Climatización y control ambiental en avicultura

 

Climatización y control ambiental en avicultura

Instituto de Ciencia y Tecnología Animal
Universitat Politècnica de València

 

El control ambiental no debe enfocarse únicamente en alcanzar las temperaturas y humedades óptimas para los animales, sino también en mantener una adecuada calidad del aire. Así, es fundamental para los animales controlar la concentración de contaminantes en el ambiente, básicamente gases como el amoniaco (NH3) y el dióxido de carbono (CO2). En este sentido, los pollos de engorde han sido los primeros en recibir un marco legislativo en el que se consideran todos estos factores, desde un punto de vista de la protección del bienestar de los animales (Real Decreto 692/2010, del 20 de Mayo).

Para conseguir unas condiciones óptimas en el interior de la nave, se dispone de diversas herramientas: ventilación, aislamiento, calefacción y refrigeración. La ventilación es el factor más importante, dado que es clave para el control de todos los parámetros mencionados anteriormente. La calefacción y refrigeración tienen una implicación directa sobre la regulación de temperaturas, aunque también influyen en la humedad relativa. Finalmente, el aislamiento, que afectará únicamente al control térmico, tendrá unas implicaciones clave en las otras tres herramientas (fundamentalmente en la reducción del coste de calefacción o refrigeración).

Ventilación en granjas

Determinar las necesidades de ventilación (caudal, en m3/h) en una explotación ganadera es una tarea compleja dado que, como se ha visto anteriormente, el objetivo de la ventilación es múltiple (control de la temperatura, humedad y control de las concentraciones de CO2 y NH3). Por tanto, las necesidades de ventilación serán diferentes en función del parámetro que se desee controlar, por lo que es necesario establecer diferentes criterios de cálculo.

El cálculo de las necesidades de ventilación para controlar la temperatura en el interior de las naves se fundamenta en los balances de calor sensible en las mismas (Garcimartín et al., 2007). Así, es necesario equilibrar el balance entre pérdidas y ganancias de calor sensible. La principal fuente de calor en las explotaciones avícolas son los propios animales. La transmisión de calor a través de los cerramientos (paredes, puertas, cubierta, suelo, etc.) puede materializarse en una pérdida de calor (cuando la temperatura interior es superior a la exterior) o en una ganancia (en el caso contrario). Este fenómeno ocurre también con la ventilación, que puede hacer ganar o perder calor de la nave en función de las temperaturas exteriores e interiores.

De forma similar al caso anterior, el cálculo de las necesidades de ventilación para controlar la humedad en el interior de las naves se fundamenta en los balances de vapor de agua en las mismas. Así, para conseguir establecer unas condiciones de humedad estables en la nave es necesario equilibrar el balance entre pérdidas y ganancias de agua. En este caso, el balance es más sencillo: las fuentes de humedad en la nave son los animales y su estiércol, mientras que la única vía de intercambio de humedad con el exterior de la nave se produce mediante la ventilación. El caudal de aire necesario para eliminar la humedad producida en la granja estará determinado por la producción de humedad de los animales y sus deyecciones, además de las humedades absolutas (gramos H2O/m3 aire) del aire exterior e interior. Es crucial en este punto considerar que la humedad absoluta se relaciona con la temperatura y la humedad relativa del aire.

Finalmente, para eliminar el exceso de gases nocivos (CO2 y NH3) en la nave, será necesario determinar un caudal de ventilación apropiado, que será distinto para cada gas. De igual forma que en el caso anterior, la producción de estos gases procederá de los animales y su estiércol, y deberán ser eliminados a través de una correcta ventilación. La producción de CO2 por parte de las aves y sus deyecciones ha sido estudiada por varios autores (CIGR, 2002; Calvet et al., 2011a) que han proporcionado valores bastante ajustados. En el caso del NH3, dado que está afectado por una gran cantidad de parámetros (velocidad del aire, humedad de la cama, tipo de alimentación, etc.), es muy complicado proporcionar un valor ajustado a cada situación. A pesar de ello, se puede trabajar con los rangos propuestos en los numerosos estudios publicados en este ámbito (Calvet et al., 2011b; Groot Koerkamp et al., 1998; Fabbri et al., 2007).

