EFEITO DA RADIAÇÃO SOLAR, DO TIPO DE REVESTIMENTO E DA PINTURA DOS OITÕES NO CONDICIONAMENTO TÉRMICO DO AVIÁRIO
Paulo Giovanni de Abreu1, Valéria Maria Nascimento Abreu1, Inaiara Leticia Tomazelli2; Marla Juliane Hassemer3, Taiana Cestonaro4, Mariana Cristina Zucchi2
1Pesquisadores da Embrapa Suínos e Aves – Concórdia, Brasil. pabreu @cnpsa.embrapa.br 2Ciências Biológicas, Universidade do Contestado – Concórdia – Brasil
3Ciências Biológicas, Universidade do Oeste de Santa Catarina; Joaçaba – Brasil
4Engenharia Ambiental, Universidade do Contestado –Concórdia – Brasil, Bolsista do CNPq RESUMO
Como a maioria dos aviários, são orientados no sentido leste-oeste, durante o período da manhã, na fachada leste e durante o período da tarde, na fachada oeste há maior incidência solar. Parte dessa energia incidente é absorvida e transmitida para o interior do aviário necessitando de materiais construtivos de baixa condutividade térmica ou com alto poder de isolamento térmico. Assim, objetivou-se avaliar o efeito da radiação solar, do tipo de revestimento e da pintura dos oitões no condicionamento térmico do aviário. Foram utilizados dois aviários orientados no sentido leste-oeste, com oitões de 12 m de largura x 6 m de altura até a cumeeira, com reboco de 2 cm pintado com tinta PVA branca e com chapisco de 1 cm sem pintura, na Embrapa Suínos e Aves. As imagens termográficas foram realizadas, durante o período de maior Entalpia, nas fachadas leste e oeste de cada aviário. O termovisor foi conectado a uma sonda de umidade e temperatura via rádio freqüência. O software Texto IRSoft, foi utilizado para traduzir o espectro de cores da medida da temperatura e umidade superficial dos oitões. A umidade da superfície de cada oitão foi calculada a partir do valor da umidade ambiente e classificadas as áreas com risco de formação de bolor e liquens. A parede com chapisco e sem pintura tem maior capacidade de absorção da radiação solar enquanto a parede com reboco e pintada de branco tem maior capacidade de reflexão da radiação solar. Os oitões voltados a leste, com e sem pintura, tiveram menores valores de temperatura que as paredes voltadas a oeste. A utilização de reboco e pintura branca, reduziu em 12,7oC e 3,5oC a temperatura nos oitões orientados a oeste e a leste, respectivamente, quando comparados com os oitões com chapisco e sem pintura com as mesmas orientações. Houve maior eficiência da pintura na redução da temperatura a oeste 39% que a leste 8% devido à incidência de radiação solar direta a oeste durante o período de maior Entalpia. Menores valores de umidade foram verificados nos oitões com chapisco e sem pintura. A utilização de reboco pintado de cor branca promoveu maior refletividade da radiação solar com conseqüente redução da transferência de calor para o interior do aviário durante o período de maior Entalpia. A utilização da pintura foi mais eficiente quando a radiação solar incidiu diretamente sobre os oitões. A umidade da superfície do oitão não se apresentou crítica para a formação de bolor e liquens em função do tipo de revestimento do oitão. Recomenda-se proteção de ambos os oitões do aviário como forma de diminuir a carga térmica de radiação, propiciando maior conforto térmico no interior do aviário.
Palabras-chave: pintura, revestimento, aves, aviário, radiação solar.
