TESIS CON FALLA DE ORIGEN UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE INGENIERIA "LA ORDEÑA, SUS PROBLEMAS Y TENDENCIAS TECNOLOGICAS" TE SIS QUE PRESENTA IVAN EDUARDO VALLEJO BACA PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO MECANICO ELECTRICISTA AREA INDUSTRIAL DIRECTOR DE TESIS: ING. GUSTAVO VALERIANO B. CD. UNIVERSITARIA, D. F. 1998 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. DEDICATORIA A mis padres por su apoyo, amor y confianza brindada en todos estos años de preparación académica. A toda mi familia por su apoyo y comprensión. Al ingeniero Gustavo Valeriano por su paciencia y dedicación brindada para la realización de este trabajo. A la Universidad y a los amigos de la Facultad de Ingeniería. AGRADECIMIENTOS En esta parte quiero agradecer la ayuda y colaboración brindada por las siguientes personas, que sin su valiosa ayuda hubiera sido imposible concluir este trabajo. - Dr. Enrique Oliviera M. Departamento de producción de leche. Dirección de Ganadería. Secretaría de Agricultura, Ganadería y Desarrollo Rural. ( S.A.G.A.R.). México. D.F. - Dr. Javier Álvarez. Dirección de normalización del departamento de producción de leche. Secretaria de Agricultura, Ganadería y Desarrollo Rural. ( S.A.G.A.R.). México. D.F. - Lic. Galo Gómez. Supervisor del establo nó. 119. Asociación Nacional de Ganaderos de la República Mexicana. Tizayuca, Hidalgo. - Dr. Francisco Galindo Maldonado. Jefe de! departamento de etología, fauna silvestre y animales de laboratorio. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, U.N.A.M. Cd. Universitaria, México D.F. - MVZ. Salvador Avila Tellez. Jefe del departamento de producción animal. Rumiantes. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, U.N.A.M. Cd. Universitaria, México D.F. - MVZ. Luis F. Trejo Reyes. Departamento de producción animal. Rumiantes. Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, U.N.A.M. Cd. Universitaria, México D.F. - Ing. Francisco Posada. Departamento de Mercadotecnia. Alfa Laval Agri S.A. Querétaro, Qro. - Mr. C.J. Jartenberg. Research Station for Cattle, Sheep and Horse Husbandry, PR. Lelystad. Holanda. - Ms. Laura Johnson. Departament of Animal Poultry Science. University of Guelph. Canada. ÍNDICE PÁGINA INTRODUCCIÓN 1 OBJETIVOS CAPÍTULO 1 : CIENCIAS CONEXAS 1.1 Introducción 2 1.2 Antecedentes 2 1.3 Definiciones 3 1.4 Conceptos básicos de conducta animal 5 1.4.1 Métodos de medición del comportamiento CAPÍTULO 2: DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE ORDEÑA 2.1 Introducción 7 2.2 Antecedentes 7 2.3 Tipos de ordeña 8 2.4 Ventajas y desventajas de los tipos de ordeña 10 2.5 Componentes de los sistemas de ordeña mecánica y automática 11 2.6 Sistemas automáticos de ordeña 20 2.6.1 Descripción de un sistema automatizado de ordeña 24 2.6.2 Perspectivas de los sistemas automatizados 31 CAPÍTULO 3: LEGISLACIÓN Y QUIEN LA EMITE. 3.1 Introducción 33 3.2 Legislación 33 3.3 Metodología para denominar la disciplina 37 3.3.1 Reflexiones sobre la ergonomía 37 3.3.2 Definiciones de trabajo y sus tipos 40 3.3.3 Discusión 41 3.3.4 Denominación de la disciplina 43 CAPÍTULO 4: PROBLEMAS Y PARÁMETROS DE EVALUACIÓN. 4.1 Descripción de los problemas 45 4.1.1 Aspectos conductuales en el proceso de ordeña 45 4.1.2 Problemas que afectan al equipo de ordeña mecánica 48 4.1.3 Problemas del equipo de ordeña que afectan al animal 49 4.1.4 Entorno de trabajo y conducta de la vaca 50 4.1.5 Problemas en el operario 51 CAPÍTULO 4: 4.2, Relación entre los problemas. 4.3 Aspectos a considerar en la selección de equipos para la explotación animal. CAPÍTULO 5: APLICACIONES AL CASO DE ESTUDIO, 5.1 Introducción 5.2 Pisos 5.2.1 Justificación del tema de pisos 5.2.2 Causas principales de cojeras y lesiones en patas 5.2.3 Características principales en pisos 5.2.4 Medición cuantitativa de las lesiones 5.2.4.1 Manejo y control de lesiones 5.3 Establo con sala de ordeña central 5.3.1 Propuesta 5.3.2 Planeación de tiempos y actividades en la sala de ordeña de la propuesta 5.3.3 Ventajas del layout propuesto 5.3.4 Tiempos y actividades en un sistema de ordeña semiautomático 5,4 Sistema de ordeña automatizado 5.4.1 Criterios de selección y características generales de la vaca lechera. 5.4.2 Componentes de un sistema de ordeña automatizado 5.4.2.1 Componentes comerciales de un AMS 5.4.3 Aspectos a considerar para la selección de un AMS CONCLUSIONES APÉNDICES BIBLIOGRAFÍA INSTITUTOS CONSULTADOS 51 52 54 55 55 55 55 63 64 65 65 66 66 69 72 72 “y 3 J 85 INTRODUCCIÓN Considerando que la alimentación es de gran importancia en el desarrollo integral de un país, el Centro de Diseño y Manufactura de la Facultad de Ingeniería (U.N.A.M.) esta estructurando la línea de investigación y desarrollo de equipo para la obtención y procesado de alimentos. El espectro alimentario del ser humano es muy amplio ya que esta basado en los tres grandes reinos ( animal, vegetal y mineral ), pero además de la disponibilidad de éstos es indispensable, contar con el equipo de explotación adecuado. La definición y desarrollo del equipo es una labor multidisciplinaria, en la que intervienen veterinarios, etólogos y diversas ramas de la ingeniería entre otras disciplinas. En el caso particular desde la perspectiva de la ingeniería industrial se analizan los problemas relacionados con la explotación animal, concretamente la ordeña de ganado vacuno. La ordeña es un proceso tan antiguo como la misma humanidad que aún tiene vigencia, principalmente por el valor nutricional de la leche y por el aspecto laboral que se desarrolla en su entorno. El trabajo muestra las aplicaciones de la ingeniería a un caso tan poco común de la industria primaria, como es la ganadería y más concretamente la ordeña mecánica y sus tendencias tecnológicas. Uno de los motivos para realizar este trabajo fue buscar aplicaciones de la ingeniería en campos tan necesarios para el hombre como es la obtención de nutrientes a partir de los animales y que el hombre cada día requiere más y con mayor calidad. Los dos primeros capítulos de este trabajo ayudan a entender la terminología y aspectos que influyen en el proceso de ordeña. Los siguientes dos capítulos tratan sobre el planteamiento de los problemas e interrelaciones que con más frecuencia se presentan y que causan más pérdidas a la industria lechera y el último capítulo tiene por objeto aplicar el material de los capítulos antes mencionados. En esta aplicación se muestran las relaciones con otras disciplinas y las características de los elementos que conforman un sistema de ordeña automatizado y además se proporciona una referencia de los aspectos a considerar en la selección de este tipo de equipos. OBJETIVOS. El objetivo general del trabajo es proporcionar una guía para seleccionar equipos de ordeña, y se divide en los siguientes objetivos particulares: 1. Denominar la disciplina que reúne los conocimientos, que para el ser humano se agrupan en el campo de la ergonomía, aplicados a los animales. 2. Desarrollar en la facultad de ingeniería parámetros de referencia para la selección de máquinas y equipos para la explotación animal, y despertar el interés de los alumnos en este campo de aplicación de la ingeniería. 3. Definir el medio para relacionar la ingeniería mecánica e industrial con la zoología. 4. Plantear soluciones con los parámetros antes definidos. CAPITULO 1 CIENCIAS CONEXAS 1.1 INTRODUCCIÓN Las ciencias conexas se refieren a una serie de definiciones de los conceptos que más se usarán a lo largo del trabajo, ya que es necesario conocer conceptos tales como zoometría y sus aplicaciones, por ejemplo: la etología y la importancia que tiene. Para iniciar se dan los antecedentes históricos de como se han desarrollado estos conceptos partiendo desde la zoología hasta disciplinas tan recientes como es el caso de ta ergonomía. Posteriormente se dará una definición de las ciencias relacionadas o conexas . 1.2 ANTECEDENTES El estudio “Partes de los animales”, realizado por Aristóteles, es la base de la zoología y otras ramas afines como la anatomía y morfología entre otras; ya en nuestra era, en 1616, Harvey descubre la circulación sanguínea que fue la base de la fisiología; en 1758, Linneo sentó las bases de la taxonomía; en 1859, Darwin en su obra el origen de las especies, ofreció una explicación científica de la evolución orgánica por selección natural, y con ello dio gran impulso a la zoología. Desde fines del s.XIX, gracias al gran desarrollo de los métodos de investigación ha crecido el interés por la zoología experimental, la embriología, morfología interna de los animales, los procesos psicológicos de la vida animal, etc. Esta última ciencia se desarrolló a finales del s. XIX denominándosele en 1854 como etología por Geoffroy Saint-Hilaire y esté término se aplicó a lo que en esa época era denominada como “ecología” por Haeckel (1866). Para 1895, Dollo utiliza el término etología para designar a ta biología de la conducta. Otra disciplina afin de gran importancia es la ergonomía que surge como concepto aplicado en 1949, cuando el almirantazgo de los Estados Unidos de Norteamérica reúne un grupo interdisciplinario interesado en problemas laborales. El antecedente inmediato fue el comité conocido como Industrial Fatigue Research Board (1.F.R.B.) que posteriormente tomó el nombre de Industrial Health Research (1929), con el objetivo de abarcar la investigación de las condiciones de empleo en industrias, particularmente, en lo concerniente a la preservación de la salud entre los trabajadores y la eficiencia industrial. A continuación se darán las definiciones de los términos mencionados en los antecedentes para aclarar los mismos. Se empezará de las ciencias más generales a las particulares. 1.3 DEFINICIONES Zoología: Es la rama de la ciencia más general que estudia a los animales.. Etología: Estudio objetivo desde el punto de vista biológico del animal incluyendo al hombre, con un acento particular sobre la conducta específica (adaptación y evolución). La etología se sirve de los métodos biológicos utilizados en sistemica, morfología y embriología; éstos métodos se basan en el estudio comparado de la conducta y revelan resultados satisfactorios. Zoometría: Rama de la zoología que trata de las medidas específicas y proporciones de los animales, y caracteristicas como estatura, peso, conformación de los huesos, ritmo de crecimiento, pigmentación, entre otras. Estos parámetros se miden con instrumentos especiales, cuyos resultados se registran para ser analizados e interpretados. En la zoometría existen subramas para medir en las distintas especies los parámetros antes descritos, por ejemplo: la bovinometría es específica para los bovinos, la antropometría específica al ser humano y así muchas otras subdivisiones. A continuación se muestra un cuadro sinóptico de la ubicación de la zoometría: antropometría zoometriad bovinometría porcinometría Biometría etc. medición del reino vegetal Anatomía: Rama de la ciencia que estudia la estructura, situación y relaciones de las partes del cuerpo animal o vegetal y que se subdivide en las siguientes subramas: 1. Anatomía sistémica: Analiza todos y cada uno de los aparatos y sistemas que integran el cuerpo de los animales y el ser humano. 2. Anatomía topográfica: Estudia el cuerpo por regiones analizando sus planos, así como las relaciones entre sí de los diversos órganos que forman esas regiones. 3. Anatomía funcional: Define la relación entre la morfología y la función de los órganos. 4. Anatomía patológica: Estudia las modificaciones macro y microscópicas que sufren los órganos por una alteración de sus funciones. 5. Anatomía macróscopica: Es la ciencia que estudia la estructura macróscopica, O sea lo que se puede ver a simple vista. 6. Anatomía comparada: Estudia la estructura animal, las semejanzas y diferencias entre diversas órdenes y especies animales. . Histología: Rama de la biología que estudia las células y los tejidos orgánicos a nivel microscópico, también se le llama anatomía microscópica. . Embriología: Estudia el desarrollo embrional y ulterior de las estructuras corporales. . Citología: Estudia las células orgánicas, su estructura, desarrollo, funcionamiento y reproducción. — o o . ) Ergonomía: (Ergos= trabajo; nomos= ley) es una disciplina de las comunicaciones recíprocas entre el hombre y sus entorno sociotécnico. Sus objetivos son proporcionar el ajuste recíproco, constante y sistemático entre el hombre y su medio ambiente; diseñar las situaciones para que el trabajo, resulte en la medida de lo posible, pleno de contenido, cómodo, fácil y acorde con las necesidades requeridas, de seguridad (en el más amplio sentido) la productividad, cuantitativa y cualitativamente. La ergonomía no estudia al hombre aislado de la máquina, sino al binomio integrado su meta primordial es medir las capacidades del hombre para ajustar racionalmente su entorno. La ergonomía es una disciplina que usa e integra conocimientos tales como la psicología, la fisiología, la higiene del trabajo, la anatomía, las matemáticas y la física. Las premisas de la ergonomía son: seguridad, comodidad y eficiencia. Estas son algunas de las ramas de la ciencia a través de las cuales, es posible e indispensable interactuar en el diseño y selección de equipo para explotación animal con una óptica ingenieril; tomando como ejemplo a la etología, a continuación se explican algunos conceptos particulares de la conducta animal. 