Riassunto esame Costruzioni rurali e territorio, Prof. Riva Federica, libro consigliato Costruzioni rurali , Roberto Chiumenti

Costruzione

Dal lat. construc-o -onis, der. di construëre 'costruire'

Realizzazione di un complesso funzionale mediante appositi elementi ordinatamente disposti, uniti, collegati.

Il complesso degli elementi che concorrono alla funzionale realizzazione di una struttura.

Quali costruzioni?

• È importante qualificare le costruzioni con finalità produttive (di esercizio) perché sono quelle che consentono di sostenere il ruolo multifunzionale dell’agricoltura (manutenzione del territorio e mantenimento del paesaggio agricolo).
• Le costruzioni rurali devono tener conto delle caratteristiche del territorio in cui si inseriscono.
• È necessario conoscere il tessuto produttivo agricolo in cui si collocano.

Una semplice ed efficace classificazione delle costruzioni agricole è stata fornita da Weller e Chiappini (1976); secondo questi autori gli edifici rurali si possono suddividere nelle seguenti tre categorie:

• Edifici per la produzione,
• Edifici per la lavorazione dei prodotti,
• Edifici per l’immagazzinamento.

Benessere animale

Il benessere è uno stato generale di buon equilibrio fisico-mentale in cui l’animale si trova in armonia con l’ambiente circostante (Hughes e Duncan, 1988).

• Avvicinare le condizioni di allevamento a quelle naturali.
• Aumentare la produttività riducendo lo stress e migliorando le condizioni ambientali dell’allevamento.

Le cinque libertà

• Libertà dalla sete, dalla fame e dalla malnutrizione (accesso facilitato all’acqua fresca e a un’alimentazione in grado di favorire lo stato di salute e di vigore dell’animale).
• Libertà dal disagio (ambienti adeguati con aree riparate e di riposo).
• Libertà dal dolore e dalle malattie (prevenzione, diagnosi, terapia).
• Libertà di esprimere un comportamento normale (spazio sufficiente, ambienti puliti, compagnia di conspecifici).
• Libertà dallo stress e dalla paura (evitare condizioni di sofferenza mentale degli animali).

Leggi sul benessere animale

• Regole generali sul benessere (Decreto Legislativo 26 marzo 2001, n. 146 “Attuazione della direttiva 98/58 relativa alla protezione degli animali negli allevamenti”).
• Regole specifiche per avicoli, suini, vitelli.

Il proprietario o il custode ovvero il detentore deve adottare misure adeguate per garantire il benessere dei propri animali e affinché non vengano loro provocati dolore, sofferenze o lesioni inutili:

• Ispezione giornaliera.
• Isolamento e cura di malati e feriti.

Libertà di movimento

La libertà di movimento propria dell’animale, in funzione della sua specie e secondo l’esperienza acquisita e le conoscenze scientifiche, non deve essere limitata in modo tale da causargli inutili sofferenze o lesioni.

Fabbricati e locali di stabulazione

• I materiali non devono essere nocivi per gli animali e devono poter essere accuratamente puliti e disinfettati.
• Non ci devono essere spigoli taglienti o sporgenze tali da provocare lesioni agli animali.
• La circolazione dell’aria, la quantità di polvere, la temperatura, l’umidità relativa dell’aria e le concentrazioni di gas devono essere mantenute entro limiti non dannosi per gli animali.
• Gli animali custoditi nei fabbricati non devono essere tenuti costantemente al buio o esposti ad illuminazione artificiale senza un adeguato periodo di riposo.

Mangimi, acqua e altre sostanze

• Alimentazione sana adatta alla loro età e specie.
• Tutti gli animali devono avere accesso ai mangimi ad intervalli adeguati alle loro necessità fisiologiche.
• Tutti gli animali devono avere accesso ad un’appropriata quantità di acqua.

Misura del benessere animale

Bisogna verificare:

• Alimentazione,
• Respirazione,
• Movimento,
• Socializzazione,
• Igiene,
• Salute,
• Assenza di stress.

L’operazione è complessa poiché si deve tener conto:

• Delle condizioni fisiche e igieniche della struttura e delle attrezzature del ricovero;
• Della qualità della conduzione sia della stalla che degli animali in essa alloggiati.

Occorrerà, perciò, effettuare osservazioni e rilevamenti su:

• Animali,
• Ricovero,
• Alimentazione,
• Gestione.

