INFLUÊNCIA DA COR DO TELHADO NOS ÍNDICES DE CONFORTO TÉRMICO ANIMAL

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1 INFLUÊNCIA DA COR DO TELHADO NOS ÍNDICES DE CONFORTO TÉRMICO ANIMAL Ritielly Laiany Leandro Carvalho Universidade Federal de Mato Grosso - Faculdade de Engenharia Florestal Azemar Oliveira dos Santos (az_oliveira@hotmail.com) Universidade Federal de Mato Grosso - Departamento de Engenharia Agrícola e Ambiental Crislane Reis Alves (crislane_17@hotmail.com) Universidade Federal de Mato Grosso - Departamento de Engenharia Agrícola e Ambiental Ismael Cavalcante Maciel Júnior (ismael.agriroo@gmail.com) Universidade Federal de Mato Grosso - Departamento de Engenharia Agrícola e Ambiental Marcela da Silva e Silva Cavalcante (marcelasilva_agriroo@hotmail.com) Universidade Federal de Mato Grosso - Departamento de Engenharia Agrícola e Ambiental RESUMO: Em climas tropicais os elevados valores de temperatura ambiente estão entre os principais fatores que influenciam negativamente a atividade animal. Dentre os fatores do ambiente, os térmicos são os que afetam mais diretamente os animais, e este estresse é resultante das interações entre a temperatura do ar, umidade relativa, radiação e velocidade do ar. Objetivou-se, com este trabalho, analisar os índices de conforto térmico animal pela influência da pintura externa do telhado de cimento amianto. A comparação entre o tratamento e a testemunha foi realizada com base em variáveis relacionadas ao conforto térmico ambiente: umidade relativa do ar (UR), índice de temperatura do globo negro e umidade (ITGU), Índice de Temperatura e Umidade (ITU) e carga térmica de radiação (CTR). O experimento foi conduzido na Universidade Federal de Mato Grosso - UFMT, campus de Rondonópolis. Foram utilizados protótipos de uma instalação de aves nas quais testaram-se dois tipos de cobertura: telha de amianto natural e telha de amianto pintada (na parte exterior com cor branca). A pintura com cores claras na parte externa proporciona a redução da temperatura do meio diminuindo a carga térmica de radiação solar dentro do ambiente, porém não é suficiente para proporcionar condições adequadas de conforto térmico na região de estudo. Palavras-chave: Instalação para aves. Carga Térmica Radiante. Temperatura. INFLUENCE OF COLOR ROOF IN ANIMAL THERMAL COMFORT INDICES ABSTRACT: In tropical climates the high ambient temperature values are among the main factors that negatively affect animal activity. Among the environmental factors, the heat are those that most directly affect the animals, and this stress is the result of interactions between the air temperature, relative humidity, radiation and wind speed. The objective of this study was to analyze the levels of thermal comfort by the influence of exterior paint the roof of asbestos cement. The comparison between the treatment and the control was based on variables related to the environment thermal comfort: relative humidity (UR), temperature index of black globe and humidity (ITGU), Temperature Index and humidity (ITU) and radiation heat load (CTR). The experiment was conducted at the Federal University of Mato Grosso - UFMT campus Rondonópolis. Prototypes of a poultry facility which were used in the tested two types of coverage: natural asbestos tile, and asbestos tile painted (on the outside with white color). Painting with light colors on the outside provides for reducing the temperature of the medium reducing the thermal load of solar radiation into the environment, but it is not sufficient to provide adequate thermal comfort conditions in the study area. Keywords: Installation for birds. Radiante Heat Load. Temperature.

