Sistemas de recuperación de calor en las plantas de incubación

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Sistemas de recuperación de calor en las plantas de incubación

01 June 2012

La recuperación de calor se ha convertido en un tema de importancia en las plantas de incubación, dado que permite la reutilización de energía y resulta en ahorros significativos para la planta. Cuatro conferencistas trataron el tema durante un simposio como parte de la Exposición Avícola Internacional, informa Chris Wright, editor principal de ElSitioAvicola.

Durante la Clínica de Reproductoras e Incubación, celebrada en Atlanta en enero de 2012, cuatro representantes de las empresas de fabricantes de sistemas y equipos de incubación presentaron diferentes perspectivas acerca del importante tema de la recuperación de calor en las plantas de incubación.

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"El propósito de los sistemas de recuperación de calor es mantener la rentabilidad de la planta a través de la reducción del uso de energía"

Chad Daniels, Chick Master

Recuperación de calor “tradicional”

Chad Daniels, vicepresidente de operaciones de Chick Master Incubator Company en Estados Unidos, indicó que su empresa se ha centrado en la recuperación de calor por varios años.

Hasta este momento Daniels calcula que los usuarios de equipos Chick Master se han ahorrado casi 4 mil millones de dólares durante el último año a través de los sistemas de recuperación de calor; que representa un ahorro entre el 20 y 30 por ciento de los costos de operación.

La mayoría de las plantas de incubación tienen un sistema de agua fría (chiller) para enfriar las incubadoras y nacedoras. Esta agua se calienta durante el proceso de enfriamiento y luego regresa al sistema de agua fría (chiller) para enfriarse una vez más.

Los sistemas de recuperación de calor utilizan el agua caliente que sale de las incubadoras y nacedoras para calentar el aire de la planta a través de una bobina.

La bobina principal de recuperación de calor ahorra dinero al no necesitar calentar aire desde afuera que entra a la planta. Todo en base del calor embrionario excesivo que ha entrado al agua de enfriamiento.

Daniels aseguró que hay varias temperaturas clave en los sistemas de recuperación de calor:

70° F (21° C) y menos: la recuperación de calor reduce la cantidad de tiempo que tiene que operar el chiller de agua.
50° F (10° C) y menos: el chiller de agua no se prenderá.
30° F (-1° C) y más: no se requiere calor suplementario.

Este concepto comenzó en Europa utilizando los conductos comunes de ventilación, donde el aire va a las salas de incubación, a las salas de nacimiento y al resto de la planta de incubación. En estos sistemas solo hay tomas de aire fresco sin retornos de aire. Sin embargo, se puede usar con cualquier sistema de ventilación.

En pocas palabras, dijo Daniels, el propósito de los sistemas de recuperación de calor es mantener la rentabilidad de la planta a través de la reducción del uso de energía.

Los costos de energía se pueden controlar, dijo, mientras que otros factores no, como lo son el costo de huevos fértiles, precios de pollitos, costos de mano de obra y costos de insumos.

Daniels dijo que los costos de energía en una planta de incubación típica son: 40% para incubadoras y nacedoras y 60% en calefacción para la planta.

Concluyó al decir que el consumo de energía a nivel mundial seguirá subiendo sin fin, aun cuando los precios energéticos no han subido de igual forma.

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"Se utiliza todo el calor de los embriones viejos, y en vez de desecharlo, se regresa al sistema de calefacción"

Dominic Babineau, Jamesway

Ahorros de energía

Dominic Babineau, vicepresidente de desarrollo internacional de Jamesway Incubator Company de Canadá, puso énfasis a los ahorros de energía que proveen los sistemas de recuperación de calor.

Indicó que se puede ahorrar energía en la planta de incubación de varias formas. En primer lugar está el ahorro al usar aire fresco. Este sistema funciona a través de un intercambiador de aire, que realmente no tiene costo en cuanto a la calefacción. Es un sistema estacional, que no se usa en el verano. Sin embargo, este sistema requiere filtración y existe el riesgo de contaminación cruzada.

En segundo lugar se puede ahorrar con los sistemas de ventilación, dado que se puede absorber el frío desde afuera. Este sistema también es estacional.

En tercer lugar está el sistema de recuperación de calor, que es un sistema centralizado de calefacción y enfriamiento. Este sistema permite que se caliente y enfríe la incubadora al mismo tiempo. A diferencia de los otros sistemas mencionados, los ahorros de energía duran todo el año. Además, existe redundancia para el chiller y la caldera.

Babineau dijo que el calor de embriones “viejos” se transfiere a los embriones “jóvenes”. El calor extra en el agua se usa para calentar las incubadoras y las nacedoras, dado que se tiene que proveer calor a los embriones durante los 10 primeros días de la incubación.

Entonces, se utiliza todo el calor de los embriones viejos, y en vez de desecharlo, se regresa al sistema de calefacción.

Explicando más a fondo, Babineau dijo que el sistema de recuperación de calor es un sistema de múltiples compresores, totalmente independientes. Se tiene que instalar una bomba de respaldo lista para operar por si se necesita. Se requiere una bomba de bajas revoluciones por minuto (RPM), pequeña, fácil de mantener y fácil de acceso.

El chiller de agua del sistema de recuperación de calor produce agua caliente y fría que se usa en las incubadoras, nacedoras y sistema de ventilación. Este produce calor gratis todo el año.

A través de este sistema se puede reducir o hasta eliminar el uso de la caldera. Más que nada reduce la capacidad total necesaria de enfriamiento y calefacción.