Fattori ambientali

Per ambiente si intende: “insieme dei diversi fattori che hanno peso sulle varie funzioni vitali degli animali ed incidono sulle relative produzioni”.

Fattori più significativi sono:

• Temperatura,
• Umidità dell'aria,
• Velocità dell'aria.

Altri aspetti:

• Presenza di gas nocivi,
• Numerosità animali presenti,
• Spazio per capo,
• Luminosità,
• Polverosità,
• Tipo di pavimentazione e di attrezzature.

Fattori non climatici

A “formare” l'ambiente concorrono numerosi altri fattori non climatici, che ne influenzano le esigenze.

A esempio, la pavimentazione, se con paglia o senza paglia, se asciutta o bagnata, influenza la temperatura critica inferiore (il 20% della superficie corporea dell'animale può essere in contatto col pavimento).

Definizione Treccani Calore

Particolare forma di energia (energia termica) che si trasmette, si trasferisce, si propaga da un punto a un altro di un corpo, da un corpo a un altro, da un sistema a un altro per il solo effetto di una differenza di temperatura.

La temperatura

• È il parametro sul quale si è maggiormente accentrata l'attenzione dei ricercatori e ciò sia per una sua indubbia notevole influenza sulla produzione, sia perché è certamente il parametro più semplice da controllare nel ricovero.
• I livelli di temperatura ottimali sono correlati all'età, alla razza ed al livello alimentare.
• Come noto gli animali allevati, di interesse zootecnico, sono omeotermi; tendono cioè a mantenere costante la temperatura del corpo, grazie ad un complesso sistema di termoregolazione.
• Il sistema di termoregolazione è efficace entro un certo campo di variazione della temperatura esterna al di fuori del quale l'animale non è più in grado di mantenere il suo stato di omeotermia, con situazioni allora di ipo o ipertermia, sino alla morte da freddo o da caldo.
• Il campo di temperature all'interno del quale la produzione di calore è minima, ed è quindi massima l'energia dell'alimento che resta disponibile per la produzione, si indica come zona di termoneutralità, di comfort o di benessere.
• Tale zona di massima produttività, è delimitata dalle temperature critiche inferiore e superiore al di là delle quali l'organismo deve spendere energia aggiuntiva per mantenere l'omotermia.

Modalità di espulsione del calore

Quindi l’animale ha due modi di espellere calore - a seconda delle circostanze:

• Basse temperature favorito calore sensibile.
• Alte temperature favorito calore latente.

L’entità di scambio animale-ambiente dipende dalle resistenze al flusso di calore: es. strato di grasso sottocutaneo.

Bilancio termico

F_mantenimento + F_produzione = F_sensibile + F_latente

Vari fattori quali il livello alimentare, la qualità della dieta, l'età degli animali, le dimensioni corporee, la numerosità del box, il tipo di pavimentazione ed il tipo di ventilazione influenzano i valori delle temperature critiche, per cui, la determinazione delle condizioni ambientali operative ottimali, deve discendere da un esame complessivo del management.

Oltre alla temperatura dell'aria ambiente ha influenza pure il grado della temperatura raggiante (=media delle temperature delle superfici interne dell'edificio).

Quando la temperatura raggiante media è pressoché eguale a quella dell'aria, circa il 40-50% del calore è ceduto sotto forma di radiazioni elettromagnetiche; è quindi molto importante che i valori di queste due temperature siano il più vicini possibile; ciò si ottiene realizzando ricoveri “pesanti” e ben coibentati.

Umidità

• È il primo indice che, in situazione invernale, ci fornisce indicazioni sulla corretta ventilazione del ricovero. Infatti, l'eliminazione del vapore acqueo emesso dagli animali con la respirazione si effettua tramite il ricambio dell'aria.

Umidità elevata

• In presenza di basse temperature contribuisce ad aumentare le perdite di calore corporeo peggiorando l'azione protettiva dei peli ed aumentando la conducibilità.
• In presenza di alte temperature rende difficile lo smaltimento del calore corporeo per evaporazione che, proprio alle alte temperature, trova in questa forma la via più efficace per consentire la termoregolazione.

Umidità bassa

• È egualmente da evitare sia perché, come vedremo più avanti, può essere in relazione a notevoli sprechi energetici, sia per l'aumento di polverosità che si può avere in ambiente.
• Valori ottimali dell'umidità relativa si possono considerare dal 60% all'80%.

