La temperatura óptima en las granjascunícolas se encuentra entre los 14ºCy los 22ºC, en función del tipo de ani-mal de que se trate (Villagrá et al.,2004). Sin embargo, cuando la tempe-ratura exterior es mayor que la tempe-ratura adecuada para los animales (loque es muy habitual, en época deverano, en muchas zonas productorasde España, sobre todo del ámbitomediterráneo), es imposible conseguirdicha temperatura en el interior de lagranja únicamente ventilando. Enefecto, se recuerda que la ventilaciónes la entrada de aire directamente delexterior, sin variar sus condiciones pre-viamente, Blanes et al. 2004).

La refrigeración es la introducción deaire exterior que ha sido sometido pre-viamente a un proceso de enfriamien-to, con el objetivo de mantener latemperatura interior por debajo de unvalor adecuado para los animales,cuando la temperatura exterior essuperior a ésta.

Los sistemas de refrigeración utilizadosen las granjas no son sistemas de aireacondicionado (como los utilizadoshabitualmente para el confort huma-A

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Refrigeración de granjas cunícolas

V. Blanes, A.TorresDep. Ciencia Animal (Universidad Politécnica de Valencia)vicblavi@dca.upv.es

Introducción

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ARTÍCULO ORIGINALARTÍCULO ORIGINAL

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no), por ser éstos demasiado caros,sino que utilizan otra técnica de enfria-miento del aire, la refrigeración evapo-rativa, más barata, pero con ciertaslimitaciones para ese enfriamiento.

Fundamentos de la refrigera-ción evaporativa

Antes de exponer en qué consiste larefrigeración evaporativa, convienedefinir, sobre el diagrama psicrométri-co o diagrama de aire húmedo(Figura 1), algunas magnitudes físicasque intervienen en el proceso. Así:

• Temperatura seca (ºC): Es la tempe-ratura que se mide con los termóme-tros convencionales (eje horizontal deldiagrama).

• Humedad absoluta (g vapor deagua/Kg de aire seco): Es la cantidad

de vapor de agua contenido en un Kg.de aire seco (eje vertical del diagrama).

Una masa de aire que se encuentra auna temperatura puede contener unacierta cantidad de vapor de aguaque depende de dicha temperatura.

Cuando ya no puede contener másagua en forma de vapor, se dice queesa masa de aire está saturada, yaque si, en esas condiciones, se intenta-ra introducir más vapor de agua se pro-duciría una condensación de éste (setransformaría en agua en estado líqui-do, normalmente sobre las superficiesque están en contacto con el aire).Cuanto menor es la temperatura de lamasa de aire (aire más frío), menor esla cantidad de agua que puede con-tener, o lo que es lo mismo, con unamenor cantidad de agua, alcanza lasaturación.

• Humedad relativa (%): Es una medi-da del grado se saturación de unamasa de aire, siendo la humedad rela-tiva (HR) del 100% cuando el aire estásaturado.

• Entalpía (Julios, calorías): Es un con-cepto físico algo complejo, que sepodría definir como “una magnitudque permite cuantificar la energía”.

En resumen, si en una masa de aire, seintroduce vapor de agua, ésteaumenta su humedad absoluta. Si seenfría una masa de aire, su temperatu-ra disminuirá, su HR aumentará, perono su humedad absoluta.

La refrigeración evaporativa es el pro-ceso físico por el cual, una masa deaire caliente que entra en contactocon agua líquida, cede calor al agua,produciéndose una evaporación deésta, lo que tiene dos consecuencias:

- Una disminución de la temperaturadel aire, pues le cede calor sensibleal agua, para que se evapore.

- Un aumento en la humedad delaire, pues gana vapor de agua (olo que es lo mismo, gana calorlatente) del agua líquida.

La refrigeración evaporativa es un pro-ceso isoentápico, es decir, el conjunto“aire-agua líquida”, no gana ni pierde V

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calor, sino que se produce una transfe-rencia de calor sensible (del aire alagua) y de calor latente (del agua alaire), en igual magnitud pero sentidoinverso.

