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Segundo o Ministério da Agricultura, nas últimas três décadas, a avicultura brasileira tem apresentado altos índices de crescimento, sendo que, seu bem principal, o frango, conquistou os mais exigentes mercados. O País se tornou o terceiro produtor mundial e líder em exportação e atualmente a carne de frango nacional chega a 142 países. Com as regulamentações da ABNT em 2015 e 2016, os atores da cadeia produtiva se submeteram a regras claras e fundamentais para o desenvolvimento de suas atividades. Neste sentido, possuir equipamentos de alta performance e baixo consumo de energia elétrica é uma vantagem competitiva ao produtor rural. O início de todo o processo de produção aviária está na incubação de ovos, realizada em ambientes com temperatura e umidade controlados artificialmente para simular as condições ideais para o processo de incubação. As incubadoras são equipamentos próprios para tratar, modificar e estabilizar variações climáticas do ar ambiente, de modo a reproduzir as condições ideais de incubação. O objetivo geral deste trabalho é desenvolver uma incubadora para ovos com aquecimento baseado em tecnologia de bomba de calor com maior eficiência energética do que atualmente são produzidas no mercado mundial para atender uma demanda por equipamentos de médio porte mais e eficientes utilizadas por produtores de pequeno e médio porte. Em uma delas foram feitas modificações no sistema de aquecimento, substituindo-se o resistor por um sistema de aquecimento por bomba de calor. Inicialmente, foi dimensionado o condensador da bomba de calor, de modo a se ajustar fisicamente às dimensões da incubadora. Considerando-se os parâmetros recomendados para incubação de ovos, analisou-se o desempenho dos dois protótipos em relação à temperatura e umidade relativa do ar. A IBC (incubadora com bomba de calor) apresentou maior estabilidade de temperatura e atingiu a faixa de temperatura recomendada, enquanto que a IAR (incubadora com aquecimento resistivo) apresentou menor performance tanto na manutenção da estabilidade da temperatura interna, quanto ao próprio atingimento dos parâmetros recomendados. Em relação à faixa de umidade recomendada para incubação de ovos, nenhum dos protótipos conseguiu manter a umidade relativa do ar em parâmetros aceitáveis, no entanto, a IBC obteve o melhor resultado, comparado à IAR. Em relação ao padrão ideal geral, considerando temperatura e umidade relativa do ar, a IBC apresentou melhor performance, comparada à IAR. O COP (coeficiente de performance) geral da IBC de 0,4, comparado ao COP Geral da IAR de 0,2, mostra que a energia elétrica consumida pela IBC foi a metade da energia elétrica consumida pela IAR. Fazendo uma análise geral dos testes a melhor performance foi a da IBC, comparada à IAR. A faixa de simulação de temperaturas externas foi de 5 ºC a 35 ºC, razão pela qual o universo amostral foi reduzido e o estudo adequado às condições climáticas de climas temperados. Este estudo identificou o desempenho das atuais incubadoras de pequeno porte ofertadas no mercado, assim como revelou demandas para desenvolvimento de soluções para aumento da eficiência energética e produtividade na incubação de ovos. Além disto, poderá promover o desenvolvimento de incubadoras para atender produtores de pequeno e médio porte, estimulando a profissionalização do setor recentemente criado com o advento nas novas normas anteriormente citadas.
According to the Ministry of Agriculture, in the last three decades, Brazilian poultry farming has shown high growth rates, and its main asset, chicken, has won the most demanding markets. The country has become the third largest producer and leader in exports and currently the national chicken meat reaches 142 countries. With the ABNT regulations in 2015 and 2016, the actors in the production chain have submitted to clear and fundamental rules for the development of their activities. In this sense, having high performance equipment and low power consumption is a competitive advantage to the rural producer. The beginning of the whole process of avian production is in incubation of eggs, performed in environments with temperature and humidity controlled artificially to simulate the ideal conditions for the incubation process. The incubators are their own equipment to treat, modify and stabilize climatic variations of the ambient air, in order to reproduce the ideal conditions of incubation. The overall objective of this work is to develop an incubator for eggs with heating based on heat pump technology with more energy efficiency than they are currently produced in the world market. The study was carried out in the City of Curitiba / PR, Brasil, from October 2016 to December 2017, at the Laboratory of Thermodynamic Testing of ETP (Professional Technical School of Curitiba) and LACTEC. For the present study, an EMBRACO model EMIS 30 HR refrigerating unit was purchased with 1/10 HP, 110 V, 60 Hz compressor and R134 A refrigerant, with a condensing temperature of 45 ºC. It was acquired two incubators of the same model and brand found in the Brazilian market. In one of them modifications were made to the heating system, replacing the resistor with a heat pump heating system. Initially, the condenser of the heat pump was dimensioned, so as to fit physically to the dimensions of the incubator. Considering the recommended parameters for incubation of eggs, the performance of the two prototypes was analyzed in relation to temperature and relative humidity. The IBC (heat pump incubator) presented higher temperature stability and reached the recommended temperature range, while the IAR (resistive incubator) presented lower performance both in maintaining the stability of the internal temperature and in the achievement of the recommended parameters. In relation to the range of humidity recommended for incubation of eggs, none of the prototypes were able to maintain the relative humidity of the air in acceptable parameters, however, the IBC obtained the best result, compared to the ARI. Regarding the general ideal standard, considering air temperature and relative humidity, IBC presented better performance, compared to IAR. The overall IBC COP (coefficient of performance) of 0.4, compared to the IAR General COP of 0.2, shows that the electric energy consumed by IBC was half the electric energy consumed by the IAR. A general analysis of the tests was performed by the IBC, compared to the IAR. The external temperature simulation range was 5 °C to 35 °C, which is why the sample universe was reduced and the study adapted to the climatic conditions of temperate climates. This study identified the performance of the current small incubators offered in the market, as well as the development of solutions to increase energy efficiency and egg incubation productivity. In addition, it can promote the development of incubators to serve small and medium-sized producers, stimulating the professionalization of the newly created sector with the advent of the new standards previously mentioned.
Data da defesa: 21/08/2018
Banca Examinadora
Orientador (a): Alexandre Rasi Aoki (Lactec)
Membro da Banca: Eduardo Kazumi Yamakawa (Lactec)
Membro da Banca: Lúcio de Medeiros (Lactec)
Membro da Banca: Germano Lambert Torres (PS soluções)
Palavra(s)-Chave: Incubadoras. Bombas de calor. Coeficiente de desempenho.
Keywords: Incubators. Heat pumps. Coefficient of performance.