Velocità dell'aria

• Anche questo è un fattore i cui effetti sono strettamente correlati alla temperatura. L'aumento della velocità dell'aria comporta un aumento delle perdite di calore (per convezione) dal corpo dell'animale.

Gas nocivi

• I principali contaminanti gassosi che si producono nel metabolismo animale e nella fermentazione delle sostanze organiche, in particolare deiezioni sono:
• Anidride carbonica (CO₂)
• Ammoniaca (NH₃)
• Acido solfidrico (H₂S)

Anidride carbonica (CO₂)

È un gas asfissiante proveniente dalla respirazione e dalla degradazione della SO, è un gas più pesante dell’aria, tende a distribuirsi nella basse del ricovero, zona dove si trovano gli animali.

Ammoniaca (NH₃)

È un gas irritante dell’odore acre e forte che proviene dalla degradazione delle sostanze azotate, in particolare dalle urine. È un gas più leggero dell’aria, quindi tende a distribuirsi nella parte alta del ricovero. L’ammoniaca è costantemente presente nei ricoveri soprattutto nelle porcilaie. Molto solubile in acqua, avvertibile in caso di lavaggio. È captata dalla mucose e dal primo tratto respiratorio con effetto tossico.

Acido solfidrico (H₂S)

È un gas incolore, con odore sgradevole prodotto velenoso che provoca morte improvvisa se si lavorano i liquami in modo improprio. È legato alla miscelazione dei liquami: a bassa concentrazione è avvertibile, ma a 30 – 40 ppm è in grado di bloccare il senso dell’olfatto. La liberazione di H₂S e il successivo avvelenamento sono molto rapidi per cui occorre compiere queste operazioni con le dovute precauzioni.

Polveri negli allevamenti

In particolare suinicoli c’è la produzione di una miscela di particelle di mangime, batteri, cellule epiteliali, peli, muffa, polline, moscerini.

La polvere in funzione del diametro delle particelle si divide in:

• Frazione respirabile fino a 5 micrometri
• Frazione toracica tra 5 a 10 micrometri

Fattori non climatici

A “formare” l'ambiente concorrono numerosi altri fattori, non climatici, che ne influenzano le esigenze.

A esempio, la pavimentazione, se con paglia o senza paglia, se asciutta o bagnata, influenza la temperatura critica inferiore (il 20% della superficie corporea dell'animale può essere in contatto col pavimento).

Scopo del controllo ambientale

Il primo scopo del controllo ambientale esercitato dal ricovero è quello di mantenere la situazione microclimatica interna a livelli accettabili per l’animale indipendentemente dalle condizioni esterne. Vi sono flussi di calore all’interno:

• Animali e riscaldamento
• Scambi di calore da e verso l’esterno: radiazione solare, perdite di calore e la ventilazione

Per realizzare questo obiettivo occorre che all’interno dell’edificio si realizzi una condizione di equilibrio termico.

La temperatura all’interno dell’edificio è di norma superiore all’esterno. Per comprendere il bilancio termico occorre esaminare le componenti del bilancio termico.

Operiamo una semplificazione non considerando il contributo della radiazione solare che è variabile tra estate e inverno e nelle diverse ore della giornata e di notte. Attraverso le pareti passa un flusso di calore che è inversamente proporzionale all’isolamento termico.

L'isolamento termico

• È la capacità che hanno gli elementi di tamponamento e copertura del ricovero di limitare gli scambi di calore tra l'interno e l'esterno
• Dipende dalle caratteristiche isolanti dei materiali impiegati nella costruzione e dalla cura posta nell'evitare zone non isolate (ponti termici)

Coefficiente di trasmissione termica globale

U = è il flusso di calore che attraversa un m² di parete, in un'ora, per ΔT = 1°C; si misura in W/m²°C.

Um = media ponderale degli U di tutte le superfici esposte dell'edificio.

Componenti:

• La trasmissione termica dall’aria interna all’elemento costruttivo:
• Coefficiente di trasmissione termica o coefficiente liminare interno hi.
• Il flusso termico all’interno di un elemento costruttivo funzione della conducibilità termica λ dei singoli materiali di costruzione.
• La trasmissione termica dall’elemento costruttivo all’aria esterna:
• Coefficiente di trasmissione termica o coefficiente liminare esterno he.