En el diagrama psicrométrico, el pro-ceso de refrigeración evaporativa sepodría explicar de la siguiente forma(Figura 1):

1º Una masa de aire está en unas con-diciones iniciales de temperatura (tI),humedad relativa (HRI) y humedadabsoluta (wI), definidas, en el diagra-ma psicrométrico, por el punto I.

2º Al ponerse en contacto con el agualíquida, se produce la refrigeraciónevaporativa (disminuye la temperatu-ra del aire, aumenta su humedadabsoluta y aumenta su HR). Al ser unproceso isoentálpico, la masa de aireva enfriándose y aumentado su hume-dad, según la recta de entalpía cons-tante (línea azul oscuro).

3º Cuando la masa de aire alcanza elpunto de HR del 100% (punto S o desaturación), ya no es capaz de admitirmás vapor de agua y el proceso sedetiene, alcanzándose el límite en elenfriamiento del aire.

Por tanto, el proceso de refrigeraciónevaporativa es limitado, es decir, dadauna temperatura y HR del aire inicial,nunca se conseguirá enfriar el aire pordebajo de la temperatura tS dada porel diagrama psicrométrico.

Observando el diagrama, se puedeobservar que cuanto mayor sea la

temperatura exterior y menor su hume-dad, más enfriamiento del aire sepuede conseguir mediante este pro-ceso. Esto tiene como consecuenciapráctica que los sistemas de enfria-miento basados en la refrigeraciónevaporativa proporcionen mejoresresultados en naves situadas en climascálidos y secos, siendo su aplicaciónmás limitada en climas cálidos y húme-dos (como las zonas mediterráneascosteras). En el Ejemplo 1 se pondrá demanifiesto dicha diferencia.

Aunque la refrigeración evaporativasea más efectiva en climas cálidos ysecos; incluso en climas húmedos, lahumedad relativa durante las horascentrales del día (cuando las tempe-raturas son más elevadas), puede serrelativamente baja, por lo que la utili-zación de la refrigeración evaporativaen estas condiciones, también puederesultar interesante.

En la práctica, los sistemas de refrige-ración basados en la refrigeraciónevaporativa no son capaces de lograrel enfriamiento del aire correspondien-te a alcanzar una temperatura tS(punto S) sino que el aire se consigueenfriar únicamente hasta una tempe-ratura final tF (punto F).

Tipos de sistemas de refrigeración basados en larefrigeración evaporativa

Existen dos tipos principales de siste-mas de refrigeración utilizados engranjas, que se fundamentan en elfenómeno de la refrigeración eva-porativa: los paneles evaporadoreso coolings y los nebulizadores o fog-gers. Ambos sistemas funcionan dela siguiente forma: El aire exterior,que se introduce en la granjamediante ventiladores, se pone encontacto con agua líquida en suentrada a la granja, introduciéndo-se en forma de aire más fresco ymás húmedo.

La principal diferencia entre un sistemay otro se encuentra en el modo osoporte en el que se produce el con-tacto “aire exterior entrante - agualíquida”.

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Figura 1: Refrigeración evaporativa en el diagrama deaire húmedo

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DERCUNIMIX® : Composición: Liofilizado: Virus vivo homólogo de la mixo-

matosis, cepa SG33, ≥ 102,7 DICT50/ds. Suspensión: Virusinactivado de la VHD, cepa AG88, ≥ 5 DP90 , hidróxido de

Aluminio como adyuvante. Indicaciones: Inmunización activade los conejos contra la mixomatosis y enfermedad vírica hemo-

rrágica. Administración: Intradérmica. Precauciones: Tras lavacunación aparece una reacción local limitada (nódulo de 3-4

mm) que remite en 3 semanas. Vacunar únicamente los animales enbuen estado de salud. En condiciones de campo, la vacunación de

hembras gestatntes no afecta a la gestación. Con prescripción vete-rinaria. Almacenamiento: conservar entre + 2º y +8ºC., en la oscuri-

dad. TIEMPO DE ESPERA: no precisa. Presentación: Frascos con 10y 40 dosis. Nº DE REGRISTRO: 1386 ESP.