2 1_INTRODUÇÃO Em climas tropicais os elevados valores de temperatura ambiente estão entre os principais fatores que influenciam negativamente a atividade animal (Tinôco, 1998). Dentre os fatores do ambiente, os térmicos são os que afetam mais diretamente os animais, e este estresse é resultante das interações entre a temperatura do ar, umidade relativa, radiação e velocidade do ar. Do ponto de vista bioclimático, um dos principais fatores que influenciam na carga térmica de radiação incidente, são os telhados, principalmente em decorrência dos materiais de cobertura (Silva & Sevegnani, 2001). Para Nããs et al. (2001) o telhado é o elemento construtivo mais significativo em uma instalação avícola, quanto ao controle da radiação solar incidente. As limitações para obtenção de altos índices zootécnicos no Brasil decorrem do alojamento em ambientes com clima quente, de animais geneticamente desenvolvidos em climas mais amenos, em condições ou conceitos provenientes deste clima; daí a necessidade de se ter instalações adaptadas com características construtivas que garantam o máximo possível de conforto permitindo, ao animal abrigado, desenvolver todo o seu potencial genético (Fiorelli et al., 2009). Assim, o telhado das instalações tem sido o elemento mais relevante a ser considerado para se promover o conforto térmico dos animais em regiões de clima quente (Faghih & Bahadori, 2009). O telhado é a parte da instalação onde a radiação solar atua com maior intensidade, sendo a variável mais importante no estabelecimento da temperatura efetiva, visto que o fluxo de calor que atravessa um telhado, no pico máximo de calor, é da ordem de cinco vezes maior do que aquele do ambiente interno (Gomes Filho, 2010). Para Moura (2001), a temperatura ambiente de um abrigo depende de seu balanço energético, que é função do calor incidente da radiação solar, do coeficiente de absorção, da condutividade e da capacidade térmica da superfície receptora do telhado. Tais variáveis determinarão a transmissão e perda de calor, onde esse processo faz com que a temperatura varie de forma cíclica durante o dia e durante o ano. Um artifício para diminuir o efeito da radiação sobre os animais é aumentar a refletividade do telhado, pois um telhado com alta refletividade ajuda a diminuir a carga térmica de radiação solar dentro do ambiente, entretanto, por si só, não é o suficiente para proporcionar condições plenas de conforto térmico dentro dos limites de calor nos trópicos. O telhado dispõe de condições para resfriar as instalações, mas se ele não executa bem esta função poderá apresentar problemas enormes às instalações. Este é o elemento da instalação mais exposto ao céu e quase metade do calor ganho é através dele. Por outro lado, o telhado abre uma gama extensiva de possibilidades para dissipar o calor da instalação (Tang & Etzionb, 2005). A energia solar absorvida pelo telhado ocasiona aumento da temperatura do telhado em comparação com a temperatura do ar ambiente (Faghih & Bahadori, 2010) A utilização de materiais refletivos à radiação solar traz benefícios econômicos por permitir a redução do

3 ganho de calor pelos telhados visto que uma cobertura exposta ao sol atua como coletor de energia solar (Wray & Akbari, 2008). Segundo Tinôco (2001) as telhas mais utilizadas nos aviários são as de alumínio, cerâmica e amianto. As telhas de cimento amianto esquentam muito ao sol, mas sua pintura ajuda a diminuir esta temperatura. Segundo Moura (2001) a pintura do telhado com cores claras (branco), normalmente produz efeito positivo na redução da temperatura do meio abaixo dela e possui baixo coeficiente de absorção de irradiação solar. Savastano et al. (1997), analisando o desempenho térmico de coberturas instalações animais encontraram resultados que demonstram que a telha de cimento amianto, pintada de branco na sua face externa, apresentou melhores resultados quanto ao conforto térmico, que a telha de cimento amianto sem pintura. Objetivou-se, com este trabalho, analisar os índices de conforto térmico animal pela influência da pintura externa do telhado de cimento amianto quando comparado apenas ao telhado sem receber nenhum tipo de tratamento. 2 METODOLOGIA O experimento foi conduzido na Universidade Federal de Mato Grosso, campus de Rondonópolis, Instituto de Ciências Agrárias e Tecnológicas. Foram utilizados dois galinheiros com dimensões de 2,40 x 1,40m e pé direito de 1,30 m, com estrutura para telhado com declividade de 33 (Figura 1 e 2). Figura 1 - Vista geral do galinheiro. Fonte: Os autores, 2014.

4 Figura 2. Dimensão do galinheiro realizado em programa Sketchup. Fonte: Os autores, A pintura reflexiva foi realizada com tinta látex branca, aplicada na parte externa do telhado, em duas demãos, realizada após a lavagem das telhas de cimento amianto Foram dispostos sensores de temperatura na parte superior e inferior dos telhados (Figura 3). Esses sensores e um globo negro foram conectados a data loggers com quatro entradas para armazenamento dos dados (Figura 4). Figura 3 - Sensor no telhado. Fonte: Os autores, As entradas dos data loggers foram identificadas para que não ocorresse erros na leitura (Figura 4). Foi colocado também dentro das instalações um sensor de temperatura e umidade. O globo negro e o sensor foram dispostos a 1 m do solo e ao seu redor foram colocadas garrafas PET cortadas e furadas para proteção contra intempéries (Figura 5). Esses

