Tecnología de la producción animal / Acuicultura Evolución de la concentración de NH3 en función de la temperatura de consigna en alojamientos porcinos de transición

Full text

X Congreso Ibérico de Agroingeniería
X Congresso Ibérico de Agroengenharia
Huesca, 3-6 septiembre 2019
doi: 10.26754/c_agroing.2019.com.3307
Evolución de la concentración de NH3 en función
de la temperatura de consigna en alojamientos
porcinos de transición
M.R. Rodríguez1, E. Losada2, R. Besteiro1, T. Arango1, M.D. Fernández1
1 Departamento de Enxeñaría Agroforestal, Universidad de Santiago de Compostela;
manuelramiro.rodriguez@usc.es
2 Xunta de Galicia. Consellería de Educación e Ordenación Universitaria
Resumen: Las explotaciones porcinas de transición requieren unas condiciones ambientales
muy estrictas y cambiantes, controladas fundamentalmente mediante la modificación de la
temperatura de consigna (TS). En la actualidad, la concentración de NH3 no es una variable
ambiental comúnmente utilizada en el control, aunque es particularmente relevante ya que su
repercusión en la calidad del aire afecta al medioambiente, al bienestar animal y a la salud de
los trabajadores. Este trabajo tiene como objetivo determinar la influencia de la TS sobre la
evolución diaria de la concentración de NH3 en la zona animal. Se llevó a cabo un ensayo
experimental, en una granja convencional, con la estrategia de control ambiental basada en la
temperatura. La concentración de NH3 en la zona animal depende de la TS ya que controla el
funcionamiento del sistema de ventilación, el cual elimina eficazmente el NH3 del alojamiento
debido a su volatilidad. Las máximas concentraciones de NH3 se producen durante la noche y
las mínimas durante el día, respondiendo a un ajuste sinusoidal, con valores de R2 entre 0.71 y
0.93. Una disminución en TS origina un retraso de la onda y una disminución de su amplitud.
Estas ecuaciones permitirán estimar las concentraciones de NH3, pudiendo ser implementadas
en controladores convencionales para el control ambiental en tiempo real, lo que
proporcionará una mejora ambiental, del bienestar animal y de la productividad.
Palabras clave: Variación diaria, patrón sinusoidal, control ambiental, zona animal
1. Introducción
La liberación de amoníaco (NH3) en los alojamientos para ganado se origina a partir del
contenido de nitrógeno en la orina y las heces depositadas en las fosas o en la superficie del
alojamiento, con o sin material de cama [6]. Este gas, junto con el sulfuro de hidrógeno (H2S) es
uno de los gases contaminantes más importantes en la producción porcina actual [8, 34, 45] por
su relación directa con el bienestar de los animales y los trabajadores [26, 34, 45, 46]. Numerosos
estudios se han llevado a cabo sobre los efectos de la concentración de amoníaco en el
comportamiento, la salud y la productividad de los animales [11, 13, 14, 16, 27, 29, 40, 42].
Generalmente, los efectos negativos de las altas concentraciones de NH3 sobre el estado
fisiológico de los cerdos en términos de crecimiento y de salud son reconocidos, pero los
resultados experimentales no han sido consistentes. Así, se obtuvieron distintas conclusiones
entre los estudios de [16] y [11] o entre los de [27] y [40].
Sin embargo, fueron obtenidas concentraciones de NH3 muy superiores a las habituales en
alojamientos, comprobando disminuciones en el crecimiento del cerdo entre el 12 y el 30% [14].
Por otra parte, se concluyó que en cerdos entre 20 y 85 kg de p.v. debería haber poca

