BIOENERGIA NO AQUECIMENTO DE AVIÁRIOS

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1 BIOENERGIA NO AQUECIMENTO DE AVIÁRIOS Jadir Nogueira da Silva Marcelo Bastos Cordeiro Fábio Luiz Zanatta Ricardo Brauer Vigoderis INTRODUÇÃO A avicultura brasileira é uma das maiores do mundo, tanto em produção quanto exportação. Apresenta, além das vantagens de geração de renda, grande valor social de viabilizar rendimentos a pequenos avicultores, chamados integrados, que criam frangos de corte apoiados financeiramente pela indústria alimentícia. Durante as primeiras semanas de vida das aves, na maioria das regiões produtoras, há necessidade de se prover aquecimento para o ar do ambiente onde são criados os pintinhos, uma vez que as temperaturas deste podem cair a valores inferiores aqueles necessários para bom desenvolvimento dos animais. Em passado recente utilizava-se campânulas a gás. Todavia, face as oscilações dos preços deste, na maioria das vezes para mais, os produtores tem buscado alternativas visando substituição deste combustível. Das alternativas energéticas passíveis de serem usadas na avicultura de corte, a bioenergia é a que mais vem ganhando terreno ultimamente, por diversas razões como listado a seguir: i) A produção de frangos de corte se dá, normalmente, na zona rural, local de fácil obtenção/produção de biomassas diversas; ii) Sua utilização geralmente não demanda mão-de-obra qualificada; iii) É a opção de menor custo, quando comparado a outras fontes de energia, como de origem fóssil, por exemplo; iv) e por fim, mas não menos importante, é uma fonte de energia renovável, e sua utilização sustentável é ecologicamente correta. A utilização de energia elétrica via aquecedores com resistências para aquecimento de aviários é inviável devido ao fato desta energia nobre ter um alto custo comparativo aos combustíveis passiveis de ser usados para este fim, e também devido aos fatores entrópicos relacionados. Por outro lado o uso de combustíveis de origem fóssil, como derivados de petróleo e gás natural, além de serem mais dispendiosos que biomassas diversas, estão associados à emissão de CO 2 e conseqüentemente ao efeito estufa. Então, considerando que a geração e utilização das bioenergias, ou energias das biomassas, é mais econômica e ecologicamente correta é que se propõe discuti-la.

2 Neste contexto, o objetivou-se com este trabalho fazer um levantamento do estado da arte do uso de bioenergia no aquecimento de aviários, bem como apresentar as melhores opções de seu uso. Objetivou-se também discutir o desempenho zootécnico dos animais usando-se diferentes sistemas de aquecimento e analisar os gases no interior das instalações em função do uso de aquecedores

3 SISTEMAS DE AQUECIMENTO PARA FRANGO DE CORTE 1. Ambiência térmica para aves de corte Os avanços nos sistemas produtivos de aves de corte, tanto do ponto de vista genético quanto gerencial, fazem com que o ambiente adequado seja condição indispensável para que os animais possam expressar o seu máximo desempenho zootécnico (BAÊTA & SOUZA, 1997). Os estudos sobre ambiência visam analisar e estabelecer condições necessárias para a avaliação e concepção de um ambiente térmico adequado às atividades e à ocupação, bem como estabelecer métodos e princípios para uma detalhada análise das condições térmicas de um ambiente (CRONEY & MILLMAN, 2007). O ambiente interno onde as aves estão inseridas é composto por fatores físicos, químicos e biológicos, que incluem o ambiente aéreo, luz e componentes construtivos (TINÔCO, 2002). Dentre os fatores do ambiente, os térmicos são os que afetam mais diretamente a ave, principalmente na fase inicial da vida e em períodos frios (MENEGALI, 2005; VIGODERIS, 2006; CORDEIRO, 2007), pois comprometem a manutenção de sua homeotermia (HEGELUND et al., 2005; JONES et al., 2007). As aves necessitam de ambientes com temperatura na zona de conforto, para que atinjam o seu potencial genético (TINÔCO, 2004), sendo que nesta zona o metabolismo normal fornece toda energia necessária para manter a temperatura corporal no nível normal (MASHALY, 2004). As primeiras semanas de vida das aves são as mais críticas. Nenhum outro período ou fase de vida demanda tanto cuidado e atenção por parte do produtor, pois erros cometidos não poderão ser corrigidos futuramente, afetando assim o desempenho final das aves (BUTCHER & NILIPOUR, 2002). Os pintinhos são mais susceptíveis às situações de estresse, podendo sofrer comprometimento do sistema imunológico, ficando vulneráveis a doenças e, por conseguinte, apresentando rendimento produtivo menor que o esperado (MALLEAU et al., 2007). O pintinho possui grande relação entre área/volume corporal, o que ocasiona dificuldades na retenção do calor corporal. Pelo fato de sua capacidade de termorregulação não estar bem desenvolvida, as aves na primeira semana (1 a 7 dias de vida) necessitam entre o C e na segunda semana de vida necessitam entre o C para manter a temperatura corporal constante. Assim, durante boa parte do ano, deve-se dar atenção ao aquecimento, pois o desenvolvimento do pintinho, em particular na primeira semana de vida, é condição relevante para o desempenho futuro do animal (MENEGALI, 2005; VIGODERIS, 2006;

