Avaliação do consumo energético em aviários dark house, com e sem isolamento térmico

Avanços tecnológicos na avicultura brasileira nas últimas décadas foram decisivos para que o segmento se consolidasse como um dos mais competitivos no setor agroindustrial.

Segundo a Associação Brasileira de Proteína Animal – ABPA (2019), a avicultura de corte brasileira ocupou, em 2018, a primeira posição mundial em exportações e a segunda em produção de carne de frango. Colocação que garante cerca de 9% das exportações do país, gerando mais de dois milhões de empregos diretos e indiretos.

Apenas no ano de 2018 o Brasil exportou um volume total de 4.101 milhões de toneladas de carne de frango, no valor de US$ 6.571 bilhões. O estado do Paraná beneficiou cerca de 4.56 milhões de toneladas de carne de frango, representando 35.47% dos abates de frango no país, ao passo que a produção total nacional de carne de frango atingiu 12.86 milhões de toneladas de no ano de 2018.

INVESTIMENTOS

Melhorias genéticas, investimentos em tecnologia, cuidados voltados para a sanidade, nutrição, ambiência e melhor qualidade de manejo justificam esta liderança e expressam o potencial produtivo nacional.

A importância econômica do setor define aspectos como a preocupação com os parâmetros de ambiência envolvidos na produção, pois um ambiente inadequado proporciona uma queda de produção e qualidade da carne, gerando consequentemente, prejuízos ao produtor (Souza, 2005).

Ano a ano, o ambiente e os equipamentos para produção de aves de corte sofrem alterações, principalmente pela preocupação em desenvolver aviários adequados à criação das aves, especialmente sob o aspecto térmico e de qualidade de manejo.

Assim, os aviários vêm se adaptando e modernizando-se com o uso de equipamentos e sistemas que proporcionam uma melhor automação e controle da produção, como o uso de exaustores, sistemas de aquecimento, painéis evaporativos e sistemas de controle do ar e temperatura.

Investimentos em tecnologia e melhoria dos sistemas de produção podem ser identificados no modelo Dark House, que possui um controle artificial dos parâmetros térmicos durante o período de produção, o qual permite maior adensamento, consequentemente, maior produção por lote.

DESAFIO

O que preocupa é a automação deste modelo de confinamento, que utiliza equipamentos para o manejo e conforto ambiental, demandando um maior consumo de energia na produção.

Segundo o United States Department of Agriculture – USDA (2019), em 2020, o cenário brasileiro de produção de frango de corte deverá crescer cerca de 2.5%.

Esta expectativa de produção para a avicultura brasileira implica na previsão de aumento de demanda por energia elétrica para produção.

O desafio está na definição de um modelo de edificação capaz de proporcionar melhores condições ambientais frente ao manejo e às características climáticas, que atendam aos parâmetros de sustentabilidade, conservação e racionalização de energia, buscando contribuir para uma redução no consumo, sob influência de questões econômicas e ambientais do mercado.

ESTUDO

O objetivo geral deste estudo foi avaliar:

• o consumo de gás e o desempenho animal quanto à mortalidade e eliminação;
• consumo de água e ração; e
• ganho de peso

As avaliações foram desenvolvidas em dois aviários Dark House (sendo um convencional e um com isolamento térmico em poliestireno extrudado – XPS), posicionados lado a lado com um afastamento de 20 metros entre si, orientados no sentido Norte-Sul e situados no município de Palotina, no extremo oeste do estado do Paraná.

O clima da região, segundo classificação de Köppen (1948) denomina-se de Subtropical (Cfa), sem estações secas bem definidas. Gardim (2008) relata que a umidade relativa do ar se situa entre 70 e 81%, com temperaturas médias de 21ºC e precipitação média anual de 1400 a 1500 mm.

