12/02/2014
Instalación Equipos

Equipos de calefacción indirectos para reducir costes en avicultura

La energía es un bien cada vez más caro, por lo que reducir su uso genera un gran interés. Este interés radica en los propios ganaderos y también muchos gobiernos están haciendo las gestiones necesarias para reducir el dióxido de carbono, tal y como se pactó en el Protocolo de Kyoto, conscientes de las necesidades ambientales y de las reservas que tenemos en nuestro planeta.

Adriaan Knopper // Winterwarm BV – The Netherlands  // a.knopper@winterwarm.nl  // www.winterwarm.nl

Tradicionalmente la calefacción en granjas avícolas se lleva acabo mediante calentadores dotados con sistemas de fuego directo que utilizan el 100% de la energía consumida y que trabajan con pocas pérdidas de combustión. Sin embargo, con este sistema de calefacción el CO2 y el vapor de agua permanecen en la nave. Para evitar que el CO2 aumente por encima del nivel aceptable (sin superar los 2500 ppm de  CO2), es necesaria una ventilación adicional. Ello implica un coste energético extra y una pérdida de calor interno de la nave que es necesario reponer (llega a un 60% de la pérdida total del calor).

En general, la mejor manera de conservar la energía en los edificios es tener un buen aislamiento y mantener la ventilación al mínimo. Esto también se aplica en las granjas avícolas siempre que se respete la ventilación mínima necesaria. Sin embargo es posible reducir los costes de la ventilación con una solución bastante sencilla: la introducción de equipos de calefacción indirectos cuyo sistema de combustión traslada la producción de CO2  de la calefacción y el vapor de agua fuera de la nave.

Con los equipos de calefacción indirectos  las pérdidas por la ventilación se reducen significativamente permitiendo instalar un aparato de menor potencia calorífica (aproximadamente, un 20% menos) que conlleva una menor inversión inicial y un menor consumo para su funcionamiento.

Los equipos de calefacción indirectos contribuyen a una mejora sustancial del ambiente de la nave por:
– Mejor rendimiento de las aves: hay más oxígeno disponible en vez del CO2 generado.
– Ambiente seco y camas secas.
– Mayor resistencia de las aves a las enfermedades.

Los equipos de calefacción indirectos trasladan la producción de CO2 de la calefacción y el vapor de agua producido fuera de la nave

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A continuación mostramos tres ejemplos de diferentes formas de calentar una nave típica y la estimación de los costes de instalación y de funcionamiento con los siguientes supuestos:

 Dimensiones: 100 metros x 20 metros, altura media de 4,5 metros.
CLIMA: Clima suave, temperatura mínima de -10 Cº con las pérdidas de ventilación en este ejemplo de sólo el 30%.

Comparativa de tres gallineros:

1. Calentadores de gas directos tradicionales
2. Calentadores de gas indirectos
3. Caseta central con caldera y radiadores de agua

Caso 1

Nave equipada con calentadores de gas directos tradicionales, de fácil instalación y económicos.
Toda la energía térmica utilizada está empleada de forma directa en la nave sin tener pérdidas de combustión.
Para la combustión, el calentador utiliza el aire del interior de la nave, donde expulsa también el resultado (nitrógeno, CO2 y vapor de agua). Tal como podemos apreciar en la Figura 1, cada m³ de gas quemado produce 1 m³ de CO2. Este sistema obliga a ventilar más, tanto para evacuar el CO2 producido como para reponer el aire necesario a la combustión.

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Ejemplo de una unidad de combustión directa WINTERWARM DXA HEATER

Caso 2

La  principal diferencia de los equipos de calefacción indirectos, en comparación con los calentadores de gas tradicionales, es que sólo la energía térmica entra en la nave, mientras que el CO2 y el vapor de agua son expulsados al exterior. El intercambiador de calor tubular de alta eficiencia limita las pérdidas de combustión al 6%.

Otro valor añadido del sistema es que el oxígeno necesario para la combustión se obtiene del exterior sin consumir oxígeno del interior de la nave y no es necesaria la ventilación extra para eliminar el vapor de agua. Por tanto, la ventilación se puede mantener al mínimo requerido.

El oxígeno necesario para la combustión se obtiene del exterior sin consumir oxígeno del interior de la nave.