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dos vacunas en una,ambas por vía intradérmica

En el caso de los nebulizadores noexiste dicho soporte, pues la nebuliza-ción consiste en la pulverización deagua líquida a alta presión en finasgotas que se evaporan al contactocon el aire exterior entrante. Su princi-pal inconveniente radica en que si nose vaporiza todo el líquido, el exceso deagua se deposita en forma de gotasen el interior, lo que puede tener efec-tos perjudiciales sobre los animales.En el caso de los coolings el contactoentre el aire y el agua se producesobre un panel poroso que facilitadicho contacto. Este sistema de enfria-miento es el más utilizado en granjascunícolas.

Cuando se utilizan en granjas cuníco-las, los paneles normalmente se insta-lan a lo largo de un lateral de la nave,opuesto a los ventiladores de extrac-ción, como se muestra en la Figura 2,en la que la ventilación se produce endirección transversal, entrando el aire através del panel, y saliendo de la navemediante un ventilador extractor.

Diseño de las instalaciones de refrigeración mediantepaneles evaporadores (siste-ma cooling)

Componentes de un sistema cooling

El elemento más representativode un sistema cooling es un blo-que o panel de determinado

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espesor (Figura 3), constituido porláminas onduladas, colocadohabitualmente en posición verti-cal. En la parte superior se colocaun sistema de suministro y distribu-ción de agua que mantiene elpanel constantemente húmedo. Elagua desciende deslizándose porel panel. Los ventiladores instala-dos en la granja extraen aire delinterior de la granja y fuerzan laentrada de aire exterior a travésdel panel de forma que el aireentrante se enfría y aumenta suhumedad al contacto con elagua. Parte del agua que des-ciende por el panel se vaporiza yse incorpora a la corriente delaire. Otro componente es el depó-sito que recoge el exceso deagua (agua líquida no evapora-da) y que se coloca lógicamenteen la parte baja del panel. Luegoestá la bomba, que toma el agualíquida y la impulsa a través de unfiltro, por una tubería, otra vez a laparte superior del panel, que vuel-ve a descender por el mismo. Portanto, el agua sigue un circuitocíclico, pero con pérdidas, puesparte del agua se evapora en elpanel. Existe un sistema de reposi-ción del agua evaporada queevita una posible falta de agua enel circuito, y que el panel se sequepor completo, ya que esto podríadañarlo.

Figura 2. Disposición de los paneles evaporadores y los venti-ladores en una nave con ventilación-refrigeración transversal.

Figura 3. Elementos de un sistema de refrigeración mediante pane-les evaporadores (sistema cooling)

Diseño del sistema de refrigera-ción mediante paneles evaporado-res

Para que un sistema cooling sea eficien-te, el panel ha de estar diseñado deforma que la mayor superficie mojadaposible esté expuesta al aire que se pre-tende enfriar. Esto se consigue utilizandomateriales porosos. En este sentido, elmaterial que se utiliza más habitualmen-te es la celulosa tratada, aunque existenotros materiales como el PVC, aluminio,virutas de madera, etc.

Por otra parte, cuanto mayor sea el espe-sor del panel, mayor será el tiempo depaso del aire a través de éste, y portanto, mayor el tiempo de contacto aire-agua. Esto implica que en un panel demayor espesor, la refrigeración evapora-tiva se realiza durante más tiempo, y elaire a la salida del panel está más próxi-mo a la saturación (más frío y más húme-do) que en un panel de similares carac-terísticas pero de menor espesor. En lapráctica el espesor del panel suele situar-se entre 10 y 30 cm, ya que al aumentarel espesor, también se aumenta su resis-tencia al paso del aire, por lo que espe-sores mayores necesitan ventiladoresmás potentes instalados en la granja,para forzar la ventilación de la nave.