AVIÁRIO DARK HOUSE CONVENCIONAL (DHC)

O aviário Dark House Convencional (DHC) possui:

• 15 m de largura x 150 m de comprimento (2.250 m² de área) e pé-direito de 2,60 m.
• As faces norte e sul possuem vedação em chapas de alumínio e as faces leste e oeste com cortina em polietileno na cor preta internamente e reflexiva do lado externo;
• A base do galpão é delimitada por uma mureta de 0,50 m de altura e 0,28 de espessura, em alvenaria de blocos de concreto;
• O galpão possui forro de polietileno na cor preta e a cobertura do aviário é com telha de alumínio com 0,40 mm de espessura (Figura 1).

Na extremidade norte do aviário, nas faces leste e oeste, localizam-se os sistemas de painel evaporativo ou pad cooling, com um comprimento de 20 m e altura de 1,80 m. Na extremidade oposta, localizam-se os exaustores modelo cone, com 1,15 m de diâmetro, sendo seis na face sul e três em cada uma das faces leste e oeste, totalizando 12 exaustores.

Para o aquecimento do aviário, é utilizado o sistema de Tubo Radiante Convectivo (TRC) equipamento desenvolvido para se ajustar às técnicas de manejo dos aviários, onde o sistema trabalha através do fluxo de ar (convecção) e a radiação (calor direto) dentro destes ambientes.

Segundo Gás Sistem (2014) o TRC gera como consequência o melhor uso do calor e adaptação aos equipamentos, observando-se economia no consumo de Gás Liquefeito de Petróleo (GLP).

O sistema de aquecimento por TRC utiliza como energia a queima de Gás Liquefeito de Petrópleo (GLP), onde não há a necessidade de motores elétricos. Associado ao TRC tem-se um exaustor que promove uma distribuição auxiliar do calor através de processo de convecção, movido a energia elétrica, sendo seu acionamento auxiliar ao sistema TRC, utilizado somente quando existe queda da temperatura do aviário ou no sistema de ventilação mínima, nos aviários avaliados são utilizados seis equipamentos para aquecimento (TRC).

AVIÁRIO DARK HOUSE COM ISOLAMENTO TÉRMICO (DHIT)

O aviário Dark House com Isolamento Térmico (DHIT) possui:

• 16 m de largura x 150 m de comprimento (2.400 m² de área) e pé-direito de 2,60 m;
• Todas as laterais possuem vedação através de um sistema de duplas chapas de alumínio com alma em material isolante, as chapas de alumínio possuem 0,40 mm de espessura, sendo que as expostas para o exterior possuem pintura na cor branca e as localizadas internamente ao aviário é revestida com poliestireno expansível (EPS), o preenchimento da alma deste sistema é através do uso de poliestireno extrudado (XPS), com espessura de 30mm, aplicadas entre as chapas de vedação. Dessa maneira, as paredes possuem a espessura total de 30,8 mm (Figura 2).
• As portas também possuem isolamento com acabamentos em alumínio, constituindo um sistema semelhante ao utilizado em câmaras frias;
• A base do galpão apresenta uma mureta de 0,50 m de altura e 0,54 de espessura, em alvenaria de blocos de concreto.
• O galpão possui forro de polietileno na cor amarela e a cobertura do aviário é com telha de alumínio com 0,40 mm de espessura e isolamento térmico com placas de XPS com 30 mm.

Na extremidade norte do aviário, nas faces leste e oeste, localizam-se os sistemas de painel evaporativo, com um comprimento de 20 m e altura de 1,80 m. Na extremidade oposta, localizam-se os exaustores modelo cone, com 1,15 m de diâmetro, sendo seis em cada uma das faces leste e oeste, totalizando 12 exaustores.

O sistema de aquecimento desse aviário também é através do gás GLP via Tubo Radiante Convectivo, equipamento fabricado em inox com controle de temperatura utilizando-se do fluxo de ar (convecção) e da radiação (calor direto). A disposição dos TRC é ao longo do comprimento do aviário. No aviário DHIT também estão instalados seis equipamentos, ao longo do eixo longitudinal.

