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HUMBERTO GARCIA DE CARVALHO

MATERIAIS DE COBERTURA E SUAS ASSOCIAES A FORROS E MATERIAIS ISOLANTES NO AMBIENTE TRMICO DE PROTTIPOS

ABERTOS E FECHADOS COM VISTAS A PRODUO DE FRANGOS DE CORTE EM CLIMA QUENTE

Tese apresentada Universidade Federal de Viosa, como parte das exigncias do Programa de Ps-Graduao em Engenharia Agrcola, para obteno do ttulo de Doctor Scientiae.

VIOSA MINAS GERAIS BRASIL

2013

HUMBERTO GARCIA DE CARVALHO

MATERIAIS DE COBERTURA E SUAS ASSOCIAES A FORROS E MATERIAIS ISOLANTES NO AMBIENTE TRMICO DE PROTTIPOS

ABERTOS E FECHADOS COM VISTAS A PRODUO DE FRANGOS DE CORTE EM CLIMA QUENTE

Tese apresentada Universidade Federal de Viosa, como parte das exigncias do Programa de Ps-Graduao em Engenharia Agrcola, para obteno do ttulo de Doctor Scientiae.

APROVADA: 23 de abril de 2013.

ii

Aos meus filhos Murilo e Isadora e minha esposa Muriele,

por serem minha referncia e fonte de alegria e motivao.

minha orientadora Ilda de Ftima Ferreira Tinco,

pelo incentivo e pela confiana.

iii

AGRADECIMENTOS

A Deus, por despertar em mim, a cada dia, a coragem e a

perseverana para transpor obstculos.

minha esposa Muriele e aos meus filhos Isadora e Murilo, com

admirao e orgulho, pelo amor, ternura e ajuda essencial em todos os

momentos.

professora Ilda, pela confiana e pelo incentivo nos momentos

difceis, meu imenso respeito e considerao.

Aos professores da UFV e do IFMG Campus Bambu, em particular a

Fernando da Costa Bata, Rogrio Amaro Gonalves, Jadir Nogueira da Silva,

Silvana Lcia dos Santos Medeiros e Rafael Bastos Teixeira, pela orientao,

pelo apoio e pelas sbias e oportunas sugestes.

A todos os amigos do Ambiagro, em especial a Diogo, Elohanna,

Fatinha, Fernanda, Flvio, Keller, Luciano, Maurlio, Mcio, Robinson e seu

Pedro, pela ajuda na montagem do experimento, pela excelente companhia e,

principalmente, pela amizade.

A Diogo, Keller e Rogerinho, pela ajuda incondicional nos momentos

estratgicos deste trabalho.

A Ben, Neida, Didi, Bruna, Arthur, Eduardo, Pulquria, Fabrcio e

Luciene, pelo carinho e incentivo.

Ao meu pai, minha me e ao meu irmo Flvio que sempre estiveram

presentes; aos meus familiares, pela cooperao e carinho.

Ao IFMG Campus Bambu, pela oportunidade concedida.

Universidade Federal de Viosa, em especial ao Departamento de

Engenharia Agrcola e seus funcionrios, pelo acolhimento e pelo carinho.

A todos que de alguma forma contriburam para a realizao de meus

objetivos, pois, como dizia Albert Einstein, no meio de qualquer dificuldade

encontra-se a oportunidade.

iv

SUMRIO

LISTA DE TABELAS .......................................................................................... vi

LISTA DE FIGURAS ........................................................................................ viii

RESUMO .......................................................................................................... xii

ABSTRACT ...................................................................................................... xiv

1. INTRODUO ............................................................................................... 1

2. OBJETIVOS ................................................................................................... 4

2.1. Objetivo geral .......................................................................................... 4

2.2. Objetivos especficos .............................................................................. 4

3. REVISO BIBLIOGRFICA ........................................................................... 5

3.1. Demanda por alimentos e posio da avicultura brasileira no mundo .... 5

3.2. Concepes arquitetnicas de instalaes avcolas e o conforto trmico ....................................................................................................................... 7

3.2.1. Bioclima nas instalaes avcolas ..................................................... 8

3.2.2. Ventilao natural ............................................................................ 10

3.2.3. Materiais de cobertura ..................................................................... 11

3.3. Modelos reduzidos ................................................................................ 12

3.3.1. O uso de modelos reduzidos ........................................................... 14

3.3.2. Transmisso de calor ...................................................................... 17

3.3.3. Mecanismos de trocas trmicas ...................................................... 19

3.3.3.1. Radiao .................................................................................... 19

3.3.3.2. Conveco ................................................................................. 24

3.3.3.3. Conduo................................................................................... 27

3.3.3.4. Evaporao e condensao....................................................... 34

4. MATERIAL E MTODOS ............................................................................. 36

4.1. Caracterizao dos prottipos .............................................................. 37

4.1.1. Dimenses e estrutura dos prottipos ............................................. 37

4.1.2. Coberturas dos prottipos e suas associaes ............................... 41

4.1.2.1. Materiais de cobertura dos prottipos ........................................ 41

4.1.2.2. Materiais associados s coberturas (forros) .............................. 43

4.2. Tratamentos avaliados .......................................................................... 45

4.2.1. Tratamentos da primeira fase experimental, com cortinas abertas (CA) ........................................................................................................... 46

4.2.2. Tratamentos da segunda fase experimental, com cortinas fechadas (CF) ........................................................................................................... 46

v

4.3. Instrumentos e sistemas de medies utilizados para a caracterizao do ambiente trmico .................................................................................... 47

4.4. Indicadores para caracterizao do ambiente trmico externo dos galpes ........................................................................................................ 47

4.5. Indicadores para caracterizao do ambiente trmico interno dos prottipos ..................................................................................................... 49

4.6. Delineamento estatstico ....................................................................... 53

5. RESULTADOS E DISCUSSO ................................................................... 55

5.1. Condies trmicas ambientais observadas nos diferentes tratamentos ..................................................................................................................... 55

5.2. Temperaturas mximas ocorridas nas situaes de cortina fechada (CF) e cortina aberta (CA) .................................................................................... 61

5.2.1. Situao de cortina fechada ............................................................ 63

5.2.2. Situao de cortina aberta ............................................................... 68

5.3. Taxa de renovao do ar e sua influncia no arrefecimento trmico dos abrigos estudados ........................................................................................ 73

5.4. Temperatura superficial da telha cortina fechada e aberta ................ 75

5.5. Umidade relativa do ar no interior dos prottipos para as situaes de cortina fechada e de cortina aberta .............................................................. 79

6. CONCLUSES ............................................................................................ 85

REFERNCIAS ................................................................................................ 86

vi

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Emissividade dos materiais de construo ..................................... 22

Tabela 2 - Emissividade de superfcies ............................................................ 23

Tabela 3 - Valores do coeficiente de absoro () em superfcies opacas comuns ............................................................................................................ 24

Tabela 4 - Densidade e condutividade trmica ................................................ 29

Tabela 5 - Resistncia trmica dos materiais de construo ........................... 30

Tabela 6 - Calor especfico (c) e espessura (L) de diferentes materiais .......... 33

Tabela 7 - Valores mdios horrios de temperatura do ar em C, no interior do prottipo, durante o perodo de 12 s 17 horas, para os diferentes tratamentos para a situao de cortina fechada, durante todo o perodo experimental ....... 56

Tabela 8 - Valores mdios horrios de temperatura do ar em C, no interior do prottipo, durante o perodo de 12 s 17 horas, para os diferentes tratamentos para a situao de cortina aberta, durante todo o perodo experimental ......... 56

Tabela 9 - Temperaturas mdi