5 sensores antes de serem instalados foram programados para realizar as aferições de 15 em 15 minutos. Figura 4- Identificação das entradas do data logger. Fonte: Os autores, Figura 5 - Globo negro e sensor de temperatura. Fonte: Os autores, Os sensores permaneceram nas instalações durante 11 dias consecutivos. As informações da velocidade do vento e umidade relativa do ar foram extraídas do Inmet (Instituto Nacional de Meteorologia). Com essas informações foi calculado os índices CTR- Carga Térmica Radiante (equação 1), ITGU- Índice de Temperatura do Globo Negro e Umidade (equação 2), ITU- Índice de Temperatura e Umidade (equação 3) e Entalpia (equação 4).

6 CTR x(trm)4 (1) Onde: σ- Constante de Stefan- Boltzmann (5, W m -2 K -4 ) TRM- Temperatura Radiante Média (K) ITGU Tgn 0,36xTpo 41,5 (2) Onde: Tgn- Temperatura do Globo Negro, ºC Tpo Temperatura do ponto de orvalho, ºC ITU Tbs 0,36xTpo 41,5 (3) Onde: Tbs- Temperatura do bulbo seco, ºC Tpo- Temperatura do ponto de orvalho, ºC 7,5xTbs H,7 0,243xTbs URx 10x 237,3 Tbs Onde: H- Entalpia, KJ/Kg de ar seco Tbs- Temperatura do bulbo seco, ºC UR- Umidade Relativa do ar, % 6 (4) 3 RESULTADOS E DISCUSSÕES De acordo com os dados coletados, obtiveram-se valores de parâmetros para o galinheiro com telhado modificado por pintura no intervalo do dia 28 de outubro até o dia 07 de novembro, somando um total de 1077 dados para cada parâmetro coletado. Foram coletados através dos data loggers, valores de temperatura do bulbo seco, umidade, temperatura externa, temperatura do globo negro alternativo e a temperatura de globo negro corrigida, temperatura do ponto de orvalho, velocidade do ar e foram calculados os índices ITU, ITGU e também a entalpia e a CTR, que são apresentados logo abaixo entre os horários de maior variação diária (Quadros 1 e 2). Quadro 1. Valores de ITU, ITGU, entalpia, CTR, temperatura interna e externa para o galinheiro com telhado modificado com média de todos os dias, por horário. Horário ITU ITGU ENTALPIA CTR TEMPERATURA TEMPERATURA (adm) (adm) (kj/kg) (W/m²) INTERNA ( C) EXTERNA( C) 06:00 74,03 74,18 56,25 128,15 22,93 22,80 09:00 80,18 80,05 61,05 133,07 27,12 31,19 12:00 83,19 84,46 64,73 136,85 34,22 40,55 15:00 80,47 81,69 62,23 134,55 30,96 33,93 18:00 77,75 77,74 59,21 130,82 27,35 27,87

