Este proyecto hace una apuesta firme por la incorporación de las nuevas tecnologías al sistema productivo ganadero

Proyecto de una explotación domotizada de ganado con aplicación de energía fotovoltaica

Cristóbal Juan Torrente Rodríguez, ingeniero técnico Agrícola en Mecanización y Construcciones Rurales

Directores del proyecto Fin de Carrera: Ángel Carreño y Fernando Javier Vázquez  (Doctores en Ingeniería Agrónoma de la Universidad de Almería)

25/06/2013
El Colegio Oficial de Ingenieros Técnicos Agrícolas de Almería ha reconocido el 'Proyecto de una explotación domotizada de ganado porcino de cebo con aplicación de energía fotovoltaica, en el T.M. de Vélez Rubio (Almería)' como un ejemplo del esfuerzo y desarrollo profesional realizado por Cristóbal Juan Torrente Rodríguez, autor de este Proyecto de Fin de Carrera de la Universidad de Almería. Juan Torrente acerca las nuevas tecnologías al sector con una mirada competitiva.

Introducción

Origen de la idea
En mi humilde opinión todas las actividades humanas deben mejorar y usar el ingenio y tecnología que exista a su alcance en cada periodo de tiempo en el que se desarrollen. Todo proyecto de ingeniería se concibe como solución, como respuesta, como un conjunto de ideas, en contraposición a necesidades planteadas por el grupo humano, siendo el objetivo final mejorar y facilitar las actividades desempeñadas por este. Este 'Proyecto' nace como respuesta, como mejora, como solución hacia las necesidades planteadas por un agricultor cuya actividad principal es el cultivo de cereal y de almendro, en la finca objeto de estudio de este proyecto ubicado en el término municipal de Vélez Rubio en la provincia de Almería, en la comarca de los Vélez con un pasado y futuro sustentado sobre los grandes pilares de la actividad humana de la agricultura y ganadería.
El agricultor solicita el desarrollo de un proyecto que le permita llevar a cabo la construcción de naves de cebo para la explotación de porcino bajo sistema integrado, ya que esta actividad es compatible con los cultivos actuales y con su disponibilidad y presencia en la finca, además manifiesta su interés por la posibilidad de autoabastecimiento de energía eléctrica. Basándome en estas premisas, se buscó la solución y la mejora. Durante el anteproyecto se contemplaron varias alternativas y escenarios, eligiéndose al final la posibilidad más a priori rentable y factible para satisfacer las premisas, originando este 'Proyecto'. De este modo, la alternativa  responde a la petición del diseño y desarrollo de las naves de cebo, al estudio y diseño de instalación de un campo solar fotovoltaico, capaz de cubrir el gasto energético de la explotación, a nivel económico, puesto que se conectará directamente a la red eléctrica de distribución. Además se pretende mejorar la calidad de vida de los operarios, el bienestar animal y el manejo de las instalaciones, con el uso de la domótica y de las nuevas tecnologías de la información.
¿Por qué la ubicación?
La ubicación escogida me pareció idónea por ser una comarca ligada a la producción ganadera y agraria desde tiempos históricos, cuyo futuro pasa por una modernización de sus explotaciones adaptándose a la producción y mercados actuales. La finca dónde se localiza el 'Proyecto' se encuentra en un terreno semiárido cuyo cultivo es extensivo y de bajo rendimiento.
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Recreación fotorrealística en tres dimensiones de la finca de terreno árido escogida.

Producción

En este proyecto se tienen dos líneas de producción compatibles, por un lado la producción animal de cebones de porcino y la producción de energía solar fotovoltaica. En cuánto a la producción animal entrarán los cebones con un peso de 30 kg y pesarán a la salida de la explotación de 90-110 kg, momento en el cual saldrán de las instalaciones hacia el matadero. El engorde se hará un bajo el sistema integrado (sistema por el cual el ganadero percibe una retribución económica por animal engordado como contraprestación a su trabajo y a las instalaciones expuestas, corriendo la empresa integradora con el resto de gastos como piensos, asistencia sanitaria, material genético, etc.), pasando por la explotación un total de 6.801 cerdos al año.
En la explotación se generará una potencia nominal de 30,8 kW de energía eléctrica, obtenida mediante un campo solar fotovoltaico en suelo conectado a red, recibiéndose una retribución económica por la venta de la energía eléctrica. Se espera que con estas actuaciones, los ingresos del propietario aumenten y se diversifiquen.

