Diseño e implementación de sistema de monitoreo
automatizado en granja avícola
Design and implementation of automated monitoring system in poultry
farm
Gregorio Castillo Quiroz
Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico
Superior de Huauchinango, Puebla, México
gcquiroz1977@gmail.com
Arnulfo Cruz Garrido
Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico
Superior de Huauchinango, Puebla, México
arnulfocruz2003@yahoo.com.mx
Elisa Gonzaga Licona
Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico
Superior de Huauchinango, Puebla, México
goleon37@hotmail.com
Eugenio Luna Mejía
Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico
Superior de Huauchinango, Puebla, México
eugemoon@hotmail.com
doi: https://doi.org/10.36825/RITI.07.14.011
Recibido: Septiembre 20, 2019
Aceptado: Octubre 22, 2019
Resumen: La producción de pollo en México, ha crecido alrededor del
145% durante los últimos años. Nuestra región de
Huauchinango tiene una producción importante de engorda de
pollos, el presente artículo se basó en el desarrollo de un
sistema de control automatizado de regulación de variables:
temperatura, humedad, luz, control de gases, amoniaco y el
dióxido de carbono producidos por los desechos en galeras. Cuyo
objetivo es lograr un incremento en la producción, optimizar las
condiciones ambientales, disminuir el índice de mortalidad de las
aves mediante el diseño e integración de un sistema de
control automatizado respondiendo la necesidad de proporcionar a los
productores avícolas a lograr un rendimiento óptimo de sus
aves, que en su generalidad se realiza en forma manual. De
esta manera el proyecto pretende que a partir de la metodología
puesta en marcha pueda ser implementada en granjas de pollos de
engorde en nuestra región.
Palabras clave:
Automatización, Sensores de Temperatura y Humedad, Monitoreo,
Algoritmo, Muestreo.
Abstract:
Chicken production in Mexico has grown by about 145% in recent years.
Our Huauchinango region has a significant production of chicken
fattening, this article was based on the development of an automated
control system for regulating variables: temperature, humidity, light,
gas control, ammonia and carbon dioxide carbon produced by waste in
galleys. It aims to increase production, optimize environmental
conditions, reduce the mortality rate of birds by designing and
integrating an automated control system responding to the need for
provide poultry producers to achieve optimal yield of their birds,
which is generally done manually. In this way the project aims that
from the start-up methodology can be implemented in broive chicken
farms in our region.
Keywords:
Automation, Temperature and Humidity Sensors, Monitoring,
Algorithm, Sampling.
1. Introducción
Durante las últimas décadas, la producción
avícola presentó un crecimiento continuo y la perspectiva es
favorable en los próximos años, la carne pollo es uno de los
alimentos preferidos de los mexicanos. En el 2017 se produjeron casi
3.5 millones de toneladas de carne de pollo, siendo el cárnico
con mayor producción en México. Así, la industria
avícola tiene un peso importante en la economía
nacional.
La producción de pollo en México, ha crecido 145% durante
el periodo de 1994 a 2017, ha aumentado a un ritmo de crecimiento
anual del 4 por ciento.
Durante el 2017, las entidades del país con la mayor
producción de carne de pollo fueron: Veracruz, Aguascalientes,
Querétaro, Coahuila, Durango, Jalisco, Puebla, Chiapas,
Guanajuato, entre otros. También cabe destacar que las
importaciones mexicanas de carne de pollo, se han incrementado
gradualmente. En 2017 se importaron 15 mil toneladas más que en
2016, para un total de 517 mil toneladas. Lo anterior quiere decir que
actualmente las importaciones de carne de pollo tienen una
participación de 13.3% en el consumo nacional [1].
El uso de tecnologías para optimizar la cadena productiva, el
incremento en las inversiones, la ausencia de brotes de influenza
aviar, entre otros, permitirán a México aumentar la
producción en este ramo. Para el 2019 se estima un volumen de
producción de 3.6 millones de toneladas, según estimaciones
del USDA, lo que representaría un incremento anual de 2.9 por
ciento. Es la séptima actividad más importante en el mundo y
se establecería un récord histórico en México
país para la producción interna del 2019.
El control del ambiente dentro de los galpones de pollo es
todavía hoy un asunto pendiente en la avicultura moderna en
México. Si bien en buena parte de los países con gran
cultura de producción avícola existen muchas formas de poder
controlar el ambiente dentro de los galpones avícolas, con buenos
resultados. A continuación, se escribe las principales
situaciones con las que nos podemos encontrar en la avicultura
mexicana y cómo ha venido desarrollándose en los
últimos años, para dar paso a la ventilación de tipo
túnel en épocas de calor, en combinación con una
ventilación de tipo transversal para épocas
frías.
