Ambiência de galpões avícolas de postura na região semiárida do Brasil com auxilio da termografia de infravermelho

Transcrição

1 VII Congresso Brasileiro de Biometeorologia, Ambiência, Comportamento e Bem-Estar Animal Responsabilidade Ambiental e Inovação VII Brazilian Congress of Biometeorology, Ambience, Behaviour and Animal Welfare Environmental Responsibility and Innovation Ambiência de galpões avícolas de postura na região semiárida do Brasil com auxilio da termografia de infravermelho Ítalo Vandson Alves Martins 1, Neiton Silva Machado 1, Marcos Sales Rodrigues 1, Cristiane Dacanal 1, Cristina Akemi Mogami 2 1 UNIVASF/CCA/CEAGRO - Universidade Federal do Vale do São Francisco, Campus Ciências Agrárias, Colegiado de Engenharia Agronômica, Petrolina - PE; neiton.machado@univasf.edu.br 2 Instituto Federal do Sertão Pernambucano Campus Zona Rural, Petrolina, PE. Resumo: A avicultura de postura tem se expandido para regiões com condições climáticas adversas. Dentre estas regiões, consideradas inaptas para tal atividade, destaca-se a RIDE - Região Integrada de Desenvolvimento Econômico de Petrolina Juazeiro localizada no semiárido do submédio São Francisco local que apresenta baixo índice pluviométrico e pouca produção agrícola de grãos. Diante do exposto, objetivou-se com este trabalho avaliar a ambiência animal com auxilio da termografia de infravermelho, em dois galpões de postura convencional com cobertura de telha cerâmica colonial (TCC) e com cobertura de telha de aço galvanizado (TAG), a partir dos parâmetros temperatura superficial das telhas e ITE - Índice de temperatura equivalente. As instalações avaliadas pertencem à granja Santa Ana, localizada próxima ao distrito de Santana do Sobrado município de Casa Nova, Bahia. Os galpões foram construídos no modelo californiano com pórticos de estrutura metálica e equipados com ventiladores e sistema de nebulização interna. Os equipamentos utilizados na coleta dos dados foram: câmera foto térmica, anemômetro e termo-higrômetro. A coleta de dados foi realizada no verão (dezembro), no período vespertino em sete pontos distintos ao longo do comprimento dos galpões. As variáveis climáticas (Temperatura do ar e Umidade Relativa), Índice de temperatura equivalente ITE e temperatura média da superfície interna das telhas não apresentaram diferença significativa entre os galpões. Entretanto, a velocidade do ar, temperatura máxima da superfície interna das telhas apresentaram diferença significativa a 5% de probabilidade pelo test t de Student. Palavras-chave: avicultura, conforto térmico, telhado. Os autores deste trabalho são os únicos responsáveis por seu conteúdo e são os detentores dos direitos autorais e de reprodução. Este trabalho não reflete necessariamente o posicionamento oficial da Sociedade Brasileira de Biometeorologia (SBBiomet). The authors of this paper are solely responsible for its content and are the owners of its copyright. This paper does not necessarily reflect the official position of the Brazilian Society of Biometeorology (SBBiomet). DOI: /m9.figshare VII Brazilian Congress of Biometeorology, Ambience, Behaviour and Animal Welfare 1

2 Introdução A avicultura de postura tem se expandido para regiões com condições climáticas adversas, tal como ocorre no semiárido da região do submédio São Francisco. Considerando-se que a interação entre o animal e o ambiente seja importante na eficiência da produção animal, torna-se necessário o conhecimento das condições micrometeorológicas das instalações e da sua interação com os animais, para a devida adequação do sistema produtivo aos objetivos da atividade (Neiva et al., 2004). Em locais com temperaturas elevadas e intensa radiação solar o material utilizado na construção de telhados de aviários