4 CORDEIRO, 2007), pois processos fisiológicos como hiperplasia e hipertrofia celular, maturação do sistema termorregulador e diferenciação da mucosa gastrintestinal, influenciará de maneira marcante o peso corporal e a conversão alimentar da ave até a idade de abate (FURLAN, 2006). Outro problema em aves de corte relacionado à resposta fisiológica é a ocorrência de ascite. O rápido crescimento das aves e o ambiente frio são considerados os principais fatores predisponentes no desenvolvimento da síndrome ascítica (WIDEMAN & TACKETT, 2000, WEST ET AL. 2007), causando alta taxa de mortalidade (ABREU et al., 2003; GARCIA NETO & CAMPOS, 2004). 2. Aquecimento de aviários Aquecer um aviário não é uma tarefa fácil no Brasil, uma vez que as instalações são abertas e sem nenhum isolamento térmico. Além disto, é considerável o gradiente de temperatura entre o dia e a noite, o que dificulta o dimensionamento de sistemas de aquecimento. Desta forma, o gasto de energia para o aquecimento do ar dos ambientes onde estão alojados os pintinhos é sempre maior do que seria desejável e nem sempre garante o aquecimento apropriado para as aves. O fato é que a maior parte da energia calorífica é perdida através das cortinas e aberturas. Em períodos frios, para fornecer calor e proporcionar conforto térmico aos pintinhos, vários tipos de aquecedores têm sido utilizados (FURTADO et al., 2006; PEREIRA, 2006; CORDEIRO, 2007; NÄÄS et al., 2007; SANTOS et al., 2007; FUNCK & FONSECA, 2008;), sendo que a evolução desses equipamentos se deu sempre na busca de uma forma melhor de transferir o calor com menor custo de energia (ABREU, 2003, VIGODERIS, 2007; ZANATTA, 2007). CONTO (2003) e FERREIRA et al. (2006) acrescentam que eficiência de transformação da energia contida no combustível em energia térmica e as perdas envolvidas nos processos de transmissão de calor, devem ser preponderantes na determinação de um ou outro sistema de fornecimento de calor. Os equipamentos mais comumente utilizados para o aquecimento dos pintinhos são as fornalhas a lenha de fogo indireto e as campânulas a gás (TINÔCO, 2004), entretanto diversas pesquisas têm demonstrado que esses sistemas de aquecimento são pouco eficientes em manter os pintinhos em condições de conforto térmico (ABREU et al., 2003; CARDOSO SOBRINHO et al., 2001; VIGODERIS, 2006; CORDEIRO, 2007; NÄÄS et al., 2007; ZANATTA, 2007; FUNCK & FONSECA, 2008).

5 Outro fator muito importante a se considerar é que basicamente todos os sistemas tradicionais de aquecimento do ar ambiente interno a um galpão envolvem a queima de combustíveis e conseqüentes emissões de gases poluentes (VIGODERIS, 2006; NÄÄS et al., 2007), alguns dos quais extremamente nocivos às aves, ao trabalhador e ao meio ambiente como um todo. A queima do oxigênio do interior do galpão e o aumento da concentração de dióxido de carbono, por exemplo, podem levar as aves a uma maior susceptibilidade a doenças relacionadas ao metabolismo, como a ascite, por exemplo. Novas pesquisas promovidas pelo Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Viçosa demonstraram a viabilidade da utilização de vários sistemas de aquecimento de ar ambiente que visam o conforto térmico das aves criadas por pequenos e médios avicultores. Dentre os sistemas testados citam-se: fornalha a carvão de queima direta (FERREIRA et al., 2006); gaseificadores (ZANATTA, 2007); fornalha a lenha de queima indireta e tambores de aquecimento por radiação (VIGODERIS, 2006; CORDEIRO, 2007). 2.1 Sistemas de Aquecimentos de Aviários Fornalhas usadas no aquecimento de aviários Existem dois tipos básicos de fornalhas, uma com aquecimento direto do ar do interior do galpão, conhecida como fornalha de queima direta, e outra com aquecimento indireto do ar, conhecida como fornalha de queima indireta. Esses sistemas de aquecimento trabalham com energia renovável de biomassa, podendo o produtor gerar o seu próprio combustível em sua propriedade, bastando para isso possuir programa de reflorestamento. Isto é necessário quando se necessitam de grandes volumes de lenha, ou caso contrário, saber explorar racionalmente lenhas provenientes de sua mata, geralmente disponível, oriundas de árvores mortas naturalmente, usualmente presentes em qualquer área verde. O sistema consiste de fornalha, motor ventilador e tubos distribuidores de ar quente. Segundo LOPES (2002), o projeto de uma fornalha deve ser concebido de modo que se permita alimentação contínua e uniforme do combustível. Além disso, ela deve possuir aberturas reguláveis para entrada de ar primário e secundário, possibilitar a distribuição uniforme e turbulenta do ar na câmara de combustão, assegurar a estabilidade da queima e a continuidade operacional do sistema, permitir a remoção eficiente das cinzas e possibilitar boa tiragem para retirada contínua dos produtos de combustão.

6 Fornalha à lenha de queima indireta São estruturas projetadas com objetivo de possibilitar combustão completa dos combustíveis sólidos, garantindo o máximo rendimento térmico. O controle na temperatura interna do ar no galpão é feito por meio de um termistor conectado a um painel, que controla o acionamento do ventilador da fornalha que, conseqüentemente, controla a velocidade de queima da biomassa e a vazão de ar aquecido que entra no galpão. Muito necessária nas primeiras semanas de vida das aves, é um sistema bastante dependente do padrão de isolamento e do volume útil do pinteiro, pois é essencial que não se permita que o ar aquecido escape da região delimitada para os pintinhos (VIGODERIS, 2006; CORDEIRO, 2007). O consumo de lenha depende das características de cada fornalha, podendo variar também com as exigências térmicas do ambiente. A fornalha a lenha de aquecimento indireto do ar geralmente é constituída por corpo em formato cilíndrico, construída em material metálico e revestida por isolante térmico. Apresenta na área interna central a câmara de combustão, sendo formada uma área para passagem do fluxo de ar no espaço entre a parede interna da fornalha e a superfície da câmara de combustão (Figuras 1 e 2). O ar é injetado na fornalha através de sucção de uma turbina localizada na extremidade oposta à abertura da fornalha. A turbina, movida por um motor elétrico, conduz o fluxo de ar aquecido à saída da fornalha e posteriormente para um sistema de distribuição de ar aquecido composto por tubulação metálica colocada na parte interna central do galpão. O controle da temperatura interna é realizado por meio de termistor conectado a um painel, que controlará o acionamento do ventilador e, conseqüentemente, a velocidade da queima e a vazão de ar aquecido que entra no galpão. A Figura 2 abaixo mostra o corte de uma fornalha de fogo indireto, usada no aquecimento de aviários, e a seguir a Figura 3 ilustra sua disposição no interior do galpão.

