. Humedad relativa interior,% V volumen del compartimiento, m3
FCmax. Maxima interior (control de ajuste para nebulizadores),% Peso del animal Wb al comienzo de cada sección de medición, kg
HRo humedad relativa del exterior,% We El peso del animal al final de cada sección de medición, kg
I tasa de ventilación, m3s 1 Xe tasa de evaporación, gkg-1 [aire seco] min-1 Xe,
Imax velocidad de ventilación máxima (ajuste para la ventilación), m3 h-1 Sim simulado tasa de evaporación, gkg-1 [aire seco] min-1
Velocidad de ventilación por cerdo, m3 h-1 pig-1 Xf velocidad de niebla, gkg 1 [aire seco] min 1

7. IMS duración de la sección de medición, días k tiempo paso (tiempo discreto), min Xi humedad interior, gkg 1 [aire seco]
N número de valores por conjunto de datos Xo humedad exterior, gkg 1 [aire seco]
Nf número de boquillas activadas Y salida del modelo z 1 operador de cambio hacia atrás, con: z 1.y (k) ¼y (k-1)
Np número de cerdos por pluma B fracción evaporativa de la cantidad de agua suministrada para el empañamiento,%
Nc número de cerdos por compartimento DHRmax diferencia para reiniciar el empañamiento después de superar RHmax (histéresis),%
Psat de la presión de saturación del aire ambiente, Pa Ganancia de peso DW, gd 1 cerdo 1
S suministro de agua por boquilla, ml min 1 Gi densidad del aire interior, kgm 3
T tiempo s Go Densidad del aire exterior, kgm 3
T63 constante de tiempo para alcanzar el 63% del estado estacionario, s Ei evaporación calor del agua a temperatura interior, Jg 1 [H2O]
Tf duración del empañamiento, s Fl producción de calor latente de los animales, W cerdo 1
T temperatura del aire ambiente, C Zf eficiencia de enfriamiento de los sistemas de niebla
Ti temperatura del aire interior, C S2 varianza x (k) ruido aditivo
Tmax temperatura máxima, ajuste de control para el inicio de empañamiento, C

8. Objetivos
• Hubo dos objetivos de este estudio:
• (1) investigar los efectos de un sistema de nebulización de alta
presión durante las mediciones durante todo el año en un centro de
observación de cerdo:
• (i) temperatura interior, humedad y velocidad de ventilación
• (ii) consumo de agua y uso de energía
• (iii) ganancia de peso diario promedio de los cerdos

9. • (2) modelar el proceso de evaporación y estimar las variables que
más influyen y las principales características de la evaporación, como
fracción de la evaporación y constante de tiempo para alcanzar el
estado estacionario.

10. Materiales y metodología

11. Medidas y mediciones
• Se utilizaron dos líneas de empañamiento controlables
separadamente por compartimento para enfriar y humidificar el aire
(figura 1). Se proporciona un resumen de las variables medidas,
frecuencias y sus precisiones en la tabla 1.

12. Mediciones y calculos

13. Modelo de evaporación
Donde Y (k) fue la salida del modelo (tasa de evaporación Xe en gkg-1 [aire seco] min-1 [Eqn (6)]), y
u (k) fue la entrada del modelo (suministro de agua para nebulizar Xf en gkg -1 [aire seco] min-1
[Eqn (5)]), ambos en el tiempo k. Los dos polinomios A (z-1) y B (z-1) están dados por.
considerando el proceso de evaporación como un sistema dinámico descrito por una entrada
única , Función de transferencia de una sola salida. La estructura general del modelo se describió
en Young (1984) y Aerts et al. (2003):

14. • Los supuestos para el cálculo de la tasa de evaporación fueron:
• (i) mezcla perfecta del aire en la habitación;
• (Ii) transporte de agua evaporada de acuerdo con el flujo de aire;
• Iii) ninguna contribución de las gotitas de agua al proceso, siempre y
cuando no se hayan evaporado;
• (iv) la evaporación despreciable de otras fuentes, como los pisos o los
pozos de purines.