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preocupación, en términos de rendimiento, para concentraciones dentro de los límites legales
actuales de la Unión Europea, aunque, cuando éstas superaban los 20 ppm, podrían tener una
influencia adversa en el bienestar [27]. Asimismo, durante la fase de transición, otros autores no
encontraron efectos directos sobre el crecimiento y la eficiencia de conversión de los alimentos
[42], ni sobre la salud respiratoria [13].
Desde el punto de vista ambiental, el mayor impacto de la producción animal son los
olores y el NH3 [8, 21]. Las emisiones de NH3 a la atmósfera y su deposición en el ambiente
juegan un papel crucial en la acidificación y eutrofización de los ecosistemas y contribuye a las
emisiones indirectas de óxido nitroso [35]. Los efectos adversos, como la eutrofización y
acidificación de los ecosistemas [24], van a provocar la reducción de la biodiversidad [12],
constituyendo un importante precursor de la formación de partículas finas en la atmósfera [4, 5,
19]. En las proximidades de las granjas de cerdos se observaron concentraciones ambientales
importantes [15, 22, 44].
El NH3 es importante para determinar la calidad del aire en el alojamiento y, en
consecuencia, contribuye de forma importante al bienestar animal y a la duración de los
equipos e instalaciones [43], por lo que constituye una preocupación en el control ambiental. La
mayoría de los países europeos han enfatizado la importancia de la reducción del amoníaco y
del olor para limitar su impacto negativo en el medio ambiente y en la sociedad local [34].
Las concentraciones de NH3 en alojamientos porcinos pueden variar mucho y se
relacionan, entre otros factores, con la edad, actividad y densidad de los animales, la
temperatura exterior, el control de la ventilación, la hora del día y la época del año [26, 36, 41].
Aunque el rango típico de concentraciones de NH3 en los alojamientos para cerdos de engorde
es de 0 a 40 ppm [18], numerosos autores obtuvieron valores promedio mucho más bajos, entre
12.10 y 18.20 ppm [20], 6.50 ppm [34] e incluso entre 2.10 y 3.40 ppm en el verano y entre 4.20 y
4.30 ppm en el invierno, en salas experimentales con sistema de fosa parcialmente ventilada
[47].
Debido a las reducciones en las tasas de ventilación, como consecuencia del incremento de
la temperatura exterior, se observaron variaciones estacionales en las concentraciones de NH3,
con valores, en general, más altos en invierno que en verano [26, 31, 44, 47]. Sin embargo, otros
autores obtuvieron resultados opuestos, destacando que las circunstancias que aumentan las
tasas de generación tienen un mayor efecto sobre las concentraciones que los factores que
reducen las tasas de concentración [3]. Justificados por idéntico motivo, la reducción de las tasas
de ventilación, numerosos autores informaron de mayores concentraciones de NH3 durante la
noche o a primeras horas del día y entre las 16:00 y las 20:00 h debido a la acumulación de purín
en la fosa [26, 41]. La concentración de NH3 no mostró un patrón diario obvio, comprobando
que los picos más bajos tendieron a ser durante la mitad de la noche [2]. Este estudio demostró,
contrariamente a la creencia general de la estrecha asociación con las tasas de ventilación, que
los niveles de NH3 están más estrechamente asociados con los niveles de evaporación, los que se
encuentran en el máximo a temperaturas más altas. Los requerimientos térmicos en la fase de
transición pueden llegar a descender más de 10ºC a lo largo del ciclo [23, 25, 32], generalmente
controlados por sistemas convencionales constituidos por instalaciones de calefacción y
ventilación reguladas por uno o más sensores de temperatura [39], sin control directo de otros
parámetros como la humedad relativa u otros contaminantes [28]. En este trabajo se pretende
determinar los patrones de variación diaria de la concentración de NH3 en la zona ocupada por
los animales en edificios de transición y su variación con la temperatura de consigna establecida
en el control de los sistemas de climatización. Con ello se persigue que los sistemas
convencionales de control, con la temperatura como única variable, puedan considerar la
concentración de NH3 aplicando un algoritmo sencillo basado en variables propias del sistema
de climatización. Como resultado, los sistemas de control ambiental contribuirían a la