Debido a éstas y otras consideracionesprácticas, el rendimiento de los panelesevaporadores suele estar entre un 65-85% sobre el enfriamiento que se produ-ciría si a la salida del panel se obtuvieraun aire saturado.

En resumen, conociendo las condicio-nes de temperatura y HR exteriores y elrendimiento del panel evaporador, sepuede determinar la temperatura y laHR del aire tras atravesar el panel y a suentrada en la granja, como se exponeen el Ejemplo 1:

Ejemplo 1: Una granja cunícola seencuentra situada en una zona dondela temperatura y la HR en condicionesde verano es de 35ºC y 20%, respectiva-mente. Los paneles evaporadores insta-lados en la granja tienen un rendimientodel 75%. ¿Cuál será la temperatura y laHR del aire que entra en la granja? ¿Y si

la granja estuviera situada en un lugardonde la temperatura es de 35ªC y laHR del 40%?

1º En el diagrama psicrométrico (Figura4), se localiza el punto I, con las condi-ciones iniciales del aire, es decir, las con-diciones del aire exterior, que son:

tI = 35ªC y HRI = 20%.

2º Siguiendo la recta isoentálpica(Figura 4) hasta la curva de HR 100%, sedetermina el punto S (punto de satura-ción o de máximo enfriamiento posible).La temperatura tS es de 18,8 ºC, luegoen un panel ideal, la disminución detemperatura sería de:

35ºC - 18,8ºC = 16,2 ºC.

3º Sin embargo, el panel evaporadortiene un rendimiento del 75%, por lo quela disminución de la temperatura no esde 16,2 grados, sino de: 0,75 x 16,2 =13ºC, con lo que la temperatura a la sali-da del panel (temperatura final) es de:

tF = 35ºC - 13ºC = 22ºC.

Como el punto F se ha de situar sobre larecta isoentálpica, se puede fijar elpunto F en el diagrama, y determinar asíla HR del aire a la salida del panel yentrada en la granja: HRF = 75%.

Procediendo de la misma manera, sepuede determinar la temperatura y laHR a la entrada de la granja, si ésta estu-viera situada en un lugar igual de cálido(tI = 35ºC) pero más húmedo (HRI =40%). La temperatura y la HR final seríaen ese caso de:

tF = 26,2ºC y HRF = 83%.

Es decir, con el mismo panel, se obtieneun aire menos fresco y más húmedoque en el caso anterior.

En el ejemplo anterior se pone demanifiesto que la temperatura delaire a la salida del panel es un pará-metro que depende únicamente delas características (temperatura yhumedad) del aire exterior, y delrendimiento del panel. Es decir, que

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aumentar el número de panelesevaporadores en una nave, no esuna medida eficaz para conseguirque el aire de entrada a la naveesté más frío, sino que de este modolo que se consigue es un aumentoen la superficie de panel (y deentrada de aire); por lo que, si ade-más de aumentar esta superficie deentrada, se instalan en la granja elnúmero de ventiladores suficientepara forzar el paso de aire a travésde dicha superficie, la medida per-mite aumentar el caudal (m3 deaire/h) de ventilación con un aire ala temperatura tF y HRF calculadassegún el ejemplo anterior (cálculoque como se ha indicado, es inde-pendiente de la superficie de panelinstalada).

En general, la altura de los panelesevaporadores suele estar entre 0,5 y2,5 m, pues en este rango de alturasse consigue que el flujo de aguadescendiente por el panel sea uni-forme. La anchura es variable,según fabricantes.

