Aprovechar el calor de los purines para calentar las parideras

Maximizar el número de crias y su cuidado es uno de los objetivos de las granjas porcinas. La temperatura de sus parideras juega un papel fundamental. Presentamos en este reportaje una interesante instalación agua-agua que aprovecha el calor generado durante el proceso de fermentación de los purines para generar calor en módulos de suelo radiante en las parideras. Para lograrlo han utilizando un sistema DVM S water de Samsung, unidad de VRF condensada por agua conectada a hidrokits de media temperatura.

Es necesario tener un control muy preciso de la temperatura durante este proceso de nacimiento y crianza temprana.

España es uno de los principales productores de carne porcina en Europa. A lo largo de la península contamos con una gran industria ganadera concentrada en varias regiones. Una de estas regiones es Lleida donde hay decenas de granjas dedicadas a la producción de este tipo de carne.

Dentro de esta industria se producen diversos procesos y uno de los más importantes para la producción es maximizar el número de crías y su cuidado durante los primeros meses de vida. Este proceso tiene lugar en un entorno controlado donde se ha de tener en cuenta condiciones de temperatura, iluminación, humedad, etc.

Si nos fijamos en la temperatura de las parideras, se ha de tener en cuenta que, en un entorno de bajas temperaturas, las crías se amontonan entre si pudiendo producir sufrimiento en los animales y su consiguiente muerte o falta de desarrollo. Por otro lado, un exceso de temperatura también es perjudicial dado que las crías dejan de comer y esto provoca una merma en el bienestar del animal su desarrollo y consiguiente un impacto en la producción de la granja. Por ello es necesario tener un control muy preciso de la temperatura durante este proceso de nacimiento y crianza temprana.

Esta instalación se ha implementado en dos granjas, una en Ortilla y otra en Lanaja. La granja a la que hacen referencia las imágenes de los equipos contiene una planta de gestación con una superficie de captador de 200 m² . Esta planta de parideras cuenta con un total de 660 madres.

Esta solución está cada vez más en entredicho debido a diversos factores como:

• Encarecimiento de los combustibles.
• Tendencia en la utilización de sistemas renovables más ecológicos.
• Normativa europea con respecto a las calderas de gasoil.
• Bajo rendimiento en la producción de calor.
• Grandes costes de mantenimiento.

Debido al interés de los granjeros de la zona por migrar a sistemas más eficientes, la empresa Soter Aplicacions Integrals de l’Energia SL, conjuntamente con Samsung, diseñamos un sistema capaz de no solo dar servicio al calor demandado por las parideras sino también minimizar el impacto medioambiental producido por gases nitrosos generados por la industria.

Para ello, se desarrolló un sistema que consiste en recuperar la temperatura de la fermentación de los purines de las naves de gestación e intercambiarlo con una unidad de calor tipo DVM S Water de Samsung. Con ello conseguimos dos efectos sobre la producción y el impacto medioambiental de esta industria: por un lado, se consigue calentar las naves donde se ubican las madres y sus crías, mejorando el bienestar de los animales y maximizando la producción y por otro, se consigue enfriar el foso de purines minimizando las emisiones tóxicas.

Debemos tener en cuenta que el nitrógeno inorgánico, en forma amoniacal, pasa a amoniaco gaseoso en contacto con el aire y este se desprende a la atmósfera, (especialmente a altas temperaturas) produciendo un impacto en el entorno de la granja. Esto, además de representar un grave problema mediambiental, hay que tener en cuenta que la legislación es cada vez más exigente en cuanto a la reducción de emisiones en la industria ganadera.

El sistema propuesto consiste en un sistema de volumen de refrigerante variable, condensado por agua que consta de varios elementos y subsistemas frigoríficos, capaces de generar la energía térmica, y circuitos hidráulicos, capaces de transportar la energía hasta las parideras o el foso de purín.

Circuito frigorífico generador de energía térmica

El circuito frigorífico consta de una unidad exterior que porta dos compresores inverter de refrigerante R410a y un intercambiador de placas donde se evapora el refrigerante a una temperatura entre 7 y 9°C. La unidad exterior en este caso está funcionando como evaporador. Por otro lado, de esta unidad exterior se conecta uno o varios hidrokit de baja temperatura que portan un intercambiador de placas que actúa como condensador. En este hidrokit la presión de condensación objetivo es entre 30 y 33 kg/cm³ lo que nos permite producir agua hasta una temperatura máxima de 50°C.

Este sistema frigorífico además cuenta con inyección de vapor en los compresores lo que nos permite trabajar con temperaturas del circuito hidráulico muy extremos.

Circuito hidráulico, transporte de energía

El sistema consta de dos circuitos hidráulicos. Por un lado, tenemos el circuito hidráulico que transporta energía en forma de calor desde el intercambiador de placas de los hidrokits hasta un depósito de 5.000 litros a través de unas bombas conectadas a cada uno de los 4 hidrokits. A partir de este depósito contamos con otra bomba que recoge el agua caliente y la circula hasta las parideras donde se encuentran las crías. La temperatura objetivo es de 45°C considerando las pérdidas que se pueden dar durante el transporte del fluido.

Por otro lado, como subproducto del calor generado en la producción de agua caliente en las parideras tenemos un residuo de agua fría que parte de las unidades exteriores y que es recogida con una bomba por cada hidrokit y, a través de un colector común, se conduce hasta un suelo térmico proyectado sobre la cama de recogida de los purines. De esta manera, el calor que necesita la bomba de calor para generar la temperatura suficiente en la zona de las parideras se puede recuperar de la fermentación natural de los purines. La temperatura del fluido en el circuito primario de captación (gestación) mínimo en invierno es de 5°C y un máximo de hasta 20°C en verano. Esto hace amentar mucho el rendimiento del sistema dado que en esa franja de temperaturas la operación de las bombas de calor es óptima.

Productos instalados

4 x Unidad exterior AM120MXWNR/EU por 37.80 kW

4 x Unidad interior hidrokit AM320FNBDEH/EH potencia 28 kW frío y 32 kW en calor.

Potencia Total de producción en calefacción: 128kW

1.- La aerotermia en este caso no es una de las mejores soluciones debido a que las granjas se ubican en una zona muy susceptible de sufrir grandes periodos de niebla durante varios meses en invierno. Esto supone alta humedad y bajas temperaturas lo que favorece que la batería de las unidades exteriores se escarche con facilidad y esto provoque un funcionamiento de desescarche intermitente en los equipos, reduciendo mucho el rendimiento.

2.- Por otro lado, los sistemas de aerotermia implican el paso forzado del aire a través de la batería de evaporación ubicada en la unidad exterior. Debido a los vapores emanados de la industria, este flujo constante de aire corrosivo puede degradar rápidamente los equipos de calefacción e implicar unos altos costes de mantenimiento, así como un impacto en la durabilidad del sistema.

3.- Por último, la eficiencia del sistema es mayor dado que el rango de funcionamiento de los módulos exteriores en cuanto a temperatura es menor en un sistema tipo geotérmico, en este caso con suelo térmico en foso de purines, a un sistema que trabaja contra temperaturas exteriores que pueden ser negativas o muy altas en caso de verano.

Dado que la energía utilizada por estos productos es puramente eléctrica, lo ideal es aprovechar la radiación solar e instalar una red de módulos fotovoltaicos que sean capaces de generar energía a su vez consumida por los equipos y minimizando así el consumo global del sistema. Se prevé que en el futuro se realicen estas actuaciones mejorando así el ahorro en los costes energéticos.