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Geotermia, calefacción de bajo coste en granja porcina

Publicado: 15 de septiembre de 2020
Por: Francisco Fernández Simón – Consultor Comercial Isbran Geotermia. España
La refrigeración de purines es una de las técnicas propuestas para la reducción de emisiones (NH3, METANO Y OXIDO NITROSO).

Los proyectos de calefacción en granjas de maternidad y transición con bombas geotérmicas pueden captar en su circuito primario el calor de las fosas de purín en las diferentes naves. Al mismo tiempo este circuito enfría los purines reduciendo su temperatura hasta niveles donde las emisiones se reduden entre un 50% y un 70%.

Los sistemas basados en la captación del calor del purín para calefacción y refrigeración de los mismos (PURITERMIA) suponen para la granja los siguientes beneficios:

- AHORRO ENERGÉTICO: Con redimientos energéticos de COP 5, el ahorro energético supone casi un 80% de la factura energética en calefacción.

- REDUCCIÓN DE LA HUELLA DE CARBONO: Con este ahorro energético, se reduce la huella en emisiones de CO2 que genera la explotación y se consigue una baja dependencia energética al tener que contratar menor potencia fija eléctrica.

- SOSTENIBILIDAD MEDIOAMBIENTAL: Los diferentes estudios a nivel internacional y el propio MAPAMA en su guía para publicar el registro de emisiones (RPTR), estiman hasta el 70% de emisiones en el interior de las naves donde se refrigera los alojamientos de purín.

- BIENESTAR ANIMAL. En el interior de las naves, al reducir las emisiones en los alojamientos de purín, los animales RESPIRAN UN MEJOR AIRE. Y esto redunda en tener menor estres ambiental produciendo menores peleas entre los animales (caudafagia,etc...)

- RSC. La responsabilidad social corporativa tambien se mejora cuando se aplica un mejor ambiente para las personas que trabajan en las instalaciones de las granjas.

1 CLIMATIZAR CON GEOTERMIA 
En los últimos años se va observando como el sector porcino ya ha despejado las dudas sobre la geotermia. Las primeras granjas que implantaron un sistema de bomba de calor con placas de calefacción hidráulicas han comprobado el ahorro anual.
 
Geotermia, calefacción de bajo coste en granja porcina - Image 1
 
El sistema requiere de tres elementos claves: 
El campo geotérmico 
La bomba de calor y el cuarto técnico 
Las placas de calefacción y la red hidráulica 
 
Dimensionar cada uno de estos elementos es la clave del éxito en conseguir el ahorro y la temperatura adecuada. 
 

2 CAMPO GEOTERMICO 
 
2.1 POZOS GEOTÉRMICOS

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Tras el estudio geológico, nuestros técnicos determinan en base a la experiencia adquirida en la última década el número de perforaciones y profundidad de las mismas. 
 
Cada uno de los pozos geotérmicos tiene una profundidad máxima de 150 metros y contienen un circuito cerrado de agua que desciende y recupera la temperatura del subsuelo (15° C aprox. Durante todo el año). 
 
La vida útil de estas instalaciones aún no se conoce con exactitud, superan los 30 años en su funcionamiento normal con un mantenimiento preventivo anual. Proporcionan KW gratis de calor de forma continua e ilimitada.
 
 
2.2 PURITERMIA, UNA FORMA DE APLICACIÓN DE LA GEOTERMIA
 
Una instalación de calefacción con geotermia que aprovecha la energía calorífica gratuita de los purines requiere un estudio previo para dimensionar correctamente la potencia de la bomba geotérmica.
 
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Los elementos claves para este estudio son: 
Ubicación en la losa de maternidad/gestación o en la balsa de acumulación de purines. 
Distancias y medidas en la sala de maternidad, cuarto técnico y líneas distribución. 
Temperaturas en placa a alcanzar la primera semana. 
Otros sistemas que hayan de convivir (transición, naves maternidad con otros sistemas de calefacción)
 
El verdadero ahorro de la PURITERMIA se produce en la parte de instalación del campo geotérmico horizontal frente a los pozos geotérmicos en vertical. 
 
Bajo la losa de la zona de gestación, la acumulación de purines supone una fuente de calor constante. Ubicando el circuito horizontal de captación incrustado en la propia losa de hormigón conseguimos llevar el calor a la bomba de geotermia como alternativa a la captación vertical o pozos. 
 
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Las principales ventajas de la PURITERMIA son: 
  • Geotermia, calefacción de bajo coste en granja porcina - Image 5Reducida inversión del circuito de captación 
  • Rapidez de montaje en el momento de la construcción de la nave 
  • Calor constante de los purines haciendo trabajar a la bomba con mayor eficiencia. 
  • Menor dimensionamiento de potencia en la Bomba Geotérmica 
  • CUMPLIMIENTO MTD30 
  • Reducción de emisiones (amoniaco, metano y oxido nitroso) mediante la refrigeración del purín.
 
 
3 BOMBA DE CALOR Y SALA TÉCNICA 
 
La BOMBA DE CALOR es el verdadero corazón del sistema geotérmico. Es un equipo robusto y duradero basado en un compresor como el de un aire acondicionado o como un frigorífico. 
 
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El consumo de la bomba de calor por cada KW eléctrico produce 4 KW de calor, es lo que se conoce como COP4. Este es el secreto del ahorro energético, una gran eficiencia en el consumo de electricidad para generar calor. 
 
En nuestra empresa trabajamos con bombas de calor del prestigioso fabricante alemán Waterkotte. Disponen de un gran porfolio de modelos y potencias que se adaptan a cualquier tamaño de instalación. 
 