15. Donde ERMS es el error cuadrático medio de la raíz; Y N es el número de valores en el respectivo conjunto de
datos. Basándose en los parámetros de modelo estimados aj y bj de cada conjunto de datos, la constante de
tiempo t63 en un sistema de primer orden y la fracción evaporativa b durante el estado estacionario se
calcularon respectivamente.
La validación del modelo a lo largo de los cuatro períodos de engorde investigados fue el tema de
Haeussermann et al. (2006b). Por lo tanto, los parámetros del modelo fueron reescalados de acuerdo con el
paso de tiempo respectivo

16. Resultados
Tabla 2 – temperatura interior, humedad relativa y tasa de ventilación sin (referencia) y con interior de aire evaporativos de refrigeración (nebulización 1 – 3) a lo largo de cuatro
períodos de engorde
Estrategia de ventilación (días de medición) referencia días (81) Nebulizado 1 (87 día) Nebulizado2 (dia 99) Nebulizado 3 81 dias
temperatura interior
Media 29.1 19.7 19.5 20.8
Rango de intercuartil 19-24 18-21 18-21 19-22
mínimo-máximo 15-36 15-30 15-28 16-31
% de humedad relativa dentro
Media 47 67 63 69
Rango de intercuartil 42-53 55-77 53-73 57-71
mínimo-máximo 22-73 33-100 28-100 35-99
velocidad de ventilación
Media 79 72 67 56
Rango de intercuartil 36-125 43-97 40-86 32-79
mínimo-máximo 23-145 23-141 23-141 24-136

17. Efetos en la temperatura interior de la humedad
relativa y ventilación
• Figura. 2 - Duración media
diurna de: (a) temperatura
interior y (b) humedad relativa
interior para ventilación sin
(Referencia) y con enfriamiento
evaporativos (Fogging 1-3) a
temperaturas diarias superiores
a 14 C (Fogging 2: ventilación
estándar; Fogging 1 y 3:
aumento y reducción de la
velocidad de ventilación,
respectivamente):---Reference;
… Nebulización 1; _ Nebulización
2; _...Niebla 3.

18. Figura. 3 - Variación en el suministro de agua,
medida y velocidad de evaporación modelada
en ml/min: (a) a los 6 días con condiciones
interiores cálidas y secas de 28 C y 57% de
humedad relativa (RH) con 440 eventos de
nebulización de 4min de duración; (B) en 4
días con condiciones de interior moderadas
de 21C y 69% de HR con 464 episodios de
niebla, 102 de 4min de duración y 362 con
una duración de 1-4min; Y (c) a 1 día con
condiciones de interior frío y húmedo de 13ºC
y 83% HR con 4 eventos de niebla de 2 min de
duración. Un suministro de agua de 885 ml/
min caracteriza 60 s de niebla /min durante
todos los eventos de niebla incluidos,
mientras que la duración del empañamiento
fue parcialmente menor cuando el suministro
medio de agua es menor. Comienzo del
empañamiento entre el tiempo 0 y 1. El
tiempo-1 caracteriza la condición de estado
estacionario medio posterior a los eventos de
niebla. --- suministro medio de agua
Promedio de la velocidad de evaporación por
periodo día ..—velocidad media de
evaporación modelada

19. Ganancia de peso promedio
Tabla 3 ganancia de peso promedio en relación a temperatura y sección de medición (EM 1-4) a lo largo de cuatro períodos de engorde (FP 1 – 4) y durante el verano de 2003 (FP 2)
sección de medición MS1 MS2 MS3 MS4
días de engorde 8 a 28 29-49 50-70 71-91
Engorda de 1-4 periodo (febrero de 2003 hasta julio de 2004; FP 1
– 4)
temperatura media dentro Ti, 1C; 7standard desviación
21.5 21.5 19.9 18.9
El aumento de peso promedio DW, g/dpig; 7standard desviación; B
[C1/C2]
841-+74 909-+66 832-+41 727+-64
Verano engorde período (junio de 2003 hasta septiembre del de
2003; FP 2)
Estrategia de ventilación Fog 2/ fog 1 Ref / fog3 Fog 1/ ref Fog 3/ fog 2
Significa dentro de la temperatura Ti, 1C; B [C1/C2]
23.2/23 27.9/25.1 20.7/24.1 19.5/19.2
Ganancia de peso promedio DW, gd1pig1; B [C1/C2]
923/889 775/862 870/786 775-766
una niebla 1, 2 de niebla, Fog 3: ventilación con aire evaporativo de refrigeración (nebulización 1 – 3): Ref: ventilación sin filtro aire enfriamiento (referencia). b C1:
compartimiento 1 (alimentación sensor líquido); C2: compartimento 2 (puré alimentación, ad libitum).