Ambos os aviários avaliados, são abastecidos com o Gás Liquefeito de Petróleo (GLP) armazenando em dois tanques horizontais P-1000, onde cada tanque possui a capacidade de armazenamento de 1 000 kg, totalizando 2 000 kg de GLP. A distribuição de gás para os aviários é realizada através de rede central ou primária, conectada a pontos de ligação secundários para a distribuição interna ao longo do aviário.

INSTRUMENTOS E SISTEMAS DE MEDIÇÃO

A avaliação do consumo energético dos dois aviários foi realizada com base no sistema de controle térmico dos aviários.

Verificando-se tanto no interior dos aviários, quanto na área externa, durante o período de produção das aves, onde foram verificados os seguintes dados:

• temperatura do ar e
• consumo de gás.

1) TEMPERATURA DO AR

A temperatura do ar foi verificada no interior e no exterior dos aviários. Na área externa foi instalado um sensor para a medição contínua de temperatura do ar durante todo o experimento, instalado equidistante entre os aviários.

Na área interna, com o objetivo de caracterizar o nível de conforto térmico, foi verificada a temperatura do ar através da instalação de sensores de temperatura. Para a verificação da temperatura foram utilizados Termopares Tipo J SMTJ 8mm, da marca Switerm, constituídos por dois condutores metálicos distintos, conforme especificações da Tabela 1.

 

Foram utilizados três sensores internos em cada aviário, procurando determinar a temperatura média, sendo um com 6 m de comprimento e dois com 12 m de extensão. E um sensor externo, com a finalidade de verificar a variação entre as temperaturas externa e internas dos aviários avaliados.

Para o armazenamento dos dados e registro das medições de temperatura do ar, foi utilizado um Datalogger MasterLogger A 202, do fabricante Contemp, com 8 canais e características técnicas descritas na Tabela 2.

O datalogger foi fundamental para a realização da coleta da variação de tensão nos sensores, sendo que os valores registrados caracterizam a diferença da temperatura. A leitura considerou um intervalo de registro a cada 5 minutos e foi instalado no interior do aviário DHIT.

2) CONSUMO DE GLP

Para a avaliação do consumo de gás, foram instalados medidores volumétricos de gás em cada um dos aviários avaliados, localizados na rede de distribuição secundária. O equipamento utilizado foi o G10, da marca LAO, cujo princípio de funcionamento consiste em um sistema de canais comunicantes entre quatro câmaras que movimentam os diafragmas que coordenam a carga e descarga do sistema, acionando a válvula rotativa que movimenta o sistema de integração.

O totalizador do equipamento é do tipo ciclométrico com oito dígitos, provido de marcação para leitura ótica. Os dados técnicos do equipamento são apresentados na Tabela 3.

Os medidores foram instalados externamente aos aviários, conectados à rede secundária que distribui o gás para os aquecedores internos aos aviários.

3) DESEMPENHO DOS ANIMAIS

Para determinar o desempenho dos animais, foram utilizados os índices zootécnicos mais comuns, registrados diariamente. Os índices verificados foram:

1. Mortalidade (M) e Eliminação (E): obtido através do levantamento e contagem in loco das aves;
2. Consumo de ração (CR): quantidade de ração consumida durante o período produtivo, obtido através de pesagem;
3. Consumo de água (CA): quantidade de água ingerida durante o período produtivo;
4. Ganho de Peso (GP): a diferença de peso final e o peso inicial das aves, sendo que a pesagem foi realizada a cada sete dias.

ANÁLISE DE DADOS

Para a análise de dados o projeto foi dividido em dois sistemas de construção: aviário Dark House Convencional (DHC) e aviário Dark House com Isolamento Térmico (DHIT).

