El caudal de ventilación del establo es un dato importante para relacionar la concentración de metano con la tasa másica de emisión. Sin embargo, introducir un único valor fijo de ventilación no significa que siempre sea posible calcular las emisiones de metano. El capítulo 8 de Tecnología y soluciones para demostrar la reducción de carbono también aborda los supuestos de los modelos de medición relativos al flujo y la mezcla del aire y a sus variaciones temporales.
Primero, definamos el concepto y el alcance de aplicación
Sincronizar los tiempos también forma parte del cálculo del caudal. Si la concentración, el estado de los ventiladores y la temperatura y humedad se registran con relojes distintos, pueden asociarse por error datos que corresponden a situaciones diferentes. Hay que definir el intervalo de recogida, el criterio horario y las reglas para tratar los datos cuya transmisión se haya retrasado. Durante los periodos en que cambia el estado de ventilación, también se debe comprobar si se puede seguir aplicando la relación existente. Hay que identificar las condiciones que quedan fuera del modelo y limitar el ámbito de uso de los resultados. Presentar una ecuación de cálculo y comprobar si las condiciones reales permiten utilizarla son tareas distintas.
Qué incertidumbre predomina depende de las condiciones de medición. En establos con ventilación natural, la contribución de la estimación del caudal de ventilación y de la representatividad espacial puede ser grande; al medir pequeñas diferencias de concentración, pueden ser cruciales la repetibilidad, la deriva y la corrección de fondo del equipo. Primero se elabora un presupuesto de incertidumbre y se comparan el coste de reducir cada componente y la mejora que ello aporta a la decisión final. Los sensores más caros o una muestra más amplia no siempre son la mejor inversión.
La concentración es la proporción de gas en el aire; la tasa de emisión es la masa emitida por unidad de tiempo. Para medir o estimar la cantidad emitida, hay que combinar la concentración y el caudal con un modelo de medición adecuado al propósito. Aunque baje la concentración, no se puede afirmar que la tasa de emisión másica cambie en la misma dirección si ha aumentado el movimiento del aire. Al convertir una tasa de emisión variable en el tiempo en una cantidad total, también hay que definir el periodo de medición y cómo se tratan los intervalos ausentes.
Método de gas trazador. Se estima el intercambio de aire utilizando una tasa de liberación conocida o el patrón de disminución de la concentración. Los resultados varían según la semejanza entre la mezcla y el transporte del gas trazador y los del gas objetivo, y según cómo se haya tratado la concentración de fondo. El nombre del método no garantiza por sí solo su precisión.
Los métodos a nivel individual tienen ventajas y limitaciones distintas según el propósito. Una cámara de respiración de circuito abierto calcula el balance de masa a partir del aire entrante y saliente y del caudal, pero implica costes y exige que el animal se adapte. GreenFeed utiliza la concentración y el flujo de aire mientras el animal visita una campana, por lo que es importante que las visitas sean representativas del día. El método SF6 introduce en el rumen un tubo permeable con una tasa de liberación conocida y recoge los gases exhalados y eructados mediante un dispositivo externo. En lugar de establecer una clasificación única de precisión según el nombre de la tecnología, hay que comparar las tasas de recuperación, la calibración, las muestras y los registros de ejecución. La concentración en un punto del establo no es la misma magnitud que estas tasas de emisión.
El infrarrojo no dispersivo (NDIR) utiliza la absorción de infrarrojos por el metano. No presenta la dependencia del oxígeno ni el envenenamiento del catalizador propios, por ejemplo, de los sensores de combustión catalítica, pero tampoco está libre de los efectos de la contaminación óptica, la temperatura, la presión y la humedad. No se debe concluir que sea adecuado para el monitoreo prolongado en explotaciones solo por su principio de funcionamiento; hay que comprobar, para cada producto, si el límite de detección, la repetibilidad y la deriva son suficientes en relación con las concentraciones previstas y las diferencias entre el interior y el exterior.
Condiciones y límites de aplicación sobre el terreno
Supongamos un proyecto que solo dispone de los registros de funcionamiento de los ventiladores de un establo con ventilación mecánica. Hay que comprobar qué relación existe entre el estado de funcionamiento y el caudal real, y cómo se ha tratado el movimiento del aire por las entradas y otras vías. En la ventilación natural, las rutas pueden cambiar según el viento y el estado de apertura. Hay que verificar si los supuestos del modelo se ajustan a las condiciones de campo.