Es conveniente que el material delque esté fabricado el panel tengauna densidad suficiente para quesea rígido. Si el panel no es lo sufi-cientemente rígido o no está biensujeto, y se dobla, se puede ocasio-nar la apertura, en el panel, dezonas de entrada directa de aire. Enese caso, el aire se introduciríamayoritariamente por esas abertu-ras, pues oponen menos resistencia

al paso del aire que el propio panel.Es muy importante tener en cuentaque, en condiciones de verano,toda entrada de aire a la granjaque no se produzca a través de lospaneles, es un factor que actúadirectamente en contra de la refri-geración, por lo que cuanto másestanca sea la granja, más efectivaserá la refrigeración.

La velocidad del aire a través delpanel es un parámetro que afectaal rendimiento del panel. Si la velo-cidad del aire es demasiado baja,el aire, a su paso por el panel, pre-senta poca turbulencia, y muy pocacantidad consigue entrar en contactocon el agua y enfriarse. Sin embargo, sila velocidad del aire es excesiva, elaire pasa muy rápido a través delpanel y el proceso de refrigeración nose completa.

Cada panel, de un determinadomaterial y espesor, tiene una velocidaddel aire óptima. Algunos valores reco-mendados se presentan en la Tabla 1.

El dato de rendimiento del panel queproporcionan los fabricantes es el quese obtiene en un panel nuevo y cuan-do la velocidad del aire a través delpanel es la óptima. Como se comen-tará más adelante, hay factores rela-cionados con el caudal de agua quese hace pasar por el panel que pue-den deteriorar el mismo y disminuir surendimiento.

Conociendo las condiciones del aire ala salida del panel y entrada en gran-ja, calculados según el procedimientoexpuesto en el Ejemplo 1, y el caudalde ventilación necesario, en funcióndel número de animales, etc. (BlanesA

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Figura 4. Determinación de los puntos I, S y F (Ejemplo 1)

Velocidad media Caudal mínimo Capacidaddel aire a través de agua por mínima del

Material y espesor del panel del panel (m/s) metro lineal de depósito depanel (l/minxm) agua por m2

de panel (l/m2)Virutas de madera (álamo)Espesor del panel: de 5 a 10 cm 0,75 5 20Celulosa tratadaEspesor del panel: 10 cm 1,25 6 30Celulosa tratadaEspesor del panel: 15 cm 1,75 10 40

Tabla 1. Velocidad media del aire, caudal mínimo y capacidad mínimadel depósito de agua recomendados

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et al., 2004), se puede calcular lasuperficie total de paneles evapora-dores de determinadas característicasque es necesario instalar en una gran-ja concreta.

Ejemplo 2. La nave de engorde descri-ta en un artículo anterior (Blanes yTorres, 2004), en condiciones de vera-no, tiene una temperatura exterior de30ºC y una HR del 30%. En el interior dela nave, se encuentran 2.500 conejosde engorde de 2 Kg de peso cadauno. Se pretende instalar paneles eva-poradores nuevos de celulosa tratadade 10 cm de espesor, cuyo rendimien-to es del 85%, para conseguir que latemperatura interior alcance un valorrazonablemente bajo (22ºC). Lasdimensiones de cada panel son 1,2 mde altura x 1,2 m de anchura.¿Cuántos paneles evaporadores seránecesario instalar?

1º Determinar las condiciones del airea la salida del panel y entrada engranja (Punto F):

2º Calcular el caudal de ventilaciónnecesario según se expuso en artículosanteriores (Blanes y Torres, 2004; Blaneset al., 2004):Realizando el cálculo del calor transmi-tido a través de los cerramientos,cuando la temperatura del aire exte-rior es de 30ºC y la del interior de 22ºC,se obtiene que el calor transmitido esde -659 Kcal/h.

El calor sensible emitido por los anima-les es de 24.500 Kcal/h (Blanes et al.,2004), y podemos calcular el caudalde ventilación necesario para unatemperatura interior de 22ºC y un airede ventilación a 19,8ºC, que será de38.380 m3/h.