deve permitir bom isolamento térmico para que a temperatura interna seja menos influenciável à variação climática e proporcione maior conforto térmico para as aves (Abreu et al.,2007). Dentre as atuais tecnologias disponíveis para avaliar as condições térmicas de alojamento e sua influência sobre o bem-estar dos animais, encontra-se a termografia infravermelha (Eddy et al., 2001), sendo utilizada em estudos para se obter as respostas térmicas em diversas espécies (Phillips e Heath, 2001; Ferreira, et al., 2011). Na busca pelo ambiente mais adequado na avicultura deve-se, dentre outras possibilidades, controlar as condições ambientais e climáticas no interior das instalações a partir do monitoramento da temperatura de superfície do corpo do animal. A diferença entre temperatura superficial do animal e do ambiente reflete sobre a velocidade de perda de calor pelos meios sensíveis como radiação, convecção e condução. Neste contexto, objetivou-se com este trabalho estudar a ambiência de dois galpões de postura, com diferentes tipos de material de cobertura, por meio da avaliação dos parâmetros temperatura superficial das telhas e ITE Índice de temperatura equivalente. Material e Métodos A coleta dos dados foi realizada na granja Santa Ana localizada próxima ao distrito de Santana do Sobrado, município de Casa Nova, Bahia, no período vespertino, em um dia do mês de dezembro (verão) com início da coleta dos dados as 14h00min. As análises foram efetuadas no laboratório de Construções Rurais e Ambiência do Campus de Ciências Agrárias da Universidade Federal do Vale do São Francisco CCA/UNIVASF. Os galpões de postura da propriedade foram construídos no modelo californiano, em pórtico de estrutura metálica com 150,0m de comprimento 4,0m de largura, 3,5m de pé direito e beiral de 1,0m. Foram avaliados dois galpões de postura, equipados com ventiladores e sistema de nebulização interna, iguais em todos os aspectos construtivos, exceto o material de cobertura: telha cerâmica colonial (TCC) e telha de aço galvanizado (TAG). Ambos os sistemas de resfriamento foram acionados manualmente e permaneceram ligados durante todo o período de coleta dos dados. Para o cálculo Índice de Temperatura Equivalente - ITE, foram obtidas variáveis climáticas (temperatura, umidade relativa e velocidade do ar,) em sete pontos (repetições) distintos e equidistantes ao longo do corredor central dos galpões, utilizando um anemômetro marca Politerm, modelo AN-3090 e termohigrômetro marca Politerm, modelo POL-31D. Para fins de comparação entre as variáveis climáticas internas e externas, utilizaram-se dados de temperatura do ar, umidade relativa do ar, radiação global, velocidade do vento e direção do vento da estação meteorológica do INEMET, localizada no Campus de Ciências Agrárias da UNIVASF localizada nas coordenadas geográficas latitude: 09º19'28"S, longitude: 40º33'34"W, altitude: 393m. A carga térmica radiante (CTR), não foi calculada devido à ausência do equipamento para obtenção da temperatura de globo negro (Tg) na data da coleta dos dados experimentais. Entretanto, calculou-se o Índice de Temperatura Equivalente - ITE conforme proposto por Bâeta, (1985) citado por Baêta (1997) equação1 para avaliar a situação de conforto térmico das aves alojadas nos galpões. Este índice foi desenvolvido para temperaturas do ar entre 16 e 41 C, umidade relativa entre 40 e 90% e velocidade do ar entre 0,5 e 6,5 m.s -1 limites estes que contribuíram para a escolha deste índice. ITE = 27,88-0,456.T + 0, T2-0,4905.UR + 0,00088.UR2 + 1,1507.V -0, V2 + 0, T.UR - 0, V (Equação 1) Em que: T = Temperatura do ar ( C); UR = Umidade Relativa (%); V = Velocidade do ar (m s -1 ). A temperatura da superfície inferior do telhado foi coletada nos mesmos pontos, do lado direito e do lado esquerdo dos galpões, por meio de uma câmera foto térmica marca Flir modelo T420. A câmera foto térmica foi posicionada a 1,5 m de distância da cobertura, ortogonalmente ao alvo fotografado. As imagens VII Brazilian Congress of Biometeorology, Ambience, Behaviour and Animal Welfare 2

