En las granjas de producción porcina, la temperatura y la humedad son dos factores cruciales para el bienestar y la eficiencia productiva de los cerdos. Sin embargo, en épocas de altas temperaturas, la mayoría de las decisiones sobre el ambiente interior se basan únicamente en la temperatura (temperatura de bulbo seco), ignorando la influencia significativa de la humedad. Esta práctica errónea resulta en una inadecuada regulación de las condiciones ambientales, creando un entorno climático desfavorable que genera cambios en el comportamiento y alteraciones en el sistema inmune y la fisiología normal de los cerdos, lo que impacta negativamente en su eficiencia de producción.
Los cerdos son animales homeotérmicos, lo que implica que deben mantener su temperatura corporal dentro de un rango estrecho (39 – 39.5°C) para un funcionamiento fisiológico adecuado. Dado que el consumo de energía y la actividad voluntaria generan calor, bajo condiciones de frío este puede ser aprovechado para mantener la temperatura interna dentro del rango óptimo; sin embargo, en ambientes de altas temperaturas, este exceso de calor debe ser necesariamente disipado hacia el exterior de su cuerpo.
Según las condiciones ambientales imperantes, los cerdos emplean distintos mecanismos para regular su temperatura interna:
En un ambiente frío, predomina el intercambio de calor sensible, el cual se produce a través de los procesos de conducción, radiación y convección. Este intercambio de calor depende del gradiente de temperatura entre el cerdo y su entorno, en donde el objeto más caliente entregará calor al objeto más frío hasta que se alcance el equilibrio térmico (segunda ley de termodinámica).
En un ambiente cálido, toma mayor relevancia el mecanismo de intercambio de calor latente, que ocurre a través del proceso de evaporación. En los cerdos, este proceso se logra mediante el aumento de la frecuencia respiratoria (jadeo) y el mojado directo, siendo su eficacia dependiente del gradiente de humedad. La evaporación es el método más eficiente para eliminar el exceso de calor en condiciones de alta temperatura.
Figura 1: Mecanismos de pérdida de calor a 24ºC y 34ºC.
Obtenido de: Renaudeau et al. (2014). Adaptado de INRA UMR PEGASE, H. Flageul.
En este contexto, es crucial crear entornos confortables que favorezcan tanto el intercambio de calor sensible como de calor latente. Para garantizar una producción porcina eficiente, resulta fundamental entender la capacidad de vapor de agua que puede contener el aire y su comportamiento, lo cual permite desarrollar adecuadas estrategias de ventilación y climatización que promuevan un ambiente óptimo para los cerdos.
Evaporación
El agua, que se encuentra en la naturaleza en tres estados (sólido, líquido y gaseoso), experimenta transformaciones a través de procesos como evaporación, condensación, fusión y sublimación. Las moléculas de agua están en constante movimiento y su velocidad está determinada por su energía, la cual está directamente relacionada con la temperatura. Para cambiar del estado líquido al gaseoso, las moléculas de agua deben aumentar su energía cinética (energía de movimiento) en 600 calorías por gramo. Este proceso se conoce como calor latente de vaporización, siendo las moléculas que contienen más energía las que se evaporan más rápido.
Figura 2: La teoría cinético molecular y los cambios de estado.
Obtenido de: Medrano (2013).
El aire siempre contiene cierta cantidad de vapor de agua; el aire frío suele tener una menor capacidad para retener vapor de agua, mientras que el aire caliente puede retener una mayor cantidad. La cantidad de vapor de agua presente en el aire húmedo se puede expresar mediante diversos índices higrométricos.
Presión parcial de vapor de agua (PH2O):
Este concepto se refiere a la cantidad máxima de vapor de agua que el aire puede retener a una temperatura y presión determinada. Es importante destacar que la temperatura y la presión de vapor no guardan una relación lineal; de hecho, la presión de vapor aumenta considerablemente con el incremento de la temperatura.
Para que ocurra la evaporación, no es necesario que el agua alcance su punto de ebullición (100°C). A temperaturas bajas, algunas moléculas adquieren suficiente energía para pasar del estado líquido a gaseoso, lo que disminuye su temperatura. Posteriormente, el agua comienza a absorber energía del entorno hasta alcanzar un nuevo equilibrio térmico. De esta forma, las moléculas de agua recuperan su movimiento, siendo este ciclo un sistema abierto que continúa hasta que toda el agua se evapora por completo.
En un sistema cerrado, se alcanza el equilibrio cuando la tasa de evaporación del agua iguala eventualmente la tasa de condensación del vapor de agua. En este punto, el espacio sobre el agua se satura con vapor de agua y cesa la evaporación.
Figura 3: Presión de vapor.
Obtenido de: IER – UNAM (2007).