1.4 CONCEPTOS BÁSICOS DE CONDUCTA ANIMAL* A continuación se definen los conceptos básicos utilizados para analizar la conducta animal. + “Experiencia”. Es un cambio en el cerebro el cual resulta de una información adquirida de un medio externo al cerebro. + “Aprendizaje”: Proceso en el que se adquiere la capacidad de responder adecuadamente a una situación. El aprendizaje no son episodios, pero ocurre continuamente, aunque no necesariamente afecte a la conducta inmediatamente. La predisposición para aprender es una consecuencia de los factores genéticos, ambientales así como otros sistemas de control conductual. + “Habituación”: Es la declinación de la respuesta que puede ser mostrada a un estímulo repetido. + “Sensibilización”: Es el incremento de la respuesta a un estímulo repetido. + “Motivación”: Es el proceso controlado dentro del cerebro que define cuando y cuales cambios fisiológicos y conductuales deben ocurrir, frecuentemente la motivación se presenta por las siguientes circunstancias: - Una entrada sensorial al cerebro por medio del entorno corporal. - Una entrada interna por oscilaciones dentro del cuerpo que producen una salida después de un tiempo particular y puede indicar un intervalo o tiempo normal de alimentación. 1.4.1 MÉTODOS DE MEDICIÓN DE LA CONDUCTA. Frecuentemente, con la evaluación de la conducta animal, se determinan los parámetros que repercuten en la productividad; por ejemplo: A través del movimiento ocular se determina la aflicción o angustia en algunas especies, entre ellas, el ganado vacuno. Hay distintos métodos para realizar las evaluaciones (estas observaciones las realizará el etologo o médico veterinario) unas se enfocan al orden de movimientos regulares, se presenta, al animal, un estímulo inusual y se analiza una respuesta subsecuente. Estos parámetros se han obtenido por las observaciones y registros siguientes: -La presencia o ausencia de una actividad en particular. -La frecuencia de ocurrencia de cada actividad durante el período de observación. -La duración de cada pauta de cada actividad. -La intensidad de la actividad en cada ocurrencia. -La latencia de ocurrencia en la actividad después de algún estimulo o acción previa -La regulación y naturaleza de las actividades subsecuentes. (*) Ver bibliografía del capítulo 1 (fuentes 4 y 5). -La regulación y la naturaleza de los cambios de conducta en relación a cambios fisiológicos. Los métodos más comunes de observación son.: -El registro continuo. -El muestreo conductual. -El muestreo puntual. -El período de ocurrencia Para facilitar la observación de la conducta animal actualmente se usan la computadora y las cámaras de video. Existe otro procedimiento que también usa nuevas tecnologías para analizar investigaciones conductuales que consiste en la privación de algunos recursos o habilidades en forma controlada y monitorear la conducta cuando ta privación termina. La privación es comúnmente usada en estudios previos de aprendizaje. Toda la información acerca de la conducta animal es registrada en documentos llamados etogramas. Para facilitar la comprensión sobre etología, sus implicaciones y demás conceptos aquí definidos se presenta en el capítulo 4.1.1 los problemas conductuales que más frecuentemente se presentan en la ordeña y en el capítulo 5 se presenta la aplicación de éstos a un caso práctico para comprender sus repercusiones en la producción. CAPITULO 2 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO DE ORDEÑA 2.1 INTRODUCCIÓN En este capítulo se habla acerca de los tipos de ordeña existentes; posteriormente se describe el equipo de ordeña mecánico y finalmente se muestran algunos equipos de ordeña automatizada. El objetivo de este capítulo es dar a conocer las partes que conforman el equipo de ordeña mecánica, su funcionamiento y mostrar sus avances tecnológicos. Este capítulo es la base para desarrollar las mejoras al proceso y para los criterios de selección de sistema automatizado de ordeña. 2.2 ANTECEDENTES La ordeña manual como proceso data desde unos 10000 a.C. aproximadamente y se vino realizando así hasta finales del siglo XIX, época en que se empezaron a desarrollar las primeras máquinas ordeñadoras basadas en el principio de succión, tratando de imitar la ordeña natural que realiza el becerro, a través de bombas manuales. Estas máquinas se desarrollaron entre los años de 1895 y 1905 en Europa y Estados Unidos de Norteamérica, pero fue hasta la década de 1950-60 cuando se registró un cambio muy importante, al desarrollar las tuberías de leche y vacío; desde entonces la leche es ya recolectada y es transferida por medio de tuberías hasta el cuarto de almacenamiento, mejorándose notablemente la higiene y calidad de la leche. En la década de 1960-70 se proponen planes de acción contra la mastitis (inflamación de los pezones y ubres de la vaca) ya que al incrementarse la producción anual de leche se notó una mayor incidencia de esta enfermedad en los animales de alta producción. Como respuesta a este plan también se desarrolla con estaciones ordeñadoras giratorias con pistones para la extracción de leche, sin tener el éxito esperado. En la siguiente década se disminuyó notablemente el tiempo de rutina vaca/operario y cobraron importancia los aspectos ergonómicos, al reportarse lesiones en las articulares en las manos de los operarios; en esa época se realizaron estudios que concluyeron que el operario debía descansar al menos 10 minutos por cada hora de trabajo debido al exceso de actividades. Para la década de 1980-90 se automatizaron algunas actividades del proceso de ordeña mecánica, en otras la limpieza de los pezones utilizando aspersores, y a finales de esta década se desarrollaron los retiradores automáticos de la unidad ordeñadora. Finalmente a partir de la década de 1990 la tendencia es la automatización total del proceso (sistema automatizado de ordeña) el cual reduce esfuerzo y trabajo excesivo para el operario así como los tiempos en las actividades del proceso. De está manera es como se han desarrollado los métodos de ordeña desde tiempos remotos hasta nuestros días sin embargo en nuestro país debido a las condiciones económicas muchos equipos son de la década de los 70's, en consecuencia presentan muchos problemas, que más adelante se tratarán. 2.3 TIPOS DE ORDEÑA Los pequeños propietarios, que cuentan con menos de diez o veinte vacas de mediana producción, aún practican la ordeña manual y aunque no existen especificaciones exactas, para estos niveles de producción, es rentable usar cuando menos una máquina móvil con capacidad para ordeñar dos vacas simultáneamente. Este último proceso se conoce como ordeña mecánica, y entre mayor es el tamaño de un establo mayor es la complejidad de las máquinas requeridas para este fin. Con el objeto de tener una mayor definición cualitativa de los rangos de aplicación, a continuación se da una descripción de cada uno: + Ordeña manual: Es la extracción de leche en intervalos regulares llevada a cabo por el hombre. El ordeñador se sitúa del lado derecho de la vaca, se sienta sobre un taburete y sujeta entre las piernas la cubeta que recibirá la leche. + Ordeña mecánica: Es la extracción de leche de la ubre por medio de máquinas. Como se aprecia en la fig. 2.1 la parte que se pone en contacto con el pezón es una vaina de goma llamada pezonera, la cual se acopla herméticamente a un casquillo metálico y mediante pulsos neumáticos que oscilan entre los 254 y 408 mm de mercurio (presión vacuométrica), se succiona la leche en cada pezón, adicionalmente a la presión vacuométrica en el interior de ta vaina; se aplican cíclicamente pulsos neumáticos, con presión superior a la atmosférica, entre el casquillo y la vaina; es así como a través de expansiones y contracciones se imitan las funciones del hocico del becerro + Ordeña automatizada: Partiendo de las definiciones de proceso manual, mecanización y automatización, se sabe que esta última es la evolución de las dos etapas anteriores. De igual manera, aplicando estos conceptos al proceso en cuestión, se concluye que en la ordeña automatizada se emplean dispositivos neumáticos y electrónicos entre otros, que contribuyen a la reducción de riesgos laborales y costos de producción, aumentan la calidad sanitaria de la leche y la productividad. Fig 2.1. Proceso de ordeña mecánica. Pezonera -. Copa para ordeño Aire administrado intermitentemente Vacio Vacío, Salida de la leche Conexión e pulsador tubo para aire NL y YA Fase de ordeño Sifón o garra | A pora ordeño N' Fase de descanso Cubetoa para leche 2.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS TIPOS DE ORDEÑA. Son ventajas y desventajas comparativas entre los diferentes tipos. » Ordeña manual: Ventajas. Desventajas -Baja inversión - Poco control sanitario -Adaptabilidad animal/ordeñador - Baja eficiencia en mano de obra -Bajo riesgo de mastitis* - Mayor costo de producción - Problemas de ausentismo laboral - Alto riesgo laboral - Transmisión de enfermedades entre el operario y la vaca - Aplicable sólo a baja producción + Ordeña mecánica: . Ventajas, Desventajas. -Mayor eficiencia de la mano de obra - Mayor inversión en equipo y obra civil -Reducción de nómina - Mayor costo de mantenimiento -Menores riesgos de ausentismo - Riesgo elevado de mastitis* -Mejor control sanitario -Se requiere capacitar a los operarios -Mejores condiciones laborales -Mayor incompatibilidad pezonera/animal -Se recomienda para mediana producción + Ordeña automatizada: Las ventajas y desventajas para este tipo de ordeña guardan relación con su antecesora, mostrando aquí sólo los pros y contras característicos del sistema. Ventajas. Desventajas -Se reducen los costos de mano de obra - Riesgo de enfermedades transmisible -Se reduce el trabajo físico del operario - Desequilibrio conductual del animal -Alto control sanitario - Poco contacto del operario con -Mayor producción el animal durante la ordeña** -Mejoramiento en la salud de la ubre - Se requiere de una unidad de -Ahorro de agua en el lavado de la ubre selección previa al cubículo de ordeña -Se recomienda para altos niveles de producción (>) Mastitis: Es la inflamación de la glándula mamaria, la cual es causada por infecciones bacterianas o traumatismos. (**): El animal necesita la interacción con el hombre cuando se le somete a un proceso ajeno a su naturaleza. 10 A continuación se presenta una tabla (ver tabla 2.1) en la que se muestran diversos tipos de salas de ordeñas y sus caracteristicas con el objeto de mostrar sus rangos de utilización. En las figs.2.21 a 2.22 se pueden ver las salas, que en la tabla arriba citada se describen. Tabla.2.1. Tipos y características de las salas de ordeña (1985). "TT HODELOS DE SALAS PARA ORDENO Parada Espina de Pescado convencional] Tándem Trígono * Polígono * Rotativa Múm de unidades por ordeñador 2-3 2-3 34 12-18 8-20 A Vacas / hora / máquina 7-8 7.518 8.5-10 9-10 e S Comodidad del operador baja media media media media ta a Trato de la vaca colectivo individual colectivo colectivo colectivo colectivo indy. metros construidos por vaca ++ a + a + mitad n. + dul ++ hala ++ Posibilidades de expansión limitada limitada poco limitada — nula o a Tipo de explotación 50 a 192 120 a 270 120 a 930 680 a 1360 670 a 1240 325 4 490 a recomendar vacas ' y alta Aceptación a la automatización pobre alta alta muy alta muy alta uy Unidades máximas recomendadas » 10 en una sola sala 6 3 24 36 3 2.5. COMPONENTES DE LOS SISTEMAS DE ORDEÑA MECÁNICA Y AUTOMÁTICA 1.- Generación de vacío La presión negativa requerida en un sistema de ordeña se obtiene con las bombas de vacío; éstas varían tanto en capacidad como en diseño mecánico. La aplicación del vacío en los sistemas de ordeña sirve para proporcionar masaje al pezón durante la fase de reposo, provocar la salida de leche y facilitar la conducción de ésta en las tuberías. Tabla. 2.2. Tres tipos de bombas de vacío y sus parámetros de operación usados en las máquinas ordeñadoras PARÁMETROS DE OPERACIÓN. TIPO DE BOMBA HP R.P.M. PRESIÓN( “ Hg) CFM Requiere aceite Bomba rotatoria 10 760 15” 120 Si Bomba de lóbulo (1) 10 2040 15* 92 No Bomba de lóbulo(2) 10 4550 15* 102 No CFM = Pies cúbicos por minuto. Fuente: Ver bibliografía del capítulo 2, referencia 4 11 La bomba de lóbulo(1) es el modelo LVP y la bomba de lóbulo (2) es el modelo Ecopump, ambas de Alfa Laval Agri. Se puede observar de la tabla 2.2 que las bombas rotatorias producen un mayor número de pies cúbicos por minuto (CFM), pero requieren de aceite. Por otra parte las bombas de lóbulo no requieren aceite y son más silenciosas que las rotatorias, por tanto la selección de la bomba adecuada dependerá principalmente de las necesidades de cada rancho. La capacidad de las bombas de vacío (fig. 2.2), usadas en un sistema de línea fija deberán ser la suficiente para operar simultáneamente a todas las máquinas ordeñadoras, sus componentes y además proveer una reserva del 50 %. Debido a que la demanda total de vacío se ve afectada por la presión atmosférica y la altura sobre el nivel del mar es necesario aplicar un factor de corrección para lograr la capacidad real de la bomba a la altura a la que se esta operando. Fig.2.2. Bombas de vacío. 2.- Tanques de distribución Su propósito es mantener una reserva del 50% del consumo nominal de vacío para compensar posibles fluctuaciones en la red, así como concentrar en él todos los ramales de abastecimiento, para evitar conexiones (en “T”, codos, etc) que incrementan las pérdidas y dificultan el libre desplazamiento tanto del aire como de la leche, otras pérdidas pueden ser causadas por: + Fugas al conectar o desconectar las copas + Sobrecarga del sifón ordeñador +. Fugas en los pulsadores Y Este tanque debe contar con drenaje automático en el fondo, estar colocado lo más cerca posible de la trampa sanitaria del tanque de recibo y se le debe conectar la bomba superiormente, la tubería debe tener el diámetro suficiente para evitar pérdidas de vacío y paso de líquido (ver figura 2.19). Fig.2.3. Tanque de distribución. 3.- Trampa sanitaria. Su propósito fundamental es evitar la contaminación de la linea de leche. Esta trampa puede ser de vidrio, plástico o acero; prefiriéndose esta última por su durabilidad. Básicamente la trampa es el punto de unión donde se separa el equipo en 2 grandes partes, la parte que tiene y la que no tiene contacto con la leche. La conexión entre el jarro final de recibo y la trampa sanitaria debe tener una pendiente hacia ésta, no extenderse más de 30 (cm) y ser de fácil limpieza. 