7 Quadro 2. Valores de ITU, ITGU, entalpia, CTR, temperatura interna e externa para o galinheiro testemunha com média de todos os dias, por horário. ITU ITGU ENTALPIA CTR TEMPERATURA TEMPERATURA Horário (adm) (adm) (kj/kg) (W/m²) Int ( C) Ext ( C) 06:00 69,13 68,93 57,47 118,10 20,95 22,02 09:00 81,43 81,85 62,22 135,11 28,10 26,47 12:00 80,54 83,08 62,55 136,40 37,92 35,13 15:00 80,57 81,48 61,97 134,61 27,08 27,77 18:00 70,52 70,35 58,89 118,83 28,24 28,91 Os maiores valores dos índices analisados ocorreram no período entre 09:00 e 12:00 h, visto que nesse horário tem-se maior quantidade de radiação solar e temperaturas elevadas do dia. Os menores valores encontrados foram nos horários compreendidos entre 00:00 h e 06:00 h, onde a temperatura é mais amena no local. Os dados corroboram com o trabalho de Passini et al (2013), onde a partir das 9 h todos os valores de ITGU se apresentaram acima daqueles tidos como de conforto térmico para aves, sendo que a partir das 12:00 h todos os valores de ITGU ultrapassaram 78, que são valores que comprometem o desenvolvimento das aves (Baeta & Souza, 2010). Resultados semelhantes foram encontrados por Sarmento et al. (2005) ao verificar que para a última semana de criação das aves o ITGU entre 78 e 80,5 comprometeu diretamente o desenvolvimento das aves caracterizando uma situação de desconforto térmico. Com esses dados foram calculados os valores médios de cada parâmetro (Quadros 3 e 4). Quadro 3. Valores médios dos parâmetros para o galinheiro com telhado modificado de todos os 1077 dados coletados. ITU ITGU Entalpia (kj/kg) CTR (W/m²) Temp.interna (ºC) Temp. externa (ºC) 77,67 78,04 14,21 131,37 27,19 28,79 Quadro 4. Valores médios dos parâmetros para o galinheiro testemunha de todos os 1077 dados coletados. ITU ITGU Entalpia (kj/kg) CTR (W/m²) Temp.interna (ºC) Temp. externa (ºC) 78,10 78,73 14,27 132,46 31,89 29,31 Para o valor de ITU, o telhado modificado representa um valor menor que o telhado testemunha, o que indica as variações entre os dois galinheiros em relação à temperatura do bulbo seco e temperatura do ponto de orvalho. Valores de ITU de 70 ou menos são considerados confortáveis, de 75 a 78 estressantes e maiores de 78 os animais são incapazes de manter a temperatura corporal normal. As aves são animais homeotérmicos, capazes de regular a temperatura corporal e são também consideradas como uma "bomba térmica" de baixa eficiência porque 80% da energia ingerida é utilizada para manutenção da homeotermia e apenas 20% é utilizada para produção (Abreu et al., 2004). Levando em consideração os valores de ITU para as duas instalações, é possível afirmar que as aves estariam estressadas e não produziriam de maneira eficiente. Em relação ao ITGU e entalpia pode-se perceber pouca diferença em relação aos dois telhados. Com relação à CTR percebeu-se também diferença, uma vez que a carga térmica

8 radiante se mostra de valor maior na testemunha, levando a concluir que o telhado influencia diretamente sobre este parâmetro. Quanto à temperatura interna, o telhado pintado também apresenta menores valores em relação ao galinheiro testemunha, o que já era esperado. A variação de temperatura interna e externa média, onde se tem a variação de 4,7 e 0,52 ºC, respectivamente, mostra a eficiência da pintura do telhado, porém mesmo com a redução dos valores de temperatura no interior da instalação promovida pelo uso da pintura, os valores ultrapassam aqueles tidos como faixa de conforto térmico para aves de corte, entre 18 e 26 C, conforme Baeta & Souza (2010). Os valores de máximos e mínimos das variáveis avaliadas (quadros 5 e 6) apresentados para as instalações com telhado modificado e telhado testemunha mostram que a utilização da pintura branca sobre a cobertura combinada com a pintura interna na cor preta acarretou em redução nos valores de ITU (58,9), ITGU (37,9), e CTR (70) quando comparada com a ausência da pintura interna e externa do telhado. Analisando o índice de temperatura e umidade (ITU) para a testemunha onde obteve valor máximo de 144, o galinheiro com telhado pintado apresentou valor máximo de 85. O parâmetro que apresentou maior diferença foi a Carga Térmica Radiante, onde o valor máximo para a testemunha foi de 214 W/m² e 144 W/m² no telhado pintado com cor reflexiva. Em todos os outros parâmetros avaliados houve superioridade do galinheiro com telhado modificado frente a testemunha. Os valores de ITGU obtidos permaneceram, segundo Baeta & Souza (2010), acima da zona de alerta para aves de corte, caracterizada por valores de ITGU entre 74 e 78, ou seja, índice inadequado para criação de aves mesmo com o tratamento utilizado no telhado. Quadro 5. Valores máximos e mínimos para os parâmetros encontrados para o galinheiro experimental com telhado modificado. Máximo Mínimo Umidade Relativa (%) 98,58 35 Temperatura Bulbo seco (ºC) 38,046 21,951 Temperatura Interna do Galinheiro (ºC) 39,093 21,199 Temperatura Externa do Galinheiro (ºC) 55,059 21,056 Temperatura do Globo Negro Alternativo (ºC) 38,812 21,7 Temperatura do Globo Negro Corrigida (ºC) 39, ,34817 ITU 85, , ITGU 88, ,53417 Entalpia 16, , CTR 144, ,

