Monitorização e controlo do ambiente numa sala de cabritos com ventilação
forçada
INTRODUÇÃO
Cada vez mais a produção animal é feita em explorações intensivas,
caracterizadas pela existência de edifícios fechados e grandes densidades
populacionais. Assim, torna-se importante para o bem-estar animal que o
ambiente em que se encontram seja o mais adequado possível e que as instalações
funcionem no máximo da sua eficiência, nomeadamente no que diz respeito à
temperatura ambiente dos edifícios e à concentração de gases dentro dos mesmos,
para que não haja perdas no rendimento da exploração. Para o produtor o
principal objectivo é a maximização dos resultados económicos e, dado o actual
panorama nacional relativamente ao sector pecuário, é fundamental aumentar a
produtividade e diminuir os custos de exploração. Se as condições ambientais
não forem as adequadas, a produtividade diminui e as despesas em tratamento de
doenças derivadas das mesmas serão mais elevadas, com um consequente
desperdício de recursos.
Os caprinos são animais poliéstricos estacionais de dias curtos (Chemineau et
al.,1996; Loureiro, 2003; Fonseca, 2006; Traldi et al., 2007) e, como tal,
existem épocas em que os partos são mais abundantes, sobretudo em raças
exóticas, que são mais sazonais que as autóctones (Fonseca, 2006; Mascarenhas,
2006). Isto leva a que a ocupação do edifício não seja uniforme, o que, em
conjunto com as variações climáticas anuais, dificulta a tomada de decisões
relativamente a uma melhoria do condicionamento ambiental numa unidade de
produção.
Os cabritos, durante as primeiras semanas de vida, são animais que, por serem
muito novos, são mais sensíveis à temperatura (Curtis, 1983), humidade e
concentração de poluentes (Andrada, 1996). Assim, é fundamental que o produtor
conheça estes factores na sua exploração, para que não surjam doenças ou
problemas de bem estar com os animais.
O objectivo deste trabalho foi a monitorização e controlo da qualidade do ar
interior de uma instalação que denotava odor a amoníaco no ano de 2008 e
apresentar propostas de melhoria, de modo a optimizar a utilização dos
recursos. Os parâmetros estudados foram a temperatura, a humidade e as
concentrações de dióxido de carbono e de amoníaco. Foi também medida a
velocidade do ar e verificada a sua circulação dentro do edifício.
MATERIAL E MÉTODOS
Animais e alimentação
Os cabritos, desmamados à nascença, eram colocados numa sala de aleitamento
artificial à medida que iam atingindo os dois dias de idade, pelo que o número
e idade dos animais variaram ao longo do ensaio. Foram alimentados com leite de
substituição ad libitum,tendo também acesso a água e a alimento concentrado de
primeira idade.
Instalações
Os animais encontravam-se alojados em parques colectivos. A sala era composta
por 8 parques, com corredor de serviço e de alimentação central, e fossas de
dejectos por baixo do pavimento de ripado (Figura 1).
Figura 1 ' Planta e corte A-A' da sala de aleitamento artificial.
O pavimento era de grelha de policloreto de vinilo (PVC) disposto a uma altura
de 55 a 65 cm do fundo da fossa, constituída por betão. A cobertura era
constituída por painéis do tipo sandwich com isolamento térmico de 4 cm e as
paredes exteriores eram de blocos de fibrocimento denso, forradas interiormente
por painéis do tipo sandwish com 3 cm de isolamento e exteriormente por 2 cm de
reboco. O sistema de evacuação de dejectos, de escorrimento contínuo, possuía
um sistema de lavagem da fossa por aspersão que funcionava várias vezes ao dia.
O sistema de ventilação era constituído por janelas basculantes, uma entrada de
ar abaixo do nível do pavimento e dois ventiladores axiais extractores de tecto
da marca Multifan, modelo 4E50.
Delineamento experimental
Este projecto desenvolveu-se nas épocas de parto de Janeiro/Fevereiro (de 26 de
Janeiro de 2009 a 6 de Abril de 2009) e de Abril/Maio (4 de Maio de 2009 a 8 de
Julho de 2009). Durante cada um destes períodos, foram feitas medições
contínuas de temperatura e humidade relativa (com um termohigrógrafo da marca
Fuess, modelo 79 t, de rotação semanal), e medições semanais da concentração de
amoníaco (com um detector de gás da marca Ogawa Seiki, Co., modelo 9016 e tubos
da marca Kitagawa, modelos 105 SC e 105 SD na primeira e segunda épocas,
respectivamente), dióxido de carbono (com o mesmo detector de gás para o
amoníaco e tubos da marca Gastec, modelo 2LL) e também do peso médio dos
cabritos de cada parque. Foram também realizadas medições da velocidade do ar
(com um anemómetro de fio quente da marca Lambrecht, modelo 641 bN) de saída da
sala à entrada das condutas dos ventiladores (dia 2 de Setembro de 2009) e
efectuados testes de circulação do ar no interior do edifício com pastilhas de
fumo de marca PH (dia 20 de Abril de 2009).