De este modo, las necesidades de ventilación en la nave en un momento dado (expresadas en m3/h) corresponderán al mayor de los cuatro valores determinados para cumplir con las cuatro necesidades descritas anteriormente (temperatura, humedad relativa, CO2 y NH3). En muchos casos, las necesidades de ventilación vendrán determinadas por los requerimientos de control de las concentraciones de gases, que no tienen por qué ser equivalentes a las necesidades determinadas para controlar la humedad (Estellés et al., 2012), y este es un error que se comete frecuentemente en las explotaciones. En condiciones frías, las necesidades de ventilación vendrán determinadas por el control de la humedad o concentración de gases, lo cual conllevará un coste adicional de calefacción. En cualquier caso, éste coste debe asumirse si se pretende conseguir una calidad ambiental óptima en la nave.

La gran mayoría de las explotaciones comerciales de aves en la actualidad están equipadas con sistemas de ventilación mecánica o forzada, por lo que en este artículo no se tratarán los sistemas de ventilación natural. La ventilación mecánica presenta la ventaja de conseguir un mayor control sobre los parámetros ambientales, especialmente en las condiciones más desfavorables, a costa de un mayor coste energético.

En cuanto a las disposiciones de los sistemas de ventilación en granjas, a pesar de su gran variabilidad, la mayor parte de los sistemas actuales se pueden clasificar en dos: ventilación transversal y ventilación de tipo túnel.

Ventilación transversal

La ventilación transversal se caracteriza por un barrido de aire lateral, en el cual las máximas velocidades se dan en las entradas y salidas. En este tipo de ventilación, la altura y orientación de las entradas de aire son fundamentales. Ventanas bajas u orientadas hacia abajo proporcionarán velocidades de aire más altas a nivel de los animales, lo que favorece las condiciones en verano. Por el contrario, en invierno es preferible que el aire entre por la zona de la cumbrera, calentándose antes de llegar a la altura de los animales. En cualquier caso, con este sistema, los animales más cercanos a las ventanas de entrada de aire estarán expuestos a mayores velocidades de aire.

Ventilación tipo túnel

La ventilación tipo túnel pretende realizar un barrido de aire en el sentido longitudinal de la nave. Este sistema de ventilación consigue mayores velocidades de aire a nivel de los animales, lo que puede mejorar las condiciones en verano con altas temperaturas. Además, consigue un mayor grado de secado de las deyecciones, lo que lleva a una reducción en la emisión de NH3 y la incidencia de lesiones como la pododermatitis y las quemaduras en pechugas de los broilers. El problema es que, con la configuración tradicional de este sistema (todas las entradas de aire en un extremo de la nave, y los ventiladores en el extremo opuesto), se crean desigualdades muy importantes en la calidad del aire en la explotación. Las soluciones a este problema pasan tanto por el diseño de las naves (longitud máxima de túnel y correcta distribución de las entradas de aire a lo largo de la nave), como por el manejo (establecer velocidades de aire y caudales adecuados).

La distribución de velocidades, especialmente a la altura del animal, resulta fundamental en cualquier disposición. Por ello, se ha constatado que resulta conveniente dedicar suficiente tiempo y recursos al diseño de la ventilación. En este aspecto, la modelización mediante técnicas de dinámica de fluidos (CFD) permite predecir con bastante exactitud el comportamiento de la ventilación (Blanes-Vidal et al., 2008) (figura 1).

Aislamiento de las naves

Un correcto aislamiento de las naves tiene un efecto directo sobre el coste de climatización. Pese a que supone un coste de instalación significativo, los costes de refrigeración o calefacción pueden reducirse a menos de la mitad dependiendo de las condiciones ambientales. En este sentido es muy importante tomar las medidas adecuadas en cada caso. Por ejemplo, generalmente se transmite más calor a través de las cubiertas del edificio que a través de las paredes, por lo que resulta en una mejor relación coste/beneficio aislar las cubiertas de las naves. Por otro lado, es fundamental evitar la presencia de puentes térmicos en las naves (figura 2). Los puentes térmicos son zonas o elementos estructurales (puertas, pilares, etc.), donde el aislamiento es muy deficiente (pese a que el aislamiento general de la nave sea adecuado). Estas zonas crean grandes diferencias en las condiciones de temperatura en sus proximidades, empeorando la producción y bienestar de los animales allí alojados.