4 - Tuberías de vacío El propósito fundamental de éstas es conducir el vacío a los pulsadores y a los casquillos de las unidades de ordeño. Las tuberías de vacío pueden ser de tubo galvanizado, pero actualmente se ha generalizado el uso del PVC; deben tener una pendiente (una inclinación con respecto a la horizontal) hacia la fuente de suministro de vacio además de contar con drenajes que permitan eliminar la humedad acumulada. Estes líneas necesitan tener un diámetro suficiente como para permitir el libre flujo de aire a través del sistema (ver la tabla 2.3). 13 Tabla.2.3. Diámetro para tuberías de vacío para pulsadores. según el número de máquinas Número de máquinas Diámetro de la línea (mm) la 3 31,75 a 5 38 1 6210 50.8 la 13 63.5 Lio armgores .76.2 Nora: En la actualidad con el uso de P Y Co, se ha generalizado el uso de tubería de 76.2 mm di diametro en «rcusto cerrado en las tuberías de vacío de pulsadores Adaptado de The Modern Way to" Efficient Milkimg, MMMC. 1977. 5.- Control de vacío. El control de vacío debe tener la capacidad para admitir una cantidad de aire igual a la capacidad de la bomba, trabajando a plena carga, y además ser capaz de mantener el nivel del vacío, independientemente del número de máquinas. 6.- Pulsadores. El propósito del pulsador es proporcionar alternadamente vacío, al espacio existente entre la cubierta exterior (casquillo) y la pezonera de la máquina ordeñadora, para aplicarle un masaje al pezón y evitarle congestión sanguínea. Las opciones de pulsadores a utilizar son: -Unitario (controla una sola unidad) -Pulsador maestro (controla simultáneamente más de 2 máquinas ordeñadoras) Existen 3 tipos de pulsadores de acuerdo a su concepción: eléctricos, neumáticos e hidráulicos. Estos a su vez pueden ser alternantes o de acción simple. Los pulsadores trabajan a una velocidad de 40 a 120 pulsaciones por minuto, pero se recomienda una frecuencia entre 45 y 60, pues al incrementar el número de pulsaciones, el tejido del pezón puede sufrir lesiones que provoquen mastitis. Se entiende por pulsación a la expansión y contracción cíclica de la pezonera, las pulsaciones se expresan en porcentajes, es decir una relación 1:1 significa que la pezonera esta contraída durante el mismo tiempo que se encuentra expandida, ésta relación se expresa comúnmente como 50:50 encontrando también, en las salas de ordeña, el uso de la relación 1:1.5 la cual se conoce como 60:40. 14 Tabla.2.4. Efecto de la velocidad de pulsaciones en el tiempo total de ordeña y la la velocidad máxima de flujo. Velocidad de Tiempo de Tiempo total Velocidad máxima pulsaciones exprimido de ordeño de flujo (puts. /min) (min) (min) (kg/min) 40 1.1 4.5 4.39 80 1.0 4.3 4.49 120 1.1 4.1 4.39 Schmidt, GH. Biology of Lactation Freeman 8 Company, 5. E. (1971) Relación de Tiempo de expri- Tiempo total de Velocidad máxima de pulsaciones mido (min) ordeño (min) flujo (kg /min) 1:1 0.9 4.4 4.30 3:11 1.2 4.2 4.89 Schmidt, GH. Brology of Lactation Freeman 8 company, $ F (1971). Fig.2.4. Pulsador 7.- Máquinas ordeñadoras. El propósito fundamental es permitir la aplicación del vacío a las pezoneras (están constituidas básicamente por el casco y la pezonera de hule). Ambos componentes deben ser compatibles, es decir, que la pezonera debe ajustarse al tipo de casco (ver fig.2.7). A la máquina ordeñadora también se le conoce con el nombre de unidad ordeñadora. Las partes que integran la máquina de ordeña son: + Pezoneras, existen las siguientes: -Luz amplia -Luz estrecha -Modelos de anillo elástico (realizan una ordeña rápida, completa, y reduciéndose el trepamiento* e irritación de la ubre). -Pezonera precolapsada (proporciona un masaje artificial al pezón y evita el reflujo de leche; funciona en forma inversa a la pezonera convencional). -Pezonera convencional ( se encuentra expandida inicialmente se le aplica vacío y se contrae). Características generales de las pezoneras: +. La pezonera debe ser flexible y la flexibilidad debe variar inversamente proporcional para permitir la correcta expansión del pezón y fluya adecuadamente la leche. + La pezonera debe cerrar completamente y debe acoplarse al pezón, como guante, en la fase de reposo. + Su presión a la acción del vacío no debe ser superior a 88.9 mm de Hg . + Su porosidad debe ser baja para evitar acumulación de grasa, piedra de leche, bacterias, etc. * Copas metálicas o casquillos. El tamaño de la copa debe ser compatible con la pezonera y a su vez con el pezón para lograr un ordeño adecuado, pero además no debe obturar el paso de aire por la pezonera y que la luz de la pezonera sea lo suficientemente amplia para el movimiento rápido de la leche (ver fig.2.5). (*)Trepamiento : Es cuando la pezonera sube a través del pezón hasta la unión de éste con la ubre, debido a la oclusión del canal interno de paso entre el primero y la última. 16 * Sifón: Conocido también como colector, debe ser lo suficientemente amplio para permitir el flujo adecuado del volumen de leche. Debe tener un orífico de inyección de aire para romper las columnas de leche y empujar ésta a través de la salida a la manguera sanitaria (ver fig.2.6). Fig.2.5. Pezoneras (vista exterior y corte longitudinal) y casquillo. Mouthplece Lip Mouthplece bore chamber / y Head Barrel Integrated Md Dimensions in mm | E 960550-82 Remntorced “cog- wheel” Flange Fig.2.6. Diversos tipos de sifones. Fig.2.7. Máquina ordeñadora. HYDROPULSE"* LL 1Fas0 Cl Fuente: Ver bibliografía del capítulo 2, referencia 4 Y 8.- Tuberías de leche. El propósito fundamental es transportar de manera eficiente, leche y aire hasta la jarra de recibo (fig.2.9). Cotidianamente se instalan tuberías de acero inoxidable y de PVC (ver fig.2.8) pero las de acero inoxidable, son más durables y por tanto más económicas a largo plazo; para determinar el diámetro adecuado de la tubería para conducir la leche se deben considerar los siguientes puntos: Tipo de tubo (final de tubo, curvatura amplia, curvatura estrecha), número de máquinas, y producción media de las vacas. Fig.2.8. Tuberías de leche. Tubería de Leche 9.- Jarro final de recibo. Los jarros de recibo comúnmente se construyen de acero inoxidable y el propósito fundamental es recibir la leche procedente de las máquinas ordeñadoras, transportada a través de las tuberías (fig.2.9). El jarrón debe tener la entrada de las tuberías de leche en su tercio superior para asegurar la estabilidad del vacío, y se recomienda que éste se localice lo más cerca posible a la sala de ordeña, para evitar prolongación excesiva de tubería y en consecuencia pérdidas de vacío (ver la figura 2.19). 18 Fig.2.9. Jarro final de recibo. 10.- Bomba de leche. Las bombas pueden ser centrífugas, helicoidales o rotatorias. Su función principal es la de enviar la leche que llega al jarro de recibo, hacia los tanques de almacenamlento y deben contar con un control de nivel automático (ver fig.2.9, parte inferior derecha) 11.- Tanques de almacenamiento y refrigeración de la leche. Los tanques tiene capacidad para almacenar y refrigerar la leche de 3 ordeñas, en el caso de despacho diario, o de 5 ordeños en despachos cada 2 días. Deben ser de acero inoxidable con formas cilíndricas o rectangulares, deben contar con pies de apoyo soldados a su estructura. Existen los tanques de expansión directa que enfrían la leche en el mismo tanque y los tanques termos que reciben la leche ya enfriada por medio de un intercambiador que posee un banco de hielo para dicho propósito. Un tanque de recolección diaria, debe enfriar al 50% del volumen del tanque de leche caliente de 32.2%C a 10%C en una hora, con el sistema de enfriamiento funcionando durante la operación de llenado, Posteriormente, el sistema de enfriado debe enfriar la leche de 10*C a 4.4*C dentro de la hora siguiente. Fig.2.10. Tanque elíptico para almacenamiento y refrigeración de leche. 2.6 SISTEMAS AUTOMÁTICOS PARA ORDEÑA. Los recientes avances tecnológicos registrados en la máquinas ordeñadoras mecánicas ejemplifican la evolución de los equipos desarrollados por diversas compañías e instituciones La compañía comercial Prolion (Vijfhuizen, Holanda) diseño un contenedor especial en el cual esta alojado todo el equipo necesario para el proceso de ordeña. El proceso comienza con el lavado de los pezones, el cual se realiza en las pezoneras así como el secado de los pezones; posteriormente se lleva a cabo la localización de éstos: La primera unidad de localización (2 sensores ultrasónicos con campos divergentes) tienen que encontrar el pezón frontal derecho como punto de referencia y la segunda unidad (un sensor ultrasónico llamado de refinación) se mueve hacia arriba y hacía abajo y tiene un campo rotatorio la cual mide la distancia entre los pezones y el pezón de referencia. 20 Si la vaca se mueve en el cubículo después de que las posiciones de los pezones han sido localizados, el brazo se mueve con relación al pezón de referencia. Todas las pezoneras están en una canastilla y estas son colocadas lateralmente, después de que las 2 unidades de sensores han localizado los pezones. Al terminar la ordeña (cuando el flujo de leche cae por debajo de 0.2 Kg/min) el brazo es activado y remueve las pezoneras. La compañía Prolion manufactura instalaciones con uno, dos, tres O cuatro cubículos, éstos últimos sistemas comparten un sólo robot localizador que se desplaza a cada uno de ellos por medio de un riel pero cada cubículo tiene su propia canastilla de pezoneras así como el sistema colocador de éstas (ver fig.2.11). En 1994 el sistema para ordeña automatizada de Prolion era usado en Holanda por 3 granjas experimentales y en 15 granjas comerciales y a partir de 1996 esta siendo evaluado por la Universidad de Guelph, en Ontario, Canadá. Fig.2.11. Sistema automatizado de ordeña (Prolion, Holanda) Otro sistema desarrollado por la empresa Gascoigne Melotte(Emmerloord, Holanda), coloca las pezoneras por la parte trasera de la vaca en un compartimiento tipo tandem, entre las patas traseras (fig.2.12). El proceso inicia con la limpieza, con un cepillo, de la ubre y los pezones. Éstos últimos son detectados con rayos infrarrojos y se almacena su posición en la base de datos de una computadora, después se posiciona correctamente las pezoneras y finalmente se colocan con un brazo que se aproxima desde la parte posterior de la vaca. Este robot se probó en una granja experimental de Holanda. 21 Fig.2.12. Sistema de ordeña automatizado (Gascoigne Melotte). | LA | La compañía Lely Industries (Maasland, Holanda) construyó un robot para ordeña que coloca las pezoneras por el costado del animal. Antes de la colocación de las copas, las pezoneras y pezones son limpiados por un sistema que usa rodillos y toallas suaves. El brazo se mueve bajo el animal y entonces éste se mueve hacia arriba hasta que un láser localiza la parte superior de la ubre, después se desplaza hacia la parte trasera de la ubre hasta encontrar los pezones traseros. Las copas son posicionadas individualmente y cuando éstas son colocadas en los pezones traseros, el brazo se desplaza hacia adelante, encuentra los pezones frontales y después de localizarlos les coloca las copas. Durante la ordeña, la unidad de limpieza es limpiada y desinfectada. Este sistema es actualmente usado en 10 granjas comerciales de Holanda. El sistema de ordeña automática desarrollado por el Instituto Francés de Agricultura e Investigación en Ingeniería Ambiental esta actualmente siendo evaluado en una granja experimental, el cuai posee 4 brazos, uno para cada copa. Los brazos para los pezones frontales son colocados por los lados, y para las tetas traseras las copas provienen del piso. La posición de las ubres se establece con un sensor global y un sensor local. El sistema de visión tridimensional esta basado en el principio de triangulación y usa una cámara CCD' y láser. El sensor local es una red de dispositivos de rayos infrarrojos y fototransistores alrededor de cada copa. 22 El sistema británico desarrollado por el Instituto de Investigación Silsoe detecta la posición del animal por medio de sensores, los cuales están presionados suavemente contra tos flancos y espalda del anima!. Una matriz de ocho rayos infrarrojos señalan la ubre a través de la parte superior del efector terminal y permite el posicionamiento del robot neumático para realizar la colocación de las pezoneras y ésta es corregida hasta que la copa es centrada en la teta. Las 4 copas son colocadas una a una por el brazo del robot. Este robot ha sido probado en una granja experimental El sistema desarrollado por la compañía Divelsdorf (Ottersberg-Posthausen, Alemania) usa una estructura del tipo cartesiano para mover, con motores eléctricos, el brazo del robot. La posición exacta de los pezones es establecida por un sensor ultrasónico y barreras luminosas, estas posiciones son registradas en la base de datos de una computadora, la cual transmite la información al robot y éste alcanza las pezoneras y las coloca una a una. Este robot esta siendo probado en una granja comercia! en Alemania. El Centro Federal de Investigación para la Agricultura en Alemania desarrolló y probó un sistema automatizado de ordeña (1992). Este robot coloca con ayuda de sensores ultrasónicos, cámara CCD* y láser una a una las copas por medio de 3 ejes lineales y 1 eje rotatorio todos movidos por motores síncronos o de pasos (*) Sensores CCD: Su función es la de dotar al robot de visión. Los CCD (dispositivos de acoplamiento de carga) son sensores de imagen de estado sólido los cuales se dividen en: sensores de exploración de línea y sensores de área; los primeros tienen como componente básico una hilera de elementos de Silicio llamado “photosites”, cuyo funcionamiento es el siguiente: los fotones de la imagen pasan a través de una estructura transparente fotocristalina de Silicio y son absorbidos en ésta, creando así pares electrón-hueco. Los fotoetectrones que así se obtienen son recogidos en los photosites siendo la carga acumulada en éstos proporcional a la intensidad lumínica en ese punto, La diferencia entre los primeros y los sensores de área es la disposición de los photosites, ya que éstos se encuentran en forma matricial en los últimos. Sus principales ventajas (comparadas con las cámaras de tubo) son su menor peso y tamaño, larga duración y menor consumo de energía, entre otras. 