Compost bedded pack barns system and computational simulation of airflow through naturally ventilated reduced model

• Autor(a) principal: Damasceno, Flávio Alves
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: http://locus.ufv.br/handle/123456789/726
• topic: Rural buildings; Dairy Cattle; Construções rurais; Bovino de leite; CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA

Galpões com sistema cama em compostagem (CBP) têm recebido maior atenção como um sistema de criação alternativo para gado leiteiro por ser constituído de uma área de descanso aberta e coberta utilizada como cama serragem onde o composto é ativado e aerado por agitação a fim de manter um processo de compostagem ativo. Sendo assim, a investigação sistemática das principais práticas de manejo das operações de produção de leite empregando-se serragem verde ou seca nos compostos de instalações do tipo CBP no estado de Kentucky (USA) tem demonstrado ser de grande interesse econômico e ambiental. O presente trabalho teve como objetivos principais: a) Sumarizar os dados do composto da cama, dimensão das instalações e determinar os principais fatores interativos para o sucesso do composto da cama a partir de métodos qualitativos e quantitativos; b) Sumarizar a capacidade de retenção de água do composto da cama (WHC) e comparar dos teores de umidade encontrados com a WHC, a fim de determinar a influência da umidade sobre o composto da cama; c) Desenvolvimento de equações de previsão para propriedades térmicas em composto de cama em função de varias combinações de teor de umidade, compactação e tamanho de partícula; e d) Desenvolvimento de um modelo em três dimensões em dinâmica de fluídos computacional (CFD) de instalações em compostagem com projetos alternativos de cumeeira e demonstração visual do impacto do fluxo do ar sobre a estrutura. Dados para realização deste estudo foram coletados em 42 instalações CBP, distribuídos através do estado de Kentucky, entre outubro de 2010 e março de 2011. Estas informações foram usadas para descrever o esboço e as dimensões das instalações, identificar as práticas de manejo e caracterizar o material de compostagem da cama quanto ao teor de umidade, capacidade de retenção de água (WHC), tamanho da partícula, propriedades térmicas, entre outros parâmetros. A média de tamanho do rebanho encontrado nesse estudo foi de 90 vacas com proporção de 6,8% de Jersey, 72,7% de Holstein e 20,5% de mistura destas raças. A média das dimensões das camas de compostagem foram 49,1 m (comprimento) e 21,9 m (largura). A maioria destas instalações tinham corredores de alimentação e acesso de veículos, cumeeiras do tipo overshot (com um dos lados ultrapassado) e frequência de orientação de NE para SO, serragem verde, seca ou mista como materiais mais comuns da cama, preparo da cama por aeração mecânica a profundidade menores do que 0,25 m e carga de material fresco adicionado a cada uma ou cinco semanas, variando por estação do ano, condições climática, tamanho da instalação e densidade animal. As temperaturas dos compostos das camas tenderam ser menores em instalações que utilizaram serragem verde. A umidade média do material da cama foi de 59,0% (b.u.), variando de 36,3% a 71,8%. A comparação da distribuição percentual do peso (massa) nas fracões de tamanho de partícula revelou que esses materiais de compostagem da cama encontrados nas instalações CBP foi muito diferentes. Assim, a média do índice de finura (p < 0.05) foi a porcentagem de peso mais alta (30.1%) nas amostras estudadas. WHC aumentou com o aumento de partículas finas. O maior valor de densidade aparente da cama foi 3,6 vezes maior que o menor valor de densidade aparente encontrado. Em geral, a condutividade térmica aumentou com aumento do tamanho da partícula, enquanto a resistividade térmica diminuiu com o aumento do tamanho da partícula. Uma tendência de aumento na condutividade térmica foi ainda observada com o aumento no conteúdo de umidade e grau de compactação estática e dinâmica para todos os materiais de compostos testados. Por outro lado, uma tendência de aumento na resistividade térmica do composto da cama foi observada com a diminuição do conteúdo de umidade e do grau de compactação estática e dinâmica. Os materiais da cama sempre mostraram presença de bactérias, sendo que as contagens de Coliformes não estavam presentes em instalações que possuíam compostos com temperaturas mais elevadas e as contagens Coliformes, E. coli, Bacilo e Estreptococos foram maiores nas instalações que apresentaram menores teores de umidade. O desenvolvimento do modelo em CFD permitiu uma boa concordância com medições experimentais e foi capaz de identificar os efeitos do fluxo de ar através da estrutura em instalações CBP com diferentes tipos de cumeeiras. Os resultados dos modelos CFD mostraram que a melhor tipo de telhado e direção do vento no durante o periodo de inverno foi observado em cumeeira aberta com chaminé (ORC) e oeste para leste, respectivamente.