Babineau concluyó al preguntar: ¿Qué se puede hacer con el calor que se ahorra? Su propia repuesta fue:

Calentar aire fresco en el invierno.
Precalentar agua para las lavadoras (con agua caliente de hasta 150° F o 65° C).
Calentar las otras áreas de la planta de incubación.

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"Hay una consideración importante en el diseño del chiller: la carga de calor tiene que ser constante"

Dale Maloney, Hill Company

Enfoque en el aire acondicionado

Dale Maloney de Hill Company, empresa que trabaja en conjunto con NatureForm Hatchery Systems de Estados Unidos, tomó una perspectiva diferente, al enfocarse en los sistemas de aire acondicionado y calefacción.

Mencionó que el costo de energía es el segundo mayor costo en las plantas de incubación. Entonces, pregunta: ¿hay algo que hemos pasado por alto desde la perspectiva de ingeniería?

Una de grandes oportunidades que muchas veces se ignora es el diseño de los equipos que se colocan en el techo de la planta. ¿Se usa aislamiento en el sistema de aire acondicionado, como normalmente se hace en los hogares?

Se debe usar aislamiento doble de por lo menos 2 pulgadas (5 cm) de grueso: aislamiento R-13 versus R-2 o R-3. Esto definitivamente resulta en ahorros de ventilación y calefacción.

También se debe considerar la eficiencia de los ventiladores mismos. Los ventiladores de transmisión directa evitan gastos de energía debido a problemas de las correas. Además, los ventiladores de transmisión directa tienen un mejor diseño que otros ventiladores.

Maloney indicó que se debe considerar la recuperación de calor para controlar la humedad. ¿El sistema de aire acondicionado está diseñado para quitar el agua excesiva en la sala de lavado de bandejas? ¿O de quitar agua después del lavado de la planta de incubación?

Con una bobina de enfriamiento se puede tomar aire de 85° F (29° C) y mezclarlo para deshumidificarlo y bajar la temperatura a 58° F (14° C). Se debe recordar que el aire saturado tiene una humedad relativa del 99%.

La bobina de recalentamiento toma aire a 58° F (14° C) y lo calienta a 79° F (26° C) para producir aire para los pasillos de la planta de 79° F (26° C) con una humedad relativa del 49%. Además, puede ocurrir la evaporación si existe un flujo de aire adecuado.

El recalentamiento de aire es “gratis” dado que la bobina de recalentamiento usa el “calor rechazado” de los compresores. Maloney indica que el recalentamiento en base de gas ahorra más que el recalentamiento en base de agua.

De la misma forma, el calor de los compresores de los chillers de agua se usa para proveer agua caliente “gratis”. En el chiller de recuperación de calor simultáneamente se calienta y se enfría el agua.

Hay una consideración importante en el diseño del chiller: la carga de calor tiene que ser constante. Siempre debe haber calor presente, concluyó Maloney, o no funcionará bien.

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"Si se pierde aun el 1% de incubabilidad, ¿realmente se está ahorrando dinero?"

Bouke Hamminga, Pas Reform

Incubación de etapa única

Bouke Hamminga, director de desarrollo de negocios internacionales de Pas Reform en Holanda, habló de las ventajas de los sistemas de incubación de etapa única en cuanto a la recuperación de calor.

Comenzó con la pregunta ¿dónde gastamos la mayoría de la energía en las plantas de incubación? Para poder contestar esta pregunta, se debe evaluar la forma en la cual se usa la energía en la planta, indicó.

Dio el ejemplo de una planta de incubación en el estado de Iowa en EUA, que produce 40 millones de pollitas al año. Esta planta gasta US$ 223,000 al año en energía. Las incubadoras son responsables de la mayor cantidad de los gastos: US$ 80,000. La calefacción y la ventilación cuestan otros US$ 59,000.

El consumo de energía en las incubadoras representa el 36% de los costos de energía. Pero, ¿cómo ahorrar energía sin afectar la temperatura uniforme alrededor de los huevos fértiles?

Solo se debe intentar de ahorrar dinero si no se afecta la incubación negativamente, como por ejemplo la calidad y la incubabilidad de los huevos fértiles.

Con un módulo de ahorro de energía se pueden reducir las revoluciones por minuto (RPM) de las incubadoras del día 3 al día 12, lo que ahorra el 36% de energía. Dado que las incubadoras representan el 36% de la energía de la planta, se logra un ahorro total del 10%. Se pueden reducir las velocidades de los ventiladores en las incubadoras por el 65%.

Sin embargo, se tiene que estar seguro que no afecta a las operaciones de la planta. Si se pierde aun el 1% de incubabilidad, ¿realmente se está ahorrando dinero?

Hamminga subrayó que esto es solo para los sistemas de incubación de etapa única. Reducir las RPM de 3 a 12 días no se puede hacer en sistemas de etapas múltiples.

Los sistemas de etapa única en general llevan a cabo el enfriamiento un 85% a través del agua y solo 15% por aire.

El agua tiene una mayor densidad que el aire, es 3500 veces más compacta. Es por ello que la recuperación del calor se concentra en el sistema de agua y no en el sistema de aire. Además, las tuberías de agua ya están colocadas.

¿Se paga la inversión en estos sistemas?, pregunta Hamminga. Definitivamente, responde. Esta no es la ciencia nuclear. Se puede recuperar el 65% del calor y en menos de dos años se paga la inversión.

Hamminga concluyó al decir que no se debe invertir cuando no sea necesario, es mejor intentar recuperar donde se pueda.

Junio 2012

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