Refrigeración y calefacción

Las aves de carne tienen unas exigencias térmicas muy definidas, y por ello es esencial contar con sistemas de calefacción y refrigeración. La refrigeración resulta fundamental para sobrellevar días calurosos en la segunda mitad de las manadas, mientras que la calefacción permitirá alcanzar las temperaturas requeridas al inicio de cada ciclo. En gallinas ponedoras, la calefacción suele resultar menos determinante, pero es igual de necesaria que la refrigeración.

Refrigeración

Los sistemas de refrigeración utilizados en las granjas se basan en el fundamento de la refrigeración evaporativa, que reduce la temperatura del aire a costa de aumentar su contenido en humedad. La capacidad de enfriamiento del sistema depende de la humedad ambiental de la zona donde se instale el sistema. Cuanto menor es la humedad del aire en el exterior, mayor capacidad de evaporación del agua, y mayor capacidad de enfriamiento. Por el contrario, si el aire exterior está muy húmedo (HR>70%), su capacidad de admitir más vapor de agua es baja y el proceso de enfriamiento es poco efectivo. En estas condiciones de elevada humedad los sistemas de refrigeración no son capaces de reducir la temperatura del aire de entrada a la nave más allá de 2 o 3 ºC.

Así pues, es importante, muy importante, tener en cuenta las condiciones climatológicas antes de instalar y poner en funcionamiento un sistema de refrigeración basado en la evaporación de agua, puesto que en muchas situaciones puede resultar altamente ineficaz.

Calefacción

En las granjas de aves es frecuente el uso de sistemas de calefacción, fundamentalmente durante el arranque de las crianzas o en zonas muy frías. Como ya se ha comentado, el coste de la calefacción se reduce drásticamente al mejorar el aislamiento de las naves, pero aumenta al incrementar la ventilación. Deben evitarse los sistemas de calefacción por combustión en los que los gases de combustión (fundamentalmente el CO2) sean expulsados en el interior de la nave. Estos sistemas pueden llevar a acumulaciones de gas muy por encima de los límites establecidos en la legislación.

 

Efecto de la Temperatura y de la Velocidad del Aire en Naves de Pollos

 
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Los factores ambientales dentro de la nave afectan al desarrollo y crecimiento de las aves, por lo que unas condiciones de confort óptimas son claves para mejorar la salud y el rendimiento de los broilers.


Departamento de Ciencias Avícolas Universidad Estatal de Carolina del Norte (Estados Unidos)
 

El consumo de pienso de los lotes de pollos de engorde está directamente relacionado con factores ambientales dentro de la nave. Si el ambiente no es confortable, el consumo de pienso se ve limitado y afecta al crecimiento y al desarrollo de las aves. Estos efectos se ven reflejados en la viabilidad y la salud en general en días o etapas posteriores. La fisiología intestinal, la inmunidad general e intestinal y la proliferación de bacterias, como Salmonella spp. (Burkholder et al., 2008), o protozoos como los coccidios, también se ven afectadas por las desviaciones en el confort térmico. Todos estos factores se observan finalmente en la conversión alimentaria y en las características físicas y microbiológicas de las canales. En este artículo vamos a discutir dos factores ambientales: la temperatura y la velocidad del aire dentro de la nave y sus efectos en el rendimiento de los pollos.

Condiciones ambientales, rendimiento y salud

Garantizar condiciones ambientales adecuadas y homogéneas en las naves de acuerdo a la edad de las aves es uno de los mayores desafíos para el manejo adecuado de los lotes de pollos. Los factores ambientales que hay que controlar son bien conocidos y en general es posible obtener medias ambientales con máximas y mínimas muy cercanas a lo ideal o recomendado. Sin embargo, la variabilidad horaria en factores como temperatura, humedad, velocidad del aire e, incluso luz, es bastante grande dentro de las naves y entre naves de una misma granja. Cada nave y secciones de las naves pueden llegar a ser microambientes diferentes. Buscar mecanismos para obtener condiciones homogéneas es un arte, pero básicamente un trabajo de ingeniería.Los principios son bien conocidos y es cuestión de aplicarlos y adaptarlos a cada condición local.

