Resumo: Este trabalho propôs analisar a distribuição de temperatura e velocidade do ar em um aviário utilizando a fluidodinâmica computacional e experimentalmente por meio de um sistema de medição utilizando o Arduino. Este sistema de medição foi utilizado posteriormente para validação dos dados obtidos qualitativamente e quantitativamente das simulações computacionais. Este trabalho foi realizado em uma unidade de criação de aves de corte em uma propriedade particular no Noroeste do Estado do Paraná, na cidade de Cianorte. A construção está instalada no sentido leste-oeste, com dimensões de 160 m de comprimento e 15 m de largura de seu interior. A avaliação da distribuição espacial da temperatura do ar (em graus celsius) no interior do ambiente contido foi avaliada por meio da medição com sensores termoresistivos acoplados a higrômetros capacitivos digitais instalados formando uma malha, com espaçamento de 3,0 m e 25,0 m em uma altura de 0,5 m do solo, constituindo um arranjo de 20 pontos de amostragem. A comunicação, tratamento e armazenagem de dados foram elaboradas através da criação de um sistema utilizando a plataforma Arduino e o software matemático Scilab. Buscou-se o menor custo para o desenvolvimento desse sistema com uma flexibilidade importante no uso da quantidade de sensores e o tipo do mesmo, analógico ou digital. Por meio desse sistema de medição,também foram coletadas medidas da saída e entrada de ar com sensores de temperatura e pressão, necessárias para definir condições de contorno, ou mesmo uma verificação da consistência dos dados teóricos. Além disso, para medidas de dados meteorológicos desenvolveu-se um sensor para obter a direção e velocidade em 2D do ar a 5 m de altura do solo, no qual é complementado com sensor higrômetro e barômetro instalado. Este sistema conseguiu obter dados a cada 1 minuto para somente uma leitura de cada sensor. Para fins de complementar a validação da simulação foram coletados dados utilizando um anemômetro portátil no mesmos locais de posicionamento dos sensores de amostragem de temperatura e umidade. A análise fluidodinâmica computacional foi realizada pelo pacote de código ANSYS Fluent e gerador de malha ANSYS Meshing. Com dados dos equipamentos, correlações da literatura e os dados obtidos pelas medições, utilizou-se as capacidades de modelagem do pacote CFD para obter um equacionamento e solução com a finalidade de prever a distribuição de temperatura. Estes dados foram colocados em contraponto pelo cálculo do erro entre dados simulados de medidos e visualmente por meio de perfis obtidos pelo software Scilab. Observou-se erros toleráveis para as simulações em diferentes condições de contorno empregadas em relação ao movimento do ar. Após simulação de casos com a configuração utilizada na unidade de produção e verificados os erros desses casos, a utilização do fluxo de calor como condição de contorno gerou o menor erro para a previsão da distribuição da temperatura, com isso ela foi escolhida pelo autor para simular casos de configuração de equipamento e construção distintas da atual.
Abstract: In this work it has been proposed to analyze the temperature distribution in a poultry using computational fluid dynamics and experimentally using a measurement system with the Arduino. This measurement system was later used for validation of data obtained qualitatively and quantitatively of computer simulations. This work was carried out in a broiler building at a private farm in the state of Paraná Northwest in the city of Cianorte. Construction is installed on the east-west direction, with dimensions of 160 m long and 15 m wide within. The assessment of the spatial distribution of the air temperature (in degrees centigrade) within the contained environment was evaluated by measurement with thermoresistance sensors coupled to digital capacitive hygrometer installed in a grid pattern with spacing of 3.0 m and 25.0 m and height of 0.5 m above the ground, constituting an arrangement of 20 sampling points. The communication, processing and storage of data have been done by creating a system using the Arduino platform and the mathematical software Scilab. The lowest cost to develop this system with a large flexibility for use and the number of sensors of the same type, analog or digital was sought. Through this measurement system, also the input and output of air with temperature sensors and pressure measurements were necessary to set boundary conditions, or even a check on the consistency of theoretical data. Moreover, for meteorological measurements developed a sensor for the direction and speed of air in 2D to 5 m above the ground, which is complemented with hygrometer installed sensor and barometer. This system could obtain data every 1 minute for only one reading for each sensor. In addition to the purpose of the validation of simulation data were collected through a portable anemometer on the same local positioning of temperature and humidity sensors sampling. Computational fluid dynamics analysis was performed by ANSYS Fluent code package and mesh generator ANSYS Meshing. Using data from the equipment, correlations from literature and the data obtained by the measurements has been used on CFD package modeling capabilities equation and to obtain a solution with the purpose of predicting the temperature distribution. These data were placed in counterpoint by calculating the error between simulated data and measured visually through profiles obtained by the Scilab software. It was observed tolerable errors for the simulations in different boundary conditions employed in relation to the movement of air. After the simulation cases with the configuration used on the farm and checked the error of those cases. The boundary condition used with less error was chosen by the author to simulate cases of equipment and different arragements from the current building configuration. |