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FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA DE CALOR

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Un ejemplo para explicar el funcionamiento de la bomba de calor es cómo funciona un frigorífico que no genera frío, porque el frío en si no existe (el frío es la ausencia de calor). Lo que hace el frigorífico es mover el calor del interior hacia el exterior a través de una parrilla negra que hay detrás. 
 
La bomba de calor mueve el calor de un punto a otro a través de un liquido refrigerante que circula en un ciclo cerrado. 
 
Las bombas de calor trabajan con una medida llamada COP (Coeficient Of Performance) o coeficiente de rendimiento. Un COP representa la equivalencia entre Kw eléctricos y caloríficos o térmicos. 
 
COP 4 significa que por cada kw/h eléctrico generamos 4 kw/h de calor.
 
La sala o cuarto técnico alberga los equipos principales del sistema geotérmico. 
 
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En este espacio se instala la bomba geotérmica, elementos auxiliares como un depósito de inercia, resistencias eléctricas como sistema asegurador de la climatización en la granja y demás elementos de control eléctrico. 
 
Una de las ventajas de estos sistemas es que no generan ningún tipo de humos o gases, dejando el cuarto técnico libre de mantenimiento o limpieza. 
 
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Entre los elementos instalados se encuentran un contador eléctrico y un contador térmico. De esta manera se sabe precisamente el consumo eléctrico en kwh y el consumo térmico que está proporcionando los equipos geotérmicos al circuito de calefacción de la granja. 
 
De esta manera en cualquier momento se conoce a que COP está trabajando la instalación. 
 
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4. PLACAS DE CALEFACCIÓN Y RED HIDRÁULICA
 
Geotermia, calefacción de bajo coste en granja porcina - Image 12Las placas de calefacción de acero inoxidable de alta eficiencia han sido diseñadas para un consumo eficiente energético proporcionando un calor distribuido por toda la placa creando un contacto de alto confort con el lechón. 
 
Frente a las placas eléctricas las placas hidráulicas ofrecen, según los veterinarios, mayores niveles de confort y bienestar animal. 
 
También en las naves de transición o deteste, estas placas posicionadas en filas una junto a otra ofrece una zona de confort a los lechones destetados. 
 
Estas placas, efectivamente, nos permiten impulsar desde la sala técnica a la instalación de distribución de agua caliente a una temperatura incluso menor de 45ºC, garantizando temperaturas de confort máximo en la zona de descanso de los lechones.
 
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Red hidráulica de distribución. 
 
La red de tuberías desde la sala técnica hasta las placas de calefacción es una pieza clave para conseguir la eficiencia energética. 
 
Las temperaturas que se necesitan alcanzar al inicio del circuito para llegar hasta la última manta térmica llevan a un exceso de consumo energético. 
 
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Por eso nuestros técnicos revisarán la distribución antes de abordar la puesta en marcha de los equipos para que el funcionamiento del sistema hidráulico sea el adecuado, comprobando que todo el circuito se encuentre perfectamente ejecutado y con el aislante necesario para evitar pérdidas de temperatura. 
 
 
SUPERVISIÓN TÉCNICA RED DE CALEFACCIÓN 
 
Para un correcto funcionamiento de todo el sistema, supervisamos el diseño y los trabajos de instalación para que cumplan con los niveles de rendimiento necesarios para el buen funcionamiento del sistema de geotermia. 
 
 
5. VALORES ECONÓMICOS 
 
A continuación, indicamos unos precios de referencia para ayudar a tomar la decisión de inversión en un sistema robusto y estable como es un sistema geotérmico para una instalación con 288 cerdas en maternidad.
 
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Consumo estimado* mensual en electricidad 252 euros

(*) Cálculos internos en base a consumos de granjas existentes.
Con una financiación a 5 años la instalación completa de geotermia incluyendo el gasto en electricidad ascendería a 2.209,7 euros al mes.
Una granja de este tipo consumiría con placas eléctricas al mes 2.522,88 euros al mes.Durante los 5 primeros años estaríamos generando cada mes un ahorro neto de 313,18 euros.
 
 
REDUCCIÓN DE LA POTENCIA FIJA 
 
Otro argumento desconocido en la mejora de eficiencia con un sistema de geotermia es el ahorro en la contratación de potencia eléctrica. 
 
Para una granja de 288 plazas de maternidad en eléctrico estaríamos hablando de una potencia contratada de 40 kw. 
 
Esto supone que según tarifas de mercado se pagaría mensualmente entre 100-125 euros haya gasto o no. 
 
Reduciendo la potencia contratada con geotermia a 10 kw tendríamos tarifas de 25-30 euros al mes.
 
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Datos de cálculo obtenidos en una web de una comercializadora low cost, precio kw potencia medio 0,10 € día (3,1 € x kw / mes).
 

6. EL SIGUIENTE PASO 
 
Cuando se analizan los valores de bienestar animal (confort del calor de la placa hidráulica, frente a la eléctrica) y el ahorro a largo plazo gracias al COP 4 (Por cada Kw eléctrico se generan CUATRO Kw térmicos - esto es un ahorro del 75%), solo queda analizar la inversión inicial. 
 
Con un sistema de PURITERMIA, se reduce enormemente los costes del campo de captación (vertical) gracias al aprovechamiento calorífico de los purines en un circuito horizontal en la losa de gestación/maternidad o en la balsa de purines. 
 
Si estas razones determinan la elección del sistema de geotermia frente a otros sistemas de mayor gasto energético futuro como el eléctrico, o sistemas enormemente caros como el gasoil, o con sistemas de gran mantenimiento como la biomasa, realizaremos una visita técnica para toma de medidas (temperaturas, distancias, etc…) 
 
Tras la visita técnica para toma de medidas, se elabora un presupuesto ajustado a la situación de la explotación. 
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Autores:
Clima Porcino
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