A criação de aves nas regiões tropicais e subtropicais tem sido associada ao estresse calórico resultante de altas temperaturas no verão. Como conseqüências do estresse calórico, há declínio na produtividade, diminuição do consumo de ração e aumento da mortalidade (Abreu e Abreu, 2000). A avicultura deve estar atenta à interação entre o animal e o ambiente, a fim de que o custo energético dos ajustes fisiológicos sejam os menores possíveis. Os fatores ambientais de alta temperatura e alta umidade dentro das instalações são limitantes para o bem-estar e uma alta produtividade das aves. O conceito de ambiente é amplo, uma vez que inclui todas as condições que afetam o desenvolvimento dos animais. De acordo com (Abreu e Abreu, 2000), a insolação, também chamada de radiação solar direta, é a principal geradora do desconforto térmico nas edificações, juntamente com a temperatura ambiente e a umidade relativa do ar. Quando a energia solar incide sobre o aviário, parte dela é refletida, absorvida ou transmitida, em quantidades que dependem das propriedades físicas dos materiais que as compõem. A energia radiante absorvida pelos aviários se transforma em energia térmica ou calor, sendo que parte desta energia pode ser transmitida à superfície oposta, por meio da condução. Uma das formas mais eficientes de barrar essa energia é a utilização de isolantes térmicos (Oliveira, 2000). Isolante é qualquer material que reduz a transferência de calor de uma área a outra. O isolamento pode ser utilizado para promover condições mais confortáveis para as aves e maior controle do ambiente. Pode ser utilizado no telhado, cortinas e paredes. Com a adoção de isolamento tem-se vários benefícios, porém, adiciona-se custo de implantação dos aviários. Além disso, muitos isolantes podem ser hospedeiros de pássaros, roedores e insetos (Bucklin, 1998). Cheng et al. (2005), verificaram que o efeito da cor na temperatura interna de instalações varia com a radiação solar global e com a massa térmica. A temperatura máxima interna de um recinto fechado pode ser 10oC maior com pintura escura que clara. Assim, a aplicação de pinturas de cores claras é o mais simples, efetivo e econômico para reduzir a temperatura em recinto fechado com clima quente e úmido. O consumo de energia para o resfriamento do ar de uma instalação pode ser significativamente reduzido pela limitação do ganho de calor, o qual depende da intensidade da radiação solar e da absorvidade (cor) das superfícies externas. O efeito da cor no desempenho das instalações depende de vários fatores como: composição da parede, orientação e atributos de ventilação (Givoni, 1999). Certos materiais, como tinta branca, são altamente reflexivos, tendo baixa absortividade de ondas curtas e alta emissividade de ondas longas. Na tentativa de encontrar soluções paliativas para os problemas dos telhados, o uso de pinturas reflexivas tem sido largamente preconizado como forma de mitigar a radiação solar direta. No entanto, as extremidades do aviário, chamadas de oitões, também devem ser protegidas contra a radiação solar direta de forma a não absorvê-la. Como a maioria dos aviários são orientados no sentido leste-oeste, durante o período da manhã, na fachada leste e durante o período da tarde, na fachada oeste há maior incidência solar. Parte dessa energia incidente é absorvida e transmitida para o interior do aviário necessitando de materiais construtivos de baixa condutividade térmica ou com alto poder de isolamento térmico. Assim, objetivou-se avaliar o efeito da radiação solar e da pintura dos oitões no condicionamento térmico do aviário.
MATERIAL E MÉTODOS
Foram utilizados dois aviários orientados no sentido leste-oeste, com oitões de 12 m de largura x 6 m de altura até a cumeeira, construídos em blocos de concreto, com reboco de 2 cm pintado com tinta PVA branca e com chapisco de 1 cm sem pintura, na Embrapa Suínos e Aves. As imagens termográficas foram realizadas em junho de 2009, durante o período de maior Entalpia,
nas fachadas leste e oeste de cada aviário. O termovisor (sensibilidade térmica < 0,1oC, emissividade térmica de 1, espectro de -14µm) possuindo internamente câmara digital integrada, foi conectado a uma sonda de umidade e temperatura via rádio freqüência RFID. O programa computacional Texto IRSoft, foi utilizado para traduzir o espectro de cores da medida da temperatura superficial dos oitões. A partir das imagens termográficas dos oitões foram delineados os perímetros correspondentes, confeccionados os histogramas e determinados os valores de temperatura máxima, mínima e média. A umidade da superfície de cada oitão foi calculada a partir do valor da umidade ambiente, registrada pela sonda de umidade de rádio-frequência e das temperaturas de superfície registradas. Por meio de uma paleta de cores especial, pode visualizar as áreas com risco de formação de bolor e classificadas segundo Tabela 1.