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Temperatura do ar e humidade relativa
Época_Janeiro-Abril: as temperaturas máximas dentro da sala variaram entre 17,1
e 26,9 ºC, e as temperaturas mínimas entre 9,4 e 17,1 ºC (Figura 2).
Figura 2 ' Temperaturas máximas, médias e mínimas do ar na época de Janeiro-
Abril.
Embora as temperaturas mínimas tenham atingido valores bastante baixos para
animais tão novos, a temperatura média da sala foi de cerca de 17 ºC, que é já
bastante razoável (dentro da zona de neutralidade térmica). Em relação à
humidade relativa, na mesma época, registaram-se valores máximos entre 85 e 98%
e valores mínimos entre 31 e 83% (Figura 3).
Figura 3 ' Valores máximos, médios e mínimos de humidade relativa do ar na
época de Janeiro-Abril.
Os valores médios da humidade relativa variaram entre 58 e 91%, valores estes
que se encontram dentro dos recomendados (50-90%; Hartung, 1994).
Época_Maio-Julho: as temperaturas máximas verificadas variaram entre 20,0 e
33,6 ºC, e as temperaturas mínimas foram de 14,9 a 21,5 ºC (Figura 4).
Figura 4 ' Temperaturas máximas, médias e mínimas do ar na época de Maio-Julho.
Deste modo, a temperatura média da sala foi de cerca de 22,0 ºC, que é um valor
dentro da gama de temperaturas de adaptação fácil, embora acima da zona de
neutralidade térmica (Pederneira, 2010). Embora os valores máximos registados
sejam muito elevados (dentro da gama de temperaturas de adaptação difícil),
estes apenas se faziam sentir numa altura breve do dia, sendo a temperatura
média aquela que se deve considerar.
A humidade relativa elevada, superior a 80%, é mal suportada pelo gado caprino
aparecendo especialmente o seu efeito negativo quando coincidem com
temperaturas muito baixas ou muito altas. No primeiro caso, com temperaturas
muito baixas e humidades muito elevadas, potencia-se a acção do frio, e no
segundo caso, com temperaturas e humidades muito elevadas, altera-se o
mecanismo de eliminação de calor (não há libertação de calor sensível devido à
pequena diferença de temperaturas entre o animal e o ambiente, e a libertação
de calor latente é também dificultada pelos valores elevados de humidade no
ar), dificultando-se a respiração e reduzindo-se a transpiração dos animais, ao
mesmo tempo que se favorece o desenvolvimento microbiano no alojamento. Nestes
casos convém diminuir a humidade até uns 50 ou 60% forçando a ventilação e, se
isto não for possível, ter-se-á de actuar sobre a temperatura (Andrada, 1996).
Os valores de humidade relativa verificados nesta época variaram entre os 76 e
os 94% para os valores máximos e entre 22 e 81% para os valores mínimos, sendo
a humidade relativa máxima média da ordem dos 85% e a humidade relativa mínima
média cerca de 52% (Figura 5).
Figura 5 ' Valores máximos, médios e mínimos de humidade relativa do ar na
época de Maio-Julho.
Estes valores, embora pontualmente elevados, são perfeitamente adequados, uma
vez que nos momentos em que se verificam esses aumentos de humidade relativa, a
temperatura encontra-se mais baixa. Assim, não se põe o problema de dificuldade
de perda de calor por parte do animal.
Concentração de gases
Dióxido_de_carbono: na época de Janeiro-Abril a concentração média deste gás
foi cerca de 700 ppm, excepto no dia 30 de Março, em que tinham sido desligados
os ventiladores e os aspersores. Nesse dia, a concentração atingiu 1800 ppm
(Figura 6).
Figura 6 ' Concentração de dióxido de carbono na época de Janeiro-Abril.
Estes valores nunca se aproximaram do valor máximo recomendado (Curtis, 1983;
CIGR, 1984; Meneses, 1987) de 3000 ppm.
Na época de Maio-Julho as concentrações foram ainda mais baixas, variando entre
500 e 800 ppm, uma vez que as temperaturas verificadas eram mais elevadas, o
que fazia com que os ventiladores funcionassem a uma maior velocidade,
extraindo maior quantidade de gases (Figura 7).