Para cada um dos modelos foram considerados dois períodos de produção:

• Fase inicial (período de crescimento inicial dos frangos de corte, com um período de 0 a 7 dias de idade), em uma área expansível interna ao galpão denominada de pinteiro, correspondendo à necessidade de aquecimento das aves, sendo possível verificar o consumo de gás para o aquecimento; e
• período final (período caracterizado pelo crescimento das aves, compreendendo 22 a 29 dias), quando foi avaliado o consumo de energia elétrica.

Os resultados obtidos foram apresentados na forma de tabelas e gráficos, possibilitando a comparação entre os dois sistemas e uma análise das variáveis obtidas no tempo de alojamento das aves e sua fase de criação.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

1) TEMPERATURA

Os valores das temperaturas médias (ºC) verificados através dos sensores e registrados no datalogger são representados na Tabela 4. Observa-se que:

• a maior temperatura externa registrada foi de 38.1 ºC, no primeiro dia de alojamento do lote (08/01); e
• as maiores temperaturas internas registradas foram no segundo dia de alojamento (09/01) – 31,4ºC no aviário DHC e 35,1 ºC no aviário DHIT.

 

Na representação gráfica da Figura 3, pode-se observar que:

• a temperatura do aviário DHIT foi superior a temperatura do aviário DHC;
• em relação à temperatura externa, o aviário DHC apresentou temperatura interna sempre inferior à externa, sendo que no dia 14/01 ocorreu a menor variação (0,2 ºC);
• o aviário DHIT apresentou maiores variações de temperatura sendo, no período de 12/01 a 14/01 (1ª semana) e de 23/01 a 24/01 (3ª semana) temperaturas internas superiores às externas.

DARK HOUSE CONVENCIONAL (DHC)

Pode-se concluir que as temperaturas médias do aviário Dark House Convencional (DHC), estiveram dentro da faixa de temperatura confortável como destacam Yahav (2002) e Macari e Furlan (2001). A temperatura interna, na primeira semana, permaneceu na faixa dos 33 ºC a 35ºC e, conforme o crescimento das aves, a temperatura diminuiu, chegando no intervalo de 25 ºC a 21ºC, conforme recomendações de Macari e Furlan (2001).

Temperatura Externa: o aviário DHC apresentou temperatura interna sempre inferior à externa.

DARK HOUSE COM ISOLAMENTO TÉRMICO (DHIT)

Já o aviário Dark House com Isolamento Térmico (DHIT) apresentou, nas duas primeiras semanas, valores dentro da faixa de temperatura confortável para as aves e nas semanas seguintes valores acima dos desejáveis.

De forma geral a temperatura do aviário DHIT foi superior à temperatura do aviário DHC.

Temperatura Externa: o aviário DHIT apresentou maiores variações de temperatura, com períodos de temperaturas internas superiores às externas, parâmetros estes não desejáveis e fora dos padrões recomendáveis ao desenvolvimento das aves.

CONCLUSÃO 1

Frente à análise da temperatura, supõem-se que o melhor desempenho do aviário Dark House Convencional (DHC) se dá pela disposição dos exaustores responsáveis pela circulação de ar do interior do aviário, que estão localizados na lateral e fundos do aviário, gerando assim um melhor fluxo e consequente retirada de calor.

Já o aviário Dark House com Isolamento Térmico (DHIT), possui os exaustores localizados nas laterais do aviário, nos sentidos leste e oeste, o que proporciona um menor fluxo e circulação de ar.

2) CONSUMO DE GÁS

Na Tabela 5 apresenta-se os valores de consumo de gás no período avaliado. Conforme registro diário, observa-se que o aquecimento através do sistema ocorreu apenas nos cinco primeiros dias de alojamento dos pintainhos.

Conforme dados da Tabela 5, é possível observar que:

• o aviário DHC consumiu um total de 466 m³ de gás;
• o aviário DHIT totalizou 408 m³ de gás.

Quando comparados os dois aviários, observa-se uma diferença de 12,45 % no consumo de gás.