7 (a) (b) Figura 1. Fornalha a lenha de aquecimento indireto do ar (a) e tubulação de distribuição de ar quente no interior do aviário (b). Figura 2. Corte de uma fornalha de aquecimento indireto (PORTELA, 2006). Figura 3. Disposição da fornalha no interior de aviários (DEBONA, 2009) Tambores de irradiação a lenha Os tambores de irradiação à lenha são utilizados no sul do país, onde a demanda por aquecimento dos aviários pode ser maior que no sudeste e outras regiões do país, para suplementar o aquecimento proporcionado pelas campânulas a gás. Esse sistema consiste em dois tanques de óleo vazios soldados em série, produzidos artesanalmente. Tem a função de amenizar as condições ambientais no inverno rigoroso, provendo calor

8 suplementar ao gerado em campânulas a gás e não propriamente atender as exigências térmicas das aves (ABREU, 2003). Esses tambores têm capacidade de 200 litros cada um e dispõem de chaminé para saída de fumaça que viabiliza a retirada de CO 2 originado pela queima da lenha. O tambor, posicionado com o eixo maior na horizontal, às vezes com pequena inclinação, apóia-se em suportes metálicos, de forma a garantir um afastamento de 0,70 m da cama, impedindo assim contato direto com as aves (VIGODERIS, 2006, CORDEIRO, 2007). Trata-se de um aquecedor por radiação, Figura 4 emitindo energia calorífica por toda a área circunvizinha, o que gera um gradiente térmico muito intenso próximo ao seu corpo, o qual decresce acentuadamente com o afastamento. Figura 4. Vista geral dos tambores de aquecimento por radiação. VIGODERIS (2006) relatou alguns problemas que podem ocorrer durante a utilização desses tambores para o aquecimento de aviários: a temperatura não é mantida constante e muitas vezes excede ao necessário. Por ser um sistema rudimentar, não é provido de qualquer mecanismo de controle da entrada de ar onde ocorre a queima do combustível, resultando em desperdício e podendo ocasionar superaquecimento dentro do pinteiro. Tal incremento excessivo de temperatura ocorre num curtíssimo intervalo de tempo, obrigando o tratador a monitorar constantemente o galpão, e abrir as cortinas em caráter emergencial, para se evitar prejuízos aos pintinhos, ocasionado por excesso de temperatura; por outro lado, esta maior constância no manejo e aberturas de cortinas possibilita maior aporte de ar puro, aliviando o efeito da queima da lenha;

9 requer maior mão-de-obra. Além do monitoramento para prevenção do superaquecimento, o tratador é obrigado a entrar na área do pinteiro mais vezes do que em outros sistemas, objetivando abastecimento do tambor artesanal de irradiação e colocação de lenha próxima a este para utilização futura; risco de incêndio. Como o sistema consiste na combustão da lenha dentro da instalação, pode ocasionar incêndios dentro da mesma, devido ao superaquecimento nas imediações da cama de maravalha ou de outro material orgânico; risco de contaminação com os gases da combustão. Com o entupimento da chaminé que retira a fumaça resultante da queima da lenha, o ambiente interno rapidamente se contamina com gases provenientes da combustão, elevando as concentrações a níveis emergenciais, com risco de morte ou predisposição a doenças para os animais e tratadores; No teste realizado por VIGODERIS (2006), o tambor artesanal de irradiação consorciado com as campânulas a gás, foi o sistema que melhor aqueceu o ar ambiente e conseqüentemente levou a melhores resultados em relação à temperatura, umidade relativa, qualidade do ar e índices zootécnicos. O mesmo autor sugere algumas providencias para a operação dos mesmos: cercar e isolar a área próxima ao tambor artesanal de irradiação, para evitar a proximidade dos animais, evitando riscos de sobreaquecimento dos mesmos por excesso de calor irradiado; afastar materiais inflamáveis, principalmente a cama embaixo da câmara de combustão; colocar areia no fundo do tambor artesanal de irradiação, visando diminuir o calor que irradia para baixo, diminuindo-se o risco da cama entrar em combustão; fazer a manutenção constante, retirando-se as cinzas com uma pá, ou instalando-se um cinzeiro. Verificar se a chaminé não apresenta furos ou entupimentos, de forma a se evitar que o CO 2 retorne ao ambiente do pinteiro; Regular a abertura de admissão de oxigênio de acordo com a temperatura ambiente, evitando-se queima excessiva, o que pode levar o sobreaquecimento em

10 alguns momentos e necessidade de manutenção de lenha mais freqüente, com maior gasto de combustível; Estar atento à presença de fumaça e outros gases no interior do galpão. Se necessário, interromper a queima Campânulas a lenha As campânulas a lenha caracterizam-se por utilizar este combustível como fonte de energia. São inseridas no interior do galpão e possuem um módulo central no qual a lenha é queimada e o calor é transmitido por meio da condução e radiação para a campânula fixa sobre o módulo e refletido para o interior do galpão (FERREIRA, 2004). A grande desvantagem deste tipo de aquecedor é o fato de que o controle da temperatura do ar é difícil de ser feito devido à forma com que o combustível é queimado, isto é, em bateladas, o que pode permitir queima adicional de combustível, além do necessário. Em muitos momentos a dificuldade de deslocamento do operador no interior da instalação no momento da recarga de combustível é também um fator limitante. Este tipo de aquecedor requer maior mão-de-obra que os outros. Outra desvantagem é que geralmente a combustão da biomassa pode não ser completa, o que pode acarretar a concentração de gases nocivos no interior do aviário, como CO e CO 2 (MORO, 1998), ABREU, Campânulas a gás Existe grande variedade de modelos de campânulas a gás, com placas aquecedoras metálicas ou de cerâmica, providas de campânulas maiores ou menores, com um queimador de gás convencional. Segundo (ABREU et al., 2003) o importante é dispor de potência calorífica adequada para atender ao conforto dos pintinhos. São instaladas a pouca altura do chão e, conseqüentemente, das aves, o que ocasiona uma distribuição não uniforme da temperatura em seu raio de ação. Com a baixa altura de instalação, os gases provenientes da combustão se alojam abaixo da campânula, podendo atingir os pintos, prejudicando o aparelho respiratório. Possuem duas regulagens de temperatura, alta e baixa, feitas manualmente e uma capacidade reduzida de aquecimento. São bastante funcionais devido a sua resistência, baixo índice