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disminución del impacto ambiental de la producción ganadera [38] al tiempo que
proporcionarían un estándar más alto de bienestar animal [17] manteniendo la productividad.
Esto profundizará en los resultados de estudios anteriores, donde se investigaron las
concentraciones y emisiones de NH3, en alojamientos de distintas especies, y sus factores
influyentes para verificar los niveles de contaminación y diseñar estrategias de reducción [7, 9,
10, 30, 33, 37].
2. Materiales y métodos
El estudio se llevó a cabo en una explotación convencional, con una capacidad autorizada
de 4895 cerdas para la producción de lechones de 20 kg de p.v. La granja está situada en
Abegondo, A Coruña (43º10'12''N, 8º19'30''W), donde las temperaturas son suaves y las heladas
infrecuentes (temperatura media anual de 13.20ºC, humedad relativa media anual del 86.67% y
17 días de helada en el año 2013, Meteogalicia). La prueba experimental se realizó en una sala
de transición, donde los lechones entran con un peso medio de 6 kg y salen con 20 kg de p.v.
Las dimensiones interiores de la sala, con suelo de rejilla de polipropileno, son de 11.82 m de
largo por 5.86 m de ancho y una altura entre 2.25 y 2.50 m. La sala dispone de seis corrales, a
ambos lados del pasillo central, y alberga un máximo de 300 lechones, a razón de 50 lechones
por corral. La fosa de purín estaba vacía al principio del ciclo y las operaciones de manejo del
mismo se limitaron a su extracción al final del ciclo.
El sistema de climatización fue el propio de la explotación. Está constituido por las
instalaciones de ventilación y calefacción por suelo radiante de agua caliente. El control
ambiental del alojamiento fue mediante sonda de temperatura sin alteración con respecto a las
condiciones de la explotación. El sistema de ventilación está compuesto por un extractor
helicoidal, de 500 mm de diámetro, con las siguientes especificaciones: 230 V AC, 50 Hz, 1330
rpm, 480 W de potencia, cos φ = 0.96, 8746 m3 h-1. El sistema de calefacción por suelo radiante
está compuesto por dos placas para agua cliente, de poliéster, de 1.20 x 0.40 m y una capacidad
de 2.90 l cada una. El rango de temperaturas del fluido calefactor osciló entre 37 y 41ºC. Se
realizó una regulación manual del caudal de entrada del fluido calefactor en las fechas de
modificación de las temperaturas de consigna (TS) para la ventilación. Las TS definidas para el
control ambiental estuvieron entre 26 y 23ºC, disminuyendo con la edad y el peso de los
animales. El aire fresco entraba a la sala a través de dos ventanas con deflectores de aire en la
pared opuesta al ventilador, a ambos lados de la puerta de entrada a la sala.
Las variables ambientales medidas en el interior del alojamiento y los sensores empleados
fueron:
• Concentración de NH3 en la zona animal (): detector electroquímico, con rango de
medición de 0 a 100 ppm, 5% de precisión, compensación de temperatura y autocero
calibrado por el fabricante antes de su instalación, modelo ST – IAM IP66 con
protección contra salpicaduras (Murco Ltd, Dublín, Irlanda), implementado con filtro
de partículas (malla de 0.168 mm de luz e hilo de 0.110 mm).
• Humedad relativa () y temperatura () en la zona animal: sensor de temperatura
y humedad relativa, con rangos de medición de -40 a 75ºC, precisión +/- 0.21°C de 0ºC a
50ºC, y de 0% - 100%, precisión de ± 2.50% de 10 a 90% (sensor modelo S-THB-M008,
Onset Computer Corporation, Bourne, MA, EE UU).
• Temperatura del aire en el pasillo exterior de la sala (): sensores de coeficiente de
temperatura negativo, modelo 107, con rango de medición de -35 a 50ºC y error de
intercambiabilidad del termistor <± 0.20°C de 0°C a 50°C (Campbell Scientific Ltd.,
Loughborough, Reino Unido).
Los sensores utilizados para medir la humedad relativa (RH), la concentración de NH3
(C) y la temperatura en la zona animal (T) se instalaron en un corral central, a 0.40 m de
altura, en el interior de una estructura metálica que protegía los equipos contra las agresiones