Tabela 1: Avaliação da formação de bolor em função da cor da imagem e da umidade
Cor Umidade da superfície (%) Avaliação do bolor
Verde 0 - 64 Não crítico
Amarelo - alaranjado 64 - 80 Eventualmente crítico
Vermelho >80 Crítico
RESULTADOS E DISCUSSÃO
As figuras 1, 2, 3 e 4 representam as imagens reais e termográficas dos oitões a leste e oeste com e sem pintura branca. Verifica-se nas imagens termográficas 1 e 2 que a parede sem pintura teve maior capacidade de absorção da radiação solar enquanto a parede pintada de branco teve maior capacidade de reflexão da radiação solar. Como conseqüência da maior absorvidade da radiação solar teve-se maior transmissão de calor para o interior do aviário.
Durante o período de maior Entalpia, que ocorre no período da tarde, sendo o aviário orientado no sentido leste-oeste, verificou-se que não há incidência de radiação solar direta na parede (Figuras 3 e 4). Os oitões voltados a leste, com e sem pintura, tiveram menores valores de temperatura que as paredes voltadas a oeste, durante o período da tarde. No entanto, as temperaturas do oitão sem pintura, na fachada leste durante o período da tarde, tiveram valores menores que as do oitão com pintura (Figuras 3 e 4).
As características da radiação térmica (onda longa) e radiação solar (onda curta) são diferentes para as diversas superfícies, nessas duas regiões do espectro. A taxa de transferência de calor por radiação incidente nos aviários durante o período de maior Entalpia, é maior que as outras formas de transferência de calor. Devido às cores claras terem coeficientes de reflexão elevados e baixo coeficiente de absorção para a radiação solar, as mesmas são mais eficientes quando há incidência direta da radiação solar. Esse comportamento se verificou nas figuras 1, 2, 3 e 4 ou seja, houve maior efeito da pintura em barrar a radiação solar no oitão a oeste que a leste. Quando não houve incidência da radiação solar direta nos oitões a eficiência da pintura diminui. No oitão com pintura a oeste as maiores porcentagens de temperatura estiveram entre os valores de 20,8 a 22,9oC (42%) e 22,9 a 25,0oC (26,5%) enquanto que no oitão a oeste sem pintura as maiores estiveram entre os valores de 34,4 a 36,7oC (57,9%) e 36,7 a 39,1oC (21,3%) (Figuras 5a e 5b).
Figura 1 – Imagem real e termográfica do oitão pintado na fachada oeste.
Figura 2 – Imagem real e termográfica do oitão sem pintura na fachada oeste.
Figura 4 – Imagem real e termográfica do oitão sem pintura na fachada leste.
No histograma da figuras 5c, as maiores porcentagens de temperatura estiveram entre os valores de 15,8 a 17,8oC (74,9%) e de 17,8 a 19,9oC (25,0%), correspondente ao aviário com oitão a leste pintado. No oitão a leste sem pintura, 57,9% da temperatura foi verificada entre os valores de 18,1 a 20,7oC, 24,5% entre 15,5 a 18,1oC e 17,6% entre 20,7 a 23,2oC (Figura 5d). A utilização de reboco e pintura branca promoveu maior reflexão da radiação solar tendo como conseqüência menor quantidade de calor armazenada, menor fluxo de calor para o interior do aviário e melhores condições de conforto térmico para as aves. Segundo Moraes (1999) e Moura (2001), o ganho de calor por meio de superfícies claras devido à radiação solar exerce pouca influência nas condições de conforto térmico do ambiente interno, já que a cor da superfície determina a quantidade de radiação absorvida, transformada em calor e transferida em parte para o interior da instalação. Dessa forma, verifica-se na figura 6 que a utilização da pintura dos oitões a leste e a oeste na cor branca, obtiveram os menores valores de temperatura máxima, mínima e média que os oitões sem pintura.
A utilização de reboco e pintura branca, reduziu em 12, 7oC e 3,5oC a temperatura nos oitões orientados a oeste e a leste, respectivamente, quando comparados com os oitões com chapisco e sem pintura com as mesmas orientações (Tabela 2). Houve maior eficiência da pintura na redução da temperatura a oeste 39% que a leste 8% devido a incidência de radiação solar direta a oeste durante o período de maior Entalpia.