11 de manutenção e mobilidade, podendo ser reinstalados com facilidade e rapidez. A Figura 5 ilustra uma campânula de aquecimento a gás. Figura 5. Campânula a gás utilizada para aquecimento de frangos de corte Geradores de ar quente Em países de clima frio, como nos Estados Unidos e nos países da comunidade Européia, também são muito usados os geradores de ar quente, onde o aquecimento é central. O princípio de funcionamento é simples, como um queimador normal de gás pois todo calor gerado será usado no ambiente, não havendo a necessidade de placas de cerâmica ou outros sistemas de direcionamento de calor. Basicamente é composto por uma unidade de controle, um queimador e um ventilador centrifugo posicionado dentro de uma câmara de combustão, onde o ar quente proveniente da queima da mistura ar quente mais combustível é succionado pelo ventilador e insuflado diretamente para o ambiente. Podem ser instalados internamente ou externamente, se instalado internamente é preciso prever renovação contínua de no mínimo 75% de ar fresco, a fim de prover oxigênio em quantidade suficiente, tanto para a combustão como para não elevar a quantidade de monóxido e dióxido de carbono a níveis prejudiciais aos animais (PORTELA, 2006). A Figura 6 ilustra um gerador típico de ar quente para aviários, e as Figuras 7 e 8, os esquemas de funcionamento de dois tipos destes aquecedores.

12 Figura 6. Gerador de calor a gás (HULZEBOSCH, 2006). Figura 7. Esquema de funcionamento de um gerador de ar quente (HULZEBOSCH, 2006). Figura 8. Esquema de um gerador de ar quente (PORTELA, 2006). Outro modelo de gerador de ar quente, Figura 9, é semelhante as fornalhas de aquecimento indireto. O combustível usado pode ser GLP, propano, gás natural ou diesel, sendo que o queimador varia em função do combustível utilizado. É composto por

13 queimador, câmara de combustão, trocador de calor e ventilador centrifugo ou axial. O ar frio é succionado pelo ventilador e forçado a passar pelo trocador de calor, o qual é mantido aquecido pela queima do combustível na câmara de combustão e pelos gases provenientes da combustão. Em alguns modelos o mesmo combustível usado na queima pode acionar o motor do ventilador, sendo uma grande vantagem por não depender de energia elétrica (PORTELA, 2006). Figura 9. Queimador a gás ou diesel (PORTELA, 2006) Gaseificadores Os gaseificadores possibilitam o uso da energia da biomassa através da gaseificação, que consiste num processo endotérmico em que um combustível sólido, biomassa, por exemplo, é convertido num gás de baixa ou média capacidade calorífica, sendo utilizado para produção de calor e geração de energia (COSTA, 2007). A gaseificação oferece as seguintes vantagens: alta eficiência térmica, variando de 60% a 90%, dependendo do sistema implementado; a energia produzida com a queima dos gases produzido é limpa; a demanda de energia pode ser controlada e, conseqüentemente, a taxa de gaseificação pode ser facilmente monitorada e, também, controlada. Alguns cuidados devem ser tomados quando da utilização de gaseificadores, tais como: a limpeza da biomassa, sem a presença de terras ou outros elementos que possam comprometer o processo de gaseificação; há o potencial de fusão de cinzas, que poderá alterar o desempenho do gaseificador, quando se usa a biomassa com alto teor de cinzas, e se não completamente queimado, o alcatrão, formado durante o processo de gaseificação, pode limitar suas aplicações (SILVA et al. 2004).

14 O uso da gaseificação/combustão da biomassa no Brasil como fonte de ar quente é uma prática ainda não muito difundida e conseqüentemente pouco utilizada pelos produtores para aquecimento de instalações animais, principalmente pela tecnologia que demanda e especialmente pela falta de divulgação dessa prática. ZANATTA (2007) demonstrou a viabilidade do uso de um conjunto gaseificador/combustor para aquecimento de aviários, obtendo melhores resultados no provimento de conforto térmico para as aves, quando comparado ao provido por fornalhas tradicionais. Os gaseificadores com os combustores do gás produzido, com fins de aquecimento de aviários, desenvolvidos na UFV, são construído em chapas metálicas e alvenaria. Possuem dois módulos: reator de gaseificação (modulo vertical) e câmara de combustão dos gases produzidos ( modulo horizontal) (Figura 10), segundo metodologia proposta por ZANATTA (2007) para aquecimento de aviários. Figura 10. Vista geral de gaseificador utilizado para aquecimento de frangos de corte Fornalha de queima direta a carvão vegetal Nessas fornalhas, o ar aquecido é constituído da mistura de gases resultante da combustão com o ar ambiente. Utilizadas originalmente para secagem de produtos agrícolas (SILVA et al., 2000), as fornalhas de fogo direto a carvão vegetal mostraram ser adequadas para o aquecimento de aviários (FERREIRA et al., 2006).

15 A utilização de lenha sem passar pelo processo de carbonização não é desejável pois pode liberar fumaça e particulados para o ar ambiente, no interior do galpão. Todavia, a utilização de carvão vegetal proveniente da carbonização de eucalipto, é salutar, pois sua queima gera ar quente limpo, livre de alcatrão, óleos e água presentes na madeira original, responsáveis pela formação da fumaça densa e contaminante. De acordo com (SILVA & SILVA, 1998), por estas razões, e pelo fato de ser um sistema mais eficiente e com menor custo energético, é viável seu uso em instalações de criação de animais. A fornalha a carvão de queima direta é construída em alvenaria e possui quatro módulos: base, cinzeiro, câmara de combustão e caixa de areia (Figuras 11 e 12), segundo metodologia proposta por SILVA et al. (2000) e LOPES (2002) para fornalha a carvão vegetal de aquecimento direto de ar para secagem de produtos agrícolas. Na fornalha é acoplado um ciclone, onde as partículas incandescentes entram em movimento espiral e são separadas do fluxo gasoso pela ação da força centrífuga, e adição de ar frio visando atingir condições ideais de uso. Figura 11. Fornalha a carvão vegetal de fogo direto de ar. Figura 12. Vista frontal e corte da fornalha a carvão vegetal. A fornalha é revestida internamente com tijolos maciços de barro. Na câmara de combustão, revestida com uma parede de tijolos refratários, é colocada a célula de