3º Determinar la superficie necesaria depanel y el número de paneles a instalar:

Sabiendo que la velocidad media delaire a través de un panel de celulosatratada de 10 cm ha de ser de 1,25 m/s

(Tabla 1), y que el caudal de aire deventilación es de 38.380 m3/h (10,66m3/s), tenemos que la superficie totalde panel necesaria será de:

Como cada panel tiene una superficiede 1,2 m x1,2 m = 1,44 m2, el númerode paneles necesario será de:

Como se ha explicado anteriormente,cuando el sistema de refrigeración porpaneles evaporadores está funcionan-do, un cierto caudal de agua debeestar descendiendo por el panel. Partedel agua que desciende, es evapora-da al contacto con el aire, y el resto serecoge mediante un canalón situadoen la parte inferior del panel, hasta undepósito, donde es reutilizado a travésde un circuito cerrado.

Si el caudal de agua que se hace pasarpor el panel es menor al necesario, elpanel puede no estar completamentemojado cuando lo atraviesa el aire, yéste no se enfría hasta la temperaturamínima posible (según el rendimientodado por el fabricante del panel).

Por otra parte, cuando el agua es eva-porada, las sales permanecen en elcircuito de agua líquida antes mencio-nado. Si el caudal de agua es dema-siado bajo, las sales se depositan en elpanel, en lugar de ser arrastradas porel agua líquida no evaporada, lo quedisminuye el rendimiento del mismo. Enla Tabla 1 se presentan los caudales deagua recomendados para algunostipos de paneles, así como el volumenmínimo del depósito para que éste seaun reservorio de agua de suficientecapacidad.

En resumen, conforme el panel está fun-cionando, se producen dos efectos sobreel agua del circuito:

1º Una cierta cantidad de agua, seevapora.2º La concentración de sales en el aguano evaporada aumenta.

Por tanto, hay que reponer el agua eva-porada, por dos motivos: Para que el cau-dal de agua sea el suficiente y el panel nose seque, y para que la concentración desales en el agua no sea demasiado alta yel rendimiento no empeore.

El procedimiento de cálculo del caudalde agua de reposición se realiza comoqueda reflejado en el Ejemplo 3:

Ejemplo 3: El panel evaporador delEjemplo 1 se encuentra en un lugar dondelas condiciones del aire exterior son: tem-peratura de 35ºC y HR del 20%. Calcular lacantidad de agua que ha de añadirse alcircuito por cada m3 de aire de ventila-ción que se haga pasar por el panel.

Para calcular el caudal de agua que esnecesario aportar por cada m3 de aire, sedebe obtener, del diagrama psicrométrico(Figura 5), los siguientes datos:

- Humedad absoluta inicial (la del aireexterior): Conociendo tI = 35ªC y HRI = 20%,se obtiene del diagrama psicrométrico:

wI = 7 gr vap de agua/Kg de aire seco

- Humedad absoluta final (la del aire des-pués de atravesar el panel): Conociendo tF= 22ªC y HRF = 75% (que fueron calculadosen el Ejemplo 1), se obtiene del diagramapsicrométrico:

wF = 12,5 gr vap de agua/Kg de aire seco.

El aire a la entrada del panel tiene 7 gr devap de agua/Kg aire seco. Al pasar por elpanel se enfría y toma vapor de agua,saliendo con una humedad absoluta de12,5 gr de vap de agua/Kg de aire seco,luego por cada Kg de aire de ventilaciónque atraviesa el panel, el circuito de aguapierde 12,5 - 7 = 5,5 gr de agua liquida.

Del diagrama psicrométrico se puedeobtener el volumen específico del aireexterior, que es :

vI = 0,8815 m3/Kg

Es decir, que cada Kg de aire de venti-lación ocupa un volumen de 0,8815 m3.

Finalmente, si se quieren obtener losgramos de vapor de agua que hay quereponer, por cada m3 de aire de venti-lación, se hará el siguiente cálculo:

Bibliografía recomendada y referencias bibliográficas

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Figura 5: Determinación en el diagrama psicrométrico de lahumedad absoluta inicial y final y del volumen especificodel aire (Ejemplo 3)