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Ejemplo de una unidad de combustión indirecta WINTERWARM DXH HEATER

 

Este tipo de calefacción es muy resistente y fácil de limpiar. El intercambiador de calor es de fácil acceso por medio de dos grandes puertas y tiene una fiabilidad demostrada en la industria de hace muchos años. Las conexiones del calentador son una simple manguera flexible de gas y un sistema flexible de acero inoxidable de combustión que permite al usuario colocar los calentadores en diferentes posiciones.

Caso 3

Caldera central con radiadores de agua
En este ejemplo hemos elegido una caldera de hierro fundido con un quemador de gas. El agua caliente generada se distribuye hacia los radiadores. También en este caso el CO2 del sistema de calefacción se expulsa al exterior, la situación no es muy diferente respecto a la aplicación de una caldera adecuada para virutas de madera o aceite.
En este caso es necesario construir un pequeño edificio adicional adyacente a la nave para instalar la caldera central. La caldera calienta el agua y posteriormente se distribuye hacia los radiadores de agua. Como consecuencia tendremos pérdidas del sistema de alrededor del 8% en comparación con los calentadores a gas indirectos.

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La inversión total de esta instalación es la más alta de todas, pero en algunos países los gobiernos están subvencionando fuentes alternativas de calefacción como los pellets de biomasa o madera. Este sistema de calefacción puede ser de interés en estas situaciones.

RETORNO DE LA INVERSIÓN

Es necesario conocer el retorno de la inversión para saber si la inversión adicional tiene el retorno esperado.

1. Instalación tradicional frente calentadores indirectos de gas
El ahorro anual esperado se estima en torno al 20% de los 35.000 m³ de gas natural y los costes de inversión adicionales son de 8.500 euros.

Suponiendo que el precio real del gas natural se mantiene estable en
0,65 EUR / m³, el periodo de recuperación será el siguiente:
8500 / (0,20 * 35.000) * 0,65 = 1,9 años.

2. Instalación tradicional frente a una instalación con una caldera central y los radiadores de agua
La estimación del ahorro es del 18.4% de los 35.000 m³ de gas natural. El ahorro es aproximadamente un 8% menos como resultado de las pérdidas del sistema. En esta instalación, los costes de inversión adicionales son de 26.500 euros.

Suponiendo que el precio real del gas natural se mantiene estable en
0,65 EUR / m³, el periodo de recuperación será el siguiente: 26.500 / (0.184 * 35.000) * 0,65 = 6,3 años.

El coste de instalación

En ninguno de los casos expuestos se tiene en cuenta los costes de instalación. Sin embargo, hay una diferencia en las tres situaciones.
Caso 1: Sólo se necesita una conexión de gas simple, que es relativamente barato.
Caso 2: Se requiere también una conexión de gas simple y se necesita un sistema de combustión adicional.
Caso 3: Es necesaria una sala de calderas independiente con conexiones de agua. Esta solución tiene los costes de instalación más altos.

Conclusión

Viendo las diferentes opciones, se aprecia claramente que la instalación de calentadores a gas indirectos es la más interesante. A pesar de contar con unas pérdidas de combustión de aproximadamente el 6%, el CO2 se expulsa al exterior y la ventilación se mantiene a un nivel mínimo. Los calefactores son móviles y el ganadero puede decidir de forma flexible dónde colocarlos. Los costes de inversión adicionales se amortizan en unos aceptables 1,9 años y los costos de mantenimiento y funcionamiento este tipo de instalaciones son las más bajas.
En los ejemplos expuestos hay un par de supuestos fijados: el precio del combustible y las condiciones del clima. Estos pueden influir en el resultado del cálculo significativamente. Cuando la temperatura exterior es menor, el beneficio será mucho mayor y en condiciones climáticas más duras, como en Ucrania o Rusia, el precio del combustible tiene una importancia crucial.
Evidentemente cuanto más alto sea el precio del combustible más corto será el período de amortización. Pocas cosas son seguras, pero hay una cosa que sí lo es: el precio de la energía irá aumentando.
Piense en esto: el consumo anual de energía de una nave de pollos de engorde puede equivaler al consumo de 20 viviendas unifamiliares. Por lo tanto, la demanda total de energía en la producción de aves no puede descuidarse. Por ese motivo, todos: los productores de aves, los gobiernos, los fabricantes y las empresas o personas relacionadas con la producción de aves, debemos considerar esto en una perspectiva más amplia y a largo plazo e instalar las soluciones más sostenibles.

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