La necesidad de nuevos tipos de control ambiental surge por la
necesidad de obtener un mejor desarrollo de aves genéticamente y
mejor alimentadas. En México se prefiere un ave de mayor
tamaño que por lo tanto es más susceptible al estrés
calórico, por lo cual existe una mayor exigencia para los
sistemas de control ambiental en los galpones [2]. Independientemente
de que produzca carne, huevos, leche u otros productos de origen
animal, está bien establecido que el manejo efectivo de las
condiciones ambientales reduce el costo total de producción. En
el negocio de la carne de pollo, todos los componentes del proceso
desde las reproductoras pesadas hasta la progenie de engorde se
benefician del control efectivo del ambiente.
El objetivo es proporcionar a la parvada un medio ambiente que le
permita lograr el máximo rendimiento, velocidad de crecimiento
óptima y uniforme y buena eficiencia alimenticia con rendimiento
en carne, asegurándonos de no afectar adversamente la salud ni el
bienestar de las aves. Los sistemas generadores de calor
suplementario desempeñan un papel importante en el manejo del
ambiente, sobre todo durante la fase de crianza; no obstante, en
muchos lugares tal vez no sea necesario el calor suplementario durante
una porción de la etapa de crecimiento. Por otra parte, se
requiere una buena ventilación durante el desarrollo, incluso
cuando se esté proporcionando calor suplementario, para controlar
la calidad del aire. La ventilación es una la herramienta
importante en el manejo del ambiente del galpón (caseta o nave)
para obtener el mejor rendimiento de las aves [3].
Debido a que el sistema de temperatura y oxigenación es
manipulado manualmente mediante mecanismos, y válvulas utilizando
termómetros de mercurio como referencia, existe un problema el
cual no se ha podido resolver a la fecha, ya que durante el invierno
la temperatura no debe bajar de 26 grados, por lo que es necesario
dejar encendidas las criadoras durante toda la noche, generándose
un primer problema que es la oxigenación deficiente debido a las
altas concentraciones de amoniaco generándose así un
segundo problema, el incremento de la humedad y temperatura a 30
grados celsius provocando ahogamiento y deshidratación, factor que
provoca diarrea a los pollos. Estos dos factores dan origen a un
tercer problema: es la condensación ya que afecta directamente a
la producción por la generación, excesiva de calor que a su
vez genera humedad y falta de oxigenación provocando problemas
respiratorios y deshidratación en los pollos.
La región de la Sierra Norte de Puebla, específicamente en
Huauchinango tiene una producción importante de engorda de pollos
para consumo humano, el propósito del presente proyecto titulado
diseño e implementación de un sistema de control
automatizado en granja avícola, control de temperatura, humedad,
luz, control amoniaco (NH3) y el dióxido de carbono (CO2), se fundamenta en el desarrollo de un sistema de control
automatizado de regulación de las variables de: temperatura,
humedad, luz, control de gases, amoniaco (NH3) y el dióxido de carbono (CO2) producidos por los desechos en galeras que afectan la salud y por
lo tanto el rendimiento de las mismas, respondiendo a la necesidad de
proporcionar a las personas dedicadas a la producción
avícola a lograr el rendimiento óptimo de sus aves, que en
su generalidad se realiza en forma manual, lo que implica una baja
producción en el proceso.
El proyecto está enfocado para lograr un alto rendimiento en la
granja avícola dedicado al engorde de pollos durante su
producción en vivo, procesamiento, además de mantener la
salud y el bienestar y así reducir el índice de mortalidad
de las aves, se diseñó e integró un sistema de control
automatizado de fácil manejo, utilizando un control de
temperatura y un algoritmo de control PID para la humedad.
Otro aspecto considerado es el control de gases por el efecto de los
desechos. Por lo que en base al levantamiento de campo realizado en
planta se creó una estrategia para control de amoniaco (NH3) y el dióxido de carbono (CO2) producidos por los desechos de las aves (extracción y venteo
temporizado), se procedió mediante el uso de sensores y
extractores, para obtener mejor calidad de ambiente en el galpón
lo que impactó en la salud integral de los pollos, así como
el control de enfermedades con base en normas y estándares
nacionales [4], [5], [6], [7], [8], [9], ver Tabla 1.
