Modelagem CFD para avaliação da ambiência em aviários para frangos de corte com ventilação tipo túnel

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Vilela, Monique de Oliveira
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
Texto Completo: https://locus.ufv.br//handle/123456789/28342
Resumo: A ambiência e a qualidade do ar são aspectos cruciais para o sucesso da avicultura. A amônia é um dos principais gases gerados em aviários e, quando presente em elevadas concentrações, é altamente tóxico, tanto aos animais quanto aos trabalhadores. Diante da relevância econômica da produção de frangos de corte para o Brasil e da necessidade de maior conhecimento acerca do comportamento espacial e sazonal de variáveis ambientais em aviários, o presente estudo foi elaborado com o objetivo de contribuir com pesquisas que relacionam a ventilação e o microclima interno, bem como a geração, concentração e emissão de amônia, tendo em vista a otimização do sistema como um todo, para melhoria do bem estar animal e sustentabilidade da atividade. O primeiro capítulo consiste em uma revisão de literatura, que buscou apresentar as etapas de geração de amônia em aviários, desde sua origem até a emissão do gás, abordando também aspectos relacionados a porcentagens e formas de retenção no organismo das aves, bem como a deposição do nitrogênio por frangos na cama. No segundo capítulo foi apresentado um levantamento sobre os principais tipos de ventilação praticados na avicultura, seus componentes e sua importância na criação e produção animal. No terceiro capítulo foi apresentado um diagnóstico da qualidade do ar em aviários de corte comerciais, em função da sazonalidade e de diferentes tipos de resfriamento evaporativo. Os dois aviários em estudo eram equipados com ventilação por pressão negativa, sendo um com sistema de resfriamento por painéis evaporativos, e o outro, resfriamento por nebulização. O diagnóstico foi realizado a partir da análise de características da cama, como umidade, pH e nitrogênio total, além da temperatura e umidade relativa do ar, concentração de amônia e fluxo de emissão pela cama e pelo aviário. Os resultados relacionados à geração e emissão de amônia apresentaram-se mais acentuados no inverno, em comparação ao verão. Valores máximos de concentração de amônia estiveram acima do limite de tolerância especificado pelas normas de segurança. No quarto capítulo foram abordados, por meio de revisão de literatura, os fundamentos da fluidodinâmica computacional (CFD), apresentando conceitos das etapas de desenvolvimento das simulações, além da sua importância em estudos relativos à ventilação e ambiência em instalações para aves. No quinto capítulo, o objetivo foi desenvolver e validar dois modelos tridimensionais de aviários típicos da Zona da Mata Mineira, utilizando CFD, para avaliar o sistema de ventilação em termosdistribuição do fluxo de ar e concentração de amônia. Os modelos desenvolvidos indicaram boa concordância entre os dados medidos a campo e os resultados simulados, o que significa que ambos os modelos podem ser usados na simulação de novos projetos e arranjos do sistema de ventilação, visando melhor distribuição de ar fresco e qualidade do ar interior. Palavras-chave: Avicultura. Emissão de amônia. Fluidodinâmica Computacional.
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Diante da relevância econômica da produção de frangos de corte para o Brasil e da necessidade de maior conhecimento acerca do comportamento espacial e sazonal de variáveis ambientais em aviários, o presente estudo foi elaborado com o objetivo de contribuir com pesquisas que relacionam a ventilação e o microclima interno, bem como a geração, concentração e emissão de amônia, tendo em vista a otimização do sistema como um todo, para melhoria do bem estar animal e sustentabilidade da atividade. O primeiro capítulo consiste em uma revisão de literatura, que buscou apresentar as etapas de geração de amônia em aviários, desde sua origem até a emissão do gás, abordando também aspectos relacionados a porcentagens e formas de retenção no organismo das aves, bem como a deposição do nitrogênio por frangos na cama. No segundo capítulo foi apresentado um levantamento sobre os principais tipos de ventilação praticados na avicultura, seus componentes e sua importância na criação e produção animal. No terceiro capítulo foi apresentado um diagnóstico da qualidade do ar em aviários de corte comerciais, em função da sazonalidade e de diferentes tipos de resfriamento evaporativo. Os dois aviários em estudo eram equipados com ventilação por pressão negativa, sendo um com sistema de resfriamento por painéis evaporativos, e o outro, resfriamento por nebulização. O diagnóstico foi realizado a partir da análise de características da cama, como umidade, pH e nitrogênio total, além da temperatura e umidade relativa do ar, concentração de amônia e fluxo de emissão pela cama e pelo aviário. Os resultados relacionados à geração e emissão de amônia apresentaram-se mais acentuados no inverno, em comparação ao verão. Valores máximos de concentração de amônia estiveram acima do limite de tolerância especificado pelas normas de segurança. No