16 queima onde se realiza a oxidação do carvão suspenso. Tem seu abastecimento realizado por gravidade, com o carvão contido em depósito acima caindo gradualmente a medida que o que está abaixo é consumido. Os módulos são separados entre si por meio de lajes de concreto. Um ciclone de alvenaria é dimensionado para extinção de fagulhas e retenção de partículas. Para a regulagem do ar primário na câmara de combustão, é colocado, na entrada da fornalha, um registro. Um ventilador centrífugo é utilizado para fornecimento do ar aquecido para dentro do galpão avícola e sua capacidade de sucção é também usada para admissão de ar comburente na câmara de combustão. Na Figura 13 é mostrado o esquema de funcionamento da fornalha a carvão vegetal. Figura 13. Esquema de funcionamento da fornalha a carvão Fornalhas com material particulado como combustível Este tipo de fornalha é capaz de fornecer calor a partir da combustão de particulados finos, muitas vezes considerados como resíduos de outras atividades. Dentre eles pode-se citar serragem, moinha de carvão, palha de café, etc. Nesse sistema, os materiais particulados podem ser queimados juntamente com lenha. Os sistemas de queima são muito eficientes em relação às fornalhas de fogo indireto usualmente comercializadas, podendo gerar calor na forma indireta e direta, ou seja, com e sem trocadores de calor, respectivamente.

17 Para a queima do material particulado existem dois tipos de equipamento. O primeiro, Figura 14, realiza a queima com a ajuda de uma grelha inclinada em forma de degraus, além da grelha convencional. A alimentação desse sistema é feita por um transportador helicoidal que também faz a dosagem da quantidade de combustível que entra na fornalha. (a) (b) Figura 14. Fornalha desenvolvida por MELO (2003) para queima de material particulado. O segundo sistema de queima do combustível, (Figura 15), é feito com a ajuda de separador de partículas tipo ciclone, que é instalado no interior da fornalha para fazer a deposição do combustível vindo do sistema de alimentação da fornalha. Esse sistema de alimentação é composto por um transportador pneumático que empurra o material particulado até o ciclone, na câmara de combustão. A dosagem é realizada por um helicóide acoplado na descarga do depósito de combustível.

18 a) b) Componentes: 1 depósito de combustível; 2 ventilador do sistema de alimentação; 3 duto de alimentação; 4 base da fornalha; 5 abertura do cinzeiro e de entrada de ar comburente; 6 abertura de abastecimento com lenha; 7 câmara de combustão; 8 trocador de calor; 9 ciclone; 10 entrada do ar a ser aquecido; 11 saída dos gases de combustão (aquecimento direto); 12 chaminé; 13 abertura de ar frio; e 14 ventilador. Figura 15. Fornalha desenvolvida por MAGALHÃES (2007) para a queima de combustíveis polidispersos com alimentação pneumática. A grande vantagem desses sistemas é a possibilidade de uso de materiais que em muitas operações são descartados como resíduos, além da alta eficiência energética e das opções de aquecimento direto e indireto com um único equipamento Aquecimento com energias alternativas HUGHES (1981) já indicava alguns rumos e opções em energias alternativas para realizar o aquecimento de aviários, entre elas estava: energia eólica, solar, bombas de calor, sistemas combinados, etc. No Brasil a situação atual é relativamente confortável, pois motivados principalmente por custos, os produtores buscam principalmente na madeira o calor

19 necessário ao aquecimento, apoiados pela influência do clima que é menos severo que em outras regiões do mundo, exigindo menos aquecimento, facilitando para que as instalações avícolas sejam mais abertas. De 1974 a 1977, REECE (1981) dimensionou, construiu e testou um sistema de aquecimento combinando energia solar com os sistemas convencionais de aquecimento para aves a base de propano, em Mississipi-EUA. O sistema de coletores servia para aquecer ar e água que seria usada nas instalações. O sistema híbrido reduziu o consumo de energia fóssil em até 90% do que era consumido anteriormente. O piso também pode ser aquecido, Figura 16, com o uso de água quente, o que, segundo SUMMERS (1985), é obtido fazendo-se circular água no interior de tubos de polietileno com temperatura suficiente para fornecer calor para a cama sobre o piso do galpão e em seguida para as aves. Tal sistema consiste de uma fonte de calor que pode ser produzida a partir de uma fornalha com controle localizado na parte externa do aviário, que irá aquecer a água para circular nos tubos embutidos no piso. Entre as vantagens pode-se ressaltar que o calor é gerado ao nível das aves, a temperatura ambiental é mais baixa e a perda de calor é reduzida, além das vantagens de custos, que pode chegar a 50% de economia em combustível. Isso se deve às muitas opções de combustível para o uso em caldeiras e a possibilidade de usar uma caldeira para vários galpões. Além disso, o calor é gerado na cama, o que faz com que a cama permaneça mais seca e as perdas sejam menores, pois o aquecimento acontece de forma ascendente, ou seja, de baixo para cima ao contrário da maioria dos outros sistemas de aquecimento. Para limpeza as mangueiras podem ser deslocadas para as laterais voltando aos seus lugares com o início de uma nova criação. Figura 16. Aquecimento em piso com dutos de água quente. RODRIGUES (1995) utilizou para o cálculo das condições ambientais de uma instalação para frangos de corte, um programa computacional de simulação no qual foi considera uma lâmina d água de 10 cm de espessura, aquecida a 45 C por energia

20 solar, sob o piso do aviário. No sistema simulado foram utilizados 15 coletores de 3 m² de área de captação, com inclinação de 35º que foram capazes de aquecer um pinteiro de 83 m² fornecendo as condições de conforto térmico necessárias aos animais, para o mês mais frio do ano. Para NORTH E BELL (1990), tubos conduzindo água aquecida constituem-se meios modernos e sofisticados de provimento de calor aos animais e devem ser colocados na faixa de 30 cm abaixo do piso, sendo necessários bombeamento e controle da temperatura da água, além de sistema de isolamento do calor próximo ao piso. LUCAS JR e SANTOS (2000) realizaram estudos sobre a viabilidade do uso de biogás gerado pelos resíduos avícolas para aquecimento de instalações para aves. No experimento foi avaliada a produção de biogás de três diferentes tipos de cama de aviário em dois ciclos de criação. Os resultados indicam uma produção de 0,23 m³ de biogás para cada kg de cama produzida, o que corresponde em média a aproximadamente 10 botijões de GLP para cada 1000 aves alojadas (considerando 30m³ de biogás igual a 13 kg de GLP). WIMBERLY (2003) desenvolveu uma fornalha para operar com cavacos de madeira (chips), pellets, cama de aviário e serragem de forma totalmente automatizada. O produtor necessita apenas encher o depósito de combustível quando a carga deste se aproximar do final. Os chips podem ser de reflorestamento ou resíduos de indústria de móveis ou serrarias. A fornalha pode aquecer de forma indireta um aviário conforme o esquema da Figura 17. Figura 17. Esquema de aquecimento de um aviário com chips de madeira WIMBERLY (2003). Segundo o mesmo autor, obteve-se bom desempenho técnico e econômico da fornalha, e como sugestão diz que precisa ser adaptado um modelo da mesma para operar com cama de aviário. A mesma fornalha foi usada para testes de incineração de frangos mortos, Figura 18.