Tabla
1.
Normas Oficiales Mexicanas regulatorias en materia de producción
avícola.
|
Normas Oficiales Mexicanas (NOM)
|
|
|
NOM-061-ZOO-1999 |
Especificaciones zoosanitarias de los productos alimenticios
para consumo animal. |
|
NOM-025-ZOO-1995 |
Características y especificaciones zoosanitarias para
las instalaciones, equipo y operación de establecimientos
que fabriquen productos alimenticios para uso animal o consumo
por éstos. |
|
NOM-024-ZOO-1995 |
Especificaciones y características zoosanitarias para el
trasporte de animales, sus productos y subproductos; productos
químicos, farmacéuticos, biológicos y
alimenticios para uso en animales o consumo por estos; y del
acuerdo por el que se da a conocer la campaña y las
medidas zoosanitarias que deberán aplicarse para el
diagnóstico, prevención, control y erradicación
de la influenza aviar notificable, en las zonas. |
|
NOM-127-SSA1-1994 |
Salud ambiental, agua para uso y consumo humano -
Límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe
someterse el agua para su potabilización. |
De esta manera el proyecto pretende que a partir de la
metodología puesta en marcha pueda ser implementada en granjas de
pollos de engorde en la región.
2. Metodología
El presente proyecto se llevó a cabo en la localidad Necaxa
(Fig. 1), ubicada al noroeste del municipio de Huauchinango, de la
Sierra Norte del Estado de Puebla, México.
Figura
1. Ubicación geográfica de la granja avícola.
Los sistemas generadores de calor suplementario desempeñan un
papel importante en el manejo del ambiente, sobre todo durante la fase
de crianza de las aves; no obstante, en muchos lugares tal vez no sea
necesario el calor suplementario durante una porción de la etapa
de crecimiento. Por otra parte, se requiere una buena ventilación
durante el desarrollo, incluso cuando se esté proporcionando
calor suplementario, para controlar la calidad del aire. La
ventilación es, por ende, la herramienta más importante de
manejo del ambiente del galpón (caseta o nave) para obtener el
mejor rendimiento de las aves. En base a los requerimientos para el
control de temperatura, humedad y monitoreo de aire, se procede a
realizar un diagrama de bloques para el galpón con el sistema
automatizado, ver Fig. 2.
Figura 2. Diagrama de bloques del sistema automatizado.
2.1. Levantamiento de campo
La infraestructura de la propiedad cuenta con aproximadamente 2
hectáreas, la granja se divide en dos partes. La primera parte,
cuenta con 7 galpones con una capacidad de 1500 pollos, y la segunda
con 4 galpones con capacidades distintas que van desde 1200 a 3000
pollos como se muestra en la Fig. 3.
Figura 3. Galpón con capacidad desde 1200 a 1500 pollos.
La granja posee dos corrales ocupados por pollitos; para poder tener
el acceso a cada corral es necesario desinfectar el calzado y la
vestimenta. Para controlar la temperatura de cada corral utilizan
costales en los bordes, además cada corral se divide por
secciones dependiendo del tamaño de los pollos, en cada
sección se encuentra colocado una cama de paja para cubrir el
piso totalmente, al mismo tiempo una calentadora por medio de gas y un
hule que ayuda a que el calor se mantenga controlado.
2.2. Toma de muestras de la temperatura y la humedad.
En base a los requerimientos para el control de Temperatura (T),
Humedad Relativa (HR) y monitoreo de aire, se procede a realizar la
toma de muestras de temperatura y humedad en diferentes puntos de la
sección ocupada por los pollitos, considerando su tamaño.
Para la medición se realizó con dos dispositivos el primero
con un multímetro como se muestra en la Fig. 4 y el segundo con
sensores de temperatura y humedad. Las muestras se tomaron durante
varios días para garantizar la fiabilidad de los datos observando
el comportamiento de las variables.
En la Tabla 2, Tabla 3, Tabla 4 y Tabla 5 se muestran los
comportamientos de los datos en las dos variables a controlar durante
la noche-día: temperatura y humedad, considerando una altitud a 5
cm y 20 cm sobre el nivel del piso. La medición de las variables
se realizó en lapsos de tiempos distintos. A través de dos
dispositivos (sensores de temperatura y humedad), observándose
que en el intervalo de tiempo de las 03:30 am y las 07:00 am la
temperatura desciende entre uno y dos grados centígrados,
también se pudo observar que entre el horario de las 11:00 pm y
las 02:00 am, el calor producido genera una gran cantidad de
humedad.