Foi identificada maior facilidade de perda de calor pelo aviário DHC devido ao menor isolamento proporcionado pelos materiais de vedação, além de maior propensão a fluxos de ar pela menor estanqueidade do sistema, promovendo a retirada de calor.

3) DESEMPENHO ANIMAL

Os dados de mortalidade (M) e eliminação (E) das aves alojadas nos dois aviários avaliados, sob o efeito dos dois sistemas construtivos distintos, ao final do período de avaliação (quatro semanas) são apresentados na Tabela 6.

DARK HOUSE CONVENCIONAL (DHC)

Pode-se observar que ocorreu maior índice de mortalidade das aves, totalizando 344 aves (33.43% maior do que no aviário DHIT). As aves eliminadas totalizaram 177 no aviário DHC (46.33% maior do que no aviário DHIT).

DARK HOUSE COM ISOLAMENTO TÉRMICO (DHIT)

O total de aves mortas foi de 299, ao fechamento da quarta semana. As aves eliminadas totalizaram 95 no aviário DHIT.

CONCLUSÃO 2

MORTALIDADE E ELIMINAÇÃO

Através da análise dos dados das aves mortas em ambos aviários e dos dados de temperatura na primeira semana, tem-se que as temperaturas verificadas no DHIT são mais adequadas às aves, proporcionando um menor número de aves mortas, 98, enquanto no DHC foram 184 aves mortas.

Assim, conclui-se que na fase inicial, ou seja, período de crescimento inicial dos frangos de corte (0 a 7 dias de idade) o aviário DHIT apresenta melhor desempenho de produção animal, com menor quantidade de aves mortas.

CONSUMO DE RAÇÃO

Em relação à quantidade de ração consumida durante o período avaliado pode-se observar que:

• no aviário DHIT ocorreu um maior consumo de ração do que no aviário DHC, sendo 94.320 kg e 91.958 kg, respectivamente.

Isso se deve à maior quantidade de aves em crescimento, já que o aviário DHIT apresentou menores quantidades totais de mortalidade e eliminação nos períodos avaliados.

Frente ao exposto, conclui-se que o consumo de ração foi maior no aviário, em consequência de um maior número de aves em produção, do que no aviário DHC.

CONSUMO DE ÁGUA

A quantidade de água ingerida durante o período produtivo é apresentada na Tabela 7. Conforme análise dos dados observa-se que:

DHC – o consumo de água foi de 121.260 litros

DHIT – o consumo total foi de 126.597 litros

Assim, pode-se concluir que, o aviário DHIT, além de maior consumo de ração, apresentou um percentual de 4,22% maior no consumo de água.

Pela maior quantidade de aves em período de crescimento em decorrência de uma menor mortalidade e eliminação, resultantes das maiores temperaturas no período avaliado, conclui-se que o maior consumo de água no DHIT seja influenciado por estas duas variáveis.

GANHO DE PESO

Em relação ao acompanhamento do ganho de peso das aves, pode-se observar na Tabela 8 os valores obtidos por medições semanais.

Considerando a diferença de peso final e o peso inicial das aves, realizada a cada sete dias, pode-se verificar que:

• no aviário DHIT o ganho médio de peso foi de 20 gramas a mais que no aviário DHC, ao fechamento de 28 dias de alojamento.

COMPARATIVO DE RESULTADOS

Na Tabela 9 é feito um comparativo geral das variáveis e do desempenho animal nos dois sistemas construtivos (DHC e DHIT).

O aviário que utiliza o sistema DHIT apresentou melhores índices de desempenho animal, com menor mortalidade e eliminação, além de maior ganho de peso. Porém, quando avaliado o desempenho frente às condições de temperatura, o aviário DHC apresentou valores mais adequados à produção, conforme Naas et al. (2001), Macari e Furlan (2001) e Menegali (2009) .

REFERÊNCIAS

 

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