23 2.6.1 DESCRIPCIÓN DE UN ESTABLO AUTOMATIZADO La siguiente información se basa en un experimento realizado en un establo automatizado del Instituto de Agricultura e Ingeniería Ambiental de Holanda en colaboración con la compañía Prolion (Vijfhuizen, Holanda), y cuyo objetivo es probar el diseño e instalación de un sistema para automatizar la ordeña y la alimentación. Algunos criterios de diseño fueron: El uso de tantos productos comercialmente disponibles como fuera posible, uso de un cubiculo de ordeña automatizado (es muy frecuente su uso en la práctica de ordeña en Holanda) para el sistema, uso de sistema de alimentación automática, uso de computadoras para almacenar suficiente información en línea que permitiera un manejo individual de las vacas y hacer el sistema lo más flexible posible. La descripción del equipo se concreta a un caso particular con un AMS y componentes determinados para el experimento, por lo cual es posible proporcionar cifras exactas. Este establo se compone de las siguientes áreas y componentes que posteriormente se describirán: + Área de descanso. Unidades de selección. Sala de ordeña con el AMS. Área de alimentación automatizada. Sistema general de control. . . . Área de descanso. El área de descanso se compone de 25 camas o echaderos ( uno para cada vaca de la muestra piloto ) que proveen al animal de un lugar para dormir y descansar, también 3 pasillos uno central que sirve para que las vacas se desplacen de un área a otra o caminar (en éste, el estiércol se recolecta por medio de un rastrillo automático) y 2 pasillos secundarios para que el ganado pase libremente al área de comederos. (ver fig.2.13). Fig.2.13. Layout del establo para la ordeña y alimentación automática (MS= cubiculo de ordeña, SU=unidad de selección). Todas las acotaciones de las figuras son en (mm). Fuente: Ver bibliografía del capítulo 2, referencia 3 800 1050 1800 2450 ubicles concentrates Hrougis 23 00 22 00 su [su lyi ng ar es a odorcid É ¡E j passege ABE 18 ——- forage “ough eulomatic míilking syslem born ly 22 00 2750 2 89. 2 759 759 30 00 . S p o n o p 3s i + o ] ro bo ti c ar m ta nk E L > = < - o ( . L y | + 24 Unidad de selección. La unidad de selección se ubica entre la sala de ordeña y el área de descanso (ver fig.2.13), en ella se seleccionan mediante los siguientes parámetros las vacas aptas para la ordeña: período de ordeña anterior, peso corporal, nivel diario de producción y estado fisiológico entre otros. El sistema general de control esta conectado con la unidad de selección, ésta última identifica al animal por medio de un trasductor colgado en el cuello; mediante la información recibida el sistema de control puede designar cualquiera de las siguientes funciones (ver fig.2.14). Fig.2.14 : Algoritmo de la unidad de selección (las actividades encerradas en óvalos son las que realiza el animal en el proceso). a vaca se acerca a la zona de detección A Detección y Apertura de puertas de entrada ! << La vaca entra a la unidad. cerrar puertas de entrada va a descansar. dosificación de concentrados N | La vaca decide si La vaca come los concentrados 1 y área de alimentación -pesaje del animal - medición del tiempo entre la última ordeña y el proceso actual - Revisión del estado fisiológico NO ¿ Es apta la vaca ara la ordeña ?, Si Pasa a la sala de ordeña 25 Área de ordeña En el área de ordeña se encuentra ubicado el AMS (Automatic Milking System), ver fig.2 15 y 2.16, el cual realiza las siguientes funciones: Apertura de la puerta Cierre de puerta de salida [ Sale la vaca Entrada de la vaca Se abre la puerta de salida Desinfección de los pezones por medio de] pistolas atomizadoras cierre de la puerta Cuando el flujo de leche cae a 0.2 kg/min el retirador automático quita las pezoneras Ordeña | Colocación de pezoneras] Lavado automático de la ubre por medio de cepillos Secado automático de la ubre por medio de rodillos El robot localiza los pezones con Transferencia de información al sensores ultrasónicos dispositivo colocador Nota: Todo el proceso se lleva a cabo en 10.6 minutos en promedio. Fuente: Ver bibliografía dei capítulo 2, referencia 3 26 Fig.2.15. Layout del cubiculo de ordeña. _ dispositivo para extender; las patas de la vaca s o LL entrada plataforma < comedero > identificador de vacas” - Puerta de salida Fig.2.16. Robot ordeñador Y Pezoneras AA [— TES o Í 1 5 Sensores de referencia y] AÑ : Brazo del robot ——| 27 Sistema de alimentación. El sistema de alimentación esta compuesto de 17 comederos y 3 bebederos que se abastecen automáticamente cada 30 minutos y a través del sistema de control se registran las porciones consumidas por la vaca. Fig.2.17. Sistema de alimentación de forraje. eb VISTA LATERAL VISTA FRONTAL comedero * puerta de alimentación e 1109 / identificación de vagas A P IMOO VISTA SUPERIOR Contro! del proceso. El sistema de control consta de 3 computadoras centrales que se encuentran interconectadas con todo el establo automatizado. Las computadoras controlan los siguientes procesos y sus retroalimentaciones (ver fig.2.18). Fig.2.18. Sistema de control. weighing system gates SU Presence sensors Management PC PDP 11 + VAX VME system | _—_—— [ A | > a a E ? al A AS t , MENTAL M4 ro Ñ robotic arm | forage system gates MS | concentrates troughs ' presence sensors MS j l | l 28 Claves de la figura 2.18. SU=unidad de selección Gates SU = puertas de la SU MS=cubiculo de ordeña Presence sensors= Sensores de presencia Forage system= sistema de forraje MS Concentrates troughs= comederos de alimento balanceado Weighing system= Sistema de pesaje Presence sensors MS= Sensores de presencia del MS Gates MS= Puertas del MS Robotic arm= Brazo del robot Resultados del experimento. El sistema antes descrito, desarrollado por el Instituto de Agricultura e Ingeniería Ambiental de Holanda, fue usado por 7 meses consecutivos con 24 vacas, ésto ofreció mucha flexibilidad con respecto a la frecuencia de ordeñas, tráfico de las vacas, y distribución del alimento. Todo el sistema se encontraba disponible las 24 horas, incluyendo al AMS excepto cuando era limpiado. El promedio planeado de visitas diarias al cubículo de ordeña fue de 79 y se registró un promedio diario de 85.4 y con un promedio de 258 visitas por día a la unidad de selección Porcentaje de visitas voluntarias Pp] Porcentaje de ocupación de unidades de selección entre las 16:00 y 20:00 horas Porcentaje de ocupación del cubículo de ordeña en Horas pico (04:00-08.00 h) 100% 80% 60% 40% 20% 29 Diseño del sistema. En el experimento realizado por el Instituto de Agricultura e Ingeniería Ambiental de Holanda se tomaron los siguientes criterios: + Las vacas deben visitar de forma voluntaria el AMS y el área de alimentación » Se debe evitar visitas innecesarias al robot ordeñador + La selección del ganado apto para la ordeña debe seleccionarse antes del AMS + Se sugiere una unidad de selección en vez de un pasillo, ya que por ejemplo, la medida del peso corporal es más fácil debido a que las vacas están relativamente quietas + Las vacas deben ser atraídas a las unidades de selección y cubículos de ordeña por medio de concentrados e El sistema de ruta única puede ser introducido, con el objeto de que las vacas tengan que recorrer en secuencia todas las áreas del establo automatizado + Se debe disminuir el porcentaje de vacas que necesiten arrearse al sistema de ordeña automatizada y los factores que las inhiben + Las vacas deben ser identificadas antes de que se provea el alimento y pueda ser consumido a voluntad, en la cantidad y tipo requerido para cada animal en particular +» Se debe usar un sistema de computadoras para facilitar los procesos. Actualmente es posible llevar el control con una sola computadora 486 DX, la mayoría del sistema a excepción del cubículo de ordeña. La característica innovadora del sistema es que todos los componentes están integrados y esto da la posibilidad de utilizar una gran cantidad de datos en línea para el manejo individual de la vaca. Esto se logra por medio de paquetes para PC's de manejo de rebaños disponibles comercialmente. Para cambiar el manejo individual de una vaca sólo hay que ajustar el software 30 2.6.2. PERSPECTIVAS DE LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS Un comité de trabajo en Holanda (1992) estudió las perspectivas de los sistemas automatizados de ordeña. Los siguientes aspectos son considerados de importancia en la introducción del sistema a la práctica: . Tamaño del rebaño: Granjas pequeñas (menos de 40 vacas) estuvieron poco interesadas en sistemas automatizados de ordeño, debido al nivel de inversión y a posibles ineficiencias en la capacidad de utilización del robot, . Sistema de alojamiento: Actualmente los robots ordeñadores requieren de la propia entrada de las vacas. Las vacas necesitan que se les permita ir al compartimiento de ordeña varias veces al día. Esto implica un tipo especial de albergue. Nivel de producción: Altos niveles de producción son asociados con ordeñas frecuentes, y también con ordeña automatizada. Ordeñas más frecuentes pueden también contribuir a la idea de disposición conductual del animal. Costos de mano de obra: El sistema para ordeña automatizada resulta en ahorrar mano de obra, y sus altos costos estimulará la introducción del sistema. Sistema de administración de forraje y pastizal: La ordeña automatizada requiere que las vacas estén cerca del robot. Si las vacas son guardadas en el albergue durante todo el año, la sociedad puede reaccionar de manera negativa en bienestar del animal y las implicaciones del medio ambiente. Contacto con los animales: El menor contacto con los animales puede ser un factor negativo en el control del rebaño. Sin embargo se necesita más experiencia para determinar que programa administrativo y sensores pueden sustituir en esta tarea al granjero. Muchos granjeros pueden considerar que el menor contacto con los animales no esta de acuerdo con su ética profesional. . Facilidad de trabajo: Se espera que la ordeña automatizada reduzca el trabajo físico. La función del operario será transferida a un trabajo de supervisión. Esto demanda nuevas habilidades para el granjero. . Ubicación en la granja: En un tiempo mediano se espera que el granjero (y su familia) este menos vinculada con la granja debido a que la ordeña automatizada requiere una atención secundaria de parte del granjero. Capital e ingresos: La posición financiera de las granjas lecheras es importante cuando se decide una inversión considerable como la requerida para una ordeña automatizada. Por lo tanto, la tendencia en los ingresos de la granja influye en la determinación para introducir el sistema de ordeña automatizada en práctica. Los ganaderos que utilizan ordeña mecánica mostraron un mayor interés en la ordeña automatizada, que los ganaderos que utilizan la ordeña manual. 31 Salas de ordeña. En esta parte del capítulo se muestran figuras sobre los distintos tipos de salas de ordeña, layouts de éstas y la disposición del equipo con el objeto de ubicar los componentes del equipo de ordeña dentro de! establo. La disposición del equipo de ordeña(ver fig.2.19) puede ser de línea alta o bien de línea baja (la diferencia entre éstas estriba principalmente en la ubicación de la tubería que conduce la leche). Actualmente se usa la línea baja ya que (que esta por debajo del nivel de la ubre y por encima del nivel del piso) la de línea alta (es la que se encuentra por encima del nivel de la ubre) trae consigo los siguientes problemas: La sobrecapacidad del sifón y la necesidad de una mayor presión para elevar la leche a dicho nivel. Los tipos de salas de ordeña empleadas comúnmente son en espina de pescado (ver fig.2.20), de salida lateral (ver fig.2.21), poligonales y salas rotatorias en espina de pescado, en tándem y tipo tornamesa (ver fig.2.22). Por último se muestran (ver fig.2.23 y 2.24) el layout general de un establo y diversos layouts de salas de ordeña con el fin de mostrar donde deben ubicarse el cuarto de bombas y el de almacenamiento de leche. Fuente. Quinn, Thomas. Dairy farm management UNR Company. England. 1980 32 Fig.2.19 DISPOSICIÓN DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE ORDEÑA MECÁNICA. TANQUE DE DISTRIBUCION URPDADES DE ORDENAR y d pLEy, DE VACIO LINEA DE PULSACION > y , EN CIRCUITO CERRADO REGULADOR CON PULSADORES DE VACIO Ñ LEA PRESCIPAL RECIBIDOR DE LECHE LINEA DE LECHE CON VALVULAS O NIPLES Sistema de ordeño de línea baja para salas. LINEA DE LECHE CON VALVULAS a A A LINEA DE PULSACION CON PULSADORES LINEA PRINCIPAL REGULADOR DE VACIO DE VACIO TANQUE DE DISTRIBUCION Sistema de ordeño de línea alta para colleras. Fuente: Manual de equipo y accesorios. Bou- matic Co. E.U.A. 1990 TIPOS DE SALAS DE ORDEÑA Fig 2.20 Sala tipo de espina de pescado (Herrigbone) doble 4 Fig. 2.21 Sala de tipo de salida lateral doble 3. Fuente: Ver bibliografía del capítulo 5, referencia 5 Fig.2.22 OTROS TIPOS DE SALAS DE ORDEÑA. ESTACIONAR! SALIDA _ ¡AS ENTRADA Jh PUERTA L' PLATAFORMA GIRATORIA RIEL FRONTAL ESTACIONARIO DE RETENCION sala rotatoria en espina de pescado PARED O RIEL PLATAFORMA ROTATORIA PUERTA DE ENTRADA EN PLATAFORMA ROTATORIA Tándem Tornamesa Fig.2.23 LAYOUT GENERAL DE UN ESTABLO PARA VACAS LECHERAS. RAMPA PARA ESTIERCOL A CTI de crsitias eres UD TO 20 CASILLAS LIBRES] | » “1 OA estos veas 1111 ¡IEERELE TEO SN ICOIRERERN | ca 3 KATO NUM 1? 57 VACAS HATO NUM, 3 54 VACAS . £ »TOLVA DETACERAS-COMEDERO, 2 PIES: 6 PULG==3"T AZ ZZ eS d zsnanos DES PULG PUERTA — PASILLO PARA EL CARRITO ALIMENTADOR ee 'OMEDERO, 2 PIES-6 PULG [A A , y HATO HUM. 257 VACAS PUERTA HATO NUM, 4 54 VACAS 1 27 CASILLAS UBaES TT 4 CASILLAS LIBRES : í PUERTA! 4 sa 0 TT Te cAsiLLas ti8RES] ] 1 1] JET] [i1130 CASILLAS LIBRES; | IN EUERTA casilla «AOS casita EXPANSION FUTURA EN ES ES ve || cAsiLLa t RETENCION| 2 PUERTA ECO PADA- br PASILLO DE REGRESO DE LA SALA DE ORDEÑA SOMEDERA PASILLO 23 *1. Las di . 