Figura 4. Toma de muestras de la temperatura y de la humedad con
multímetro.
Tabla 2.
Comportamiento de la temperatura durante la noche (08:30 pm hasta
07:00 am).
|
Hora |
Promedios con sensor |
|||
|
Temperatura (oC)
a 5 cm |
Intervalo de confianza |
Temperatura (oC)
a 20 cm |
Intervalo de confianza |
|
|
08:30
a
09:00 |
31.91 |
|
32.75 |
|
|
09:30
a
10:00 |
32.68 |
|
32.73 |
|
|
11:30
a
12:00 |
32.55 |
|
32.38 |
|
|
12:30
a
01:00 |
31.66 |
|
31.53 |
|
|
02:30
a
03:00 |
31.95 |
|
31.88 |
|
|
03:30
a
04:00 |
31.55 |
|
31.68 |
|
|
05:30
a
06:00 |
31.71 |
|
31.76 |
|
|
06:30
a
07:00 |
31.01 |
|
31.20 |
|
Tabla 3.
Comportamiento de la humedad durante la noche (08:30 pm hasta 07:00
am).
|
Hora |
Promedios con sensor |
||||
|
% Humedad
a 5 cm |
Intervalo de confianza |
% Humedad
a 20 cm |
Intervalo de confianza |
||
|
08:30
a
09:00 |
84.25 |
|
84.55 |
|
|
|
09:30
a
10:00 |
79.83 |
|
79.76 |
|
|
|
11:30
a
12:00 |
77.61 |
|
78.61 |
|
|
|
12:30
a
01:00 |
80.10 |
|
80.23 |
|
|
|
02:30
a
03:00 |
81.11 |
|
79.98 |
|
|
|
03:30
a
04:00 |
81.76 |
|
79.61 |
|
|
|
05:30
a
06:00 |
80.95 |
|
78.75 |
|
|
|
06:30
a
07:00 |
80.85 |
|
80.18 |
|
|
Tabla 4.
Comportamiento de la temperatura durante el día (09:30 am hasta
04:00 pm).
|
Hora |
Promedios con sensor |
|||
|
Temperatura (oC)
a 5 cm |
Intervalo de confianza |
Temperatura (oC)
a 20 cm |
Intervalo de confianza |
|
|
09:30
a
10:00 |
32.13 |
|
32.23 |
|
|
10:30
a
11:00 |
32.46 |
|
32.46 |
|
|
11:30
a
12:00 |
33.8 |
|
33.83 |
|
|
12:30
a
01:00 |
33.83 |
|
33.81 |
|
|
01:30
a
02:00 |
33.25 |
|
33.31 |
|
|
02:30
a
03:00 |
31.63 |
|
31.56 |
|
|
03:30
a
04:00 |
30.06 |
|
30.1 |
|
Tabla 5.
Comportamiento de la humedad durante el día (09:30 am hasta
04:00 pm).
|
Hora |
Promedios con sensor |
|||
|
% Humedad
a 5 cm |
Intervalo de confianza |
% Hume-dad
a 20 cm |
Intervalo de confianza |
|
|
09:30
a
10:00 |
84.3 |
|
83.71 |
|
|
10:30
a
11:00 |
89.95 |
|
88 |
|
|
11:30
a
12:00 |
81.8 |
|
81.28 |
|
|
12:30
a
01:00 |
71.7 |
|
68.8 |
|
|
01:30
a
02:00 |
70.43 |
|
71.23 |
|
|
02:30
a
03:00 |
62.96 |
|
63.38 |
|
|
03:30
a
04:00 |
67.98 |
|
67.08 |
|
2.3 Diseños en software
Los requerimientos para el diseño de la planta se desarrollaron
en dos softwares SolidWorks y AutoCAD. En AutoCAD se diseñó los planos de
distribución de la galera con las dimensiones reales como se
observa en la Fig. 5.
Figura 5. Diseño de las dimensiones externas del galpón
avícola en AutoCAD.
En un segundo plano se diseñó la distribución de la
planta usando bloques de AutoCAD. Donde se llevó la
ubicación de tuberías de PVC y codos de 90o, los arbustos, instalación y alimentación eléctrica.
Así mismo los extractores, bebederos y comederos como se observan
dentro del galpón en la Fig. 6.
Figura 6. Diseño de la distribución de planta del galpón
avícola en AutoCAD.