(a ) (b) 42 ( % ) 26 ,5 (% ) 57 ,9 (% ) 21 ,3 (% ) (c ) (d ) 74 ,9 (% ) 25 ( % ) 57 ,9 (% ) 17 ,6 (% ) 24 ,5 (% )
0 5 10 15 20 25 30 35 40 T e m p e ra tu ra ( oC ) Sem pintura Oes te Com pintura Oes te Sem pintura Les te Com pintura Les te Oitõe s
Máxim o Médio Mínim o
Figura 5. Histograma da frequência de ocorrência da distribuição da temperatura nos oitões – (a) com pintura a oeste, (b) sem pintura a oeste (c) com pintura a leste e (d) sem pintura a leste.
Figura 6 – Valores de temperatura máxima, mínima e média em função da orientação e tipo de revestimento do oitão.
Tabela 2 – Diferencial e porcentagem de redução da temperatura em função da orientação do oitão, com e sem pintura
Orientação Diferencial de temperatura
(oC) Porcentagem de redução da temperatura
Oeste 12,7 39%
Leste 3,5 8%
Menores valores de umidade foram verificados nos oitões com chapisco e sem pintura (Figuras 7 a, b, c e d). Essa condição é corroborada com os maiores valores de temperatura obtidos nessas superfícies. Os oitões orientados a oeste obtiveram valores pouco acima dos valores dos oitões a leste. No entanto, em ambas as orientações e tipos de revestimentos das superfícies a umidade não se apresentou crítica para a formação de bolor e liquens.
Figura 7 – Distribuição da umidade, em %, nos oitões - (a) com pintura a oeste, (b) sem pintura a oeste (c) com pintura a leste e (d) sem pintura a leste.
(a) (b)
(c) (d)
0
64
CONCLUSÕES
A utilização de reboco pintado de cor branca promoveu maior refletividade da radiação solar com conseqüente redução da transferência de calor para o interior do aviário durante o período de maior Entalpia. A utilização da pintura branca foi mais eficiente quando a radiação solar incidiu diretamente sobre os oitões. A umidade da superfície do oitão não se apresentou crítica para a formação de bolor e liquens em função do tipo de revestimento do oitão. Recomenda-se proteção de ambos oitões do aviário como forma de diminuir a carga térmica de radiação propiciando maior conforto térmico no interior do aviário.
LITERATURA CITADA
ABREU, P.G. de; ABREU, V.M.N. Ventilação na avicultura de corte. Concórdia: Embrapa Suínos e Aves, 2000. 50p. (Embrapa Suínos e Aves. Documentos, 63).
BUCKLIN, R. A., J. P. JACOB, H. R. WILSON, J. D. LEARY. 1998. Construction, Insulation, and Ventilation of Game Bird Facilities. This document is FACT SHEET PS-45, one of a series of the Dairy and Poultry Sciences Department, Florida Cooperative Extension Service, Institute of Food and Agricultural Sciences, University of Florida.
CHENG, V.; Ng. E.; GIVONI., A. B. 2005. Effect of envelope colour and thermal mass on indoor temperatures in hot humid climate. Solar Energy 78, 528–534.
GIVONI, B., 1999. Minimum climatic information needed to predict performance of passive buildings in hot climates. In: Proceedings of PLEA ‘99, Brisbane, Australia. pp. 197–202.
MORAES, S. R. P. 1999. Conforto térmico em modelos reduzidos de galpões avícolas, para diferentes coberturas, durante o verão. Dissertação (Mestrado). Universidade Federal de Viçosa, Viçosa.
MOURA, D.J. 2001. Ambiência na avicultura de corte. In: SILVA, I.J.O. Ambiência na produção de aves em clima tropical. Piracicaba: FUNEP, p.81-93.
OLIVEIRA, J. E., SAKOMURA, N. K., A., FIGUEIREDO, N., JÚNIOR, J. L., SANTOS, T. M. B. 2000. Efeito do Isolamento Térmico de Telhado Sobre o Desempenho de Frangos de Corte Alojados em Diferentes Densidades. Rev. bras. zootec., 29(5):1427-1434.
