Mejora en los Galpones de Broilers: Extractores Túnel de Velocidad Variable

Los extractores de velocidad variable han demostrado una gran capacidad de reducir la utilización de energía en las granjas. En una granja de reproductoras pesadas en el Noreste de Georgia, se encontró que reemplazando ocho extractores inclinados laterales de 48’’con seis nuevos extractores de velocidad variable (SKOV DA 1700-5 LPC) se redujo el costo anual de operación de los extractores en más de 50% (Poultry Housing Tips. Vol. 30, No7). Esto claramente no significa que todas las granjas van a reducir en ese nivel el costo. Los ahorros asociados con la instalación de extractores de velocidad variable dependen del tipo y tamaño del ave que se cría, el tipo de extractores de velocidad variable instalados, como se manejan, y como climatizan, solo por nombrar algunas variables involucradas.

Para tener una mejor perspectiva sobre esta tecnología relativamente nueva, se realizó un segundo estudio en una granja de broilers al Noreste de Georgia. La granja tenía tres galpones con ventilación túnel totalmente sellado de 12 x 152 mts (40' x 500') los cuales estaban equipados con ocho extractores inclinados laterales de 48'' de 15 años de antigüedad y cuatro extractores tipo cono de 54'' de siete años de antigüedad (Figura 1).

Cuando todos los extractores estaban operando, los galpones eran capaces de producir una velocidad de viento promedio alrededor de 3 mts/ seg (600 pies/ min). La granja produce aves de 2.04 kgs (4.5 libras) en 38 días de edad con una densidad de 14 aves/ mt2. El objetivo principal del estudio fue determinar a qué nivel de ahorros se podría llegar si se reemplazaba los extractores inclinados laterales de 48'' con extractores nuevos de velocidad variable de 54'' (Modelo C4E4P3). A máxima velocidad (600 revoluciones por minuto) los extractores de 54'' podían mover 34,800 cfm @ 0.10'', apenas el doble de los que los extractores inclinados laterales de 48'' movían (17,500 cfm @ 0.10''). Esto significa que los ocho extractores de 48'' podrían ser reemplazados con solo cuatro extractores de velocidad variable de 54'' (Figura 2, 3 y 4). Los extractores de 54'' multifan pueden tener un ratio de eficiencia de energía de 19.3 cfm/ watt (Laboratorio BESS prueba #16834), mientras que los extractores de 48'' tienen una ratio de eficiencia de energía de aproximadamente 18 cfm/ watt @0.10'', casi 10% de incremento de la eficiencia de energía. Debido a que los extractores de 54" que ya tenían se encontraban en buen estado y tenían un ratio de eficiencia de energía de 20 cfm/watt @0.10", para reducir los costos de energía se decidió conservar los extractores remodelados y no cambiarlos por los extractores de velocidad variable. El 60% del total de la capacidad de los extractores en el galpón remodelado fue suministrado por cuatro nuevos extractores de velocidad variable de 54".

 Cuatro extractores de velocidad variable de 54" fueron instalados en uno de los galpones de la granja estudiada en el otoño del 2017. Se registró en intervalos de 15 minutos la utilización de energía de cada uno de los cuatro extractores de velocidad variable junto con los ocho extractores de 48" del galpón que se encontraba al costado. Debido a que el enfoque del estudio fue determinar la disminución de costos cuando se reemplaza un extractor viejo por un extractor de velocidad variable nuevo, la utilización de energía de los cuatro extractores de 54" de cada galpón no fueron monitoreados.