Posteriormente se diseñó en SolidWorks la estructura e instalación de las tuberías del
galpón avícola de forma externa como se muestra en la Fig.
7.
Figura 7. Diseño del galpón avícola de forma externa.
2.4. Instrumentación
La selección de la instrumentación y controlador se
derivó de las necesidades del proyecto, optando por un Control
Master CM10 de la compañía ABB, este provee un lazo de
control, es un controlador de procesos PID flexible en una unidad 1/8
DIN. La funcionalidad de control flexible, incluye
activación/desactivación, proporción de tiempo, PID
analógico, salida dividida y autotune.
Completamente configurable mediante los menús del panel frontal
de desplazamiento sencillo que contiene:
· Pantalla TFT a todo color de 5.5 cm (2.2 pulg.)
· Interfaz intuitiva y personalizable por el usuario con mensajes
claros para facilitar la instalación, la puesta en marcha y el
manejo
· Escalable para ajustarse a los requisitos de la aplicación
· Opciones de hardware y software completas
· Funcionalidad de control flexible
· Encendido/Apagado, tiempo proporcional, PID analógico y salida
dividida
· Protección medioambiental IP66 y NEMA 4X
El control de Temperatura trabaja con una fuente de alimentación
de 110 a 130 VCA a 60 Hz. Aporta un conector para colocar un
sensor de temperatura en este caso un Termopar tipo K, con
rango de temperatura que va desde los -200 °C hasta los 1250
°C el cual debe configurarse antes de proceder a realizar los
muestreos, también provee conectores para salida de control de la
variable, en este caso la salida es ON-OFF, que debe ser conectado a
una etapa de potencia para alimentar al elemento de control final,
específicamente al sistema de venteo y calefacción,
según sea el caso.
Contiene también conectores tipo ON-OFF para los sistemas de
potencia que alimentan las alarmas del sistema, y deben ser
configurados.
También el mismo controlador provee conectores para un sensor de
RH con un rango de 0% a 100%, de precisión típica ±
8%RH in -70°C, ± 5%RH in -40°C, ± 3%RH in
-20°C, con resolución 1% RH, el cual deberá
configurarse en el controlador, antes de iniciar su muestreo, este
mismo está ligado a un algoritmo de control y concatenado al
sistema de control de temperatura ofreciendo una salida ON-OFF
conectado a los sistemas de potencia de extracción y
calefacción.
2.5. Diseño de sistema de extracción y venteo
En la construcción del sistema en uno de los galpones ofrecidos
para trabajar, lo primero que se desarrolló son las tuberías
de PVC, con sus bases hechas de solera. La instalación se hizo
cortando los tubos de PVC de 4 metros, para unirlo con los codos, se
procedió a perforar el tubo con una broca de 1/4 de pulgada
en los primeros 4 metros y de 1/2 pulgada en los siguientes cuatro
metros, esto debido a la distancia de extracción.
Para la instalación de los extractores se realizó un
agujero por el cual saldrá el amoniaco, se sujetaron con soleras
y tornillos. Una vez instalados los extractores se conectaron
los controladores, los cuales por medio del sensor reciben la
señal y la reenvían para hacer funcionar los
extractores.
2.6. Control del sistema
En las diferentes estaciones de engorda de pollo, se diseñó
y se implementó un sistema de control de temperatura.
Además, se anexó un sistema de control de humedad relativa.
El Algoritmo utilizado para el control de estas variables es un
controlador proporcional, integral y derivativo (PID) el cual controla con precisión la temperatura en dos modos
de operación, automática o manual, por lo que se deben
configurar los parámetros para trabajar en modo automático,
en el modo manual es necesario la presencia del operador el cual se
encarga de cerrar el lazo de control.
Una vez configuradas las entradas de temperatura y humedad, se
observan en la pantalla display denominado variable de proceso (VP), en este caso son dos: RH y
la T. Donde la variable medida es comparada contra la variable a
controlar y el resultado de esta operación es guardada en
un registro interno del controlador, posteriormente se le aplica un
algoritmo matemático derivado del análisis del proceso a
controlar observando tres bandas de comportamiento siempre dependiente
de los límites, una banda proporcional donde el comportamiento es
lineal, una vez llegando a su límite actúa la banda
proporcional, con la finalidad de acercarse al valor verdadero (Set-Point) de manera progresiva hasta alcanzar su estabilidad, una
vez que esta se logró, a cualquier desviación se le aplica
la banda derivada, obteniendo así un control puntual de las
variables que a su vez activan o desactivan las salidas incrementando
o disminuyendo el ancho del pulso.