20. Caracterización de los datos
Tabla 5 - Características de evaporación en diferentes condiciones climáticas interiores
Data set ago-03 junio/julio 2004 nov-04
Temperature media interior Ti, C (min–max) 28 (24–31 21 (18–27 13 (11–15)
Humedad media relativa HRi, % (min–max)
53 (32–83 69 (48–85
83 (66–100)
Mínima–máxima velocidad de ventilación I,m 3h 5300-6700 1900-7700 1900-7700
Velocidad de evaporación media Xe, g [H2O] kg1 [aire seco] mini
2.48/2.48â 0.95/0.94â
0.46/0.47â
RMSEb -0.53 -0.35 -0.18
Fracción evaporada en estado estacionario b, %
100 89
65
Constant de tiempo t63
65 -
112
A Valor medido / simulado. B RMSE: error cuadrático medio entre valores medidos y simulados [Eq. (10)]

21. Datos del modelo
Tabla 4 - Parámetros del modelo aj y bj y criterios de evaluación del modelo a en conjuntos de datos separados b
Conjunto de datos a1(-+SE) bo(-+SE) b1 AIC YIC RT^2
1 -0.458 0.2514 0.303 -1.1 -8.7 0.84
2 -0.6486 0.2244 0.0982 -1.9 -7.3 0.8
3 -0.599 0.2254 0.0502 -3.2 -3.2 0.89
Temperatura media interior Ti, 1C: 28, 21 y 13; Humedad media relativa HRi,%: 53, 69 y 83 (conjunto de datos 1, 2 y 3, respectivamente). A SE, error estándar; AIC, Akaike Criterio
de Identificación; YIC, Young Criterio de Identificación; RT2, coeficiente de determinación según Young. B Conjunto de datos 1: agosto de 2003; Conjunto de datos 2: junio / julio
de 2004; Conjunto de datos 3: noviembre de 2004 (véase el cuadro 5).

22. Conclusión
• 4. Conclusiones
• Las estrategias de ventilación con y sin utilización de nebulización
para el enfriamiento adiabático del aire interior se compararon entre
sí. La temperatura del aire, la humedad relativa y la velocidad de
ventilación se midieron con una frecuencia de 1 min en una cochinilla
experimental ventilada mecánicamente en el sur de Alemania
durante un total de cuatro períodos de engorde.
• El muestreo de datos incluyó información casi continua sobre el
consumo de agua y el uso de energía, así como sobre el promedio de
ganancia diaria de peso de los cerdos.

23. • . Las características de evaporación se evaluaron en tres conjuntos de
datos separados utilizando un modelo de función de transferencia.
Los efectos de la temperatura principal de empañamiento se lograron
durante días con temperaturas diarias promedio diarias superiores a
14 C, durante las cuales el consumo de agua promedió en
4.9l/d*cerdo. Resultaron en una reducción promedio de los picos
diurnos en la temperatura interior en unos 4 a 5C, Efectos negativos
de la mayor humedad relativa del aire interior.

24. • La humedad relativa por debajo del 40% se evitó principalmente
cuando se utilizó el sistema de nebulización. Un efecto positivo de la
niebla se encontró en el índice de temperatura-humedad - las
situaciones de alerta se redujeron de 15,5% a 0,8% considerando los
cuatro períodos de engorde - y en la ganancia de peso promedio de
los animales durante las condiciones calurosas de verano.
• La reducción de temperatura obtenida resultó en una reducción del
percentil 75 de la velocidad de ventilación y, por lo tanto, en una
reducción del uso de energía del ventilador en aproximadamente
25%.

25. • La fracción de evaporación fue de 100% durante el estado de
equilibrio, mientras que el 63% del estado de equilibrio se alcanzó
dentro de los 65s durante las condiciones ambientales cálidas y secas
(28C, 53% de HR relativa). Se redujo a un 89% y un 65% para
condiciones moderadas (21C, 69% RH) y frío / húmedo (13C, 83% RH)
en el interior, respectivamente, y la duración para alcanzar el estado
estacionario casi se duplicó para este último.

26. Grasias por su atención