5 1 Ll E . imensiones 2. Zona de ret LS ALIMENTACION ¿gi? co ue de la sala de or- ción de 15 pres —[EOMEDERO como [Usa deña varian con por vaca PUERTA | ¿noé SALES] el modelo, el tIpo SS z y la cantidad de PUERTA PUERTA] — ALMACEN DE LECHE | APEROS casilias z L THE PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY APLERTA SÍ pantA PARA LA TAATA DEL HATO y SECCION CENTRAL PARA UN SISTEMA DE CUATRO HATOS PLANO D£ PISOS, ESCALA “+ * AGRICULTURAL EXTENSION SERVICE ESTABLO DE CASILLAS LIBRES DE CRUCE DE VEHICULOS DisuJADO por: MyT Preomol..... Fig.2.24 DIVERSOS LAYOUT DE SALAS DE ORDEÑA. (8) AUTOMATED SIXTEEN-STALL HERRINGBONE PARLOR DESIGNED FOR TWO OR MORE OPERATORS > Unbty |] Milk Room Ex it La ne aña DAARARAARA Mhlking Parlor A == ta) SINGLE-ROW HERRINGBONE PARLOR WITH SIDE EXITS Of fi ce Es t Lan e ¡ ( = = Mi la no Pa rl or , | 4 | Múk Handiimal PE q pan $ 2 j 2 3 5 3 E 5 E 3 E | 3 E 3 z hu o na E z w 3 0 5 3 Unbty Muh Stosaqu ¡ tav E ¡ “E iS Ro Untuy =? Miiking Partor Room Office A ARA = EE Im (C) TWIN EIGHT-STALL HERRING- , BONE PARLOR WITH END MILK (D) DOUBLE-FOUR HERRINGBONE ROOM. EACH PARLOR IS DESIGNED PARLOR WITH CATCH PENS, HOLDING AREA, AND PREPARATION STALLS. FOR ONE OPERATOR. CAPITULO _ 3 LEGISLACIÓN Y QUIEN_LA EMITE 3.1 INTRODUCCIÓN Los animales juegan un papel importante para el hombre, ya que son fuente de alimento, vestido, fuerza motriz, transporte, sirven para realizar en ellos experimentos, etc. Como fuente de alimento tienen gran importancia en la dieta humana ya que en los países desarrollados del total de calorías ingeridas diariamente un 30% son de origen animal y en los paises en desarrollo es de un 8%. En cuanto al vestido los animales proporcionan al hombre fibras naturales no vegetales como es el caso de la lana, y los no tejidos como la piel usada en la industria del calzado. Actualmente el hombre requiere de mayor cantidad y calidad alimenticia la cual se obtiene de los reinos vegetal, mineral y animal. En el caso particular, la discusión se enfoca al confort que deben tener los animales en la explotación intensiva, concretamente en el proceso de ordeña y para esto se requiere de un equipo en el cual se reúnan las especificaciones legales, etológicas, fisiológicas, higiénicas, etc. aplicables al diseño del equipo. 3.2 LEGISLACIÓN Partiendo de la importancia que para el ser humano tienen los animales domésticos y de granja, el estado no ha pasado por alto está situación y ha creado secretarías para la legislación y normatividad que debe cumplirse en beneficio directo o indirecto del ser humano. El objeto de mostrar la legislación es constatar la gran cantidad de organismos estatales e incluso del sector privado que colaboran en la emisión y desarrollo de reglamentos y normas relacionadas con la ordeña. En México esta legislación es realizada por la Secretaría de Agricultura, Ganadería y Desarrollo Rural (S.A.G.A.R.). Para el caso del ganado lechero y su explotación, estos temas son regulados por la secretaría antes citada en conjunción con la Secretaría de Salud (S.S.A.), la Secretaría de Comercio y Fomento Industrial (SECOF'), la Asociación de Ganaderos de la República Mexicana, productores estatales y privados entre otros, apoyandosé en la ley de sanidad animal, en el código sanitario vigente y en la ley federal sobre metrología y normalización. La regulación para la ordeña se encuentra en el "reglamento de la ley general de salud en materia de control sanitario de actividades, establecimientos, productos y servicios”, en el título cuarto y consta de seis capítulos. Debido a lo extenso del título se abordará únicamente los artículos que se relacionan estrechamente con la ordeña: 33 Capítulo | Art.240: Se define a la leche para consumo humano como la secreción natural de las glándulas mamarias de las vacas sanas y bien alimentadas, y se excluye el producto obtenido quince días antes del parto y cinco días posteriores al mismo o cuando tenga calostro. Art.249: La leche para consumo humano debe cumplir con los siguientes requisitos: |.- Provenir de animales sanos y limpios. 1I.- Ser pura, limpia, estar exenta de materias antisépticas, conservadores y neutralizantes; 111.-No coagular por ebullición; IV.- Ser de color ,olor y sabor característicos; V.-No contener sangre, ni pus; VI. -Densidad, no menor de 1.029 glcm”, a 15*C; VII.-Contener únicamente grasa propia de la leche, Vil. -Tener grado de refracción a 20C, no menor de 37 ni mayor de 39, IX.-Tener acidez (expresada en ácido láctico), no menor de 1.4 ni mayor de 1.7 gíl; X.- Contener no menos de 85 ni más de 89 g por litro de sólidos de leche no grasos. X1.-Contener no menos de 0.85 ni más de 1.2 g/l de cloruros; XV.- Contener lactosa de 43 a 50 gll; XVI -Contener un mínimo de 30 g/l de proteínas exclusivamente de la leche Capitulo ll Art.276: Los establos productores de leche destinada a las categorías de pasteurizada preferente, preferente especial, y de alta calidad, deberán de contar como mínimo sin perjuicio de las atribuciones que corresponden a la Secretaria de Agricultura y Recursos Hidráulicos, con los siguientes requisitos y áreas destinadas a: 1.-Área de estabulación de animales adultos; I.-Área de ordeña; 111.-Área para separar animales con enfermedades infectocontagiosas; IV.-Área para la estabulación de crías separadas de los adultos; V.- Área de partos; VI.- Servicios; VII.-Fuente de abastecimiento de agua potable y tanque de almacenamiento; Vil! -Área de ejercicio del ganado, cuando proceda; IX - Vaciado de leche; X .- Enfriamiento y almacenamiento de la leche; XI.- Lavado del equipo; Xil.- Maquinaria de refrigeración, y XiII.-Servicios sanitarios para el personal. 34 Capítulo |! Este capítulo trata todo lo relacionado al estado de salud del ganado, para usarse como productor de leche y de los exámenes y pruebas sanitarias a los que deben someterse ( art 289-297). Capítulo 1V Art.300: En la ordeña se observarán las siguientes condiciones: |.-El ganado deberá estar limpio durante la ordeña; IL-La ubre, cuartos posteriores y cola deberán estar esquilados; 11. -Inmediatamente antes de la ordeña, las ubres se desinfectaran con una solución germicida y al terminar se sellarán las tetas (desinfectarlas); ¡V.-Antes de la ordeña se extraerán las tres primeras porciones de leche de cada uno de los pezones y la leche se eliminará. VII.-El lugar de ordeña deberá estar limpio. Art.302: La ordeña mecánica se sujetará a lo siguiente: I- Las ordeñadoras estarán limpias y desinfectadas antes de la ordeña ; Il.-Las máquinas ordeñadoras deberán funcionar correctamente, . 1l.- Las pezoneras estarán lavadas y desinfectadas antes de la ordeña de cada animal. IV.- Las pezoneras no estarán en contacto con el piso; V.-La tubería y conexiones se lavarán después de cada ordeña. Art.303: Sólo se permitirá en los establos, el almacenamiento del producto de la ordeña de 24 horas, cuando se destine a plantas pasteurizadoras, debiéndose enfriar inmediatamente después de su obtención hasta llegar a 4*C, en un tiempo máximo de 30 minutos después de terminada la ordeña, conservándose a esta temperatura hasta su proceso. Art.304: La leche cruda o bronca que se destine para su venta o suministro directo al público deberá de cumplir con los siguientes requisitos: |.-Que el tiempo empleado desde el final de la ordeña hasta la entrega del producto no exceda de 3 horas, y IL.-Que entre cada ordeña exista un lapso de 12 horas, salvo en el caso de las que tengan 3 ordeñas, en las cuales el periodo será de 8 horas entre cada ordeña. Existe, conexo a este reglamento, una serie de normas oficiales y voluntarias en torno a la leche y sus derivados, como por ejemplo la norma NOM-091-5SA1-1994 emitida por la Secretaría de Salud acerca de la leche pasteurizada de vaca, en está se determina los métodos de pasteurización (sometiéndola a 63”C durante 30 min. o a 72*C durante 15 min.) y el enfriamiento brusco a 4”C para su conservación. 35 Posteriormente señala las especificaciones sanitarias (físicas, físico-químicas, microbiológicas, metaloides, aflatoxinas y aditivos, para el caso de leche de vaca pasteurizada con sabor). Por ejemplo en el caso de metaloides el límite máximo para el Arsénico es de 0.2 mg/kg, para especificaciones microbiológicas los organismos coliformes totales en la planta es de 10 UFC/ml. También trata, acerca de los saborizantes, estabilizantes, colorantes y conservadores, del envasado, etiquetado y embalaje.( UFC = unidades formadoras de colonias). En Estados Unidos de América (EE.UU.) tiene en el título 7 capítulo 54 del código del departamento de agricultura las leyes y regulaciones sobre la transportación, venta y manejo de los animales y más específico en el artículo 2143: + El proceso para la estandarización y certificación del manejo, cuidado, tratamientos y transportación de animales. + Determinación del manejo, alimentación, ventilación, cobertizos para climas extremos y cuidados adecuados por parte del médico veterinario. Especificaciones para bebederos, comederos y contenedores. Medios de transportación: Terrestre, aérea y marítima. Regulación de transacciones comerciales. Cuidado y manejo en animales de experimentación. Incluye también que el personal debe recibir entrenamiento para el manejo, cuidado y transportación de animales y para animales de experimentación Todas estas regulaciones incluyen al ganado bovino productor de leche. Actualmente E.E.U.U. está estudiando y legislando sobre las nuevas tecnologías que han aparecido para ordeñar vacas como por ejemplo el uso de sistemas automatizados de ordeña, retiradores automáticos, uso de la somatropina en el ganado (droga producida por medio de la ingeniería genética que aumenta la producción de leche en las vacas), uso de sistemas de inseminación regulada electrónicamente, entre otros temas de estudio. La legislación regula sus aplicaciones y consecuencias en el animal (a nivel fisiológico y etológico), la leche y sus efectos en el hombre. Estos estudios se encuentran en el capítulo 76 del código de la USDA (U.S.Departament of Agriculture) y en el Bureau of Dairy Industry (Buró de la industria lechera). Estas regulaciones de los EE.UU. se elaboran por parte de la Secretaría de Agricultura (U.S. Secretary of Agriculture), el comité institucional para los animales y la consulta a institutos de educación superior especializados en derechos de los animales (aspecto legal) y en las de medicina veterinaria. Esta información se encuentra disponible en la biblioteca nacional de agricultura y en la biblioteca de medicina y veterinaria de los EE.UU. La información antes citada, para el caso de México se encuentra disponible en el Diario Oficial de la Federación y en la biblioteca y hemeroteca nacional de México. Las normas las legisla el congreso en conjunción de la Secretaría de Agricultura, Ganadería y recursos (S.A.G.A.R.) así como con organizaciones educativas superiores de medicina veterinaria y zootecnia y organizaciones privadas en el país. 36 3.3. METODOLOGÍA PARA DENOMINAR LA DISCIPLINA. En esta parte se denominará al conjunto de conocimientos aportados sobre animales en condiciones de trabajo. Para esta actividad se siguió una metodología: * Conocimiento sobre la ergonomía. » Definiciones de trabajo y tipos de trabajos. + Discusión de los elementos anteriores. + Denominación de la disciplina. 3.3.1 REFLEXIONES SOBRE LA ERGONOMÍA. La comodidad de los animales repercute de forma importante en la productividad, es por ello que se tomó como base a la ergonomía para realizar una analogía en el caso de los animales destinados a la explotación industrial. Para conocer las premisas y la metodología de la ergonomía se plantearon las siguientes preguntas: -¿Es integradora de ramas de la ciencia? -¿Es usuaria de la ciencia? -¿La ergonomía genera ciencia? -¿Porqué se dice que la ergonomía es una disciplina? Para las dos primeras preguntas se concluyó que la ergonomía si es integradora y usuaria de ciencias (recuerdese que esta disciplina se basa en métodos físico- matemáticos al igual que en fundamentos de la psicología, fisiología e higiene entre otras). Para la tercera pregunta se encontró que la ergonomía no genera conocimiento científico puro, sino que integra varias ramas del conocimiento científico, además del conocimiento empírico, por ello la ergonomía es generadora de tecnología*. Para la última pregunta se tiene que el campo de la ergonomía no está siempre perfectamente delimitado, y son imprecisas las relaciones entre aquella y la fisiología del trabajo, el departamento de métodos y diversos aspectos de la psicología, es por esto que es una disciplina El hombre bajo los preceptos ergonómicos diseñó para su propia comodidad, rendimiento y eficiencia pero cuando diseña para los animales no toma en cuenta sus parámetros zoométricos, etológicos y fisiológicos entre otros. (*) Tecnología: Conjunto de conocimientos propios de un oficio mecánico o arte industrial. Medios y procedimientos para ta fabricación de productos industriates. Fuente: Ver bibliografía cap.3, ref. 5, 37 En la fig.3.1 se discute la relación entre el hombre y los medios de producción (los animales, el hombre y las máquinas) con el objeto de mostrar las consideraciones de diseño en transición, y definir la tendencia que debería tomarse, para poder cumplir con los mismos preceptos que se cumplen en la ergonomía pero aplicados a los animales. Fig.3.1. Consideraciones de diseño actual y sus tendencias. Donde: H: Hombre. M: Máquinas. A: Animales (sin incluir al hombre). Diseño: ————> Beneficio: ————=> Relación de tendencias: ------ > Después de ver el diagrama de interrelaciones, se puede ver que para la ciencia que diseña o estudia las máquinas existe en diversas materias, tales como la mecánica de sólidos, el análisis dinámico de maquinaria, el diseño de elementos de máquinas, por citar algunas las cuales se fundamentan en las matemáticas y la física principalmente, pero también en la experiencia adquirida por el hombre a través del tiempo. De estas