Study of reduced models destined to the prediction of environmental thermal parameters in agricultural facilities

O uso de modelos reduzidos tem sido uma alternativa para a avaliação do desempenho térmico de edificações. A sua utilização requer entretanto o entendimento claro dos princípios de similitude que regem a relação entre o protótipo e o modelo. Considerando a importância do uso de modelos reduzidos no estudo do conforto térmico na criação de aves, desenvolveu-se este trabalho com os objetivos de: a) determinar as relações necessárias para que o comportamento dos parâmetros de conforto térmico de uma instalação em escala natural possa ser determinada a partir das observações em um modelo reduzido; e b) testar em um galpão de criação de frangos de corte e três modelos reduzidos, a validade das relações propostas e determinar a escala de redução ideal para este tipo de experimento. A pesquisa foi realizada utilizado um galpão de recria de aves como protótipo e três modelos reduzidos, nas escalas de 1:4, 1:8 e 1:12. Para a análise dimensional foram selecionadas dez variáveis que influenciam o fenômeno, utilizando o índice de temperatura de globo negro e umidade (ITGU) como indicador do ambiente térmico. Utilizando o teorema π de Buckingham, foram determinados os seis termos π necessários para estabelecer a similaridade de comportamento e estabelecidas as condições de operação e de construção dos modelos reduzidos. Foram registradas as temperaturas de bulbo seco, bulbo úmido, globo negro, velocidade do ar e radiação solar global. Com base nestes dados, foram calculados os ITGUs necessários, os valores dos seis termos π para o protótipo e os modelos, e. os fatores de distorção α e o fator de predição δ., Considerando os resultados obtidos neste experimento, conclui-se que as distorções existentes nos modelos praticamente não influenciaram o fator de predição, podendo este ser considerado igual a unidade . Para as condições de operação e critérios de projeto estabelecidos conforme metodologia proposta, utilizando o ITGU como índice térmico ambiental de instalações agrícolas, é possível predizer as condições térmicas ambientais em um protótipo a partir de modelos reduzidos de até 12 vezes.The use of reduced models has been an option to evaluate the thermical performance of buildings. However its use demands a clear understanding of the resemblance principles on which the relation of the prototype and model are based. Considering the importance of the use of reduced models to the study of thermical confort on the breeding of poultry, this work has been developed the following objectives: a) determine the necessary relations to make possible the behavior of thermical comfort parameters on an installation in natural scale could be determined by the observation of a reduced model; and b) test on a poultry breeding facility and on three reduced models the validity of the relations that had been proposed and to find the ideal scale to this kind of experiment. The research was done using a poultry facility as prototype and three reduced models on scales 1:4, 1:8 e 1:12. To the dimensional analysis ten variables were chosen that had influence on the phenomenon, using the black globe temperature and humidity index (ITGU) as a indicative of thermical environment. Using Buckingham's π theorem it was possible to find the six necessary π terms to establish the similarities of behavior and the conditions to operate and to build the reduced models. The temperatures of dry bulb, wet bulb and black globe, air velocity and solar radiation. Based on these data were calculated the necessary ITGUs, the values of the six π terms, the distortion factor α and the prediction factor δ. Considering the results of this experiment it was seen that the existing distortions on the models practically had not interfered on the prediction factor and it can be consider equal to the unity . To operation conditions and project established criteria as the proposed methodology, using the ITGU as thermical environmental index on agricultural installations it is possible to predict the thermical environmental conditions of prototypes based on models 12 times smaller