 Los controladores ambientales (Choretime C2) fueron programados idénticamente en los dos galpones. En el galpón con los extractores de velocidad variable, cuando el controlador iniciaba un extractor de 48", los extractores de velocidad variable de 54" estaban programados para operar a 340 rpm, 57% de la velocidad máxima, dando como resultado que el extractor de 54" movía la misma cantidad de aire que un extractor inclinado lateral de 48" en el galpón de al costado (17,500 cfm). Cuando el controlador iniciaba cada uno de los otros tres extractores de 48", un extractor de 54" iniciaba a operar a 340 rpm. Cuando un quinto extractor de 48" se requería, la velocidad de los cuatro extractores de 54" incrementaba a 415 rpm (69%), de esta manera moviendo la misma cantidad de aire que cinco extractores de 48". La velocidad de los cuatro extractores de velocidad variable de 54" incrementaba gradualmente (a 450 rpm/74%, 505 rpm/85%, 600 rpm/100%) para mover la misma cantidad de aire que seis, siete u ocho extractores de 48" del galpón de al lado cuando el controlador los iniciaba. Los otros cuatro extractores de 54" eran programados para encenderse solo luego de que los ocho extractores de 48" o los cuatros extractores de velocidad variable de 54" estén operando a máxima velocidad. Los cuatro extractores de 48" restantes en el galpón con los extractores de velocidad variable de 54" no se usaron durante el estudio. Servían como backup en caso de algún inconveniente no previsto con los extractores de velocidad variable de 54".

 Como se discutió previamente en el Poultry Housing Tips (Vol. 29, No. 6, Vol. 30, No. 7) la ventaja de usar extractores de velocidad variable es que tienen mayor eficiencia de energía cuando operan a menos que la velocidad máxima. Aunque la capacidad de mover aire por el extractor reduce linealmente con estos extractores, la reducción en el uso de energía es exponencial. Por ejemplo, cuando se reduce la velocidad de los extractores en 20% por lo general resultará en una menor capacidad de mover aire de aproximadamente 20%, pero la cantidad de energía utilizada se reduce casi en 50%. A mayor reducción de la velocidad del extractor, más dramática es la reducción del consumo de energía. En este caso, reducir la velocidad de los extractores de 54" para igualar la capacidad de mover aire de los extractores de 48" reduciría el consumo de energía en 57% de 1954 watts a solo 454 watts. Considerando una velocidad fija de los extractores de 48" estos consumen 975 watts de poder, lo que significa que los extractores de 54" operando a un 57% de la velocidad máxima, mueven la misma cantidad de aire que los de 48", pero utiliza la mitad de la energía!, resultando en un ratio de eficiencia de energía de 38 cfm/watt!. A medida que la velocidad de los extractores incrementa para igualar la capacidad de cinco, seis, siete u ocho extractores de 48", los costos de energía se reducían. Para que los controladores Choretime C2 se puedan comunicar se instaló una caja de interfase barata entre ambos controladores y los extractores de velocidad variable. La velocidad de los extractores en cada fase de ventilación fue ajustada por una simple perilla que correspondía a cada fase de ventilación.

No hubo inconvenientes significativos en la performance o confiabilidad de los extractores de velocidad variable Multifan a lo largo de los 18 meses de estudio. Las persianas de plástico inicialmente colocadas fueron reemplazadas por persianas de aluminio luego de una crianza, debido a la fuga excesiva de las persianas de plástico durante el invierno. El uso de poder de los ocho extractores de 48" en el galpón control y los cuatro extractores de velocidad variable en el galpón tratamiento, junto con la reducción del uso de energía se muestran en la Tabla 2 en base a cada lote durante los 18 meses de estudio. La tabla 2 muestra los costos de operación de los extractores basados en un ratio eléctrico de $0,12 por Kw/hora.

Durante los primeros lotes los extractores de velocidad variable redujeron el consumo de energía en 35% comparado al consumo de los ocho extractores de 48". El fabricante de los extractores de velocidad variable pensaba que podía mejorar los ahorros en energía y modificar las cuchillas de los extractores para que la capacidad del extractor incremente. La velocidad de los extractores de velocidad variable fue ajustada para que muevan la misma cantidad de aire que los extractores de 48" del galpón de al lado, resultado en un reducción del consumo de energía en promedio de 20%. El efecto de las modificaciones de los extractores puede ser vista cuando comparas los ahorros en el lote de invierno del 2018 con el del lote de invierno del 2019 la reducción fue de 35% a casi 50%. El porcentaje de reducción del consumo de energía fue mucho mayor durante los meses de invierno debido a que este tipo de extractores raramente opera encima del 57% de su velocidad máxima.