interrelaciones se concluyó: Se requiere tener una sola disciplina para los animales en condiciones de explotación para facilitar el trabajo de consulta de información y su análisis posterior (ya que actualmente a esto, en muchas universidades del país, se le denomina como ergonomía”). También se recurrieron a una serie de silogismos** para inferir que no existe ninguna disciplina que se ocupe de los animales en condiciones de trabajo. (*) Fuente: “Ergonomía en el uso de bebederos y su aplicación en problemas clínicos en cerdos”. Alonso, M., Ramírez, R. (U.A.M.). Primer Congreso Nacional de Etotogía Veterinaria. SOMEYV. (Ver apéndice + 1). (**) Silogismo: Es el argumento que consta de 3 preposiciones la última de las cuales se deduce necesariamente de las otras dos 38 Además se encontró como respaldo a los silogismos, las aportaciones de Aristóteles (filósofo griego, 384-322 a.C.), que pensaba que la diferencia que existe entre los cuerpos organizados, animados, y los que no lo están estriba en que los primeros reciben sus impulsos de un principio interior (Psyjé) que los sostiene y orienta, mientras los segundos están desprovistos de tal impulso. Distingue entonces Aristóteles 3 géneros diferentes según el grado de perfección que hayan alcanzado y los elementos que lo forman: Vegetales, que sólo tienen las funciones de nutrición y reproducción. -Animales que suman a éstas las de sensación y, en algunos, el recuerdo . -El hombre, que corona la obra de la naturaleza al albergar dentro de sí la razón, la facultad de conocer y distinguir. Por lo tanto se debe asignar cada disciplina a cada género: La ergonomía para el hombre pero no existe disciplina que estudie la comodidad para los vegetales y para los animales en condiciones de trabajo. La ergonomía es una disciplina derivada que se caracterizan por estudiar un aspecto en particular del entorno laboral del hombre al contrario de las ciencias como la zoología que es de carácter general, de esto se dedujó que la disciplina buscada es también derivada del conocimiento científico puro más no lo genera. Otros hechos que respaldan la NO existencia de esta disciplina fue la revisión minuciosa de una serie de información relacionada al respecto, y a la consulta a expertos en la materia de escuelas e instituciones de educación superior de México y EE UU. (ver bibliografía e institutos consultados al final del trabajo). 39 3.3.2. DEFINICIONES DE TRABAJO Y SUS TIPOS. Esta parte tiene como objeto deducir que tipo de trabajo realizan los animales en general y reafirmar la diferencia entre éstos y el hombre. Las definiciones más encontradas fueron: Trabajo: Esfuerzo humano y animal aplicado a la producción de riqueza (esto es en un sentido coloquial). Trabajo: Desde el punto de vista de la mecánica, es el producto del valor de una fuerza por una distancia que recorre su punto de aplicación y por el coseno del ángulo que forma la una con el otro. Se encontró que estas definiciones no son contradictorias, ya que la primera involucra la palabra esfuerzo la cual se entiende como: empleo enérgico de la fuerza corporal o espiritual. Notesé que en ambas se involucra la fuerza como concepto. Posteriormente se analizaron las clases de trabajos que existen en el entorno humano, las cuales son: + Trabajo sedentario: Es el que consiste en resolver problemas ( calcular, planear), un ajuste sensorio continuo (inspeccionar), habilidad motriz (escribir a máquina), O actividad muscular ligera (alimentar una máquina, empaquetar). En el trabajo sedentario las actividades importantes son el dominio, la distribución y la dirección de la actividad. + Trabajo muscular: Las actividades predominantes son el esfuerzo físico del hombre como es palear, cargar o levantar un objeto. En ambos trabajos la persona se entrega a actividades musculares o motrices, y al mismo tiempo planea, resuelve problemas y emite juicios. Se llegó a la conclusión de que el único animal que realiza ambos tipos de trabajo antes descrito es el hombre, los animales en su gran mayoría realizan trabajo muscular y en algunas especies más desarrolladas realizan cierto aprendizaje como respuesta a un estímulo negativo o motivacional. Nota: No se clasificó a los tipos de trabajo humano como trabajo mental y corporal, ya que estos términos causan controversias, por que no todo trabajo corporal es totalmente corporal (lo mismo sucede con el trabajo mental), y como ejemplo se tiene el trabajo que realiza un maquinista que incluye movimientos de las manos y brazos pero además exige ejercitar el criterio y la memoria. 40 3.3.3. DISCUSIÓN Al tener los elementos necesarios ya se puede discutir el por que los animales no son campo de estudio de la ergonomía y la necesidad de tener una disciplina que los estudie de forma análoga. Las interrelaciones nos muestran claramente de donde surge la necesidad y donde se encuentra el medio en que la ingeniería y la zoología se desarrollan. Para esta necesidad no existe disciplina sirviendo los silogismos como elementos apoyo. Recapitulando y relacionando todos los elementos se tiene que: Para relacionar la definición de trabajo y los tipos de trabajo que existen se puede concluir que el ser humano realiza trabajo “muscular” y “sedentario” esto derivado de lo que se ha venido discutiendo (el hombre es el único animal que razona, conoce y distingue) con lo cual relacionamos los silogismos al por que de dar una clasificación de los trabajos. Los animales por tanto realizan trabajo “muscular” y en algunos casos (en especies superiores llámese, perro, antropoides, delfines) un cierto aprendizaje fomentado por una motivación, esto ha sido estudiado a lo largo de este siglo con mayor intensidad (Aristóteles lo dedujo hace siglos y marco esta gran diferencia en los 3 géneros), con lo cual existe una intersección entre el trabajo humano y animal. También se tiene una gran diferencia: que el hombre crea ciencia y tecnología para el hombre y su medio, y que los animales viven y trabajan en su entorno, no razonan y no emiten juicios. Para la ergonomía la razón de su existir es el estudio de la relación entre hombre y máquina como un sistema, ni el hombre aislado ni a la máquina aislada. Esto se deriva de que el hombre creó las máquinas y que vio la necesidad de seguridad y confort en el uso de éstas por parte de los operarios, además el hombre es quién diseña y construye equipos y máquinas para los animales, los animales no las crean. Con esto se puede concluir que: 1.-La ergonomía no estudia a los animales. 2.-No existe ninguna disciplina que estudie a los animales en condiciones de trabajo. Pero basandosé en estas aseveraciones podemos, tomando la segunda aseveración y teniendo conocimiento de que es y que hace la ergonomía elaborar una especie de analogía con la disciplina que aún no existe. Recordando a la ergonomía y a sus premisas: seguridad, comodidad y eficiencia, aquí encontramos una intersección entre el trabajo humano y el animal, en los cuales se pueden apreciar la similitud de las premisas a encontrar. 41 El hombre y los animales de producción desarrollan el trabajo en un entorno semejante con los medios técnicos (máquinas y equipos). Como observa el lector, del estudio para incrementar la eficiencia de las máquinas basandosé en el confort de los animales es de donde se deriva la necesidad de una disciplina para éstos. De esto se puede deducir varias interrelaciones que se pueden ver gráficamente por medio de diagramas de Venn (fig.3.2) de manera más fácil y resaltar lo antes mencionado. Fig.3.2. Diagrama de Venn. < A > Sean entonces: -El universo “U” el trabajo general. -El conjunto “A” el trabajo humano. -El conjunto”B” el trabajo animal. -El conjunto”C” el trabajo de las máquinas. Entonces se tienen las siguientes interrelaciones -En ta intersección de “A” con "C” es el campo de donde surge la ergonomía. -En la intersección del conjunto "B” con "C” no existe ninguna disciplina que regule o que este conjuntando las disciplinas que estudien el trabajo animal en donde su papel sea estrictamente indispensable, y su relación con el trabajo que deben efectuar las máquinas. 42 -En la intersección de “A” con “B”, encontramos que las premisas de la ergonomía son aplicables a los animales más no así el concepto y disciplina en sí. -La intersección de A, B, y C representan el entorno hombre-máquina-animal, donde se observa que la relación hombre-máquina es estudiada por la ergonomía pero la relación entre el animal y la máquina es definida por parámetros cualitativos. Esta es otra forma de ilustrar la necesidad y de tener dicha disciplina en beneficio del hombre y de los animales. Se observa como se han relacionado todos los conceptos para tener bien delimitado el campo de estudio de la disciplina inexistente. 3.3.4 DENOMINACIÓN DE LA DISCIPLINA. Para asignar el nombre adecuado a esta disciplina fue necesario usar etimologías grecolatinas y a partir de la asignación del nombre describir el perfil del especialista en la materia. Se empezó con la palabra trabajo, que se deriva del latín tripalium, aparato para sujetar las caballerías, de fripalis. Por otra parte otras raíces son de origen griego como es el caso de epyov= que significa trabajo, obra; rovo(= trabajo, fatiga. Para el caso de la palabra animal se tiene: del latín Animal,-alis de anima, animae= alma: aliento vital. Otras raíces son de origen griego: zwov.ov : animal, ser viviente. E¿wov : animal. Otras palabras de ayuda importante son: 2oyo( : tratado, ciencia, colección (logía). tex vn; arte, ciencia, conocimiento (tecnia). Podría, ahora, denominarse a la disciplina en el estudio como: -Ergozootecnia: de epyov (trabajo), ¿mov (animal), texvn (ciencia). Que podría definirse .como la disciplina que se refiere al trabajo animal. O bien otra opción podría ser: -Ergozoología: de epyov (trabajo), (mov (animal), Aoyol (tratado, ciencia). Que se definiría como tratado acerca del trabajo animal, o estudio del trabajo animal. 43 De esta manera se ha cubierto uno de los objetivos planteados en este capítulo. Aunque estas no son todas las posibilidades, pueden ser las anteriores las más fáciles de comprender por el lector y por los especialistas en las disciplinas ingenieriles y veterinarias. Los nombres de los especialistas de esta disciplina podrían ser: -Ergozootecnista: ergo= analizar el trabajo; zoo= de los animales, tecnia= por medio del conocimiento científico o también, ergozoologo, con el mismo perfil que el anterior Es decir que se puede mencionar que el ergozootecnista es un especialista en el estudio del trabajo de los animales en su ambiente de desarrollo productivo. Aunque estas definiciones son nuevas se trata de ser lo más claro y comprensible posible. Estas pueden quedar sujetas a revisión por parte de los especialistas en lenguas grecolatinas y estudiosos del idioma español, así como de los médicos veterinarios (recuerdesé que la ciencia es perfectíble). A partir de todo lo expuesto en este capítulo se llegó a las siguientes conclusiones sobre la ergozootecnia: 1. La ergozootecnia es un medio para regular las condiciones de confort en los animales sometidos a explotación industrial. 2. La ergozootecnia se basa tanto en mediciones cuantitativas como cualitativas, lo que significa que apartir de supuestos podemos inducir y medir por medios matemáticos las implicaciones desarrolladas. 3. La analogía que tiene la ergozootecnia con la ergonomía es la siguiente: + No es ciencia. Es usuaria e integradora de ciencias, más no es generadora de ciencia pero sí de tecnología. + Toma en cuenta aspectos conductuales y fisiológicos del animal para el diseño y manufactura de equipos. + Estudia el conjunto de hombre-animat- máquina-hombre como un sistema, ningún elemento por separado. Finalmente, la metodología de la ergozootecnia tiene un problema, en comparación con la ergonomía, el cual consiste en que los animales no pueden expresar verbalmente la incomodidad que tienen al estar en contacto con un equipo o máquina de explotación pero la denotan por medio de cambios conductuales a veces imperceptibles en un primer momento, pero que a la larga se agravan y traen severas consecuencias en el animal y en la producción. 44 CAPITULO 4 PROBLEMAS Y PARÁMETROS DE EVALUACIÓN 4.1 DESCRIPCIÓN DE LOS PROBLEMAS En este capítulo se explican los problemas que se presentan frecuentemente en los sistemas de ordeña mecánica, contemplados desde varios aspectos que se ven involucrados en esta clase de procesos. 4.1.1 ASPECTOS CONDUCTUALES EN EL PROCESO DE ORDEÑA. Para evitar o corregir los problemas conductuales debidos a descuidos por parte de tos operarios o a fallas en el diseño de equipo e instalaciones, se deben considerar los siguientes aspectos: 603 0. ) O 0) 0. 1£ .2 0( .u .( 0. . N . Conocer los requerimientos básicos de los animales: Espacio de los animales Ventilación Condiciones térmicas Protección Nutrición Producción . Conocer patrones definidos de las vacas referente a su: Habilidad para detectar eventos a su alrededor, memorizar un aspecto significativo y en consecuencia llevar a cabo un acto. Condición de aprendizaje para identificar áreas nuevas del establo (se requiere que el aprendizaje sea voluntario y se considere un tiempo necesario para ello). Factores motivacionales como es el agua, la temperatura y el alimento entre otros. Comportamiento grupal de las vacas significa que éstas no actúan independientemente una de otra, sino que prefieren actuar como una unidad social coordinada (usualmente las vacas comen y descansan juntas). Interacciones con el medio: La interacción entre el ordeñador y la vaca es un factor crucial en la administración eficiente del rebaño, es importante que los animales perciban una interacción positiva y segura con el granjero. En efecto, cuando los vacas son manejadas de una forma agresiva, las vacas se vuelven más temerosas hacia los humanos y el miedo es frecuente creado por la incertidumbre. Hablar “con” los animales en vez “a” los animales esta asociado con una alta productividad de las vacas. 