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 CO2 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.
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
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 32 - 34oC e na segunda semana de vida necessitam entre 28 - 32
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;
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).
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
2.1.1 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.
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.
(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).
2.1.2 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
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 CO2 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;
•
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 CO2 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
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.
2.1.3 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 CO2 (MORO, 1998),
ABREU, 2003.
2.1.4 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
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
2.1.5 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.
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
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).
2.1.6 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).
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.
2.1.7 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).
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
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.
2.1.8 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.
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.
a)
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;
b)
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.
2.1.9 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
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
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.
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.
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.
Peso de
C.A.
Mortalidade
Fator de
abate (kg)
(kgração/kgave)
(%)
produção
Campânulas a gás
1,392
1,602
2,48
269
Fornalha
1,401
1,588
3,04
271
1,414
1,555
2,89
280
Aquecimento
Tambores de
aquecimento +
campânulas
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.
Ganho de
C.A. (kg
Mortalidade
Fator de
peso (kg/ave)
ração/kg ave)
(%)
produção
SAG
0,421
1,64
0,284
256
SAL
0,425
1,63
0,758
259
Aquecimento
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
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
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 (NH3) 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 (CO2). 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 (NH3, CO e CO2) nos períodos noturnos, enquanto durante o dia
não houve diferença significativa entre os sistemas de aquecimento Quadro 3.
Quadro 3. Concentrações de NH3, CO e CO2 para o período de 7 a 17 dias de
desenvolvimento de aves, em Barbacena-MG
Horários
Sistemas
6:00
9:00
15:00
21:00
NH3 (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
CO2 (ppm)
SAG
1.080 a
653 a
452 a
1.144 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
CO2
NH3
Tratamento
Matutino
Campânula
15,97a
Vespertino
14,78a
Matutino
Vespertino
2105,69a
1556,83a
CO
Matutino
14,71a
Vespertino
7,58a
Semana 1
Semana 2
Semana 3
Semana 4
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
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
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
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 CO2 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 CO2 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)
CO2 (ppm)
NH3 (ppm)
GAS
29,51a
1895,25a
1,29b
aquec.
1
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
CO2 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 CO2
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.
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.
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