La calidad del monitoreo de establos no puede evaluarse únicamente por el número de sensores instalados. La ubicación de los sensores de metano debe definirse considerando el propósito de la medición, la distribución de las fuentes de emisión y el flujo de aire. El capítulo 8 de «Tecnología y soluciones para demostrar la reducción de carbono» explica que la disposición de los sensores no es solo una cuestión de presupuesto, sino un problema de diseño de observaciones representativas.
Definir primero los conceptos y el alcance de aplicación
La representatividad espacial puede variar según las condiciones de operación. Hay que analizar cómo influyen en la ubicación de medición el estado de apertura del establo, el funcionamiento de los ventiladores y los cambios en las zonas de alimentación y crianza. El plano del momento de la instalación no basta para explicar el significado de todos los datos recopilados durante un periodo prolongado. Si se cambia la ubicación, hay que comprobar si los datos anteriores y posteriores pueden compararse bajo las mismas condiciones. Para distinguir los cambios espaciales de los cambios reales en las emisiones, se deben conservar también los identificadores de los equipos y el historial de instalación. Se necesitan fundamentos para la disposición que se ajusten al propósito de la medición.
La incertidumbre dominante depende de las condiciones de medición. En los establos con ventilación natural, la ventilación y la representatividad espacial pueden contribuir en gran medida a la incertidumbre; cuando se miden pequeñas diferencias de concentración, pueden ser más importantes la repetibilidad y la deriva del equipo y la corrección de la concentración de fondo. Primero se elabora un presupuesto de incertidumbre y se comparan el coste de reducir cada componente y la mejora que aportaría a la decisión final. Los sensores más caros o un mayor número de muestras no siempre son la mejor inversión.
Comprobación funcional. La prueba de respuesta de un detector de seguridad consiste en introducir gas para comprobar la respuesta del sensor y la función de alarma; no sustituye a la calibración cuantitativa. En los analizadores de metano para investigación, se realizan comprobaciones adecuadas al propósito, como verificaciones de cero y de intervalo conforme al procedimiento del fabricante, comprobaciones de fugas y pruebas de recuperación. Superar una comprobación funcional no garantiza por sí solo la exactitud de la medición de emisiones.
Las cantidades reducidas requieren tanto la posibilidad de remontarse desde la medición hasta su origen como la trazabilidad del cálculo. Los valores medidos deben vincularse a una referencia mediante una cadena de calibración documentada y su incertidumbre; los datos de actividad, los factores de emisión y los modelos deben poder rastrearse hasta el resultado final mediante sus fuentes, versiones y condiciones de aplicación. No todas las reducciones proceden de una única medición directa. Además de comprobar que el cálculo pueda reproducirse, quien lo revise debe confirmar que los datos y métodos utilizados son adecuados para la afirmación.
La concentración es la proporción de gas presente en el aire; la tasa de emisión es la masa emitida por unidad de tiempo. Para medir o estimar las emisiones, hay que conectar la concentración, el caudal y el modelo de medición adecuados al propósito. Aunque baje la concentración, si aumenta el volumen de aire en movimiento no se puede afirmar que la tasa de emisión másica cambie en la misma dirección. Para convertir la tasa de emisión a lo largo del tiempo en una cantidad total, también hay que especificar el periodo de medición y cómo se tratarán los intervalos omitidos.
Al comparar sensores, hay que comprobar conjuntamente el rango de medición, 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, así como los requisitos de calibración. Si el propósito es distinguir pequeñas diferencias de concentración, se debe comprobar si la unidad mostrada y la incertidumbre del equipo se ajustan al propósito para cada producto y modo de operación. El nombre del principio de funcionamiento del sensor no sustituye esta evaluación.
Condiciones y límites de aplicación en el terreno
Supongamos que se instala el mismo equipo en dos zonas con distinto flujo de aire. Aunque el rendimiento del equipo sea igual, puede variar el grado en que las lecturas de cada ubicación representan todo el establo. Para analizar si un cambio en una ubicación determinada se debe al efecto del pienso o a una variación local del flujo de aire, hacen falta fundamentos para la disposición y registros de operación. Aumentar el número de sensores no elimina por sí solo el sesgo.
Hay datos de diseño de la disposición que necesariamente deben documentarse: la ubicación exacta de cada sensor (coordenadas y altura en el plano), la orientación de instalación, las estructuras cercanas, la distancia a las entradas y salidas de aire próximas y el historial de cambios posteriores a la instalación. Los establos cambian continuamente: se construyen separaciones, se sustituyen ventiladores y se mueven los comederos. Si no se registran estos cambios, las discontinuidades en los datos quedan sin explicación.
La concentración de metano se registra con el reloj de la pasarela de sensores; la hora de alimentación, con el reloj del sistema de alimentación automática; el estado de los ventiladores, con el reloj del sistema de control; y la temperatura y la humedad, con el reloj de otro registrador. Si estos relojes tienen varios minutos de desfase, puede desaparecer el patrón «aumento del metano después de alimentar» o generarse un patrón que nunca existió.
Los datos de evaluación de la IA deben organizarse según el propósito de uso. Para predecir el funcionamiento futuro, se debe tener en cuenta el orden temporal; para desplegar el sistema en otras granjas, la separación debe realizarse por granja. También hay que separar los datos utilizados para seleccionar el modelo de los que se reservan para la comprobación final del rendimiento. Para explicar el ámbito de uso real, se compara con un modelo de referencia sencillo y se examinan, además del error medio, los sesgos por granja o estación y las condiciones de fallo.
Pruebas necesarias para evaluar una inversión
Los inversores deben comprobar qué cambios se pretende captar con el plan de instalación. No se debe presuponer que los criterios de disposición para la vigilancia ambiental y para el cálculo de emisiones son los mismos. Conviene examinar si se registran los cambios de ubicación, el mantenimiento y las pérdidas de comunicación, y si se ha revisado la representatividad de las condiciones reales del terreno.
Para entender las cifras de una granja, primero hay que observar el espacio donde se generan. La estructura del establo, el flujo de aire, los lugares donde permanecen los animales y las rutas de alimentación y limpieza son el punto de partida para decidir dónde observar y cómo mantener los equipos. También hay que diseñar cómo obtener datos fiables de forma continua dentro de las actividades cotidianas de la granja.
Si resulta difícil establecer un grupo de comparación, las mediciones repetidas de línea de base permiten comprender la variabilidad y las tendencias temporales, pero esos datos por sí solos no eliminan todos los factores de confusión. Aunque el cambio sea menor que la variación natural de una observación individual, es posible estimar el efecto medio mediante suficientes repeticiones independientes. A la inversa, una diferencia que parezca grande puede deberse a la estación o al crecimiento. Se deben presentar conjuntamente la estimación del efecto, el intervalo de confianza y los límites de la interpretación causal.
Cuando termina un proyecto piloto, hay que tomar una decisión. Sin embargo, esta es la decisión que más a menudo se pospone. Es frecuente pasar por inercia a una «segunda fase de validación» sin llegar a una conclusión. Los costes siguen acumulándose y el aprendizaje no aumenta.
Criterios que deben guiar la decisión
La disposición de los sensores es un proceso que comienza por definir la pregunta y analizar la variación espacial y temporal. La ubicación debe determinarse comparando la calidad necesaria de los datos con su coste. Deben conservarse juntos el plano de instalación y los registros de las operaciones reales, para que quien revise los datos más adelante pueda entender su significado.
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.