Para el calentamiento y/o venteo la salida se habilita cuando la
temperatura está abajo del punto de ajuste y se deshabilita
cuando se encuentra por encima del punto de ajuste. Para evitar
daños en los contactores por oscilación se habilita el
algoritmo diferencial por encendido y apagado, conocido como
"histéresis", permitiendo observar límite inferior y
superior de arranque y paro.
Cabe mencionar que los valores seleccionados para cada una de las
bandas se determinaron en base a los muestreos de humedad y
temperatura del galpón, y que se realizaron en horarios,
días y meses diferentes.
El comportamiento de las dos variables a controlar de acuerdo a los
parámetros establecidos en cada una de las bandas se muestra en
las Fig. 8 y Fig. 9, respectivamente.
Por otro lado, se diseñó e implementó un sistema de
control de Luz (LX), basado en lámparas de led de 12 watts.
También se puso en marcha un sistema de control de gas Amoniaco
(NH3) y control de gas Dióxido de carbono (CO2) en las diferentes estaciones de engorda de pollo.
Por último, para facilitar el manejo del sistema integral, se
acondiciono un circuito de botonera con sus indicadores, start, stop y paro emergente.
Figura 8.Control de la temperatura (proporcional: 40, integral: 30,
derivativo: 30).
Figura 9.
Control de la humedad (proporcional: 60, integral: 40, derivativo:
30).
3. Resultados y discusión
Como resultado obtuvimos un excelente desempeño del sistema para
una producción que cuenta con 1100 pollos con una edad de dos
semanas, se configuró una histéresis que permite que los
extractores funcionen cuando la temperatura se aproxima a los 31
grados y se apaguen cuando se obtiene una temperatura de 28 grados
centígrados, esta temperatura es manipulable y se cambia cada
semana durante el proceso de producción, siendo la temperatura
promedio de 26 grados centígrados para el pollo adulto, donde se
muestra la adaptación del extractor con los tubos PVC.
En las Fig. 10 y Fig. 11 se muestran los comportamientos comparativos
de la humedad y la temperatura entre una galera con sistema manual y
una galera con sistema automatizado respectivamente.
En la Fig. 12 se muestra un comparativo del índice de mortandad
entre una galera con sistema manual y una galera con sistema
automatizado, observando que en la galera que posee el sistema
automatizado solo se encontraron 8 pollos muertos en comparación
con la galera con sistema manual en donde se encontraron 28 pollos
muertos durante 7 semanas de muestreo.
Figura 10.
Comparación de la humedad entre el sistema manual y
automatizado.
Figura 11.
Comparación de la temperatura entre el sistema manual y
automatizado.
Figura 12.
Comparativo del índice de mortandad de pollos en una galera con
sistema manual y automatizado.
De acuerdo a lo observado se obtuvo un excelente desempeño del
sistema automatizado, para una producción que contó con 1100
pollos. En la galera automatizada se logró disminuir el
índice de mortandad a 0.72%. Al compararlo con la galera sin
automatización que presentó un índice de mortandad del
3%, es decir, se tuvo un beneficio del 2.28 % en la reducción de
mortandad que equivale a 25 pollos. En cuanto al control de humedad y
amoniaco el sistema implementado redujo en un 95% las enfermedades
virales, esto por el efecto de oxigenación, calentamiento y
extracción de gases, por lo que no fue necesario utilizar
medicamentos para contrarrestar este problema, lo que permitió
tener pollos más sanos a la comunidad y reducir costos en
medicamentos.
Con base a los resultados hallados en el estudio, están en concordancia con lo reportado en la literatura [12], en la
cual indica que las condiciones ambientales del entorno se encuentren
entre los 19oC y 25oC, con una humedad relativa no superior a 77% si la temperatura se
mantiene constante a 19oC. Un exceso de humedad relativa en el galpón (valores
superiores al 75%) incrementa el volumen de humedad de la cama y
conlleva un empeoramiento de las condiciones ambientales.
Posteriormente se hizo un análisis de los resultados obtenidos
del galpón con el sistema automatizado:
· En el galpón con sistema manual el promedio de mortalidad de las
aves se extiende hasta un 3%, teniendo en cuenta que la capacidad de
cada galpón es 1100 pollos y el tiempo de producción es
continua. Esta galera mantiene una temperatura más o menos
estable por las noches encendiendo lámparas de 200 watts y cada
hora el responsable operario arranca un ventilador casero.