45 + Problemas por inactividad. Las vacas deben tener cierto tipo de actividad (buscar su propio alimento "pastar”), para evitar conductas anormales como enrollar la lengua o morder las barras de metal del establo. 3. Los aspectos fisiológicos-conductuales básicos del animal son: + La secreción de leche depende de un estimulo táctil. La “baja” de leche (cuando la leche empieza a bajar a ta ubre) es iniciada por la oxitocina (hormona que estimula la secreción de leche) relacionada con la estimulación de las tetas por el ternero intentando succionar la leche. Cuando la vaca esta en periodo de lactación relaciona rápidamente otros estímulos tales como el estímulo táctil del operario en la ubre, sonidos mecanizados de la sala de ordeña, y alimento entre otros, entonces la segregación de oxitocina se lleva a cabo y la leche es secretada. Usando estos términos la "baja" de leche empieza a ser una respuesta condicionada a un estimulo ocasionado por los sonidos mecanizados de la sala de ordeña. + Evitar disturbios en la sala de ordeña, ya que un animal joven no aprenderá las actividades del proceso, y un animal adulto, el cual este condicionado puede inhibirse para mostrar su respuesta ante el estímulo, por ejemplo un ruido estrepitoso. + Se sabe” que las vacas tienen una auditividad relativamente buena para bajas frecuencias de aproximadamente 23 Hz; el umbral auditivo comienza a los 11 db. No perciben sonidos a partir de los 4 KHz. A pesar de que las vacas tienen grandes orejas no localizan con facilidad el origen de los ruidos. Las vacas localizan (agudeza auditiva ver fig.4.1) los ruidos con respecto al plano horizontal a 30”. En cuanto a su campo visual este se encuentra aproximadamente en 128” y es donde mejor localizan el origen del ruido Fig.4.1. Audiograma de la vaca (frecuencia vs. umbral). 2 - ——————_——-— 16.63 250 3k_ 4k 16x 0 y a k 0ák 32 105 590 2x €x 32k 128k Frequeney (in Heriz) Ti me sb oi d (in dB re 20 (*) Ver bibliografía del capítulo 4, fuente 2 46 Estos son algunos aspectos conductuales de las vacas en salas de ordeña mecánica, pero para el caso del sistema de ordeña automatizada AMS (por sus siglas en inglés, automatic milking system) se presentan otras conductas. A continuación se muestran los resultados de un estudio realizado* en 1997 (el estudio puede ser de útil para los etologos por razones obvias y para el ingeniero puede servirle como referencia para planear desarrollos de este tipo). Los patrones conductuales se observaron a través de cuarenta y ocho vacas lecheras (Holstein), separadas en dos grupos de veinticuatro animales alojados en establos adyacentes. Antes de iniciar el experimento hubo un período de adaptación que consistió en ordeñar cada grupo por separado dos veces al día (05:00 h y 15:00 h), uno en una sala de ordeña tipo espina de pescado y el otro en dos cubiculos AMS. La planeación de actividades en el estudio fue la siguiente: El alimento balanceado se proporcionó por medio de distribuidores automáticos, ubicados en el establo, una vez al día (entre las 05:00 y 06:00 h), posteriormente las vacas eran sacadas a pastar de las 10:30 a las 12:30 h y luego se les ordefiaba en el mismo horario usado en el período de adaptación; todas estas actividades se observaron de las 04:00 a 09:00 h y de las 12:50 a las 19:00 h durante 30 días. A tas observaciones registradas se les aplicó análisis de variancia con el fin de comparar los cambios conductuales en ambos grupos. Los resultados de estos análisis mostraron que las vacas ordeñadas en AMS consumieron menor cantidad de alimento balanceado para adaptarse al tiempo ciclo**, todo esto como consecuencia de que la selección de vacas aptas para la ordeña (ver cap.2, 2.6.1) se llevó acabo en el AMS, con lo cual se concluyó que era necesario colocar unidades de selección previas a los cubíiculos de ordeña automatizada. (*) Ver bibliografía del capítulo 4, fuente 3 (**) Se entiende por tiempo ciclo( para el caso de este trabajo) como el tiempo estrictamente necesario para ordeñar una vaca. 47 4.12 PROBLEMAS QUE AFECTAN AL EQUIPO DE ORDEÑA MECÁNICA Los problemas más comunes en los sistemas de ordeña de México varían mucho dependiendo del tamaño y localización del rancho y la concentración de vacas lecheras en el área. 1. Tuberías con diámetro pequeño, colectores de poca capacidad y tubería de hule usada. Muchos ranchos pequeños que cambian de ordeña manual por ordeña mecánica, compran ordeñadoras viejas de cubeta, o usan sistemas de ordeña de línea alta con diámetros pequeños. Por ejemplo, la tubería para el transporte de leche es de 1% pulgadas y la conexión con el jarro de recibo es de 4 a 96 de pulgada. Vacas condenadas a tener mastitis y una alta tasa de eliminación de éstas debido a que las bombas de vacío no proporcionan el suficiente flujo de aire para ordeñar adecuadamente a las vacas, con un vacío estable. . Reguladores de vacío obsoletos. La obsolescencia se debe a que el porcentaje de cerrado del regulador (RPC) es menor al 30% ( El Comité de Equipos de Ordeño del National Mastitis Council (NMC) recomienda que el RPC sea cuando menos del 90%). Uso inadecuado de los reguladores de vacío. Usar dispositivos de este tipo con capacidad máxima de 100 PCM instalados a un sistema que posee una bomba de vacío de 10 caballos de fuerza (la mayoría de las bombas producen 10 pies cúbicos por minuto (PCM) a 15” Hg de flujo de aire por cada caballo de potencia, es decir no existe reserva, ver capítulo 2, 2.5). En algunos ranchos hay más de uno de estos componentes en el sistema de ordeño, ocasionando variaciones de vacío significativas. .Los pulsadores neumáticos que frecuentemente se encuentran en ranchos medianos son viejos, obsoletos y no tienen un adecuado mantenimiento. Se han encontrado relaciones de pulsación que varían de 45:55 a 85:15 y pulsaciones por minuto de 40 a 85 en el mismo rancho. . En muchos casos los pulsadores y sus cajas de control no son compatibles entre sí. Se colocan 2 o 4 máquinas más sin cambiar la caja de control adecuado a la adición de las nuevas máquinas. . En ranchos grandes se tiene un vacío excesivo, es frecuente encontrar en una sala de ordeña con 40 máquinas ordeñadoras, dos bombas de vacío de 20 caballos de potencia (para una sala de 40 máquinas se requeriría una bomba de 15 HP). El exceso incrementa la turbulencia del sistema, las pérdidas por fricción, mal desempeño del regulador y disminuye la estabilidad del vacio. El vacío excesivo eleva el consumo de electricidad y pueden llegar a varios miles de dólares por año. 48 8. Deficiencia en el proceso de limpieza del sistema. Las deficiencias en el lavado del sistema son ocasionadas ocasionadas por que los inyectores de aire están mal colocados, o desconectados, o no hay, además del uso de placas enfriadoras, y la colocación de una válvula en la jarra de recibo y la bomba de leche con el objeto de disminuir la presión y permitir el drenaje del lavado (esto requiere que se adicione mayor cantidad de agua al sistema para mantener el nivel de la misma en la tina de lavado). Otros factores que agravan las deficiencias son los diseños inapropiados del sistema que provocan inundaciones en la jarra de recibo y en la trampa sanitaria hasta propiciar que el sistema se bloquee. 9. Detergentes inadecuados para el lavado del equipo: -Ausencia de cloro en el detergente alcalino. -No agentes quelantes en los detergentes para mantener los minerales en suspensión. -Detergentes alcalinos con un pH abajo de 10. -Ácidos con pH arriba de 3. 10. Escasez de servicio. La compañía que vendió el equipo pudo haber desaparecido y por lo tanto ni refacciones, ni servicio están disponibles. Las distribuciones de equipos frecuentemente cambian de manos y por lo tanto los contratos de servicio son ignorados. 4.13 PROBLEMAS DEL EQUIPO DE ORDEÑA QUE AFECTAN AL ANIMAL. En México todavía se usan componentes, que están en contacto directo con los animales, que son ya obsoletos causando diversos problemas de salud a éstos. 1. Uso de pezoneras de calibre amplio (luz amplia). Estas pezoneras no proporcionan el masaje adecuado a los pezones, dando como resultado una excesiva congestión en la pared del pezón y daño al canal de salida de la leche. 2. Máquinas de ordeña colocadas por la parte trasera del animal les causa incomodidad visual y táctil, es decir que no pueden ver lo que hay detrás de si mismas debido a la disposición lateral de sus ojos, además trae consecuencias graves como el resbalamiento de las patas traseras hacia afuera causando cojeras al animal. 3. El uso de pezoneras viejas puede ocasionar la transmisión de enfermedades como es la mastitis, así como un masaje escaso a las ubres y leche sin calidad sanitaria. 4. Los retroimpactos (admisión accidental de aire a la pezonera debido a su deslizamiento sobre el pezón o al retirado de las pezoneras sin cortar el vacío) pueden causar problemas fisiológicos en los pezones como son mastitis y hematomas. 49 Fig. 4.2. Lesiones en patas de lechones contra fricción y contra abrasión para pisos perforados y sólidos. ¿/ * Concreto pintado con poliuretano y con partículas de hule Concreto con grava y arena --. - 1. Concreto con arena cernida 15 pS Concreto pintado con 10 pintura a base de hule 100. 200 300, 400 500 600 3 Abrasividad del piso mg perdidos x Kg de carga y por (m) recorridos Clave Pisos perforados - Lesiones en el “pie” . Problemas en la pata Q Lesión grave en rodilla 53 CAPITULO _5 APLICACIONES ALCASO DE ESTUDIO. 5.1 INTRODUCCIÓN. La descripción, de los capítulos anteriores, muestra las condiciones en que operan los establos en México; como pudo apreciar el lector uno de los problemas que enfrentan con mayor frecuencia en los establos son las cojeras y se determinó que estas son ocasionadas, principalmente por las características de sus pisos. Otro problema adicional a! de las cojeras son las deficiencias en el layout del establo; por ello en este capítulo se presentan las especificaciones que se deben considerar en el diseño de los pisos para establos y adicionalmente se propone una distribución de un establo, cuyo objeto es aprovechar más la sala de ordeña (ocupándola durante un mayor tiempo con el mismo número de máquinas y ordeñando más vacas) y la superficie del terreno, es decir mejorar su productividad. También considerando las tendencias tecnológicas se recopilaron en este capítulo una serie de factores a considerar en la selección de componentes de un sistema de ordeña automatizada (AMS) con el fin de mostrar opciones comerciales a usar en las granjas lecheras, ya sea por separado o como un sistema integral. El AMS se define como la completa automatización de las actividades del proceso de ordeña (lavado de pezones, colocación y retirado de las pezoneras, desinfección de los pezones después de la ordeña, entre otras). Este sistema presenta ventajas sobre sus predecesoras debido a que la calidad sanitaria de la leche se mejora considerablemente, ya que selecciona y separa autométicamente la leche sana de la que proviene de vacas enfermas y en consecuencia se puede determinar cuales vacas hay que retirar de la producción con el fin de prevenir brotes infecciosos en el rebaño y de este modo evitar pérdidas económicas considerables. 54 5.2. PISOS. En esta parte se muestran los principales parámetros a considerar en el diseño de pisos y sus efectos en el animal. 5 2.1. Justificación del tema de pisos. + En Inglaterra (1977) se mostró que del 7.5% al 9.5% del total de vacas de éste país fueron tratadas médicamente debido a cojeras y posiblemente 2 a 4% fueron tratadas por los mismos granjeros. Para 1980 el porcentaje fue de 25%, el costo que esto representó fue de 22 a 25 millones de libras esterlinas. + Enel caso de México (1997) en un establo de la cuenca lechera del estado de Hidalgo, con población de 300 vacas se registran semanalmente 25 casos de lesiones en patas, es decir casi el 10 %, con lo cual es fácil estimar los costos que causa este problema. 5.2.2. Causas principales de cojeras y lesiones en patas. + Para el caso de establos con estabulación fija ( es decir que las vacas no salen a pastar al campo) se altera la naturaleza fisiológica de la vaca debido a que la morfología de sus patas esta conformada para caminar en terrenos irregulares. e La forma de las patas (genética). + Tipos de pisos usados en áreas de descanso y alimentación. » Períodos de gestación y posparto. 5.2.3. Cuantificación de las especificaciones en pisos. A consecuencia de las causas se definieron las siguientes características. 1.- Carga vertical ejercida por la vaca en pisos. A continuación se muestra un estudio realizado en Inglaterra (1988) para determinar las cargas máximas que la vaca ejerce sobre el piso (durante la gestación y posparto). La metodología empleada para dicho estudio fue la siguiente: + De un sólo rebaño se tomó una muestra de 6 vacas de raza Friesian en período de gestación, con pesos corporales y número de alumbramientos anteriores similares. 55 e Los datos fueron recolectados durante los 3 meses de gestación y 1 posterior al parto » El aparato usado para esta investigación fue un podobaroscopio, el cual consistía en una plataforma modificada de un paquete comercial (Kistler Instruments Tipo 9281B) el cual usa las propiedades piezoeléctricas de las celdas de carga de cuarzo. El podobaroscopio es un dispositivo óptico en donde la cantidad de luz almacenada por una cámara de video es proporcional con la presión aplicada por la pata del animal. Los datos fueron almacenados y procesados en una computadora y en videotape. Fig. 5.1. Podobaroscopio. abertura del podobaroscopio Plato de fuerzas Celda de posición >-=— Receptaculo que contiene la db: celda de carga de cuarzo Vidrio p Salida de la celda de carga hacia un [cabina de avión amplificador, un convertidor A-D y una Cubierta hermética. “9Mputadora Tubo fluorescente de 8 W Espejo cortado a 45 * para; refracción interna de la luz Salida de la videocámara hacia una videocasetera y una computadora + Con los datos almacenados se establecieron modelos estadísticos para determinar la fuerza y la presión ejercida por las patas de la vaca. Resultados y observaciones. + Se determinó que las fuerzas máximas ejercidas sobre el piso se presenta mientras la vaca camina, ya que al dar un paso mueve simultáneamente las extremidades derechas o izquierdas, según sea el caso, y sólo se apoya en 2 patas + Lafuerza máxima vertical aplicada por las patas delanteras fue siempre mayor que la ejercida por las patas traseras. Las patas delanteras cargaban entre el 55 y 57% de la carga equivalente al peso corporal. 