Qualidade do ar em instalações agropecuárias: construção e aplicação de um sistema de baixo custo

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Delgado, Leonardo
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10198/22110
Resumo: Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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spelling Qualidade do ar em instalações agropecuárias: construção e aplicação de um sistema de baixo custoSensores de gasesBaixo custoQAIMonitorizaçãoDomínio/Área Científica::Ciências Agrárias::Agricultura, Silvicultura e PescasMestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do ParanáCom o crescimento populacional e a elevada procura de produtos alimentares de origem animal em todo o mundo, a construção de novas unidades de confinamento de criação de espécies monogástricas como suínos e aves de capoeira, tem-se intensificado em alguns países como o Brasil, China, EUA, entre outros. A intensificação da produção também ocorre em resultado do melhoramento genético, excelente nutrição, novas formas de maneio, avanços tecnológicos e controlo ambiental. Tudo isto, proporciona uniformidade ao lote de animais e maior qualidade do produto final. No entanto, a grande quantidade de dejetos que é gerada como subproduto, e que, por sua vez, liberta enormes quantidades de gases podem contribuir para a deterioração do ambiente. Durante os processos digestivos e respiratórios dos animais, grandes quantidades de amónia (NH3), sulfureto de hidrogénio (H2S), dióxido de carbono (CO2) são libertados. Por outro lado, a própria movimentação dos animais, combinada com as características dos locais e tipo de alimentação, faz com que grande quantidade de material particulado, como PM2,5 e PM10, seja libertada e permaneça em suspensão no interior dessas instalações pecuárias, trazendo sérios riscos à saúde e segurança dos animais e dos trabalhadores destes locais. Por estas razões, a monitorização contínua de parâmetros de qualidade do ar destes ambientes é de extrema importância. Contudo, ela é limitada pelo elevado custo associado aos equipamentos que são habitualmente utilizados na realização das medições. Logo, uma alternativa é a utilização de sensores e componentes de baixo custo para a construção de dispositivos capazes de realizar a monitorização destes locais. Poucos estudos relatam a construção, validação, calibração e aplicação destes sistemas mais baratos. Em virtude disto, neste trabalho, é proposta a construção e aplicação de um sistema de baixo custo para a análise da qualidade do ar interior em instalações agropecuárias (suiniculturas e aviculturas). Para a construção do sistema foram utilizados sensores semicondutores, eletroquímicos e ópticos, além de componentes que auxiliam na visualização, armazenamento e envio de dados por rede móvel para uma plataforma IoT (ThingSpeak), que analisa e agrega os dados obtidos. Os sensores foram validados e calibrados a partir de análises realizadas em ambientes controlados. Também foram realizadas medições numa instalação de aves para corte e uma instalação suinícola no Oeste do Paraná – Brasil. A construção do dispositivo requereu cerca de 54 dias e um investimento total de 461,25 €. A validação do sistema demonstrou a necessidade de se ajustarem as respostas de alguns equipamentos, mas, em termos gerais o sistema proporcionou leituras muito fidignas quando comparadas com as leituras de equipamentos mais sofisticados e disponíveis no mercado. A aplicação do sistema de monitorização no Brasil, numa avicultura e suinicultura, permitiu testar a robustez e fiabilidade do sistema, em condições reais, e a capacidade do mesmo para avaliar o comportamento das concentrações dos poluentes atmosféricos no interior das instalações. Os resultados obtidos mostram um bom desempenho do sistema em todos os testes a que foi submetido, indicando que este equipamento pode constituir uma alternativa mais barata para se realizar monitorizações contínuas dentro de instalações agropecuárias.With population growth and high demand for food products of animal origin worldwide, the construction of new confinement units for the breeding of monogastric species such as pigs and poultry, has intensified in some countries such as Brazil, China, USA, among others. The production intensification is also due to genetic and nutrition improvement, new management practices, technological advances, and environmental control. All this provides higher animal lot uniformity and greater quality of the final product. However, the large amount of manure that is generated as waste or by-product causes emissions of air contaminants which can contribute to the deterioration of the environment. During the digestive and respiratory processes of animals, large amounts of ammonia (NH3), hydrogen sulfide (H2S), carbon dioxide (CO2) are released. Moreover, the animal movement together with the characteristics of the places and type of feeding is an important source of particulate matter, such as PM2.5 and PM10, posing serious risks to the health and safety of animals and workers in these places. For these reasons, the continuous monitoring of air quality parameters of these environments is extremely important. However, it is limited by the high equipment cost that is usually used to perform those measurements. Therefore, the use of low-cost sensors and components for the construction of devices capable of monitoring these sites is a good alternative. Few studies report the construction, validation, calibration, and application of these cheaper systems. Because of this, in this work, it is proposed the construction and application of a low-cost system for the analysis of indoor air quality in agricultural installations (pig and poultry farming). For the construction of the system, semiconductor, electrochemical and optical sensors were used, in addition to components that help in the visualization, storage and sending of data by the mobile network to an IoT platform (ThingSpeak), which analyzes and aggregates the data obtained. The sensors were validated and calibrated from analyses performed under controlled environments. Measurements were also made in a poultry facility for cutting and a swine facility in western Paraná – Brazil. The construction of the device required about 54 days and a total investment of € 461.25. The validation of the system demonstrated the need to adjust the responses of some equipment, but in general terms, the system provided very reliable readings when compared with those provided by the most sophisticated and available equipment in the market. The use of the monitoring system in Brazil, in poultry and pig farming, allowed testing the robustness and reliability of the system, under real conditions, and its ability to assess the behavior of the concentrations of atmospheric pollutants in the interior of the facilities. The results obtained show a good performance of the system in all the tests to which it has been submitted, indicating that this equipment can be a cheaper alternative to perform continuous monitoring within agricultural facilities.Este estudo foi apoiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT, Portugal) e FEDER ao abrigo do Programa PT2020 através do apoio financeiro ao Centro de Investigação de Montanha (UID/AGR /00690/2013) e Centro de Investigação em Digitalização e Robótica Inteligente e pelo projeto bilateral estabelecido entre o Instituto Politécnico de Bragança (Portugal) e a Universidade Tecnológica Federal do Paraná (Brasil).Feliciano, ManuelIgrejas, GetúlioFrare, Laércio MantovaniBiblioteca Digital do IPBDelgado, Leonardo2020-06-18T09:29:57Z202020182020-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10198/22110TID:202486257porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-21T10:49:49Zoai:bibliotecadigital.ipb.pt:10198/22110Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T23:13:29.454769Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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