Evaluación de alternativas en las instalaciones avícolas de pollos de carne para la mejora de las condiciones de confort de los animales

Abstract

The demand for chicken meat consumption increases worldwide. Particularly, intensive breeding increases the need for a controlled environment, in order to maintain thermal comfort and productive efficiency. For this reason, the present thesis is an exploratory analysis of the environmental factors involved in animals comfort and in the use of Computational Fluid Dynamics (CFD) in farms. The Star CCM+ commercial code has been used for this purpose. This computational software has been used to represent the effect of the change of the constructive elements in tunnel type farms buldings, based on the parameters of comfort in climatic conditions considered as summer and winter. The proposed numerical modeling has been validated with experimental data for speed and temperature in a tunnel type ship with constant heat source. With the detailed information of the environmental factors involved in the productive and physiological behavior of the animal, values of comfort range were established for speed, temperature and temperature and speed indexes. To identify the microclimatic imbalances inside the farm, the computational fluid mechanics code analyzes the different characteristics of the building that can influence the solutions at the animal level, making an analysis on how the different authors have used these type of computational tools to validate their credibility. Knowing the diversity of farms analyzed with CFD, in the second chapter the model tunnel building is modeled, with different structural elements and heat flow of the animals in the soil. In this case, the velocity, temperature and temperature and velocity distribution are analyzed, showing the effect of the different locations of the fans and the distribution of windows at the animal level. With this previous analysis and characterization of the tunnel-type ship, a section of a private tunnel spacecraft, in the Laboratorio de Simulación Ambiental (ICTA), with two constant velocity flows, three heat sources and different window heights, Observing between the measured and the simulated an important degree of homogeneity of the speed and temperature results, based on the average quadratic errors when measured and modeled velocities and temperatures are compared. The virtual simulations with CFD are verified as close to reality, furthermore, theyallow to define ventilation strategies for different seasons of the year.

La demanda del consumo de carne de pollo incrementa a nivel mundial. Particularmente, en la crianza intensiva se incrementa la necesidad de tener un ambiente controlado para mantener el confort térmico y la eficiencia productiva. Por ello en la presente tesis se realiza un análisis exploratorio de los factores ambientales que intervienen en el confort de las aves y el uso de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD por sus siglas en inglés) en granjas. Se ha utilizado para ello el código comercial Star CCM+. Este análisis computacional se ha utilizado para representar el efecto del cambio de los elementos constructivos en naves tipo túnel sobre los parámetros de confort en condiciones climáticas consideradas como de verano e invierno. Se ha validado la modelación numérica propuesta con datos experimentales para la velocidad y temperatura en una nave tipo túnel con fuente de calor constante. Con la información detallada de los factores ambientales que intervienen en el comportamiento productivo y fisiológico del animal, se establecieron valores de rango de confort para la velocidad, temperatura e índices de temperatura y velocidad. Para identificar los desequilibrios microclimáticos dentro de la granja, el código de la mecánica de fluidos computacional analiza las diferentes características del edificio que pueden influir a nivel del animal, realizando un análisis sobre cómo los diferentes autores han utilizado este tipo de herramientas computacionales para validar su credibilidad. Conociendo la diversidad de granjas analizadas con CFD, en el segundo capítulo se modeliza la nave túnel con diferentes elementos estructurales y flujo de calor de los animales en el suelo. Se analiza en este caso la distribución de velocidad, temperatura e índice de temperatura y velocidad, observándose el efecto que tiene a nivel del animal la diferente ubicación de los ventiladores y distribución de ventanas. Con este análisis previo y caracterización de la nave tipo túnel se valida en escala real una sección de una nave túnel particular, sita en el Laboratorio de Simulación Ambiental del ICTA, con dos flujos de velocidad constante, tres fuente de calor y distintas alturas de ventana, observándose entre lo medido y simulado un importante grado homogeneidad de los resultados de velocidad y temperatura, basándose en los errores cuadráticos medios cuando se comparan velocidades y temperaturas medidas y modeladas. Se comprueba así que las simulaciones virtuales con CFD se aproximan a la realidad y que permiten definir estrategias de ventilación para diferentes estaciones del año.

El consum de carn de pollastre s'incrementa a nivell mundial. Particularment, en la criança intensiva s'incrementa la necessitat de tenir un ambient controlat per mantenir el confort tèrmic i l'eficiència productiva. Per això en la present tesi es realitza una anàlisi exploratòria dels factors ambientals que intervenen en el confort de les aus i l'ús de la Dinàmica de Fluids Computacional (CFD per les seves sigles en anglès) en granges. S'ha utilitzat per a això el codi comercial Star CCM+. Aquesta anàlisi computacional s'ha utilitzat per representar l'efecte del canvi dels elements constructius en naus tipus túnel sobre els paràmetres de confort en condicions climàtiques considerades com d'estiu i hivern. S'ha validat la modelació numèrica proposta amb dades experimentals per a la velocitat i temperatura en una nau tipus túnel amb font de calor constant. Amb la informació detallada dels factors ambientals que intervenen en el comportament productiu i fisiològic de l'animal, es van establir valors de rang de confort per a la velocitat, temperatura i índexs de temperatura i velocitat. Per identificar els desequilibris microclimàtics dins de la granja, el codi de la mecànica de fluids computacional analitza les diferents característiques de l'edifici que poden influir a nivell de l'animal, realitzant una anàlisi sobre com els diferents autors han utilitzat aquest tipus d'eines computacionals per validar la seva credibilitat. Coneixent la diversitat de granges analitzades amb CFD, en el segon capítol es modelitza la nau túnel amb diferents elements estructurals i flux de calor dels animals a terra. S'analitza en aquest cas la distribució de velocitat, temperatura i índex de temperatura i velocitat, observant l'efecte que té a nivell de l'animal la diferent ubicació dels ventiladors i distribució de finestres. Amb aquesta anàlisi previ i caracterització de la nau tipus túnel es valida en escala real una secció d'una nau túnel particular, situada al Laboratori de Simulació Ambiental de l'ICTA, amb dos fluxos de velocitat constant, 3 font de calor i diferents altures de finestra, observant entre el mesurat i la simulacio un important grau d¿homogeneïtat dels resultats de velocitat i temperatura, basant-se en els errors quadràtics mitjans quan es comparen velocitats i temperatures mesures i modelades. Es comprova així que les simulacions virtuals amb CFD s'aproximen a la realitat i que permeten definir estratègies de ventilació per a diferents estacions de l'any.