A temperatura e a umidade relativa do ar são algumas das principais variáveis ambientais responsáveis por influenciar diretamente a produção animal. Sendo assim, devem ser monitoradas com precisão, quando se busca manter o controle ambiental do sistema produtivo dentro dos limites adequados.

Esse monitoramento das variáveis térmicas no interior das instalações de produção animal é facilitado pela da utilização da instrumentação eletrônica, este tema se tornou um ramo da ciência moderna, que trata do estudo da aplicabilidade de dispositivos que possam transformar as variáveis físicas do ambiente (temperatura e umidade) em sinais elétricos, que possam ser facilmente mensurados.

Existem diversos instrumentos que podem ser empregados com a finalidade de monitorar as variáveis térmicas no interior de uma instalação de produção animal. Dentre esses, destacam-se os dataloggers comerciais, que em sua grande maioria, são de alto custo, e os sistemas eletrônicos de aquisição de dados, constituídos por sensores digitais ou analógicos de temperatura e umidade, conectados a um circuito microcontrolador, que possibilita a coleta e o armazenamento dos dados registrados pelos sensores.

Dataloggers comerciais de temperatura e umidade relativa do ar

Os dataloggers comerciais de temperatura e umidade são equipamentos portáteis (Figura 1), utilizados para a medição e o registro de forma contínua de dados de temperatura e umidade relativa do ar em um determinado ambiente a ser avaliado.

Modelos de datalogger comerciais de temperatura e umidade. Fonte: http://www.onsetcomp.com/products/data-loggers

São equipamentos constituídos por um circuito integrado, composto por sensores de temperatura e umidade relativa, uma memória interna para o armazenamento dos dados coletados e um circuito de alimentação. Alguns modelos também dispõem de um visor LCD, para a visualização dos dados instantâneos de temperatura e umidade.

Para a programação de tais equipamentos, que consiste na definição da rotina de funcionamento (variáveis coletadas, intervalo de coleta, dentre outros), e para a descarga dos dados registrados, cada fabricante possui um software específico, que pode variar também em função do modelo do datalogger, sendo alguns de fácil manuseio e outros um pouco mais complexos. Esses dataloggers podem ser conectados a microcomputadores para a comunicação com o software do fabricante, por meio de conexão USB (Universal Serial Bus) direta, ou por conexão serial. Além disso, alguns modelos mais modernos podem fazer a comunicação sem fio com os microcomputadores, via bluetooth ou wireless.

Sistemas eletrônicos para aquisição de dados de temperatura e umidade

São dispositivos eletrônicos para coleta e armazenamento de dados de temperatura e umidade, desenvolvidos como alternativa aos dataloggers comerciais. São constituídos por um conjunto contendo: uma placa microcontroladora (Arduino, ADK, Raspberry Pi, dentre outras) e componentes eletrônicos (slot para cartão de memória, display LCD, RTC, fonte de alimentação). A esse conjunto são conectados os sensores de temperatura e umidade relativa, utilizados para o monitoramento das variáveis térmicas do ambiente.

Em relação às placas microcontroladoras, a mais comumente utilizada para a confecção desses sistemas eletrônicos de aquisição de dados de temperatura e umidade relativa do ar é o Arduino (Figura 2), uma placa microcontroladora open source, ou seja, trata-se de um hardware livre, composto por um microcontrolador Atmel, circuitos de entrada/saída, que pode ser facilmente conectada a um computador e programada via IDE (Ambiente de Desenvolvimento Integrado), utilizando uma linguagem baseada em C/C++.

Placa microcontroladora arduino uno. Fonte: https://www.arduino.cc/

Existem diversos modelos de placas microcontroladoras arduino que diferem entre si, em relação ao número de pinos de entrada e saída digital/analógica, processamento, memória, tensão de operação, corrente máxima nas portas e alimentação.

Para aumentar a funcionalidade do arduino, foram desenvolvidos os Shields, que são placas que se encaixam ao arduino aumentando sua funcionalidade e ao mesmo tempo mantendo os demais pinos do arduino disponíveis para a utilização. Um exemplo desses Shields é o Arduino Ethernet Shield (Figura 3), que permite o acesso a uma rede ou a internet, mantendo os demais pinos da placa disponíveis para outras utilizações.

Arduino Ethernet Shield Wiznet w5100. Fonte: https://www.arduino.cc/

Para a coleta dos dados de temperatura e umidade relativa do ar no ambiente em estudo, são conectados a esses sistemas microcontroladores (compostos pelas placas arduino e alguns componentes eletrônicos), sensores digitais ou analógicos de temperatura e umidade. Dentre esses sensores, alguns dos mais utilizados para o monitoramento da temperatura e umidade relativa do ar, são os da família DHT (DHT11 e DHT22).

O sensor DHT11 (Figura 4) é um sensor digital de temperatura e umidade, que permite fazer a leitura de temperaturas variando na faixa de 0 a 50°C, com resolução de 1°C e acurácia de ± 1°C, e umidade relativa entre 20 e 90%, com resolução de 1% e acurácia de ±4%. Já o sensor DHT22 (Figura 5) é um sensor digital de temperatura e umidade, da mesma família do DHT11, porém com melhor resolução e acurácia. Esse modelo de sensor permite a leitura de temperaturas variando na faixa de -40 a 80°C, com resolução de 0,1°C e acurácia de ±0,5°C, e de umidade relativa no intervalo de 0 à 99,9%, com resolução de 0,1% e acurácia de ±2%. Outra vantagem do DHT22 em relação ao DHT11 é a sua maior efetividade referente a distância de transmissão, pois enquanto o DHT11 atinge a distância máxima de transmissão, sem perda de sinal, de até 20 metros, no DHT22 essa distância de transmissão atinge até 100 metros.