Figura 7 ' Concentração de dióxido de carbono na época de Maio-Julho.
Amoníaco: as medições da concentração de amoníaco na época de Janeiro-Abril
foram efectuadas com tubos de escala de leitura 10-260 ppm. Praticamente todas
as medições revelaram concentrações deste gás inferiores ao limite de detecção
do mesmo (Figura 8).
Figura 8 ' Concentração média de amoníaco na época de Janeiro-Abril.
No entanto, e sabendo que a maioria dos autores aponta um limite máximo de
amoníaco no interior de alojamentos para animais de 20 ppm, estes dados são
suficientes para determinar que as concentrações de amoníaco existentes naquele
edifício estavam dentro do desejado. A única excepção foi na medição do dia 30
de Março, em que se desligaram os ventiladores e os aspersores de lavagem da
fossa durante 24 horas. Nesse dia, a concentração medida foi de 19,2 ppm. Este
aumento em relação às concentrações verificadas na restante época deve-se ao
facto de se terem desligado os aspersores e à ausência de ventilação forçada.
Na época de Maio-Julho, as medições foram realizadas com tubos de escala de
leitura entre 1 e 20 ppm, o que permitiu leituras para concentrações mais
baixas do que na época anterior. Assim, os valores médios verificaram-se entre
1,0 e 3,8 ppm (Figura 9).
Figura 9' Concentração média de amoníaco na época de Maio-Julho.
Estes valores estão bastante abaixo do limite máximo recomendado pela maioria
dos autores (20 ppm), e até abaixo de 5 ppm, valor máximo para cabritos
referido por Andrada (1996).
Velocidade do ar
A velocidade do ar à entrada das condutas extractoras foi medida para cada um
dos ventiladores, para velocidades mínimas e máximas de rotação, de forma a
poderem ser calculados os caudais mínimos e máximos dos mesmos. A velocidade
média do ar do ventilador número 1 foi, para o caudal mínimo, de 2,53 m/s, e a
velocidade média do ar do ventilador número 2 foi de 2,31 m/s. Estes valores
correspondem a caudais de 1785,2 e 1629,9 m3/h, respectivamente, o que equivale
a um valor médio dos dois ventiladores de 1707,55 m3/h. Relativamente ao caudal
máximo dos ventiladores, as velocidades médias do ar foram de 9,33 m/s para o
número 1 e de 9,27 m/s para o número 2, correspondendo a caudais de 6.579,7 e
6.540,9 m3/h, respectivamente. O valor médio do caudal máximo de ambos os
ventiladores é de 6.560,3 m3/h.
Circulação do ar
A circulação do ar foi visualizada com pastilhas e tubos de fumo. O fumo
produzido por uma pastilha em combustão colocada na entrada de ar inferior da
parede de topo foi sugado através da mesma e conduzido, ao longo de toda a
sala, até aos ventiladores instalados no lado contrário da mesma. À medida que
o fumo era conduzido para o fundo da sala e até às condutas, este ia subindo
através das aberturas do pavimento em grelha, misturando-se com o ar de todo o
espaço interior. Analisou-se também a circulação do ar com entrada pela janela
de topo, com pastilhas de fumo colocadas na entrada da janela. O seu efeito foi
praticamente o mesmo, sendo a principal diferença a de que o ar se misturou a
um nível mais elevado que anteriormente, mais perto da cobertura. No entanto, o
resultado final da mistura do fumo com o ar existente na sala foi semelhante ao
da combustão das pastilhas colocadas perto da entrada de ar inferior, mas sem a
renovação de ar ao nível da fossa de dejectos que se verifica com a entrada
pela abertura inferior. A circulação local verificada com tubos de fumo no
centro de um dos parques determinou que, tal como já tínhamos visto
anteriormente, o ar circula de baixo para cima, atravessando o pavimento.
Assim, o ar puro exterior que entra pela abertura inferior passa da fossa de
dejectos para a zona acima do pavimento, renovando os gases aí produzidos.
Depois de passar pelos parques onde estão os cabritos é que sai para o exterior
através das duas condutas de extracção, localizadas na extremidade oposta da
sala (Figura 10).
Figura 10 ' Representação esquemática da circulação do ar no interior da sala
de aleitamento artificial, desde que entra pela entrada de ar inferior, até que
sai pelas condutas de ventilação.