Al comparar sensores, hay que comprobar conjuntamente el rango de medición y la resolución, la sensibilidad cruzada a otros gases, el tiempo de respuesta y la deriva. También deben examinarse las condiciones ambientales —como la temperatura, la humedad y el polvo— y los requisitos de calibración. Si el propósito exige distinguir pequeñas diferencias de concentración, hay que analizar, para cada producto y modo de operación, si las unidades de presentación y la incertidumbre del equipo son adecuadas. El nombre del principio del sensor no puede sustituir esta evaluación.
La IA puede ayudar a detectar posibles anomalías, estimar periodos breves de datos ausentes en condiciones definidas y explorar relaciones entre múltiples variables. También puede facilitar la organización de datos, los controles de calidad y la preparación de borradores de informes. Como el propósito y el coste de los fallos difieren entre funciones, no se deben evaluar todas con el mismo indicador de rendimiento. Hay que indicar con qué entradas y supuestos se generó cada resultado y distinguir los valores estimados de los observados directamente.
Primero se separan los datos de evaluación. Si se mezclan aleatoriamente datos de momentos cercanos de una misma explotación, el rendimiento del modelo al recordar patrones repetidos del lugar puede confundirse con su rendimiento en una explotación nueva. Si el objetivo es predecir el funcionamiento futuro, se separan los datos siguiendo el orden temporal; si se prevé implementar el modelo en otras explotaciones, se separan por explotación. También se distinguen los datos de validación utilizados para seleccionar el modelo de los datos destinados a la comprobación final de rendimiento, y se aplican a los datos de evaluación las mismas reglas de preprocesamiento y corrección de ausencias definidas con los datos de entrenamiento.
Pruebas necesarias para evaluar una inversión
En una revisión técnica conviene comprobar si la concentración y el caudal están alineados temporalmente. Multiplicar valores de momentos distintos puede producir resultados que no corresponden al estado real. Hay que presentar conjuntamente las mediciones representativas, el tratamiento de los intervalos ausentes y las condiciones en que el método no se puede aplicar.
La trazabilidad de los datos es el recorrido que muestra qué datos originales y qué transformaciones dieron lugar a la cifra final. Se registran los equipos y canales, la fecha y hora de generación, así como las reglas de conversión de unidades, corrección, filtrado y agregación. También se debe dejar constancia de quién ejecutó y aprobó los procesos y qué cambios se hicieron después y por qué. Hay que comprobar tanto que se conservan los datos originales como que una persona cualificada para la revisión puede reconstruir el proceso de tratamiento.
El principio operativo que conviene aprender es definir primero las condiciones de validez, antes que la cantidad de datos. Si los periodos excluidos se concentran en ciertos días o situaciones de alimentación, la media de los datos válidos puede no representar la media anual. No se deben trasladar sin más a otro edificio los criterios de dirección y velocidad del viento de un establo concreto; hay que examinar conjuntamente la concentración de fondo, la mezcla de gases, el modelo de ventilación y la distribución de los datos excluidos.
Criterios que conviene mantener al decidir
Incluir el caudal de ventilación no basta por sí solo para que el cálculo sea adecuado. Hay que comprobar la fuente de los datos de entrada, los límites de medición y las condiciones en que el modelo es válido. Si se ha simplificado la complejidad del entorno, hay que explicar qué supuestos se utilizaron y hasta dónde son válidos los resultados.
Sobre el autor
Bongjun Lee se graduó de la Escuela de Posgrado de Gestión de Tecnología (MOT) de Sogang University. Trabajó durante 27 años en el campo de la medición de gases, incluidos 7 años en Infitron Co., Ltd. y 20 años en Honeywell, desempeñando funciones de ingeniería de servicio, ventas técnicas y gestión de canales. Actualmente, como fundador de AI Safety Korea Co., Ltd., investiga el monitoreo de metano en la ganadería y los sistemas de medición, presentación de informes y verificación (MRV) mediante sensores, IA y análisis de datos.