Sensor digital de temperatura e umidade relativa DHT11. Foto: Carlos Gutemberg de Souza Teles Junior

Sensor digital de temperatura e umidade relativa DHT22. Foto: Carlos Gutemberg de Souza Teles Junior

 

Esses sensores, em conexão com o Arduíno (Figura 6), são muito utilizados em projetos para o monitoramento de variáveis térmicas de diferentes ambientes (Figura 7) e apresentam alta confiabilidade e estabilidade a longo prazo.

Sistema eletrônico para aquisição de dados de temperatura e umidade, confeccionado com a placa microcontroladora arduino Mega 2560, conectado a 3 sensores digitais de temperatura e umidade DHT22.

A quantidade de sensores conectados a uma mesma placa Arduíno será definida em função do modelo da placa utilizada, o que ocorre, devido à variação na quantidade de pinos de entrada e saída analógica/digital nos diferentes modelos de placas Arduíno. Nesse sentido, quando o sistema de aquisição de dados é montado utilizando uma placa microcontroladora Arduíno, do modelo Uno, podem ser conectados quatro sensores ao sistema. Quando o mesmo sistema é montado, porém utilizando-se a placa Arduíno do modelo Mega 2560, a quantidade de sensores que podem ser conectados ao sistema passa a ser 15.

Esses sistemas eletrônicos de aquisição de dados de temperatura e umidade relativa podem também ser configurados para a comunicação com softwares supervisórios, cuja função é a supervisão, o controle e a aquisição de dados.

Nos sistemas de produção animal, cada vez mais industrializados, os softwares supervisórios como o mostrado na Figura 8, apresentam algumas vantagens aos produtores, como por exemplo:

  • Facilidade na análise de tendências, o que significa que a partir do histórico das informações armazenadas em um banco de dados é possível melhorar o manejo dos processos de produção com base nessas informações;
  • Possibilidade de configurar o sistema para alertas (alarmes) em função das condições térmicas da instalação, de forma que possam ser feitos ajustes de acordo com as exigências térmicas dos animais;
  • Facilidade de gerenciamento, pois as informações podem ser exibidas de forma mais clara e didática na tela do computador, propiciando a análise mais eficiente da situação da unidade produtiva.

Interface de um software supervisório para o monitoramento da condição térmica em instalações para criação de aves de postura.

Custos para montagem de um sistema de aquisição de dados de temperatura e umidade relativa 

Uma das maiores dificuldades para a utilização dos dataloggers comerciais para o monitoramento das variáveis térmicas em instalações de produção animal se refere ao seu alto custo. No mercado nacional, pode-se encontrar dataloggers comerciais que apresentem uma boa confiabilidade quanto às medidas verificadas, com preço médio inicial na faixa dos R$ 400,00 (US$ 100,00). Em virtude do alto custo desses equipamentos, muitas vezes torna-se inviável a sua utilização para uma análise mais detalhada da uniformidade do ambiente térmico no interior de uma instalação de produção animal, uma vez que para que essa análise seja representativa, faz-se necessário o registro dos dados referentes a essas variáveis climáticas em diversos pontos no interior da instalação.

Neste caso, a utilização dos sistemas de aquisição de dados de temperatura e umidade, similares ao mostrado acima, consiste em uma alternativa de baixo custo, que pode ser empregada para o monitoramento das condições térmicas das instalações de criação animal. O preço médio para a confecção de um sistema de aquisição de dados de temperatura e umidade, utilizando a placa microcontroladora Arduíno Mega 2560 conectada a três sensores digitais de temperatura e umidade DHT22, possibilitando o registro dos dados de temperatura e umidade relativa em três diferentes pontos no interior da instalação, fica na faixa de R$ 350,00, conforme a descrição mostrada na Tabela 1.

Tabela 1 – Descrição do preço médio dos componentes utilizados para a montagem do sistema de aquisição de dados de temperatura e umidade

Componente Preço médio (R$)
Placa Arduíno Mega 2560 c/ fonte de alimentação 100,00
Real Time Clock (RTC) 15,00
Display LCD 30,00
Arduino Ethernet Shield W5100 c/ slot para cartão SD 60,00
3 sensores DHT22 120,00 (3 x 40,00)
Cabos e conectores diversos 25,00
Total 350,00
Fonte: Elaborada pelos autores

Conclusão

Diante da evidência da necessidade do monitoramento do microambiente térmico interno das instalações de produção animal, considerando a modernização dos processos, e ainda levando-se em conta os custos envolvidos, pode-se afirmar que o investimento na utilização de sistemas de instrumentação alternativos, com sensores digitais conectados a placas microcontroladoras, tem surgido como uma alternativa efetiva em substituição aos dataloggers comerciais.

Imagens: Carlos Gutemberg de Souza Teles Junior

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Carlos Gutemberg de Souza Teles Junior e Monique de Oliveira Vilela (Pós-graduandos e pesquisadores do AMBIAGRO/UFV); Cecília de Fátima Souza e Marcos Oliveira de Paula (Professores dos Dept. de Eng. Agrícola e Florestal, respectivamente e pesquisadores do AMBIAGRO/UFV); Leticia Cibele da Silva Ramos Freitas (Drª em Eng. Agrícola e pesquisadora do AMBIAGRO/UFV).