Temperatura de acuerdo a la edad

Las temperaturas óptimas para garantizar el máximo confort, consumo de pienso y adecuado desarrollo de órganos y tejidos varían a medida que las aves crecen. Durante los primeros días de vida de todas las aves de corral es necesario proveerles ambientes con temperaturas uniformes de entre 30 y 33ºC, pues los pollos hasta el 5º o 6º día son poiquilotermos. Las aves consiguen producir y controlar la temperatura fisiológica normal alrededor del 5o día de vida. Durante la primera semana es más importante la temperatura de la cama que la del aire. Se recomienda tener una temperatura uniforme en la cama de 33ºC de media el primer día y reducirla gradualmente hasta 27-28ºC al séptimo día. Al obtener el precalentamiento de la cama para la recepción de los pollitos antes de recibirlos, también es posible mantener una buena temperatura del aire sin usar temperaturas muy eleva das (menos de 30ºC) cuando los pollitos ya están en la nave.

En las semanas posteriores, es más crítico mantener una temperatura adecuada del aire y evitar corrientes frías o temperaturas elevadas que mantener la temperatura de la cama. Las plumas que comienzan a desarrollarse permiten un buen aislamiento del suelo, pero no lo suficiente para evitar el frío producido por corrientes de aire con temperaturas subóptimas o aislar de temperaturas elevadas durante algunas horas del día. Sin embargo, es importante mantener una buena ventilación con renovación del aire fresco precalentado durante todo el periodo de crianza. La uniformidad diaria de la temperatura de la nave durante cada día y la reducción gradual de la misma en la medida que las aves crecen, son muy importantes para obtener un buen rendimiento del lote de pollos. Cuando se reduce adecuadamente la temperatura de la nave es posible obtener mejor ventilación simultáneamente sin gastar combustible adicional. Mantener temperaturas elevadas, más de 26-25ºC durante la segunda semana y 25-23ºC en la tercera semana, generalmente conlleva pocos beneficios y sí muchos perjuicios.

En algunas regiones se le otorga poco valor al aislamiento de las naves para avicultura, pero el aislamiento en la nave es el que permite mantener temperaturas constantes y confortables para las aves, independientemente de las variaciones climatológicas externas. En naves de techos a dos aguas altos, con más de 2,5 metros de altura en las paredes laterales, es necesario aislar principalmente el área no útil del techo, para evitar que cada vez que el aire entra, el calor excesivo que se atrapa en este sector baje a las aves. Mejorar el aislamiento del techo de la nave con un sobretecho disminuye el calor de la radiación solar y el volumen de área que hay que manejar para mantener las condiciones del galpón más estables. Las temperaturas de esta región de “ático” pueden ser mucho más altas que las deseadas, con 5 y hasta 8ºC más de lo adecuado, especialmente alrededor del mediodía. En las noches o días fríos esta área aumenta el volumen de aire que hay que calentar y facilita la pérdida del calor que es necesario mantener para dar confort a las aves.

El ático puede servir como un área para precalentar y reducir la humedad del aire que entra durante las primeras dos semanas de vida (figura 1). En las semanas posteriores el acondicionamiento del aire externo que entra a la nave debe ocurrir debajo de la superficie de cobertura del ático (figura 2). Esto disminuye las variaciones drásticas de temperatura que pueden ocurrir cada vez que entra el aire y también reduce la humedad. Este aislamiento del techo también disminuye el volumen de aire a movilizar y con los mismos ventiladores es posible obtener mejores velocidades del viento para enfriamiento o hacer más eficiente el sistema de ventilación por túnel. Las variaciones constantes de temperatura que ocurren a cada hora, afectan a la mortalidad y la aparición de enfermedades metabólicas como las ascitis y la mayor incidencia de problemas intestinales y proliferación de bacterias como Salmonella spp. (Burkholder et al., 2008).