Il coefficiente liminare esprime il passaggio di calore per convezione tra aria e la parete e si considera costante in fase di progettazione di massima. Il coefficiente liminare esprime la trasmissione termica dall’aria interna all’elemento costruttivo.

Spessore

Se è elevato si oppone al flusso di calore, è un elemento di progetto.

• λ = coefficiente di conducibilità termica (W/m °C): è il flusso di calore che passa da un metro quadro di superficie di un materiale con un metro di spessore (quindi m² e m si semplificano!).
• U è una conducibilità, mentre i singoli termini sono delle resistenze. Quindi sommiamo le resistenze al passaggio di calore. Il reciproco è la conducibilità (questa formula è analoga in fisica all’elettricità).

Con materia prima si definisce una sostanza reperibile in natura che con una lavorazione può originare un materiale di costruzione. Alcuni elementi come i metalli sono fortemente conduttivi. Poi ci sono gli elementi che vanno da 0.5 a 2 che non sono buoni isolanti. Se un materiale ha un valore lambda molto basso è un ottimo coibente. Questa tabella fornisce anche un’altra informazione: la densità in kg per m³. Se teniamo l’acqua come riferimento (1000 kg per m³) vediamo che molti elementi sono più pesanti: acciaio 8 volte peso dell’acqua, e altri esempi di prima parte tabella. Nella seconda parte dove ci sono gli isolanti sono molto più leggeri. Occorre coniugare queste due caratteristiche per ottenere le migliore caratteristiche dell’edificio.

I calcoli devono essere realizzati usando come unità di misura il metro per i materiali W/m²°C. Importante: nei calcoli riportare almeno 4 decimali e nel risultato finale 2 decimali.

Calcolo della temperatura interna ed esterna

Temperatura interna = 20°C

Temperatura esterna = 2°C

ΔT = 18°C

Superficie parete (3m H x 5m L) = 15 m²

Flusso di calore che passa attraverso la parete: Φ_e = 2,43 W/m² °C * 15 m² * 18°C = 661,5 W

Cioè per mantenere una temperatura interna di 20 °C (ipotizzando che altre pareti non abbiano scambi di calore con esterno) dovremo fornire 661,5 * 24 = 15876 Wh = 15,876 kWh - 15,876*0,2 = 3,2 euro/giorno (Energia elettrica costa circa 0,2 euro per kWh).

Potenza delle stufe

Le stufe arrivano a 2000W, un ferro da stiro è sui 1000 – 1500 W un phon 800 – 1000W. Il W esprime un flusso istantaneo. Finora abbiamo considerato gli elementi del nostro edificio esposti all’esterno in contatto con l’aria esterna. Il pavimento è in contatto diretto o attraverso un vespaio con il suolo, che ha temperature diverse da quelle dell’aria esterna. Quindi il comportamento del flusso di calore sarà diverso. Per il pavimento si considera il perimetro anziché la superficie in quanto i più cospicui scambi termici avvengono nella fascia perimetrale dell'edificio.

La trasmissione del calore attraverso il pavimento avviene prevalentemente sul perimetro esposto. Per calcolare il valore di U del pavimento si può usare una relazione empirica, valida per pavimenti con superficie maggiore di 25 m²:

U_p = 0.05 + 1.65 * (S/P) - 1 - 0.6 * (S/P)^-2

Dove: S è la superficie del pavimento; P è la somma della lunghezza dei lati esposti.

Calcolo di U medio di un edificio

Ai fini della valutazione del bilancio termico di un edificio è utile calcolare il valore medio del valore del coefficiente di trasmissione del calore (U). Tale valore medio (U_m) si ottiene dalla media dei coefficienti dei singoli elementi della struttura ponderata rispetto alle superfici degli elementi stessi.

Riscaldamento degli ambienti

Il riscaldamento artificiale consiste nell'immissione, all'interno dell'ambiente, di calore (prodotto dalla combustione di materiali organici o minerali) per consentire l'innalzamento della temperatura a livelli tali da ridurre al minimo la produzione di calore metabolico. Ciò si traduce in un incremento degli indici di conversione degli alimenti e in un miglior uso dell'alimento. Non sempre il riscaldamento è necessario: ad esempio, se vi è della lettiera di paglia, e se vi è alta concentrazione di animali di massa elevata (porcilaie da ingrasso o stalle per bovini). Il riscaldamento è, invece, necessario negli allevamenti suinicoli (localizzato nelle sale parto e diffuso nei locali per lattazione).