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de los animales (Figura 1). El sensor utilizado para medir la temperatura del aire en el pasillo
exterior (T) se colocó en la entrada de aire a la sala, 2.40 m de altura (Figura 1). Esta
temperatura fue utilizada para caracterizar el clima exterior, junto con la temperatura exterior
(T), obtenida con datos proporcionados por la red pública de estaciones meteorológicas,
Meteogalicia, estación de Abegondo, A Coruña (43º24’14’’N, 8º26’22’’W; altitud: 94 m).
Tabla 1. Temperaturas de consigna para el control ambiental y periodos de medición
Temperatura de consigna (TS) (ºC)
26
25
24
23
Fecha de inicio
2 Mar.
8 Mar.
19 Mar.
27 Mar.
Fecha de finalización
6 Mar.
17 Mar.
25 Mar.
7 Apr.
Nº de días
5
10
7
12
Figura 1. Localización de los sensores empleados para la medición de las distintas variables.
Las temperaturas medias medidas con la sonda de temperatura 107 se almacenaron en un
colector de datos CR-10X (Campbell Scientific Ltd., Loughborough, Reino Unido). Las C,
RH, T y la tensión y la intensidad proporcionada al ventilador se almacenaron en un colector
de datos HOBO H – 22 (Onset Computer Corporation, Bourne, MA, EE UU). Todas las variables
se muestrearon a intervalos de 1 segundo y se almacenó su media cada 600 s.
2.1. Análisis matemático
Para cada temperatura de consigna, se realizó la media de las concentraciones de NH3,
cada diez minutos, obteniendo una evolución diaria media, la cual se ajustó mediante la
siguiente expresión:
()=( +)+ (3)
donde:
: concentración NH3 (ppm)
A: amplitud (ppm)

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Ω: velocidad angular (rad min-1)
Φ: ángulo de fase inicial (rad)
B: variable independiente o variación vertical (ppm)
Para ajustar la serie de valores de concentración de NH3 a la ecuación 3, los valores
característicos de A, ω, ϕ y B se obtuvieron de las siguientes ecuaciones:
=
 (4)
=
= 4.36  3 (5)
= (6)
= =


 (7)
donde:
: concentración máxima de NH3 en la zona ocupada por los animales (ppm)
: concentración mínima de NH3 en la zona ocupada por los animales (ppm)
T: período de la onda, 1440 min
t0: tiempo durante el cual la onda toma el valor promedio (min)
B=: concentración media diaria de NH3 en la zona ocupada por animales (ppm)
El tiempo, t0, se considera positivo si la onda está adelantada o negativo si la onda se
retrasa. La hora aproximada se obtuvo a partir de los datos experimentales, a través de los
cuales fue maximizado el coeficiente de determinación R2 para el ajuste senoidal de la función.
La bondad de ajuste se define por el coeficiente de determinación (R2), el error cuadrático
medio (RMSE) y la desviación estándar del error (SDE), en ppm. Las expresiones de RMSE y
SDE se pueden escribir como:
 =
 

. (8)
 =
 

 

.(9)
donde:
N: número de observaciones
C: concentración calculada de NH3 (ppm)
C: concentración medida de NH3 (ppm)
3. Resultados
Se ha analizado la evolución diaria de la concentración de NH3 en la zona animal en un
alojamiento de transición, donde los animales permanecieron 44 días. Durante este tiempo los
animales pasaron de un peso medio de 5.36 a 20.34 kg de p.v. Los requisitos térmicos en esta
fase son muy estrictos y cambiantes, por lo que la temperatura de consigna se ha modificado
siguiendo el proceso productivo habitual. Los días en los que se modificó esta temperatura no
se tuvieron en cuenta en el análisis, ya que las instalaciones de calefacción y ventilación
estuvieron controladas por dos temperaturas distintas.
La menor densidad del NH3 con respecto del aire lo sitúa en las zonas más altas de la sala,
siendo más fácilmente extraíble, al contrario que otros gases, como el CO2, que se acumulan en
las capas más bajas. Por tanto, la evolución de la concentración de NH3 se ve muy afectada por
la ventilación, que a su vez va a estar condicionada por las temperaturas de consigna definidas,
las cuales oscilaron entre 26 y 23ºC, disminuyendo con la edad y el peso de los animales.
Los días analizados se agruparon según la temperatura de consigna establecida (tabla 2).
En general, las concentraciones medias de NH3 disminuyeron con esta temperatura y oscilaron
entre 3.79 y 0.30 ppm para 26 y 23ºC respectivamente. Sin embargo, cuando la temperatura de
consigna fue de 25ºC, la concentración media de NH3 fue de 5.24 ppm. Además, se puede