· En nuestra región el clima es muy brusco lo que implica cambios
en la temperatura y humedad provocando gastos por medicamentos, lo que
aumenta los costos de producción. De manera colateral el
desarrollo de las aves se ve afectado en peso, grasa y masa muscular
en general de la población, reduciendo ganancias esperadas. En
algunas ocasiones el productor solo logra obtener los costos
invertidos.
· Una vez realizado el levantamiento de campo e interpretación de
los resultados, se le propuso al productor la automatización de
un galpón con una capacidad de 1100 pollos, en el proyecto se
propone controlar la temperatura, la humedad relativa, la
oxigenación (control de dióxido de carbono (CO2)), y la extracción de gases de amoniaco (NH3) generados por los desechos de los mismos. Basado en 3
controladores que se distribuirán dentro del galpón
obviamente con un sistema de control basado en un lazo de control
Proporcional, Integral y Derivativo (PID), el cual trabaje de manera
automática, según los parámetros configurados en el
controlador.
· Por consiguiente el productor proporcionó los materiales y
equipo antes mencionados: un controlador, los sensores, un extractor,
un ventilador y un sistema de calefacción basado en resistencias
acopladas a la tubería de PVC, en comunión con el ventilador
teniendo un costo de aproximadamente 19115.00 pesos MXN.
· Finalmente se instaló el sistema de venteo, calefacción,
extracción de gases y se calibró el sistema. Posteriormente
se ingresaron en la galera 1100 pollitos de 10 días de nacidos,
se colocó el sistema en automático y se fueron tomando
muestreos continuos durante varios días en diferentes horarios
para observar la desviación del proceso.
· A las 4 semanas los resultados fueron favorables, se logró
reducir a 0.72% el índice de mortalidad, reportándose 8 aves
muertas por atragantamiento durante el proceso. En general hubo un
aprovechamiento de 48 aves más de lo que regularmente se
espera.
· Durante el proceso no se registró enfermedades en vías
respiratorias, esto es por el sistema implementado, esto impacta en
dos vertientes la primera en ahorro de medicamento y personal
especializado que vacunara y diera seguimiento. Y el más
importante las aves no fueron contaminadas químicamente lo que
reduce el riesgo en la población consumidora.
· Para la manipulación del sistema de control se aconseja
previamente realizar una capacitación del personal de la granja
mediante el uso del manual de usuario y mantenimiento, para evitar
cualquier daño en el sistema o en la integridad del
usuario.
Esta prueba piloto solo se desarrolló en una sola galera y
aumentó ganancias, lo que deriva en la automatización de las
otras galeras a corto plazo. Con este análisis de costo-beneficio
se demuestra que existe una recuperación de la inversión a
corto tiempo, ver Tabla 6.
Tabla 6.
Costo-beneficio del proyecto.
|
Costos del sistema automatizado |
Beneficio |
Total |
|
|
Costo implementación: la automatización de un
galpón |
$19115.00 |
Disminución del índice de mortandad 2.28% |
$4200.00 |
|
Mantenimiento del galpón |
$1200.00 |
Reducción del 95 % en enfermedades virales (Gastos en
medicamentos) |
$3500.00 |
|
|
|
Reducción en costo de calefacción |
$1300.00 |
|
|
|
Reducción de mano de obra (Responsable operario) |
$2100.00 |
|
Costos totales |
$20315.00 |
Beneficios Totales |
$11100.00 |
Se considera que el clima juega un papel muy importante en nuestra
región en el desempeño de los galpones con sistema manual.
La temperatura y la humedad [10], [11], [12], influyen en los costos
de producción de la granja de pollos, generando elevados
índices de mortandad costos de medicamentos para contrarrestar
este problema, por ello deben ser constantemente monitoreados. En este
sentido la implementación de un sistema automatizado, puede
responder de una manera más eficiente en los resultados
[13].
4. Conclusiones
El sistema implementado en las galeras en un principio de acuerdo al
estudio realizado en los muestreos se contempló controlar para
las cuatro áreas, debido al costo económico solo un
controlador se adaptó para las cuatro secciones.
La automatización de los procesos del sistema de control
implementado en granja avícola, conlleva una gran inversión
económica, pero a la vez reduce enormemente los costos-tiempos de
producción y garantiza un producto de mayor calidad.