3 RGB e Infravermelho foram obtidas com resolução de 240x320 pixels. Para o processamento das imagens infravermelho da superfície inferior das coberturas dos galpões utilizou-se o software Flir Tools 4.1. No software, ajustou-se os valores de emissividade total da cobertura de telha cerâmica colonial similar a de um solo seco (0,92) e da cobertura de telhas de aço galvanizado similar à folha de ferro e aço com camada de óxido brilhante (0,82), baseando-se em Wolfe & Zissis (1993) e Bramson (1971). A temperatura ambiente e a umidade relativa utilizadas na configuração do software foram os valores médios encontrados dentro de cada galpão. Obtidos os valores de temperatura superficial, exportou-se as imagens, em formato de matriz numérica, para uma planilha eletrônica. Este procedimento foi necessário para obter o valor numérico da temperatura equivalente a cada pixel. Em seguida converteu a matriz de 240 linhas e 320 colunas em uma matriz com linhas e 1 coluna. Após a conversão dos valores dos pixels das imagens (fotos) em matriz coluna aplicou-se um filtro para eliminar os valores de temperatura menor que a temperatura do ambiente interno dos galpões. A partir desta etapa gerou-se os histogramas dos valores numéricos das imagens com 10 classes de temperatura e obteve-se os valores médios das temperaturas (mínima, máxima, média e mediana) da superfície inferior das coberturas dos galpões tanto para o lado direito quanto para o lado esquerdo da edificação. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado - DIC com dois tratamentos (galpões) e sete repetições (posições). Verificou-se a normalidade dos dados e a homogeneidade da variância em seguida aplicou-se o teste t de Student a 5% de probabilidade para comparar as médias das variáveis que apresentaram distribuição normal. As variáveis que não apresentaram igualdade de variância aplicou-se o teste não paramétrico de Mann-Whitney a 5 % de probabilidade. No modelo de análise estatística do dados foi considerado os efeitos fixos do tipo de telhado, do lado do telhado e as interações entre tipo de telhado e lado do telhado. Resultados e Discussão As variáveis temperatura do ar, umidade relativa do ar não apresentaram diferença significativa entre os galpões, embora os valores médios observados foram altos TCC = 32,89 e TAG = 34,03. Este fato contribui para o desconforto térmico das aves, além do mais, a faixa de temperatura, ao nível das aves, recomendada pelo protocolo de bem estar para aves poedeiras é de 32 a 35 C para a 1ª semana (com ajustes para temperaturas menores nas semanas subsequentes) e 20 a 27 C para as demais e umidade relativa entre 40 a 65%. Já a velocidade do ar apresentou diferença significativa entre os galpões, com coeficientes de variação (CV) igual a 59,4, para TCC e igual a 47,0, para TAG, considerados altos. Isto pode ser explicado pelas altas temperaturas da superfície inferior das coberturas (Tabela 2), ou seja, o galpão TAG possui uma superfície irradiante de maior temperatura sobre os animais, fazendo com que o sistema de ventilação ficasse acionado constantemente. O ITE não apresentou diferença estatística entre os tratamentos. Entretanto, quando observa-se os intervalos de ITE propostos por (Baêta, 1985 citado por Baêta, 1997) de segurança (21,6 a 28,3), de advertência (28,3 a 34,9), de perigo (34,9 a 41,5) e de extremo perigo (41,5 a 48,0), para velocidades do ar de 2, 0 m s -1, valor este de velocidade próximo à