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comprobar una fuerte reducción de las concentraciones de NH3 cuando la temperatura de
consigna baja a 24 y 23ºC.
Tabla 2. Valores estadísticos para variables ambientales a diferentes temperaturas de consigna
TS (ºC)
C
NH3
(ppm)
RH
az
(%)
AVE
T
az
(ºC)
AVE
T
ac
(ºC)
AVE
T
ao
(ºC)
AVE
AVE
SD
MAX
MIN
26
3.79
2.48
6.84
1.38
58
28.07
14.51
11.74
25
5.24
2.55
7.82
2.45
57
27.88
10.74
8.33
24
1.00
0.78
2.00
0.25
59
26.56
10.97
10.69
23
0.30
0.48
0.72
0.05
61
24.56
11.05
10.88
donde:
TS: temperatura de consigna
CNH3: concentración de NH3
RHaz: humedad relativa en la zona animal
Taz: temperatura en la zona animal
Tac: temperatura en el pasillo exterior de la sala
Tao: temperatura ambiente exterior
AVE: media
SD: desviación estándar
MAX: máximo
MIN: mínimo
Por otra parte, la concentración media de NH3 mostró un comportamiento inverso a la
humedad relativa, para todas las temperaturas que se ajusta por mínimos cuadrados a una
función potencial (Figura 2).
Figura 2. Ajuste exponencial de la concentración de NH3 y la HR en la zona animal.
Vista la evolución diaria de la concentración de NH3 (Figura 3) se procedió a su ajuste a
una función sinusoidal. Para ello se determinaron la amplitud (A), el ángulo de fase inicial (φ) y
el valor medio (B) de la onda sinusoidal. La tabla 3 resume los valores obtenidos para cada
temperatura de consigna (Figura 4).

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Figura 3. Evolución diaria de la concentración media de NH3 en la zona animal para una
temperatura de consigna de 25ºC.
Tabla 3. Valores característicos de la curva sinusoidal a diferentes temperaturas de consigna
TS (ºC)
A (ppm)
B (ppm)
φ (rad)
Hora de inicio da onda
26
2.73
3.79
0.26
23:00 h
25
2.69
5.24
0.44
22:20 h
24
0.87
1.00
-0.17
00:40 h
23
0.33
0.30
-0.31
01:10 h
donde:
TS: temperatura de consigna
A: amplitud
Φ: ángulo de fase inicial
B: variable independiente o variación vertical obtenido como concentración media diaria de NH3 en la
zona animal.