Humedad absoluta (gr vapor de agua/m3 aire):
Indica la masa de agua contenida en forma de vapor en un volumen de aire determinado, siendo una medida independiente de la temperatura y la presión atmosférica.
Humedad de saturación o máxima (gr vapor de agua/m3 aire):
Representa la cantidad máxima de vapor de agua que puede contener un metro cúbico de aire a una presión y temperatura determinada. La capacidad del aire para retener vapor de agua aumenta con la temperatura, pero cuando se alcanza su capacidad máxima, el exceso de vapor de agua se condensa.
Humedad relativa (%):
Se define como la relación entre la presión de vapor de agua a una temperatura dada y la máxima presión de vapor posible a esa misma temperatura, o, expresado de otra manera, la relación entre la humedad absoluta (Pw) y la humedad de saturación (rw).
Es utilizada como indicador de confort y actividad biológica, estando estrechamente vinculada a la temperatura ambiente: cuando una de estas variables cambia, la otra también lo hace de manera conjunta.
Figura 4: Humedad relativa y su influencia sobre la actividad biológica.
Obtenido de: ASHRAE (2016).
Temperatura en bulbo húmedo:
Este parámetro indica el potencial de enfriamiento del aire, ya que el proceso de evaporación del agua consume energía del entorno. Este potencial puede variar según la humedad relativa del aire circundante; cuando el aire está saturado con agua (HR 100%), no ocurre evaporación y, por lo tanto, no se produce enfriamiento.
Es relevante destacar que, a menor temperatura en el bulbo húmedo, mayor es la eficiencia de enfriamiento. No obstante, cuando la temperatura en el bulbo húmedo se aproxima a la temperatura en el bulbo seco (ambiente), la capacidad de enfriamiento disminuye. Este parámetro, a diferencia de la humedad relativa (r), no es un indicador de confort y actividad biológica.
La temperatura en bulbo húmedo también representa la temperatura que siente un cuerpo mojado.
Figura 5: Relación de termómetro de bulbo seco y bulbo húmedo en referencia a la humedad ambiental.
Obtenido de: Almeida Kalume (2017).
Temperatura “punto rocío”:
Se refiere a la temperatura en la que el aire no podrá contener más cantidad de vapor de agua, siendo el valor térmico en el que ocurre la condensación.
No está relacionado con la temperatura y solo depende de la presión atmosférica, por lo que no se ve afectado por los cambios de temperatura. Además, no es un indicador de confort y no existe ningún sensor específico que lo mida, sino que se calcula mediante una fórmula matemática.
Figura 6: Relación de termómetro de bulbo seco y bulbo húmedo en referencia a la temperatura punto rocío.
Figura 7: Temperatura punto rocío y su relación con la humedad máxima.
Obtenido de: Almeida Kalume (2017).
En conclusión, para evaluar el confort y la actividad biológica, es recomendable utilizar la humedad relativa en combinación con la temperatura en bulbo seco.
La temperatura en bulbo húmedo debe ser utilizada para controlar los procesos de enfriamiento mediante intercambios de calor latente.
La temperatura de punto rocío actúa como una alerta temprana de días ambientalmente desafiantes, donde se dificulta tanto la disipación de calor por parte de los cerdos como el control del aire para mantener entornos más frescos. Días con temperaturas de punto rocío superiores a 22° C serán considerados complicados. Los cerdos experimentan una respuesta fisiológica a la temperatura ambiental efectiva, que es una combinación de varios factores del entorno con el que interactúan (temperatura del aire, humedad, suelo, velocidad del aire y temperatura radiante).
La densidad poblacional es uno de los factores de mayor impacto en el bienestar, ya que altera la interacción de los cerdos con todos los elementos que influyen sobre la temperatura ambiental efectiva.
Dada la importancia de estos aspectos, comprender con profundidad de qué manera la humedad ambiente afecta a los cerdos, especialmente durante épocas de altas temperaturas, permite implementar medidas que mejoren su bienestar y permitan optimizar su eficiencia productiva.
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Referencias
Almeida Kalume, D. (2017). Psicrometría aplicada en la refrigeración. Disponible en: https://www.linkedin.com/pulse/psicrometr%C3%ADa-aplicada-la-refrigeraci%C3%B3n-diego-almeida-kalume/?originalSubdomain=es
American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE). (2016). Humidifiers. En 2016 HVAC Systems and Equipment. https://www.ashrae.org/
Instituto de Energía Renovables (IER) – Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). (2007). Presión de vapor. Disponible en: https://www.ier.unam.mx/
Medrano, Y. (5 de abril de 2013). Cambios de estado y modelo de partículas [Video]. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=yAyvHz7ZXuA&t=0s
Renaeudeau, D. (2014). Stress por calor en Porcino. Adaptado de: INRA UMR PEGASE, H. Flageul.
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