quarto capítulo foram abordados, por meio de revisão de literatura, os fundamentos da fluidodinâmica computacional (CFD), apresentando conceitos das etapas de desenvolvimento das simulações, além da sua importância em estudos relativos à ventilação e ambiência em instalações para aves. No quinto capítulo, o objetivo foi desenvolver e validar dois modelos tridimensionais de aviários típicos da Zona da Mata Mineira, utilizando CFD, para avaliar o sistema de ventilação em termosdistribuição do fluxo de ar e concentração de amônia. Os modelos desenvolvidos indicaram boa concordância entre os dados medidos a campo e os resultados simulados, o que significa que ambos os modelos podem ser usados na simulação de novos projetos e arranjos do sistema de ventilação, visando melhor distribuição de ar fresco e qualidade do ar interior. Palavras-chave: Avicultura. Emissão de amônia. Fluidodinâmica Computacional.Environment and air quality are crucial to the poultry farming success. Ammonia is one of the main gases generated in aviaries and, when present in high concentrations, it is highly toxic, to both animals and workers. In view of the economic relevance of the poultry sector to Brazil and the need for greater knowledge about the spatial and seasonal behavior of environmental variables in broiler production, this research was prepared with the aim to contribute to research relating ventilation and internal microclimate, as well as such as the generation, concentration and emission of ammonia in order to optimize the system as a whole, to improve animal welfare and the sustainability of the activity. The first chapter consists of a literature review, which presents the stages of ammonia generation in poultry, from its origin to its emission, addressing aspects related to percentages and forms of nitrogen retention in birds and deposition to litter. In the second chapter, a survey is presented on the main types of ventilation practiced in poultry production, their components and their importance. In the third chapter, a diagnosis of air quality in commercial broiler houses is presented, depending on seasonality and different types of evaporative cooling. The two studied aviaries were equipped with negative pressure tunnel ventilation, one with an evaporative pad cooling system, and the other, by misting. Analyses were made on litter characteristics, such as moisture content, pH, and total nitrogen, in addition to building temperature and relative humidity, ammonia concentration and emission from the litter and the broiler house. The results related to the generation and emission of ammonia were more pronounced in winter when compared to summer. Maximum values of ammonia concentration were above the tolerance limit specified by the safety standards. In the fourth chapter, the fundamentals of computational fluid dynamics (CFD) were addressed, through a literature review, presenting concepts of the simulations development stages, in addition to their importance in studies related to ventilation and ambience in installations for poultry. In the fifth chapter, the objective was to develop and validate two three-dimensional models of typical aviaries in the Zona da Mata Mineira, using CFD, to evaluate the ventilation system in terms of airflow distribution and ammonia concentration. The developed models indicated good agreement between the data measured in the field and the simulated results, suggesting thatboth models can be used in the simulation of new designs and arrangements of the ventilation system, aiming at better fresh air distribution and interior air quality. Keywords: Ammonia emission. Computational Fluid Dynamics. Poultry farming.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo á Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)porUniversidade Federal de ViçosaAviários - Aquecimento e ventilaçãoFluidodinâmica computacionalAmônia - EmissãoFrango de corte - CriaçãoAdubos e fertilizantes orgânicos - QualidadeConstruções Rurais e AmbiênciaModelagem CFD para avaliação da ambiência em aviários para frangos de corte com ventilação tipo túnelCFD modeling for evaluation of the environment in broiler houses with tunnel ventilationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisUniversidade Federal de ViçosaDepartamento de Engenharia AgrícolaDoutor em Engenharia AgrícolaViçosa - MG2020-07-31Doutoradoinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:LOCUS Repositório Institucional da UFVinstname:Universidade Federal de Viçosa (UFV)instacron:UFVORIGINALtexto completo.pdftexto completo.pdftexto completoapplication/pdf3208597https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/28342/1/texto%20completo.pdfe2ec1a1876d7f0f46c57a89e0f3e97b8MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://locus.ufv.br//bitstream/123456789/28342/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52123456789/283422021-09-29 07:32:22.56oai:locus.ufv.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://www.locus.ufv.br/oai/requestfabiojreis@ufv.bropendoar:21452021-09-29T10:32:22LOCUS Repositório Institucional da UFV - Universidade Federal de Viçosa (UFV)false
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