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Figura 4. Ajuste sinusoidal modelizado (Mod) y medido (Mes) para la evolución diaria de la
concentración de NH3 a diferentes temperaturas de consigna.
La amplitud de la función sinusoidal disminuyó con la temperatura de consigna debido a
los niveles más bajos de concentración de NH3. Sin embargo, casi no hubo diferencia entre los
valores obtenidos para las temperaturas de consigna de 26 y 25ºC, en torno a 2.70 ppm,
mientras que la amplitud disminuyó drásticamente a temperaturas de consigna más bajas,
alcanzando 0.33 ppm para la temperatura de 23ºC. Además, la temperatura en la zona animal
fue superior a la temperatura de consigna, en todos los casos, con valores superiores a los 1.50ºC
(Tabla 2), lo que muestra la inercia térmica de la instalación de calefacción.
El ángulo de fase inicial fue positivo para las temperaturas de consigna de 26 y 25ºC y
negativo para 24 y 23ºC. Para la temperatura de consigna de 26 y 25ºC, la concentración inicial
de NH3 fue superior a su valor promedio en un 19% y 22%, respectivamente. Para las
temperaturas de consigna de 24 y 23ºC, la concentración inicial fue un 15 y un 34% menor que la
concentración media, respectivamente.
Los estadísticos resumidos en la tabla 4 muestran la bondad del ajuste del patrón
sinusoidal a los datos de variación diaria de la concentración de NH3 en edificios de transición
en función de la temperatura de consigna.
Tabla 4. Ajuste de la evolución diaria de la concentración de NH3 a una curva sinusoidal, a
diferentes temperaturas de consigna
TS (ºC)
R
2
SDE (ppm)
RMSE (ppm)
RME (%)
26
0.93
0.64
0.64
-5
25
0.88
0.70
0.70
-1
24
0.84
0.26
0.26
-6
23
0.71
0.13
0.13
-9
donde:
TS: temperatura de consigna
SDE: desviación estándar del error
RMSE: error cuadrático medio
RME: error medio relativo.

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El grado de ajuste de los datos a una función sinusoidal se caracterizó por el coeficiente de
determinación, R2, que mostró valores razonables, en el rango de 0.71 a 0.93 para las
temperaturas de consigna de 23 y 26ºC, respectivamente. Los valores de R2 aumentaron con la
TS, lo que sugiere un mejor ajuste y mayores variaciones para altas concentraciones de NH3.
Estos resultados fueron respaldados por otros estadísticos, entre las cuales la desviación
estándar del error (SDE) osciló entre 0.70 y 0.13. Los errores medios relativos (RME) están en el
rango de -1 a -9%.
4. Discusión
La temperatura ambiental recomendada para lechones destetados alojados en corrales con
el suelo de enrejado plástico varía de 30–32ºC para 5 kg de peso vivo a 19–25ºC para 20 kg de
peso vivo [25, 32]. Numerosos autores [26, 41] relacionaron el efecto de la temperatura de
consigna sobre la concentración de NH3 por su influencia en la ventilación y, en consecuencia,
en la eliminación de NH3 del edificio. Durante los primeros días de la fase de transición, los
cuales se corresponden con el período crítico, con una duración aproximada de dos semanas
[23], con temperaturas de consigna de 26 y 25ºC, la ventilación fue fuertemente restringida
debido a los estrictos requisitos térmicos para el crecimiento de los lechones y su
susceptibilidad a las corrientes de aire. Es en este período cuando se producen las mayores
concentraciones de NH3. Durante el período poscrítico, donde ya se establece la ingesta regular
de alimentos [23], con temperaturas de consigna de 24 y 23ºC y en consecuencia menores
restricciones en la ventilación, la concentración de NH3 disminuye considerablemente, pasando
de valores medios de 5.24 a 1.00 ppm para 25 y 24ºC de temperatura de consigna
respectivamente. Estas bajadas de la temperatura de consigna, de 25 a 23ºC supuso una
disminución en la temperatura media en el alojamiento 1.32 y 2.00ºC, respectivamente, sin que
las temperaturas exterior y del pasillo muestren grandes diferencias (2.55 y 0.31ºC
respectivamente). Además, como se muestra en la Tabla 2, la temperatura en la zona ocupada
por los animales (Taz) fue siempre superior a la temperatura de consigna, variando entre 2.07 y
1.56ºC para temperaturas de consiga de 26 y 23ºC respectivamente, lo que muestra la inercia
térmica de la instalación de calefacción. Es decir, se observa una mejor respuesta de la
instalación de control ambiental con temperaturas de consigna más bajas.
Por otra parte, la concentración media de NH3 también mostró un comportamiento inverso
a la humedad relativa, en consonancia con [2], donde se demostró que los niveles de NH3 están
más estrechamente asociados con los niveles de evaporación que a la tasa de ventilación, los
cuales se encuentran en el máximo a temperaturas más altas.
Numerosos autores midieron concentraciones superiores a las presentadas en este trabajo,
aunque en cerdos de mayor edad. Para cerdos, con un peso inicial de 36.80 kg, se midieron
concentraciones medias de 0.83 ± 0.68 ppm [41]. Con anterioridad, se presentaron valores
promedio de NH3 entre 12.10 y 18.20 ppm en el norte de Europa [20]. Otros autores obtuvieron
una concentración promedio de 6.50 ppm a partir de la medición en las etapas iniciales y
medias del período de engorde [33]. Por otra parte, en salas experimentales con sistema de fosa
parcialmente ventilada, se obtuvieron valores mucho más bajos, de 2.10 a 3.40 ppm en verano y
de 4.20 a 4.30 ppm en el invierno [47]. Un intervalo entre 1.80 y 13.90 ppm fue medido en
diferentes alojamientos de ganado porcino [2]. Todos estos valores fueron superiores a los
obtenidos durante el último período analizado en este documento, donde los animales, con un
peso aproximado de 20 kg, se acercaron más a las condiciones para los cerdos de engorde, con
valores de 0.30 ± 0.48 ppm para una temperatura de consigna de 23ºC.
La evolución diaria de la concentración de NH3 difirió considerablemente del patrón
observado en las condiciones de laboratorio para cerdos en engorde, con ventilación mediante
sistemas de presión negativa [41]. En ese trabajo las concentraciones de NH3 eran más altas
antes de las 07:00 h, luego disminuían por la eliminación diaria de estiércol por la mañana,