9 Quadro 6. Valores de máximos e mínimos para galinheiro testemunha, levando em consideração todos os dados coletados durante os dias do experimento. Máximo Mínimo Umidade Relativa (%) 99,94 36,09 Temperatura Bulbo seco (ºC) 38,268 21,855 Temperatura Interna do Galinheiro (ºC) 69,408 18,58 Temperatura Externa do Galinheiro (ºC) 61,404 21,509 Temperatura do Globo Negro Alternativo (ºC) 83,953 21,676 Temperatura do Globo Negro Corrigida (ºC) 76, , ITU 144, , ITGU 126, , Entalpia 16, , CTR 214, , O parâmetro com valores mais expressivos quando se analisa os máximos e mínimos do tratamento em relação à testemunha é a temperatura interna do galinheiro. Para o galinheiro com telhado modificado, o valor de temperatura interna máxima atingido foi de aproximadamente 39 ºC, enquanto que o valor máximo para o mesmo parâmetro do galinheiro testemunha foi de quase 70 ºC, para o mesmo intervalo e horários da coleta dos dados. Essa diferença mostra claramente a eficiência do telhado pintado sobre um telhado não modificado. Outro parâmetro a ser observado é a temperatura do globo negro alternativo, onde na testemunha apresentou temperatura aproximada de 83 ºC, e no galinheiro com telhado modificado apresentou temperatura de 38 ºC. Passini et al avaliaram a intervenção ambiental na cobertura e ventilação artificial sobre índices de conforto para aves de corte e observaram para o manejo de pintura reflexiva sobre o telhado, diferença significativa para Tgn, Tbs e UR (efeito principal) tendose verificado, ainda, menores valores de Tgn e Tbs e maior UR no ambiente com pintura. 4 CONCLUSÃO A pintura de cor branca feita no telhado de cimento amianto comprova a afirmação feita por estudos já realizados. A pintura com cores claras proporciona a redução da temperatura do meio diminuindo a carga térmica de radiação solar dentro do ambiente, entretanto, por si só, não foi o suficiente para proporcionar condições adequadas de conforto térmico na região de estudo, tornando-se necessário a combinação desse tratamento a outros fatores para obtenção de índices térmicos mais adequados. É recomendado que outros experimentos sejam realizados com a combinação de pinturas reflexivas e modificações ambientais primárias e/ou secundárias para que seja atingido índices toleráveis de conforto térmico animal.

10 5 AGRADECIMENTOS Ao professor que orientou e ajudou na realização deste trabalho Jofran Luiz de Oliveira e à Olivia Paula que também contribuiu para a realização deste trabalho. 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABREU, P. G.; ABREU, V. M. N. Conforto térmico para aves. Concórdia: Embrapa Suínos e Aves, p. (Comunicado Técnico). BAÊTA, F. C.; SOUZA, C. F. Ambiência em edificações rurais: Conforto animal. 2.Ed. Viçosa: EDUFV, 2010, 269p. FAGHIH, A. K.; BAHADORI, M. N. Solar radiation on domed roofs. Energy and Buildings. v.41, p , FAGHIH, A. K; BAHADORI, M. N. Three dimensional numerical investigation of air flow over domed roofs. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. v.98, p FIORELLI, J.; MORCELI, J. A. B.; VAZ, R. I.; DIAS, A. A. Avaliação da eficiência térmica de telha reciclada à base de embalagens longa vida. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.13, p , GOMES FILHO, J. S. Tela de sombreamento e pintura em telhados de modelos reduzidos de galpões avícolas. Tese apresentada à Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias FCAV, Universidade Estadual Paulista - UNESP, Câmpus de Jaboticaba, MOURA, D.J. Ambiência na avicultura de corte. In: SIL- VA, I.J.O. Ambiência na produção de aves em clima tropical. Piracicaba: FUNEP, 2001, p NÃÃS, I.A. et al. Avaliação térmica de telhas de composição de celulose e betumem, pintadas de branco, em modelos de aviários com escala reduzida. Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v.21, n.2, p , PASSINI, R. et al. Intervenção ambiental na cobertura e ventilação artificial sobre índices de conforto para aves de corte. Revista Bras. Eng. Agrícola e Ambiental, v.17, n.3, p , SARMENTO, L. G. V.; DANTAS, R. T.; FURTADO, D. A.; NASCIMENTO, J. W. B. DO; SILVA, J. H. V. Efeito da Pintura Externa do Telhado Sobre o Ambiente Climático e Desempenho de Frangos de Corte. Agropecuária Técnica, p , SAVASTANO JR. H. et al. Desempenho térmico de alguns materiais de cobertura em aviários. Engenharia Rural, Piracicaba, v.8, n.1, p.1-10, 1997

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