Los resultados del proyecto fueron satisfactorios, el índice de
mortalidad bajo del 3%, con el sistema manual a un 0.72% con el
sistema automatizado. La inversión del proyecto es
fácilmente recuperable, debido al incremento de ganancias en base
a los beneficios antes descritos.
Como resultado del proyecto, es posible concluir, que controlar la
temperatura y extracción de amoniaco de un galpón, nos
proporciona un mejor desarrollo del pollo y reduce el índice de
mortandad.
5. Agradecimientos
Los autores desean expresar su agradecimiento a la carrera de
Ingeniería Mecatrónica del Instituto Tecnológico
Superior de Huauchinango por el apoyo y las facilidades para el
desarrollo de este trabajo.
6. Referencias
[1] Situación de la avicultura mexicana (2019). Recuperado de: http://www.una.org.mx/index.php/panorama/situacion-de-la-avicultura-mexicana.
[2] Lahoz Fuertes, D. (2012). Control Ambiental en Galpones de Pollos. Engormix. Recuperado de: https://www.engormix.com/avicultura/articulos/control-ambiental-galpones-pollos-t25959.htm
[3] O. Donald, J. (2009). Manejo del Ambiente En el Galpón de Pollo
de Engorde. Aviagen, Inc. Recuperado de: http://es.aviagen.com/assets/Tech_Center/BB_Foreign_Language_Docs/Spanish_TechDocs/Aviagen-Manejo-Ambiente-Galpn-Pollo-Engorde-2009.pdf
[4] Modificación de la Norma Oficial Mexicana NOM-127-SSA1-1994.
(1994). Salud ambiental, agua para uso y consumo humano-Límites
permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua
para su potabilización.
[5] NMX-FF-080-SCFI-2006. (2006). Productos avícolas - Carne de
pollo de engorda en canal y en piezas - Clasificación.
[6] Norma Oficial Mexicana NOM-024-ZOO-1995. (1995).
Especificaciones y características zoosanitarias para el
transporte de animales, sus productos y subproductos, productos
químicos, farmacéuticos, biológicos y alimenticios para
uso en animales o consumo por éstos. Publicada en el DOF el 16 de
octubre de 1995. Secretaria de Agricultura Ganadería y Desarrollo
Rural.
[7] Norma Oficial Mexicana NOM-025-ZOO-1995. (1995). Características
y especificaciones zoosanitarias para las instalaciones, equipo y
operación de establecimientos que fabriquen productos
alimenticios para uso en animales o consumo por éstos.
Secretaría de Agricultura, Ganadería y Desarrollo
Rural
[8] Norma Oficial Mexicana NOM-061-ZOO-1999. (1999). Especificaciones
zoosanitarias de los productos alimenticios para consumo animal.
Secretaría de Agricultura, Ganadería y Desarrollo
Rural
[9] Norma Oficial Mexicana NOM-194-SSA1-2004. (2004). Productos y
servicios. Especificaciones sanitarias en los establecimientos
dedicados al sacrificio y faenado de los animales para abasto,
almacenamiento, transporte y expendio. Especificaciones sanitarias de
productos.
[10] Osuna Peraza, S. S., Suarez Lizárraga, G. C., Osuna Peraza, E.
F., Peraza Garzón, A., Ortega Huizar, G., Gutiérrez Aguilar,
R. (2017). Módulo de condensación de humedad del aire para
la generación de agua utilizando como fuente de energía, las
energías renovables. Revista de Investigación en Tecnologías de la
Investigación (RITI), 5 (9), 31-42. Recuperado de:
http://www.riti.es/ojs2018/inicio/index.php/riti/article/view/31/33
[11] Erivan E., Ramos J. A. (2019). Instrumentación alternativa con
arduino y la reconfiguración de capitales: un caso en la
ingeniería civil. Revista de Investigación en Tecnologías de la
Investigación (RITI), 7 (13), 107-116. Recuperado de:
http://www.riti.es/ojs2018/inicio/index.php/riti/article/view/158/pdf
[12] Estrada M., Márquez, S., Restrepo, L. (2007). Efecto de la
temperatura y la humedad relativa en los parámetros productivos y
la transferencia de calor en pollos de engorde, Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias, 20 (3), 288-303. Recuperado de:
http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=295023025007
[13] Sánchez M. C., Conde A. A, Aguirre, F., Zamudio D. M.
(2016). Consideraciones para emprendedores en ciernes: caso granjas
avícolas, Revista Mexicana de Agronegocios, 28, 295-306. Recuperado de:
https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=14146082002