Instalaciones y edificios

Se construirán dos naves metálicas idénticas para la producción de porcino, con cubiertas tipo sándwich fijadas a correas ZF de acero conformado, apoyadas sobre pórticos de perfiles IPE arriostrados en cabezas de pilares por perfiles IPE, con cruces de San Andrés en los pórticos intermedios y en K para esquivar las ventanas en los frontales. Al ser una estructura mayor de 40 m se utilizarán juntas de dilatación en los pórticos centrales compartiendo zapatas, para reducir así las tensiones. La cimentación estará formada por zapatas rectangulares excéntricas (para evitar su contacto directo con las deyecciones), bajo pilares, atadas con vigas de centrado. Los cerramientos serán con placas de hormigón prefabricado de 16 cm de espesor y ancho 1,20 m, bajando así el coste de los cerramientos. La recogida de purines bajo la nave se hará mediante canales de deyección de tipo central de hormigón armado con cemento resistente a la corrosión, siendo estos conducidos hasta una fosa común de recogida de purines.
Se diseña también la construcción de un almacén de 100 m², con un forjado unidireccional compuesto por bovedillas y viguetas semirresistentes, abrazado por un zuncho apoyado sobre muros de fábrica de bloques de hormigón, con una cimentación de zapatas arriostradas. Cuya distribución debe cubrir las necesidades de apoyo de la explotación, disponiendo así de un almacén para los insumos, de una oficina, de aseos y vestuarios. Para la construcción de los edificios de la explotación y sus instalaciones, se realizarán movimientos de tierra, llamando la atención la explanación principal de 120 x 70 m dónde se concentran la mayor parte de las obras, exceptuando las balsas de purines y el depósito semienterrado.
También se realizará un vallado perimetral de la explanación principal además de los vallados perimetrales de obligado cumplimiento de las naves de cebo, de las balsas de purines y del generador fotovoltaico. Se proyecta además un vial y los accesos necesarios para dar servicio a las instalaciones y edificios de la explotación. Por otra parte, el abastecimiento de agua de la explotación se hará mediante un pozo ubicado en la finca, ya aforado, con una bomba de impulsión. El agua elevada será almacenada en un depósito semienterrado de capacidad 256 m³ (con una demasía del 15 %), abasteciendo la explotación durante 10 días. Para dar la suficiente presión se instalará un equipo de presión compuesto por dos bombas. Las naves contarán con dos depósitos de agua que permitirán el abastecimiento durante 1 día. El depósito semienterrado de agua estará cubierto por una placa aligerada apoyada sobre muros de hormigón armado con losa de cimentación.
Asimismo, se instalarán dos silos de pienso por nave para abastecer la explotación durante 12 días, siendo este repartido por un motor por silo, con sistema de reparto tornillos sinfín, a tolvas ubicadas pareadas permitiendo el acceso al alimento 'ad-libitum'. Se contará con las instalaciones eléctricas, fontanería, con recogida de aguas fecales conducidas a la fosa común de recogida de purines y con captación de aguas pluviales llevadas al punto de vertido fuera de la explanación.
Se contemplan las medidas sanitarias pertinentes de prevención como la ubicación de pediluvios a la entrada y salida de las naves de cebo y un vado sanitario de obligado paso de los vehículos a la entrada y salida de la explotación. La recogida de cadáveres, residuos orgánicos y peligrosos la harán empresas especializadas, desde fuera de la explotación evitando así la entrada a esta.

El tratamiento de los purines comienza desde la fosa común de recogida de purines mediante una bomba de fangos y por gravedad serán conducidos los purines hasta un filtro decantador dónde se separarán por fases. Los sólidos filtrados serán usados como fertilizante orgánico, las aguas sucias irán al digestor anaerobio previsto, terminado el proceso en cuatro balsas troncocónicas anaerobias de plástico ubicadas aguas abajo. El contenido de estas será usado como agua de riego y el resto de desechos será retirado por empresas especializadas a tal efecto. Como medidas correctoras se realizará una plantación lineal a lo largo del vallado perimetral de árboles de hoja perenne.

Las energías renovables

Descripición de las instalaciones

El otro gran baluarte de este proyecto es la producción de energía eléctrica en régimen especial con la que se pretende paliar el gasto energético de la explotación y obtener beneficios, teniendo así cubierta la demanda energética de las instalaciones y otro medio de ingresos para el promotor. El generador fotovoltaico será ubicado en la explanación principal permitiendo su ampliación si se pretendiera en el futuro. Esta instalación estará formada por dos tipos de circuitos uno en corriente continua y otro en corriente en alterna para hacer la entrega a la red. Según la matriz de demanda energética que se obtiene al cruzar la inclinación de la superficie captadora con la radiación obtenida por meses, tendremos que la inclinación óptima será de 50 grados y el mes de menor radiación será diciembre en la latitud 37 grados Norte.

