Um modelo matemático desenvolvido na Unicamp pode ajudar os produtores da avicultura de corte do país no melhor controle das condições climáticas às quais as aves são expostas dentro de um aviário. Desenvolvido pela matemática Denise Trevisoli Detsch, o modelo prevê, em tempo real, a temperatura interna do aviário, evitando o chamado estresse térmico do animal. Os ganhos são o bem-estar animal, aumento de produtividade, economia de energia e menor desgaste de equipamentos.

A avicultura brasileira possui uma importância econômica e social em grande expansão. O setor emprega direta e indiretamente mais de 3,6 milhões de pessoas, respondendo por quase 1,5% do Produto Interno Bruto (PIB) nacional, segundo dados da União Brasileira de Avicultura. O país é o maior exportador mundial e está entre os três maiores produtores de carne de frango do mundo, ao lado de Estados Unidos e China.

A pesquisadora Denise Trevisoli Detsch informa que o modelo é inovador, pois permite ao produtor tomar as melhores decisões em relação ao número de exaustores ligados, sem a necessidade de esperar por variações na temperatura. Nos sistemas convencionais, as condições climáticas de um aviário são controladas por meio de mecanismos reativos simples: mais exaustores são ligados conforme a temperatura aumenta. Na proposta da estudiosa da Unicamp, ao prever um aumento da temperatura, o modelo já aciona os exaustores, antes mesmo que ocorra esta elevação.

“Atualmente existem alguns mecanismos para controlar a temperatura interna de aviários, mas que não têm uma inteligência de previsão. Normalmente os aviários têm alguns sensores que ligam um exaustor quando a temperatura já está elevada, ou seja, quando já ocorreu o estresse climático”, compara a estudiosa da Unicamp, graduada pelo Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica (Imecc).

Ela acrescenta que, por menor que seja este intervalo, a elevação da temperatura provoca um estresse climático na ave. “Pensando nisso nós desenvolvemos um modelo que prevê em tempo real a temperatura para que não ocorra este estresse climático. Caso a previsão indique um aumento de temperatura nos próximos cinco ou dez minutos, por exemplo, o nosso modelo já pede o acionamento dos exaustores. É como se o modelo fizesse um estudo da temperatura e, em tempo real, indicasse, a melhor estratégia para evitar o estresse climático”, explica Denise Detsch.

O modelo com aprendizagem automática para previsão e controle de temperatura de aviários do tipo túnel de vento foi desenvolvido como parte da tese de doutorado de Denise Detsch. O trabalho foi conduzido junto ao programa de pós-graduação do Imecc, sob orientação do docente José Mário Martínez, que atua no Departamento de Matemática Aplicada da Unidade. Houve coorientação da professora Maria Aparecida Diniz Ehrhardt, do mesmo departamento da Unidade.

O projeto insere-se como uma das linhas de pesquisa apresentadas junto ao Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CEPID/ CeMEAI). Os Cepids são financiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). A pesquisa da Unicamp também contou com financiamento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes).

A autora do estudo esclarece que o trabalho deteve-se apenas no desenvolvimento do modelo matemático e do software. A sua aplicação prática requer o desenvolvimento de um sistema de automação. “O nosso modelo é bastante simples e pode ser utilizado na maioria das plataformas e hardwares mais acessíveis. O modelo está descrito na tese e a ideia é que fique aberto para aqueles que desejam desenvolver a automação do aviário.”

Estresse térmico
A pesquisadora Denise Detsch informa que o estresse térmico ambiental exerce um impacto negativo na produção e no bem-estar animal. De acordo com ela, o excesso ou a falta de calor para os animais de corte podem causar perdas do peso da ave, doenças, e em caso extremo, aumento da mortalidade.

“Estas aves são muito sensíveis às variações de temperatura, que, por sua vez, são influenciadas pelas condições ambientais. Desta forma, é necessário manter níveis ideais de temperatura dos aviários, fornecendo um ambiente consistente e uniforme. Diferenças bruscas na temperatura do galpão causam estresse nos pintos e reduzem o consumo de ração. Além disso, essas diferenças resultam em maior consumo de energia para manter a temperatura corporal”, especifica.

A ventilação é o principal mecanismo controlador das condições climáticas nos aviários, acrescenta a matemática. “Decisões simples como ligar ou desligar exautores são essenciais.  Escolhas erradas podem ser as causas de pouco ganho de peso, doenças e, em casos extremos, a morte das aves.”

Equação do calor
Para alcançar os resultados do modelo, a pesquisadora da Unicamp desenvolveu como parte da metodologia a chamada equação do calor, que permite a representação de como a temperatura varia em função do meio. “Através desse estudo da equação do calor e de métodos numéricos, nós conseguimos fazer uma previsão numérica da temperatura. Depois de desenvolvido o modelo, fizemos algumas simulações, que mostraram um bom desempenho do modelo de predição e dos algoritmos implementados”, relata.

Conforme Denise Detsch, as simulações indicaram que o modelo consegue manter por mais tempo a temperatura interna do aviário dentro dos limites estabelecidos. Esta manutenção da temperatura foi mais adequada quando comparada àquela alcançada pelo sistema convencional. “Essa diferença fica mais evidente em períodos de maior temperatura externa, tipicamente ao meio-dia”, pontua.

Outra característica da proposta foi a simplificação do modelo. “Observamos que um modelo de temperatura unidimensional é suficiente para obter um bom desempenho de predição. Importante ressaltar que modelos baseados na Dinâmica dos Fluídos Computacional (CFD) poderiam permitir um grau maior de fidelidade à realidade, mas eles não atenderiam aos requisitos de tempo real considerando a execução em hardware acessível. Além disso, o custo se tornaria inviável para pequenos produtores.”

Publicação

Tese: “Modelo com aprendizagem automática para previsão e controle de temperatura em aviários tipo túnel de vento”
Autora: Denise Trevisoli Detsch
Orientador: José Mário Martínez
Coorientadora: Maria Aparecida Diniz Ehrhardt
Unidade: Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica (Imecc)
Financiamento: Fapesp, CNPq e Capes