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Velocidad del aire

El objetivo de la ventilación es renovar el aire de las naves, disminuir la humedad y el polvo y expulsar los gases nocivos como amoniaco y otros compuestos orgánicos que irritan las mucosas y causan malos olores. Sin embargo, durante el verano, o en regiones calurosas, al aumentar la velocidad del aire también puede disminuirse la temperatura. Los ventiladores y los extractores pasan a ser parte principal del sistema de enfriamiento de las naves.

Estos sistemas de ventilación requieren entradas y salidas controladas de aire. La mayor parte de la eficiencia de los sistemas de enfriamiento por túnel o de aire forzado se pierde por entradas incontroladas de aire en la nave debido a flujos de aire incontrolados, orificios en las cortinas o ventanas, trampillas o entradas semiabiertas o grietas en las paredes laterales o en las uniones con los ventiladores. Es importante sellar estas grietas, reparar todos los boquetes en las ventanas o cortinas y eliminar las aberturas entre las cortinas o ventanas y las paredes de la nave. También es necesario cubrir o sellar todos los ventiladores y otras aberturas de la nave que no se utilizan. Los ingenieros agrícolas calculan que cada grieta de sólo 0,3 cm en una nave de 150 m diseñada para tener ventilación por túnel, permite entrar tanto aire externo cuando los ventiladores están trabajando, como si existiera una abertura de 1 m2 de cortina o ventana de superficie abierta. El incremento de la estanqueidad de las naves, es decir, conseguir que el aire entre solamente por las entradas de aire predeterminadas o siga el flujo deseado en el sistema y no por entradas imprevistas en la nave, puede economizar un 15% de combustible (Worley et al., 2005) y reducir el uso de electricidad al mejorar la eficiencia de los ventiladores extractores además de mejorar el rendimiento de los pollos.

En estudios comparativos se ha demostrado que aumentar la velocidad del aire de 0,32 m/s a 0,82 m/s aumenta el crecimiento en pollos de 42 días en 30 g (Feddes et al., 2003). En épocas de calor la ventilación nocturna ayuda a disipar el calor del día y permite que los pollos sobrevivan más al calor el día siguiente. El trabajo de Simmons et al. (2003) demostró que velocidades de 2 ó 3 m/s (120 m/min o 180 m/min vs. 15 m/min) pueden mejorar la ganancia de peso y la conversión alimenticia de pollos Ross entre 3 y 7 semanas de vida sometidos a temperaturas cíclicas (25-30-25ºC), en naves cuya temperatura máxima en el día llega a 30ºC (tabla 1) y la más baja es de 25ºC durante la noche. En este trabajo no se observaron beneficios de la ventilación entre la 3a y 4asemana, pero si las temperaturas son mayores a las evaluadas en este estudio, se debería también aumentar la velocidad del viento día y noche.

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Los beneficios de la velocidad del aire en el rendimiento son muy importantes y más notorios si se mantiene la velocidad del aire durante 24 horas (Dozier et al., 2006) especialmente entre la 5a y 7a semana de vida. Reducir la ventilación durante la noche o durante periodos más frescos del día reduce los beneficios (tabla 2). Sólo es posible obtener estas velocidades cuando se puede controlar bien el flujo de aire en la nave o se tienen naves en las que se pueda realizar una ventilación tipo túnel.

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Conclusiones

Las condiciones ambientales dentro de la nave desempeñan un papel fundamental en el bienestar, salud, rendimiento y calidad microbiológica de los lotes de pollos de engorde. Es fundamental garantizar la temperatura adecuada de acuerdo al desarrollo de los pollos y con la mínima variación posible durante cada día. El aislamiento térmico de la nave especialmente a nivel del techo, y la correcta dirección de las entradas de aire son el método más efectivo para conseguir temperaturas más constantes y confortables para los pollos. Aumentar la velocidad del viento es el método más efectivo para reducir el estrés calórico. En la mayoría de las circunstancias, las inversiones en mejorar el control sobre las condiciones ambientales de las naves tienen mejores retornos económicos a largo plazo que modificar nutrición, manejo o programas sanitarios.

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Directorio de Ingeniería industrial

INAUGURACIÓN NAVE ENGORDE DE POLLOS DE 120X15 TOLEDO

DEPARTAMENTO INGENIERIA ELECTRICA

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