21 Figura 18. Fornalha desenvolvida para incineração de frangos mortos. 2.2 Desempenho de animais em diferentes sistemas de aquecimento FUNCK e FONSECA (2008) testaram três linhagens de frangos (Ross 1, Ross 2 e Cobb) em aquecimento automático a gás e a lenha. Os testes realizados na região oeste do Paraná, de maio a junho de 2005 mostraram não haver diferenças estatísticas entre as linhagens e tipos de aquecimento quanto a peso médio, mortalidade, conversão alimentar e consumo de ração, apesar da linhagem Cobb com aquecimento a lenha ter apresentado um ganho de peso 7,8% maior. ABREU et al. (2000), trabalhando com sete tratamentos, sendo 6 em piso aquecido e um com campânula a gás, com pintos da linhagem Ross, verificaram que os sete sistemas de aquecimento estudados diferiram significativamente para a característica de conversão alimentar para aves com até 42 dias de idade. Segundo FERREIRA (2004), em experimento realizado com aquecimento central a carvão vegetal, os dados de desempenho produtivo das aves não apresentaram variações em relação aos dados apresentados por outros autores, como SANTOS et al. (1999) e CONTE e COTTA (1999), mostrando a viabilidade da implantação do sistema para aquecimento de aves. VIGODERIS (2006) avaliou o desempenho de frangos em três sistemas de aquecimento, campânulas a gás, fornalha de fogo indireto e campânulas a gás+tambor de aquecimento adicional a lenha. Os melhores resultados encontrados em relação ao provimento de calor as aves aconteceu no tratamento que usou campânula a gás + tambor de aquecimento adicional a lenha, seguido da fornalha de aquecimento indireto a lenha e de campânulas a gás. O desempenho produtivo das aves, como esperado aconteceu com o tratamento que propiciou melhores condições de temperatura as aves, sendo os resultados apresentados no Quadro 1.

22 Quadro 1. Dados médios de peso final de abate, conversão alimentar (C.A.), mortalidade e fator de produção, encontrados por VIGODERIS (2006) na região de Videira-SC Sist. Aquecimento Peso de abate (kg) C.A. (kgração/kgave) Mortalidade (%) Fator de produção Campânulas a gás 1,392 1,602 2, Fornalha 1,401 1,588 3, Tambores de aquecimento + campânulas 1,414 1,555 2, Em estudo realizado por ZANATTA et al. (2008) em Barbacena-MG, os resultados de desempenho produtivo para os frangos abatidos aos 42 dias são semelhantes mostrando que os sistemas de aquecimento usados (gaseificador de biomassa e fornalha) propiciaram condições semelhantes ao desenvolvimento das aves. SANTOS (2008) em pesquisa realizada na região de Barbacena-MG com frangos de corte da raça Cobb, dos 7 aos 17 dias de idade, com sistemas de aquecimento central a gás (SAG) e lenha (SAL), obteve os resultados de desempenho descritos no Quadro 2. Quadro 2. Desempenho de frangos dos 7 aos 17 dias, em sistemas de aquecimento central a gás e a lenha encontrados por SANTOS (2008) Sist. Aquecimento Ganho de peso (kg/ave) C.A. (kg ração/kg ave) Mortalidade (%) Fator de produção SAG 0,421 1,64 0, SAL 0,425 1,63 0, SANTOS (2008) comenta que apesar dos valores de desempenho produtivo encontrados serem muito próximos, em geral houve uma indicação de que o sistema de aquecimento à lenha proporcionou um fator de produção de 1,17% maior em relação ao aquecimento a gás no período estudado de 10 dias. O autor comenta, baseado em dados apresentados em seu trabalho, que essa diferença pode estar associada pelo menor conforto térmico proporcionado pelo sistema a gás, conforme dados apresentados. Na maioria das vezes, extremos de temperatura levam as aves ao óbito, porém excessos de frio e calor podem afetar negativamente as aves jovens sem

23 necessariamente levá-las ao óbito, mas certamente influenciando no desempenho produtivo. Temperaturas iguais ou superiores a 35 C afetam significativamente os batimentos cardíacos e a pressão sangüínea. Pesquisas demonstraram que após a exposição a 43,3 C, por seis horas, sem acesso a água, as aves jovens reduziram sua taxa de crescimento e apresentaram problemas de desidratação. Aves adultas podem sobreviver até sete horas expostas a 40,6 C, porém não sobrevivem a 43,3 C pelo mesmo período de tempo. As aves jovens possuem uma tolerância ao calor levemente maior que aves adultas (VEST, 1997). VAN DER HEL et al. (1992) observaram que a exposição às altas temperaturas de aves com dois dias de vida, causou a perda de até 12% de peso corporal. Esse menor ganho de peso, em condições de altas temperaturas, pode estar relacionado com a redução das necessidades metabólicas das aves. Estudos demonstram que expondo um pinto de um dia a curtos períodos de baixas temperaturas, pode ocasionar um efeito negativo a longo prazo na performance da ave, no seu crescimento, conversão alimentar e aumentando a susceptibilidade à doenças (CZARICK & LACY, 1996). Segundo MOURA (2001), pesquisas demonstram que mantendo as aves jovens em conforto térmico, produzir-se-á um lote de aves mais resistente às infecções, com resposta imunológica imediata, apresentando um menor índice de ascite, uma melhor absorção intestinal de nutrientes, revertendo em melhor conversão alimentar e ganho de peso. DOZIER & DONALD (2001) testaram 175 pintos de corte de um dia, em dois esquemas de aquecimento. O primeiro, expondo as aves a 35 C constantes e o segundo, fornecendo 19 C por duas horas e posteriormente à temperatura de 35 C. Após 4 dias, a temperatura corporal do grupo estressado por frio era de 37,7 C e a do grupo mantido à temperatura constante de 38,8 C. Os mesmos autores compararam pintinhos aquecidos à temperatura constante de 26,6 C com outros submetidos à temperatura de 35 C. Após 10 dias, encontraram um peso de 108,8g e uma conversão alimentar de 1,14 para os pintinhos aquecidos na maior temperatura e um peso de 90,7g e conversão de 1,42 para os pintinhos estressados por frio, concluindo que a temperatura de aquecimento está correlacionada com a temperatura corporal, com o ganho de peso e conversão alimentar. É importante observar a temperatura da cama sobre a qual se criam as aves, e não somente a temperatura do ar. Recomenda-se uma temperatura de cama de aproximadamente 29,4 C para a primeira semana de vida das aves (CZARICK & LACY, 1996). Se um pinto de um dia tem aproximadamente 5 cm de altura, a temperatura do ar até 5 cm do piso é significativamente influenciada pela temperatura da cama, então a