Cálculo dos caudais teóricos de ventilação
Caudal_mínimo: pode ser calculado de duas formas - através do balanço de vapor
de água ou do balanço de CO2. Depois de calculados, escolhe-se o balanço que
tiver o maior valor, de forma a que o caudal mínimo escolhido remova tanto o
CO2 como o vapor de água em excesso. Para os cálculos do caudal mínimo, foram
utilizados dados correspondentes a uma situação extrema (valores mínimos do
Inverno) e dados correspondentes a uma situação comum (valores médios do
Inverno), cujos resultados se encontram na Quadro 1.
Quadro 1 ' Valores teóricos de caudal mínimo de ventilação.
Tal como seria de esperar, os valores referentes aos caudais mínimos calculados
com base no balanço de vapor de água são mais elevados que aqueles calculados
com base no balanço de dióxido de carbono, tanto na situação média como na
mínima. Deste modo, os valores dos caudais escolhidos para satisfazer as
necessidades de remoção de dióxido de carbono e vapor de água são os primeiros,
de 82,25 m3/h na situação mínima e de 655,97 m3/h na situação média de Inverno.
Tendo em conta que o caudal mínimo de ventilação de cada um dos ventiladores
utilizados é de cerca de 1707,55 m3/h, podemos admitir que as necessidades de
remoção de gases são satisfeitas em ambas as situações de Inverno.
Caudal_máximo: Foi calculado a partir do balanço térmico do ar. Para calcular o
caudal máximo de ventilação, utilizámos dados referentes a uma situação extrema
de Verão (valores máximos de Verão) e dados referentes a uma situação comum no
mesmo período (valores médios de Verão; Pederneira, 2010). Uma vez que o caudal
máximo de cada um dos ventiladores é de cerca de 6560,30 m3/h, podemos
verificar que o caudal máximo de ventilação real é de 13120,60 m3/h, o que
satisfaz as necessidades de remoção de calor tanto na situação média do Verão
(caudal de ventilação necessário de 5860,83 m3/h) como na situação máxima do
mesmo período (caudal de ventilação necessário de 7236,11 m3/h). Deste modo, o
caudal máximo real permitiria aumentar bastante o número de animais na sala, se
necessário, no caso de ainda haver espaço para os alojar sem pôr em perigo o
seu bem-estar.
CONCLUSÕES
Considerando os resultados obtidos durante as medições realizadas em ambas as
épocas, bem como das análises efectuadas aos dejectos, podemos emitir as
seguintes conclusões:
Tanto os valores de temperatura média como de humidade relativa média
registados estiveram dentro dos aconselhados, em ambas as épocas;
As concentrações de dióxido de carbono estiveram abaixo do valor máximo
recomendado, também nas duas épocas;
As concentrações de amoníaco medidas na época de Maio-Julho estiveram abaixo do
valor máximo recomendado, enquanto que as medições realizadas na época de
Janeiro-Abril, embora abaixo do valor recomendado, não tiveram a mesma precisão
de leitura;
O caudal de ventilação mínimo é suficiente para garantir a remoção de gases (na
situação de Inverno) e o caudal de ventilação máximo é mais do que suficiente
para garantir a remoção de calor (na situação de Verão);
A circulação de gases dentro da sala de cria de cabritos faz-se de baixo para
cima, de modo a que o ar puro exterior que entra pela abertura inferior passe
da fossa de dejectos para a zona acima do pavimento, renovando os gases aí
produzidos, ao mesmo tempo que atravessa a sala em todo o seu comprimento até
chegar às condutas de ventilação, antes de ser expelido para o exterior;
Apesar de, em teoria, a entrada de ar inferior poder ser prejudicial aos
animais, já que faz com que os gases originados pela decomposição dos dejectos
(dióxido de carbono e amoníaco) sejam arrastados para o nível acima do
pavimento, o que se verifica na prática é que esse facto não deve alterar o
bem-estar dos cabritos, uma vez que as concentrações desses poluentes ao nível
dos animais se encontram abaixo dos limites máximos recomendados.
Isto deve-se, talvez, ao facto de a sala ser lavada várias vezes por dia,
arrastando os dejectos para a nitreira, e, portanto, não dando oportunidade a
que estes entrem em decomposição dentro da fossa dos dejectos. Assim, a
produção e concentração de amoníaco é bastante reduzida naquele edifício, bem
como a produção de dióxido de carbono resultante da decomposição dos dejectos.
Sendo que o número de lavagens é suficientemente elevado para essa redução,
seria interessante estudar a evolução da produção dos mesmos poluentes se a
sala fosse lavada menos vezes por dia, ao mesmo tempo que se optimizava o
consumo da água de lavagem.
Tendo em conta que os resultados foram bastante mais positivos do que se
esperava, não restam muitas melhorias a propor de modo a optimizar a utilização
de recursos.