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aumentaban nuevamente siguiendo el incremento de temperatura hasta que se alcanzaba el
valor máximo entre las 13:00 h y las 14:00 h, y finalmente disminuían con la temperatura. Por lo
tanto, y al contrario que nuestro trabajo, sus resultados muestran una evolución diaria de la
concentración de amoníaco paralela a la temperatura, con la única excepción de la retirada del
purín. Dichas diferencias pueden deberse principalmente a las diferencias en los sistemas de
ventilación y limpieza. En la prueba experimental realizada, el sistema de ventilación forzada
eliminó efectivamente el NH3 al mediodía, evitando así una tendencia de concentración de NH3
paralela a la tendencia de la temperatura del aire. Además, la eliminación diaria de estiércol
afectó bruscamente la evolución diaria de la concentración de NH3 [41], que no fue el caso de
nuestro estudio.
Los resultados de nuestra prueba experimental sugieren una respuesta sinusoidal para la
evolución diaria de la concentración de NH3, que está de acuerdo con los resultados obtenidos
para conejos [9]. De manera similar, encontramos una respuesta sinusoidal para la
concentración diaria de NH3, la cual estaba directamente relacionada con la emisión de olores y
otros contaminantes de los edificios de cerdos de engorde [36]. Además, la actividad diaria de
los animales se incorporó como una ecuación sinusoidal para predecir la emisión de NH3 de los
edificios para ganado vacuno de leche con ventilación natural [33], quienes encontraron que, la
inclusión del seno y el coseno de las variables circulares, como las horas del día, los días del año
y la dirección del viento, mejoró la naturaleza dinámica de los modelos utilizados para predecir
la emisión de NH3. Además, se encontraron patrones senoidales claros para la emisión diaria de
NH3 para pollos de engorde por [10].
La evolución diaria de la concentración de NH3 en los edificios de destete mostró un patrón
similar a la evolución encontrada en las granjas de conejos [9], con valores máximos por la
noche cuando las tasas de ventilación eran mínimas y valores mínimos durante el día cuando
las tasas de ventilación máximas. Por lo tanto, la respuesta sinusoidal estuvo fuertemente
condicionada por las tasas de ventilación dentro del edificio, que fueron controladas por la
temperatura interior. Este patrón afectó a la emisión de NH3, que siguió la tendencia opuesta a
la concentración de NH3 y aumentó al incrementarse las tasas de ventilación. Como resultado,
la emisión de NH3 fue mayor durante el día [10, 33].
En general, una disminución en la temperatura de consigna causó una disminución en la
amplitud de la función sinusoidal modelada y un retraso en la onda. Sin embargo, casi no hubo
diferencia de amplitud en el ajuste para las temperaturas de 26 y 25ºC, en torno a 2.70 ppm. Sin
embargo, la amplitud disminuyó bruscamente a temperaturas de consigna más bajas (0.33 ppm
a 23ºC). Esto está en consonancia con el hecho de que las altas temperaturas, junto con elevados
pH en la cama, conducen a considerables emisiones de NH3 [1].
En base a esto, y teniendo en cuenta la inercia térmica de la instalación de calefacción y que
las temperaturas en la zona animal son superiores a las establecidas como consigna, deben de
establecerse temperaturas para el control ambiental inferiores a las temperaturas deseadas en la
zona animal. Esta actuación va a tener dos efectos favorables, por una parte la mejora de la
eficiencia térmica de la instalación de calefacción y, por otra, una menor concentración de NH3
como consecuencia de las temperaturas ambientales más bajas.
La SDE fue el componente principal del error, porque el sesgo tuvo un resultado nulo
debido a que la media de los datos experimentales coincide con la media de la curva senoidal
obtenida en un período (1440 min). Entonces, el RMSE igualó el valor de la SDE. La onda
sinusoidal para la concentración de NH3 en granjas porcinas proporciona un patrón fiable que
podría implementarse para su estimación en tiempo real e incluirse como un parámetro en las
estrategias de control. Esto es particularmente relevante porque la concentración de NH3 está
directamente relacionada con la temperatura de consigna, que es el elemento más importante
del control del clima.