24 temperatura da cama passa a ser um ótimo referencial para o bem estar de aves jovens. A temperatura da cama se torna ainda mais importante, quando se atenta para o fato de que as aves, ao sentarem, perdem uma significativa parcela de calor através de seus pés (MOURA, 2001). Em aviários que não foram pré-aquecidos, adequadamente, na chegada dos pintos, é comum encontrar temperaturas de cama 5 a 6 C menores que em poucos centímetros acima do piso, segundo pesquisas realizadas por CZARICK & LACY (1996). Mesmo nos aviários bem manejados, a temperatura da cama, usualmente, se encontra dois ou três graus abaixo da temperatura do ar. Dessa forma, mesmo que o aviário pareça quente, é importante monitorar a temperatura da cama, a qual corresponde à real temperatura em que as aves estão inseridas. 2.3 Gases no interior das instalações em função do uso de aquecedores Em relação a gases, as pesquisas realizadas no Brasil ainda são poucas, porém já servem para indicar as condições de uso e qualidade do ar no interior de instalações. Em experimento realizado por FERREIRA (2004), encontrou concentrações médias de amônia (NH 3 ) de 2,3 ppm para aquecimento central direto com fornalha a carvão e 33 ppm para o sistema de aquecimento localizado direto com campânula elétrica. O autor atribui essa diferença no modo de operação dos sistemas, visto que com a fornalha havia renovação do ar pela entrada constante de ar quente provindo de fora do galpão, enquanto o sistema elétrico necessitava de menores trocas de ar para a manutenção da temperatura. Já para as concentrações de monóxido de carbono (CO) FERREIRA (2004) encontrou valores de 100 ppm no interior do galpão no início do processo de aquecimento. Em seguida, em medições realizadas no misturador de ar da saída da fornalha foram encontradas concentrações de 100 ppm de CO e 600 a 800 ppm de dióxido de carbono (CO 2 ). Porém, em medições nos dutos de entrada de ar no galpão não foram detectados esses gases devido a diluição com ar ambiente. SANTOS (2008) em pesquisa realizada em Barbacena-MG, com sistema de aquecimento central a gás (SAG) e a lenha (SAL), encontrou diferenças para a concentração de gases (NH 3, CO e CO 2 ) nos períodos noturnos, enquanto durante o dia não houve diferença significativa entre os sistemas de aquecimento Quadro 3. Quadro 3. Concentrações de NH 3, CO e CO 2 para o período de 7 a 17 dias de desenvolvimento de aves, em Barbacena-MG

25 Sistemas Horários 6:00 9:00 15:00 21:00 NH 3 (ppm) SAG 18,3 a 9,8 a 5,5 a 14,2 a SAL 10,3 b 7,3 a 4,4 a 10,5 b CO (ppm) SAG 0,3 b 0,3 a 0,0 a 0,3 b SAL 21,6 a 7,9 a 0,6 a 21,9 a CO 2 (ppm) SAG a 653 a 452 a a SAL 936 a 556 a 430 a 936 b As médias seguidas de pelo menos uma mesma letra na coluna não diferem entre si, a 5% de probabilidade, pelo teste de Tukey. Adaptado de SANTOS (2008). Como pode ser observado no quadro 3, houve diferença entre a concentração de gases sempre no período noturno em vista ao tipo de aquecimento. Como explicado por FERREIRA (2004) o aquecimento com fornalha promove a entrada de ar do exterior, que provoca a movimentação e renovação maior em relação ao uso de campânulas e queimadores a gás que utilizam o ar do interior da instalação para realizar a queima do combustível, diminuindo assim a qualidade do ar da instalação. A diferença na concentração de CO pode ser explicada por possíveis vazamentos na fornalha, visto que o princípio usado é indireto e não poderia haver a presença deste gás no interior da instalação. Provavelmente a porta da fornalha não possui boa vedação ou possuem orifícios causados pelo desgaste nas paredes da câmara de combustão. VIGODERIS (2006), em pesquisa realizada em Videira-SC, com três sistemas de aquecimento, campânulas a gás, fornalhas de aquecimento indireto e tambores para queima de lenha associados a campânulas a gás, estudou as concentrações de gases no ar do interior dos galpões avícolas e encontrou os valores relacionados no Quadro 4. Quadro 4. Concentração de gases, em ppm, no interior de galpões avícolas, em quatro semanas de análises, em Videira-SC NH 3 CO 2 CO Tratamento Matutino Vespertino Matutino Vespertino Matutino Vespertino Campânula 15,97a 14,78a 2105,69a 1556,83a 14,71a 7,58a