El circuito en corriente continua estará subdividido en 11 ramas de 10 módulos teniendo 110 placas solares, dispuestas a una distancia entre filas de 3,85 m evitando así las pérdidas por sombras. Este campo será capaz de producir una potencia nominal de 30,8 kW. En el circuito de corriente alterna dispondremos un inversor el cual convertirá la energía producida en la parte continua en alterna para poder entregarla a la red. Este inversor tendrá un rango de potencias para trabajar entre 27 y 33 kW. La producción anual de energía eléctrica estará entorno a los 42 MWh/año según la simulación efectuada con el software (PVSYST, V5.63).
El sector
Teniendo en cuenta que el sector ahora se encuentra sin protección estatal ya que para las nuevas explotaciones que se inscriban después del último Real Decreto publicado en el BOE respecto a las tarifas eléctricas relativas a la producción en régimen especial es el Real Decreto-ley 1/2012, de 27 de enero, por el que se procede a la suspensión de los procedimientos de preasignación de retribución y a la supresión de los incentivos económicos para nuevas instalaciones de producción de energía eléctrica a partir de cogeneración, fuentes de energía renovables y residuos. Debido a que este decreto deroga las tarifas eléctricas con primas para producción eléctrica en régimen especial, la venta de energía del huerto solar se llevará a cabo al precio del kWh eléctrico del mercado libre (OMIE12).

Si tenemos en cuenta que hay explotaciones en el mercado con tres situaciones posibles distintas que son:

- Mercado regulado (RD 1578/2008)

- Mercado regulado (RD 165/2010)

- Mercado libre (RD-Ley 1/2012, 27 de Enero)

Teniendo tres precios distintos de referencia para la opción a) 0,32 /kWh para la opción b) 0,12 /kWh y la opción c) con 0,0541 /kWh según la estimación del precio medio (OMIE) para enero de 2013.

Teniendo en cuenta nuestra producción se realiza la siguiente tabla puesto que el mercado puede volver a cambiar y entrar en la dinámica de regulación y optar a primas.

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Tabla de situaciones.
De la valoración económica de este proyecto se desprende que en la situación actual (sin las primas) no es viable el campo solar fotovoltaico y es aconsejable realizar la explotación tal cual pero sin la producción de energía eléctrica.

Las nuevas tecnologías de la información y la domótica

El uso de nuevas tecnologías de la información se hace patente en el día a día de los ciudadanos y en el día a día de la industria, el campo no puede quedar al margen, y debe crecer en estas lides y mejorar. Aunque domótica como término indica automatización del hogar, se pretende con este proyecto aplicar esta tecnología emergente en el mercado ya que comienzan a existir numerosas aplicaciones económicas, viables y prácticas para mejorar nuestra calidad de vida y de trabajo. La tecnología domótica aquí aplicada se basa en el estándar europeo KNX/EIB, cuyos componentes son bastantes económicos y versátiles, además se usa el software para programar ETS3 (Engineering Tool Software) que es la única herramienta de software independiente del fabricante para diseñar y fabricar instalaciones inteligentes para el control de edificios hechas con el sistema KNX.
En este proyecto se pretende el control telemático de las instalaciones mediante una interfaz gráfica controlada en un terminal de nueva generación ya sea PDA, Tablets, Smartphone, etc. Este control se efectuará a niveles de: ahorro energético, confort, climatización, seguridad, alertas técnicas, visualización, manejo de alimentación, etc
Se pueden realizar actuaciones de forma telemática a través de la red: como apagado y encendido del alumbrado, regulación de la intensidad de las luminarias según las horas del día, visualización del exterior de la explotación y de su interior, simulación de presencia provocando el encendido de las luminarias del exterior o interior y activación de las cámaras de vigilancia, alarmas técnicas por inundación, por aumento de ruido, descenso o aumento de las temperaturas, concentración de gases en el interior de las naves, incrementos en la velocidad del viento, lluvia, intrusión, etc. Entre las posibles actuaciones podremos realizar el control de la renovación del aire con los extractores cenitales ubicados a tal efecto junto a las chimeneas, la apertura o cierre de las ventanas de guillotina según precise la programación del clima o por orden directa, la distribución del alimento a los comederos, la distribución del agua a los bebederos, etc
Todo este control tiene un gasto económico el cual se reduce exponencialmente si se contempla a nivel de proyecto y no se ejecuta a posteriori una vez realizada la construcción, el sistema KNX/EIB cada vez permite más poder asociar estas tecnologías a los medios de producción. La domótica aporta al ganadero en este caso un control, seguridad y tranquilidad de la explotación mejorando así su disponibilidad de tiempo, su calidad de vida y además en cuanto al bienestar animal y producción mejoramos también su calidad de vida al hacer un control casi perfecto de las condiciones ambientales de estos.

Conclusión

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Recreación fotorrealística en tres dimensiones que muestra las características de la finca agraria que presenta el proyecto.
Este proyecto hace una apuesta firme por la incorporación de las nuevas tecnologías al sistema productivo ganadero, al aunar la producción de ganado porcino de cebo con la producción de energía solar fotovoltaica conectada a red en suelo y llevar a cabo un control telemático de las instalaciones mediante la aplicación de sistemas de control domótico, como el estándar europeo KNX-eib, cada vez más presentes en el día a día en nuestra sociedad.

Esta apuesta se reafirma buscando siempre la viabilidad, factibilidad, mejora y solución a las necesidades planteadas por las actividades y sus agentes.

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