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5. Conclusiones
Las siguientes conclusiones pueden ser extraídas del análisis de los resultados de la prueba
experimental realizada en un edificio de destete con control de los sistemas de calefacción y
ventilación basado en la temperatura:
1.- La concentración de NH3 en la zona animal varió con la temperatura de consigna
establecida para el sistema de climatización entre 5.24 y 0.30 ppm. En período nocturno, con las
temperaturas exteriores más bajas, la tasa de ventilación es más reducida, lo que da lugar a
incrementos en la concentración de NH3. El aumento de la temperatura exterior durante el día
aumenta la tasa de ventilación y por tanto la extracción del gas.
2.- La onda sinusoidal diaria para la concentración de NH3 proporciona un patrón fiable
para cada temperatura de consigna, con valores de R2 entre 0.93 y 0.71. La amplitud de la onda
disminuye y, en general, la onda sinusoidal se retrasa con la disminución de la temperatura de
consigna.
3.- El uso de ecuaciones sinusoidales para estimar la concentración de NH3 puede ser de
interés para los ganaderos, en la medida en que proporcionan información de los niveles del
gas. Debido a que la simplicidad de la ecuación permite su implementación en muchos
controladores convencionales, las ecuaciones sinusoidales en función de la temperatura de
consigna podrían ser de gran utilidad para el control ambiental en tiempo real, lo que mejoraría
considerablemente el bienestar animal.
4.- Dado que las concentraciones de NH3 se reducen con temperaturas más bajas, y
teniendo en cuenta la inercia térmica de la instalación de calefacción, podrían establecerse
temperaturas de consigna inferiores a las temperaturas deseadas en la zona animal, con la
consecuente reducción de la concentración de NH3 y mejora de la eficiencia energética de la
granja.
6. Agradecimientos
El presente trabajo ha sido financiado por la Xunta de Galicia y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional
(FEDER), a través del proyecto de investigación Estrategias de control y automatización para la eficiencia
energética y productiva en explotaciones porcinas de destete, perteneciente a los programas sectoriales de
investigación aplicada, PEME I+D Suma del Plan Gallego de Investigación, Desarrollo e Innovación
Tecnológica, en el marco del programa operativo FEDER Galicia 2007-2013.
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