26 Semana 1 Fornalha 13,73a 12,14b 1988,82a 1391,08a 2,74b 2,85b Tambor+camp 13,29a 11,85b 1484,8b 1208,41a 9,02c 5,63c Campânula 35,39a 28,01a 2269,93a 1852,05a 4,84a 0,85a Semana 2 Fornalha 30,64a 26,33a 2074,21b 1738,76a 1,33b 0,83a Tambor+camp 27,15b 21,36b 1931,59b 1834,14a 2,33b 0,72a Campânula 28,35a 19,95a 1399,97a 1048,24a Semana 3 Fornalha 27,1ab 16,03b 1390,74a 1170,82a Tambor+camp 26,21b 14,06c 1344,65a 1023,83a Campânula 19,61a 10,48a 1100,93a 834,23a Semana 4 Fornalha 20,03a 14,21b 1372,42a 953,51a Tambor+camp 19,51a 16,93b 1162,18a 951,02a Valores seguidos de uma mesma letra na coluna não apresentaram diferença estatística a 5% de probabilidade pelo teste de tukey, para a mesma semana. Adaptado de VIGODERIS (2006). Como pode ser observado no Quadro 4, as maiores concentrações de CO 2 e CO foram obtidas em ambientes aquecidos com sistemas de campânula a gás e tambor associado à campânula a gás. Esses sistemas utilizam o ar do interior da instalação como comburente para promover a queima do combustível. Enquanto o CO 2 é o resultado de uma combustão completa, o CO é formado pela combustão incompleta. Além disso, o aumento da concentração desses gases no interior da instalação pode estar associado a vazamentos dos tambores utilizados para a queima de lenha. ZANATTA (2007) em pesquisa realizada em Barbacena-MG testando um gaseificador de biomassa, acoplado a um combustor dos gases produzidos, em comparação a uma fornalha, para realizar o aquecimento de aviários, encontrou diferenças na concentração de gases poluentes no interior de galpões, considerando os os tratamentos relacionados no Quadro 5, abaixo. Quadro 5. Médias das concentrações de gases no interior de um galão avícola, em três semanas de aquecimento, utilizando se gaseificador (GAS) e fornalha (FOR) Semanas de Tratamento CO (ppm) CO 2 (ppm) NH 3 (ppm) aquec. 1 GAS 29,51a 1895,25a 1,29b

27 2 3 FOR 6,43b 1052,03b 8,43a GAS 16,48a 2247,63a 1,85b FOR 2,35b 1454,38b 4,62a GAS 10,27a 2141,59a 3,96b FOR 0,93b 1540,98b 7,96a Médias seguidas por uma mesma letra na coluna, para cada variável, não diferem entre si a 5% de probabilidade, pelo teste t, para cada semana. Adaptado de ZANATTA (2007). As diferenças observadas por ZANATTA (2007) se devem ao principio de funcionamento dos sistemas. No gaseificador, os gases da combustão são misturados com ar do ambiente externo da instalação para equilíbrio de temperatura e em seguida são lançados para o interior da instalação, podendo assim aumentar a concentração de CO 2 e CO no interior do aviário. O monóxido de carbono ocorre devido à queima incompleta do combustível, que no caso da lenha pode acontecer por diversos fatores. Apesar da diferença encontrada houve bom desenvolvimento, mostrando que a diferença de concentrações não afetou o desempenho das aves. A concentração média de CO 2 permaneceu abaixo da recomendada e de CO esteve acima da recomendada, durante o período noturno nas duas primeiras semanas. Outro fator que pode ser lavado em consideração é que alguns tipos de aquecimento promovem secagem da cama, principalmente os que usam o principio da transmissão de calor por radiação, o que pode diminuir as emissões de amônia em função da presença deste gás estar relacionado a umidade da cama, fato este que pode influenciar positivamente o desempenho produtivo das aves.

28 CONCLUSÕES Fez-se um levantamento dos sistemas de aquecimento de ar ambiente para aviários onde se mostrou um grande numero de opções que os avicultores têm para prover conforto térmico para aves, principalmente nas primeiras semanas de vida destas, quando se faz necessário. Ênfase foi dada às diversas alternativas do uso de bioenergia, isto é, energia proveniente de biomassas diversas, devido às vantagens que esta apresenta comparada a energias de origem fóssil. Ressaltou-se que a energia obtida de biomassas é renovável e que não contribui para o aquecimento global, por não emitir Carbono líquido para o ar. Pode-se concluir que as opções dos avicultores quanto aos sistemas de aquecimento do ar ambiente são muitas e a ele cabe procurar as que melhor se adaptam as suas condições e disponibilidade, mas que o uso de bioenergia é ecologicamente correto, além de mais econômico, e deve, pois ser considerado como sua primeira opção.

29 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABREU, P.G. Modelos de aquecimento. In: SIMPÓSIO BRASIL SUL DE AVICULTURA, 4., 2003, Chapecó. Anais...Chapecó, p ABREU, P. G.; BAETA, F. C.; ABREU V. M. N.; SOARES, P. R.; PERDOMO, C. C.; Silva M. A. Desempenho produtivo e bioeconômico de frangos de corte criados em diferentes sistemas de aquecimento. Revista Brasileira de Zootecnia, Viçosa, v.1, n.29, p , BAÊTA, F. C.; SOUZA, C. F. Ambiência em edificações rurais conforto animal. Viçosa, UFV, p. BUTCHER, G. D.; NILIPOUR, A. H. Broiler Management - The First 24 Hours. Institute of Food and Agricultural Sciences, Florida, 4p, CARDOSO SOBRINHO, J.; BARRETO M. C. V.; MACHADO, D. B.; OLIVEIRA, T. M. Uso do gás natural como fonte de energia no aquecimento do ar visando conforto térmico em pinteiro In: Seminário de Pesquisa FAP-SE, Aracaju. Anais... Aracaju: FAP-SE, p.2-3. CONTE, J. A. e COTTA, J. T. B. Desempenho de frangos de corte segundo sistema de criação e o tipo de cama. REUNIÃO ANUAL DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE ZOOTECNIA 36, Porto Alegre, RS, Anais CONTO, L. A. Novos sistemas de aquecimento inicial de pintos de corte. In: Conferência Apinco de Ciência e Tecnologia Avícolas, Campinas. Anais... Campinas: FACTA, p CORDEIRO, M.B. Análise de imagens na avaliação do comportamento, do bem-estar e do desempenho de pintos de corte submetidos a diferentes sistemas de aquecimento f. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola)-Universidade Federal de Viçosa, COSTA, H.S.; Lopes, T.P.M. Analise energética de aviários localizados no sertão do pajeú pernambucano. In: Congresso Brasileiro de Planejamento Energético, 5, Brasília. Anais Brasília: CBPE, p.1-12.

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