encontrada no galpão TAG (1,9 m s -1 ), podemos inferir que as instalações encontram-se em uma situação de advertência quanto ao conforto térmico animal. A temperatura média da superfície inferior das coberturas TCC e TAG apresentaram diferença significativa entre galpões, ou seja, a temperatura média do TAG foi superior à temperatura média do TCC. Embora, quando se compara os lados dos galpões apenas o TAG apresentou diferença significativa entre os lados direito e esquerdo com a face da cobertura voltada para o sul mais quente (lado direito). Este fato pode ser explicado devido à declinação solar máxima no verão (movimento aparente do sol) promover maior incidência de radiação solar na superfície superior do telhado voltada para o sul. Entretanto, quando se observa as temperaturas medianas verifica-se que o comportamento foi similar às médias entre galpões embora, entre os lados direito e esquerdo das coberturas a diferença foi significativa para ambos os tratamentos TCC e TAG. A Figura 2 exemplifica as imagens RGB e termal das coberturas TCC e TAG estudadas neste trabalho e seus respectivos histogramas com dez classes de temperatura. Observa-se que ao avaliar uma imagem infravermelha isoladamente no software Flir esta não permite estimar quantitativamente o numero de pontos com temperatura acima de um determinado valor conforme o histograma da respectiva imagem feito a partir da matriz coluna de linhas permite obter. Demonstrando assim a importância de se fazer um histograma quando se trabalha com imagens para verificar o comportamento dos dados. A temperatura máxima da superfície inferior das coberturas apresentou diferença significativa somente quando se compara os lados direito e esquerdo no tratamento TAG. Este comportamento foi similar ao observado nos valores médios. Pode-se melhor compreender isto por meio dos histogramas ilustrativos da imagem do sétimo ponto do lado direito dos galpões (Figura 2). A cobertura TAG apresenta a maior parte da superfície com temperatura entre 39 e 40 C, ou seja, aproximadamente pontos de um total de pontos (Pixels) da imagem. Enquanto que a cobertura TCC apresenta a sua maior parte entre 36 e 37 C, VII Brazilian Congress of Biometeorology, Ambience, Behaviour and Animal Welfare 3

4 respectivamente. Resaltando assim a importância de uma análise mais detalhada dos dados das imagens infravermelha ao simples fato de discutir somente em termos do valor máximo de temperatura oferecida pelo software Flir. Tabela 1 Variáveis climáticas e índice de temperatura equivalente Variáveis Tipo de cobertura Média ± erro padrão CV Temperatura do ar ( C) TCC 32,9a ± 0,4 2,8 TAG 34,0a ± 0,6 4,4 Umidade Relativa do ar (%) TCC 43,1a ± 0,7 4,5 TAG 40,8a ± 0,9 6,0 Velocidade do ar (m s -1 ) TCC 1,0a ± 0,2 59,4 TAG 1,9b ± 0,3 47,0 TCC 32,6a ± 0,2 1,6 ITE - Índice de temperatura equivalente TAG 32,4a ± 0,4 2,9 Externo 27,2 - Temperatura do ar externo ( C) - 26,9 - Umidade Relativa do ar externo (%) - 54,6 - Velocidade do vento externo (m s -1 ) - 2,7 - Direção do vento externo (grau) - 98,6 - Radiação global (MJ/m 2 /dia) - 26,9 - Em que: TCC = Telha cerâmica colonial; TAG = Telha de aço galvanizado; CV = Coeficiente de Variação. Médias seguidas pela mesma letra minúscula na coluna não apresenta diferença estatística significativa pelo teste t de Student a 5 % de probabilidade. A B Número de pontos por classe Número de pontos por classe Temperatura da superfície inferior da cobertura do galpão TCC ( C) Temperatura da superfície inferior da cobertura do galpão TAG ( C) C D Figura 1 Imagens frontais dos telhados avaliados e seus respectivos histogramas: A) Imagem termal e RGB do galpão com telha cerâmica colonial; B) Imagem termal e RGB do galpão com telha de aço galvanizado; C) Histograma