Durante los meses más calurosos para mantener a las aves más frescas, el requerimiento llegaba hasta ocho extractores de 48", los ahorros en el consumo de energía se redujeron a medida que los extractores de velocidad variable operaban cerca o en su máxima potencia de velocidad, donde los ahorros de energía eran insignificantes. Es importante señalar que el porcentaje de reducción del consumo de energía del lote nro 9 fue relativamente bajo comparado al de otros lotes. Esto se debe a que inadvertidamente se programó uno de los extractores regulares de 54" para encenderse antes que los extractores de velocidad variable.

La Tabla 3 muestra el costo de operación de los extractores de 48" en el galpón control y de los extractores de 54" en el galpón tratamiento, asumiendo que en promedio el costo de energía es de $0,12 Kw/ hora. Aunque los costos de operación de los extractores puedan parecer bajos a primera mirada, es importante recordar, que el costo de operación de los otros extractores de 54" o los otros extractores laterales de 36" no fue incluido. Además hay motores de alimentación, motor reductor de sin fin de comederos, bombas de enfriamiento evaporativas, calentadores, luces, bombas de pozo, etc, que no se colocan en la tabla 3, y que suman en la factura eléctrica de la granja. Es importante también recordar que la granja donde se realizó el estudio produce broilers de peso “pequeño”, por lo que las horas de trabajo de los extractores tienden a ser significativamente menores que en las granjas donde se producen broilers de mayor peso. Por este motivo, en galpones donde se crían aves más pesadas los ahorros serían mayores. Además los extractores de las paredes laterales de 36" contribuyen a la reducción relativa del consumo de energía. Los estudios previos han mostrado que de 20% a más del uso de energía se atribuye al uso de los extractores de paredes laterales de 36". A más extractores de velocidad variable se usen en lugar de extractores laterales de 36", mayores serán los ahorros para de los extractores de velocidad variable.

El motor y el controlador de los extractores de velocidad variable añaden unos $800 a $900 al precio de cada Extractor Multifan de 54" usado en el estudio. Con los ahorros iniciales de aproximadamente $400 por año vistos en el estudio, el periodo de retorno de inversión sería de 10 años. Dicho eso, si los extractores fuesen usados en una granja que cría aves más pesadas, en un área donde el costo de energía es mayor y/o fuesen operados ligeramente de manera diferente, sería muy probable tener periodos de retorno de inversión menores a cinco años o menos. Incluso en esta granja en particular, a medida que el costo de la energía incrementa y el costo de los nuevos extractores de velocidad variable disminuyen, no es difícil de predecir que en un futuro cercano el dueño considerará seriamente en instalar estos extractores en el resto de la granja.

Es importante recordar que existen programas disponibles de conservación de energía para granjeros que buscan hacer que sus granjas sean más eficientes en el consumo de energía. El Programa de Energía Rural para América (The Rural Energy for America Program - REAP, USDA) y el Programa de Incentivo de Calidad Ambiental (Environmental Quality Incentive Program – EQIP) son posibles vías donde del 25 al 75% de los costos de instalación de los extractores de velocidad variable pueden ser cubiertos, reduciendo dramáticamente el periodo de retorno. Así que, a pesar de que hoy los extractores de velocidad variable puedan no ser una buena inversión para todos, no es difícil ver como en el futuro son candidatos a usarse de manera común como la iluminación LED, la cual fue una vez considerada como una manera costosa de reducir el consumo de energía de la granja.

Material cedido gentilmente por los autores con su traducción al español para su publicación