Un modelo paramétrico para la tasa de intercambio de aire local de granjas ventiladas naturalmente
Autores: Doumbia, E. Moustapha; Janke, David; Yi, Qianying; Prinz, Alexander; Amon, Thomas; Kriegel, Martin; Hempel, Sabrina
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Un modelo paramétrico para la tasa de intercambio de aire local de granjas ventiladas naturalmente
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Establos de ganado lechero
Emisión de amoníaco
Gases de efecto invernadero
Tasa de intercambio de aire
Dinámica de fluidos computacional
Flujo de convección
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
Con un número creciente de establos lácteos ventilados de forma natural (NVDBs), se espera que las emisiones de amoníaco y gases de efecto invernadero al entorno circundante aumenten también. Es muy desafiante determinar con precisión la cantidad de gases liberados por un NVDB en la granja. Además, las opciones de control para el microclima con el fin de aumentar el bienestar animal son limitadas en un NVDB en la actualidad. Ambos problemas se deben a la complejidad del microambiente del NVDB, que está sujeto a fluctuaciones temporales (como la dirección del viento y la temperatura) y espaciales (como las aberturas y los animales que actúan como obstáculos al flujo de aire). La tasa de intercambio de aire (AER) es una de las entidades de evaluación más valiosas, ya que está directamente relacionada con la tasa de emisión de gases y el bienestar animal. En este contexto, nuestro estudio determinó las AER generales y locales de los NVDB de diferentes formas bajo diversas condiciones de flujo de aire. Trabajos anteriores identificaron los principales parámetros influyentes para la AER general y los vincularon matemáticamente para predecir la AER del establo en su conjunto. El presente estudio de investigación es una continuación y extensión de estudios anteriores sobre la determinación de la AER. Proporciona nuevas perspectivas sobre la influencia de los regímenes de flujo de convección. Además, avanza en la precisión al determinar las AER locales, dependiendo de la posición del volumen considerado dentro del establo. Después de ejecutar varias simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD), utilizamos la herramienta estadística de modelado lineal general para identificar relaciones cuantitativas entre la AER y los siguientes cinco parámetros influyentes, la relación longitud/anchura del establo, la configuración de las aberturas laterales, la temperatura, magnitud y dirección entrante del flujo de aire. El trabajo tuvo éxito al tener en cuenta la temperatura como un parámetro influyente adicional en el modelo y, por lo tanto, por primera vez, al analizar el efecto de los diferentes tipos de convección de flujo en este contexto. Las ecuaciones resultantes predicen la AER del establo con un coeficiente de determinación igual a 0.98 y las AER locales con una media de alrededor de 0.87. Los resultados avanzan un paso más en la determinación precisa de la AER de NVDB y, por lo tanto, son de importancia fundamental para una comprensión mejor y más profunda de la interacción entre las fuerzas impulsoras de la AER en NVDB.
Descripción
Con un número creciente de establos lácteos ventilados de forma natural (NVDBs), se espera que las emisiones de amoníaco y gases de efecto invernadero al entorno circundante aumenten también. Es muy desafiante determinar con precisión la cantidad de gases liberados por un NVDB en la granja. Además, las opciones de control para el microclima con el fin de aumentar el bienestar animal son limitadas en un NVDB en la actualidad. Ambos problemas se deben a la complejidad del microambiente del NVDB, que está sujeto a fluctuaciones temporales (como la dirección del viento y la temperatura) y espaciales (como las aberturas y los animales que actúan como obstáculos al flujo de aire). La tasa de intercambio de aire (AER) es una de las entidades de evaluación más valiosas, ya que está directamente relacionada con la tasa de emisión de gases y el bienestar animal. En este contexto, nuestro estudio determinó las AER generales y locales de los NVDB de diferentes formas bajo diversas condiciones de flujo de aire. Trabajos anteriores identificaron los principales parámetros influyentes para la AER general y los vincularon matemáticamente para predecir la AER del establo en su conjunto. El presente estudio de investigación es una continuación y extensión de estudios anteriores sobre la determinación de la AER. Proporciona nuevas perspectivas sobre la influencia de los regímenes de flujo de convección. Además, avanza en la precisión al determinar las AER locales, dependiendo de la posición del volumen considerado dentro del establo. Después de ejecutar varias simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD), utilizamos la herramienta estadística de modelado lineal general para identificar relaciones cuantitativas entre la AER y los siguientes cinco parámetros influyentes, la relación longitud/anchura del establo, la configuración de las aberturas laterales, la temperatura, magnitud y dirección entrante del flujo de aire. El trabajo tuvo éxito al tener en cuenta la temperatura como un parámetro influyente adicional en el modelo y, por lo tanto, por primera vez, al analizar el efecto de los diferentes tipos de convección de flujo en este contexto. Las ecuaciones resultantes predicen la AER del establo con un coeficiente de determinación igual a 0.98 y las AER locales con una media de alrededor de 0.87. Los resultados avanzan un paso más en la determinación precisa de la AER de NVDB y, por lo tanto, son de importancia fundamental para una comprensión mejor y más profunda de la interacción entre las fuerzas impulsoras de la AER en NVDB.