da imagem termal do galpão com telha cerâmica colonial; D) Histograma da imagem termal do galpão com telha de aço galvanizado. Quanto à temperatura mínima da superfície inferior das coberturas TCC e TAG estas apresentaram diferença significativa entre galpões e entre o lado direito e esquerdo. Este fato pode ser atribuído à alta resistência térmica das telhas cerâmicas e das madeiras utilizadas nos caibros e ripas dos galpões, pois estes materiais levam mais tempo para aumentaram a suas temperatura quando comparado com as chapas de aço VII Brazilian Congress of Biometeorology, Ambience, Behaviour and Animal Welfare 4

5 galvanizado constituinte da cobertura TAG. Tabela 2 Temperaturas infravermelhas das superfícies internas das coberturas dos galpões Lado esquerdo da cobertura Lado direito da cobertura do Temperaturas médias de Tipo de do galpão galpão todas as imagens ( C) cobertura Média ± erro padrão CV Média ± erro padrão CV Mínima TCC 34,0Aa ± 0,01 0,04 36,4Ba ± 0,33 2,39 TAG 37,8Ab ± 0,55 3,87 39,7Bb ± 0,45 3,00 Máxima TCC 44,3Aa ± 0,81 4,85 45,4 Aa ± 0,47 2,71 TAG 43,4Aa ± 1,01 6,18 46,2Ba ± 0,39 2,22 Média TCC 37,9Aa ± 0,41 2,88 39,2Aa ± 0,42 2,86 TAG 40,2Ab ± 0,70 4,59 42,3Bb ± 0,45 2,82 Mediana TCC 37,5Aa ± 0,37 2,63 38,9Ba ± 0,47 3,19 TAG 40,1Ab ± 0,68 4,48 42,1Bb ± 0,47 2,95 de probabilidade. Em que: TCC = Telha cerâmica colonial; TAG = Telha de aço Galvanizado; CV = Coeficiente de Variação. Médias seguidas por letras maiúsculas na linha e seguidas por letras minúsculas na coluna não diferem estatisticamente entre se pelo teste t de Student a 5 % Conclusão Conclui-se que as diferenças térmicas, médias, entre as duas coberturas - telha de aço galvanizado (TAG) e telha cerâmica colonial (TCC) - foram de 2,3 C, do lado esquerdo, e de 3,1 C, do lado direito dos galpões, sendo a mais aquecida a TAG. O Índice de Temperatura Equivalente (ITE) não apresentou diferença estatística entre os galpões, embora os valores de 32,6, para TCC, e de 32,4, para TAG, demonstrem uma situação de advertência quanto ao conforto térmico das aves alojadas. Agradecimentos Ao Sr. José Dias proprietário da granja Santa Ana. A Prof a. Dra. Sílvia Helena Nogueira Turco. Referências Neiva, J.N.; Teixeira, M.M.; Turco, S.H.N.; Oliveira, S.M.P.; Moura, A.A.A.N. (2004). Efeito do Estresse Climático sobre os Parâmetros Produtivos e Fisiológicos de Ovinos Santa Inês Mantidos em Confinamento na Região Litorânea do Nordeste do Brasil. R. Bras. Zootec., v.33, n.3, p Abreu, P.G.; Abreu, V.M.N.; Coldebella, A.; Jaenisch, F.R.F.; Paiva, D.P. (2007). Condições térmicas ambientais e desempenho de aves criadas em aviários com e sem o uso de forro. Arq. Bras. Med. Vet. Zootec., v.59 n.4, p doi: /S Eddy, A.L.; Hoogmed, V.L.M.; Snyder, J.R. (2001). The role of termography in the management of equine lameness. The Veterinary Journal, 162, p doi: /tvjl Phillips, P.K.; Heath, J.E. (2001). An infrared thermographic study of surface temperature in the euthermic woodchuckž (Marmota monax). Comparative Biochemistry and Pyshiology Part A.129, p Ferreira, V.M.O.S.; Francisco, N.S.; Belloni, M.; Aguirre, G.M.Z.; Caldara, F.R.; Nääs, I.A.; Garcia, R.G.; Almeida Paz, I.C.L.; Polycarpo, G.V. (2011). Infrared termography applied to the evaluation of metabolic heat loss of chicks fed ith different energy densities. Brasilian Journal of Poultry Science. v.13, n.2, p doi: /S X Baêta, F.C.; Souza, C.F. (1997). Ambiência em edificações Rurais: conforto térmico animal. Viçosa: UFV. 246 p. Wolfe, W.L.; Zissis, G.J. (1993). The Infrared Handbook. 4ª edição, 1700p Bramson, M.A. (1971). Infrared radiation: a handbook for applications ; with a collection of reference tables. 2ª edição. VII Brazilian Congress of Biometeorology, Ambience, Behaviour and Animal Welfare 5