56 + Las regiones con más alta presión registrada fueron principalmente los dígitos laterales de la pata. + En el primer mes se encontró una diferencia significativa entre la presión aplicada de los dígitos frontales derechos y de los dígitos izquierdos posteriores. + Enel segundo mes se encontró una diferencia significativa entre la fuerza vertical y el área de contacto de los dígitos frontales y traseros derechos. Los valores de los cambios de fuerza y presión aplicados por el animal se puede observar en la siguiente tabla. Tabla 5.1. Comparación de variables medidas entre las diferentes patas de vacas preñadas y posparto. Frontal Frontal posterior posterior derecha izquierda derecha izquierda Mes 1 Número de observaciones 4 5 2 16 Fuerza vertical (N) 1930(456) 18112870) 1846-(501) 1399460) Área (mm?) 1661-2849) as 2068341) 1774:(222) | Presión (N/ mm?) 1.14(0-13) 60-25) 0:90'(0-14) 0-78%0-13) , Mes 2 Número de observaciones 6 5 4 18 Fuerza vertical (N) 1461*(361) 21894323) 248421347) 1630*(293) Área (mm) s0CAn 786236) A 1422=(196) Presión (N/mm?) (0-14) (0:09) 1-18x0-10) 1-14x(0-11) Mes 3 Número de observaciones 4 17 4 5 Fuerza vertical (N) 1628:(390) 1912*(310) 2434378) 2080373) Área (mm?) maras ) paa 5 1840244) 161624 z ) Presión (N 7 mm?) (0-10) (0:07) 1-32*(0-10) 1-28*(0-09) Mesá4., , o amero de obsérváciones 11 1 17 22 dad vertical (N) 1446(273) 1724(271) 15112221) 1479%(193) . 1093212) 1341%(211) 1245171) 1305-(149) Área (mm”) 1-29%0-07) 1-28*0-07) 1-20(0-06) 1-13*(0-05) Presión (N/ mm?) Considerando las cargas en los dígitos externos y el empuje al caminar se concluye que no sólo existe la carga vertical durante el desplazamiento del animal ya que también se producen fuerzas longitudinales y transversales que pueden ser cuantificadas de manera indirecta por medio de factores como la fricción producida entre el piso y la pezuña, así como el desgaste en ésta última (abrasión), a continuación se muestran estudios acerca de éstos parámetros, que son de gran utilidad en el diseño de pisos. 57 2.-Fricción: Es el rozamiento de dos cuerpos en contacto y con movimiento relativo entre ellos. Esta acción sucede entre la pezuña de la vaca y el piso. e. . Los métodos para probar la fricción son 4: Prueba de arrastre. Pata inclinada. Plano inclinado. Péndulo Prueba de arrastre: Consiste en usar un dispositivo que posee un “pie” que es cargado verticalmente con un peso conocido y jalado a través de la superficie del piso (ver fig.5.2); la fuerza horizontal se mide por medio de la celda de carga (load cell) del dispositivo y el coeficiente de fricción se calcula por medio de la expresión 1.1 (ver página siguiente). Fig.5.2. Probador de fricción de arrastre Sueco brazo de palanca motor eléctrico ¡ celda de carga caja de de engranaje cuerpo deslizante piso a examinar * (Nilsson, 1978). carga e En el método de la pata inclinada se usa un aparato en el cual se le coloca un peso conocido sobre un eje conectado a la pata abisagrada del mismo (ver fig.5.3). Con el desplazamiento gradual del marco estructural del equipo, la pata es forzada a pasar de una posición vertical inicial a una posición inclinada hasta que el cuerpo se desliza. 58 La tangente del ángulo de la pata en esa posición es igual al coeficiente de fricción estático debido a la siguiente consideración: u=H/V ...(1.1) para el equipo se tiene: Donde ¡= Fricción tan 9 = cateto opuesto/ cateto adyacente H = Fuerza horizontal Luego: u= cateto opuesto/ cateto adyacente V = Fuerza vertical p=tano (ver fig.5.3.b) Fig.5.3. Probador de fricción de pata inclinada Noruego a o 9 brazo de palanca amortiguador ¿2430 . > manivela ol A |. cojinete J ! | cadena cat. o Puesto cremallera plomada Tras V Cut. ady acente 7 E E É id pata inclinada 'X cuerpo deslizante fLdken, 1979) a) b) Detalle de la fig.a Para determinar la correlación de los datos obtenidos por tres distintos probadores de fricción (sueco, noruego y danés) se realizó un experimento (Suecia, 1981); el cua! consistió en comparar la severidad de las lesiones, en la pezuña, causadas por un piso de material conocido contra el coeficiente de fricción obtenido por uno de los equipos. Después de analizar los datos, se encontró que los resultados arrojados por el probador danés eran deficientes debido a que éstos se alejaban demasiado de los datos obtenidos del comportamiento real ( ver figs.5.4 y 5.5). 59 Fig.5.4. PRUEBA DE CALIBRACIÓN BRRL pendulo oscilante vS. coeficientes de fricción de pisos para establos noruegos y SUECOS METERS 104 Resistencia al deslizamiento 1204 D-Ó . 1007 *- Pisos suaves 13 od , e soy ds tapete de húle 1 PO I > AA-——> .- Concreto con grava y arena ¿Oo —— | co 0 “—— Pisos suaves 1 2 A O 8 3 La mayoría de los concretos e-0)/0-6 Cc dodo "— Pisos suaves . - 30 Concreto con arena cernida e E 205 E 10% /2 E Coeficiente de fricción A ; LORENZ (1982) 4 NILSSON (1981) Coeficientes cerdos po (vacas ) de fricción minimos ; pa recomendados l ; : | ep! £ HA (| vacas Y Gubículos de descanso; ; 2 y | vaquillas 0 SLATS' SOLID Y - i ) puercas salas de estar : SLATS SOLID , : - . ás entarimado = slat sólido = solid BAHR E / | vacas jovenes Cubiculos de descanso ' : 2 , TÚRPITZ , | ganado cárnico | SLATS SOLID 1976 , . Cerdos en engorda | salas de estar 4 4 | |_ ovejas ! SLATS"SOLID terneros á ( ds” Vubiculos de a . A o salas de estar , destetados J SLATS A. Fig.5.5. Calibración del probador de fricción sueco ( LBT ) contra el probador noruego (NLH) y el probador danés ( SB! ). LBT 07) , 6 / 06] x NLHR Y os! + -SBI / o” 0 -0 04 “0 / 0 034 o, Y 0 -0 02 40 :0 / / > 0,17 / As toto 1.- Concreto 2.- madera aglomerada 3.- piso acojinado “Tampella” 4.- tapete de hule 5.- Tapete de hule con relieves circulares 6.- piso acojinado con polietileno 7.- Compuesto epóxico “Foss Floor” 8.- Compuesto epóxico “Periginol” 9.- Compuesto acrílico “Cupridur l” Lesiones vs. fricción. Para la relación que existe entre ambos conceptos se encontró que al incrementar gradualmente el coeficiente de fricción hasta un cierto límite se disminuye considerablemente los resbalones y en consecuencia las lesiones; muchos autores coinciden en que el rango para el coeficiente de fricción debe de estar entre 0.2 y 0.4. Esto se demostró con un estudio realizado en Suecia (Walberg, 1978) en el que se tenía como muestra de estudio las patas de 100 vacas que fueron sometidas a caminar sobre pisos con coeficientes de fricción de 0.6 y de 0.4, de donde se obtuvieron 160 y 118 lesiones respectivamente, mostrando con esto el límite hasta donde se puede aumentar el coeficiente de fricción sin causar lesiones. 3.-Abrasividad;: Es el desgaste de una superficie por rozamiento. Si ta pezuña tiene poco desgaste se produce un sobrecrecimiento de ésta y en consecuencia la vaca cambia su forma de caminar por el contrario si la pezuña tiene gran desgaste se produce la rotura de ésta o úlceras que en ocasiones impiden una pisada firme. La abrasividad se mide colocando una carga conocida sobre un bloque trapezoidal de yeso de París, cuyo peso inicial se conoce, que es arrastrado sobre el piso a evaluar. La pérdida de peso en el bloque de yeso de París es medido y la abrasividad es estimada. Fig.5.6. Probadores de abrasión carga plato _ ON bloque de yeso y - cuerda Al E AS |. Es 2 Cad 1 _— 120mm_|so | Y FRONT_VIEW (Nilsson, 1979). polea carga motor eléctrico montaje del motor/ Superfici SS ¡Takai and Méeller, 1981). 60 Hasta hace poco tiempo se pensaba que la relación existente entre la fricción y la abrasión era lineal. Al estudiar (Nilsson, 1981) el caso de los tapetes de hule se encontró que no eran abrasivos pero tenían un alto coeficiente de fricción es decir la relación no es lineal y la demostración de esto es la siguiente: abrasión o. trabajo realizado abrasión a fuerza horizontal X distancia. abrasiónaHxD ........ (1) Luego se tiene que: Fricción: p=H/V......... (2) Reacomodando términos en la ecuación (2) y sustituyendo en la ecuación (1) se obtiene: abrasión a VD Nota: No toda la energía se aplica en ta abrasión del tejido. Algo se almacena como energía deformante de la pata y otra poca es usada en la deformación del piso. La abrasividad de los pisos puede ser medida por medios biológicos tales como el crecimiento y la dureza de la pezuña, por ejemplo para determinar el grado de abrasividad de los pisos, mediante el crecimiento y desgaste de la pezuña, se hacen marcas en la pared de la misma y se lleva un registro comparativo, entre el crecimiento y desgaste en condiciones naturales contra las condiciones controladas. Fig.5.7. Esquema tridimensional de la relación existente entre lesiones, abrasividad y fricción. Lesión SA Abrasivo No abrasivo* Abrasividad sobrecrecimiento de pezuñas ruptura de pezuñ ñas 61 4.- Dureza: La dureza de los pisos y las cargas ejercidas por la vaca guardan una relación muy estrecha, ya que es uno de los factores que determinan el esfuerzo máximo que recibe el piso. El método para medir esta propiedad se basa en la presión que ejerce una bola de acero (cuyos diámetros van desde 20 mm hasta 240 mm) contra el piso a evaluar y se mide la profundidad de penetración para determinar la dureza. Las escalas de dureza usadas son las DIN 53505 y la ASTM D2440. La dureza de los pisos es una propiedad no constante ya que depende del espesor del piso y de factores ambientales. Esta propiedad tiene un efecto considerable en la salud y bienestar de la vaca ya que se ha ocasionado, según estudios realizados en Europa, más del 22% de mastitis en vacas lecheras cuando la cama de reposo es dura (concreto) y el porcentaje es aproximadamente el mismo para las lesiones externas en los pezones, así como también tiene gran importancia en el crecimiento de la pezuña o en la propensión a la ruptura de ésta última. Fig.5.8. Lesiones vs. penetración de dureza Número de lesiones por 100 patas de vacas 1607 + 1607 A 1207 , Número total de lesiones 1004 00 ON 804 AA 60, o raspones 20? 207 0 . . 6 1 20 Penetración (mm) La dureza fue medida con una bola de acero de 100 mm de diámetro. la cual soportaba una carga de 1.5 kN ( Walberg, 1978. Suecia). 62 5.- Rugosidad del piso. La rugosidad del piso es de gran importancia ya que inspira seguridad a las vacas y en consecuencia éstas caminan con las características propias de su especie y por lo tanto la distribución de cargas será compatible a su anatomía y fisiología. Para medir la rugosidad en los pisos se ha diseñado un instrumento que funciona de forma análoga al brazo de un tocadiscos, cuyo funcionamiento es el siguiente: La aguja del instrumento es movida a través del piso y su movimiento vertical es detectado por medio de un transductor inductivo de desplazamiento y la respuesta es registrada en una banda diseñada para dicha actividad. Actualmente se conoce por medio de estudios no sistemáticos la relación entre el contorno del piso y Jas lesiones pero todavía no existen especificaciones para determinar el espaciamiento entre los contornos, Sin embargo en varios AMS (diseñados a partir de 1990) el piso esta hecho de lámina troquelada de acero inoxidable con un espaciamiento entre contornos de 3 cm, el cual ha dado buenos resultados en el control de lesiones en las pezuñas. 6.-Propiedades térmicas de los pisos. Se necesita considerar este factor ya que temperaturas extremas en los pisos pueden causar lesiones tales como quemadas y enfriamientos de las patas y ubres. Para medir la relación existente entre las propiedades térmicas de los pisos (resistencia térmica) y las lesiones en las patas se desarrolló en Suecia un modelo térmico que simula a un cerdo de 45 Kg echado en el piso y es por ello que esta prueba es llamada R45. Cuando se requiera modificar un ambiente deberá tomarse en cuenta este factor con el fin de evitar llegar a extremos que repercutan en la postura, conducta y fisiología del animal. 5.2.4. Medición cuantitativa de las lesiones. Las lesiones en extremidades son el parámetro para saber si un piso esta bien diseñado o no, y en función de estas poder determinar los factores que causan una determinada lesión. Se entiende por lesión a la destrucción de la estructura fisica del tejido en detrimento de su funcionamiento Los parámetros a considerar para medir la importancia de las lesiones son: Frecuencia de ocurrencia de la lesión Magnitud y severidad de la lesión Número total de lesiones por animal. Puntuación para la severidad de las lesiones (ver tabla 5.2). 63 Tabla 5.2. Tabla de puntuación para lesiones en vacas lecheras (Suecia, 1978). Localización: Rodilla delantera,parte trasera del corvejón y parte lateral de del corvejón,rodilla trasera,unión de la cadera y el isquio. Tipo de lesión: Hinchazón. Puntuación Condición. 5 No hinchazón 4 Ligera señal de hinchazón, no hay límite filoso 3 Hinchazón clara sin limitante filosa,o hinchazón del tamaño de una mandarina. 2 Gran inflamación, la unión cs delgada, o la hinchazón es del tamaño de una naranja. 1 Inflamación tamaño de un racimo de uvas, cojeras. 0 Cojeras.La vaca difícilmente soporta ponerse de pie. Tipo de lesión: Heridas Puntuación Condición 5 No existen señales de heridas. 4 Manchas de heridas cicatrizadas 3 Una pequeña herida, abierta o mediocicatrizada (diámetro :d < 1 cm) 2 Herida abierta,no inflamada, un poco profunda (d<2cm). 1 Herida profunda( d > 2 cm). 0 Herida grande, inflamada y severa (d > 2 cm). Tipo de lesión: Abrasiones(erosiones). Puntuación Condición No señal de crosión. Zona sin pelo (diámetro :d < 1 cm) Zona sin pelo ( 1 120 300 Desinfección de los pezones. Desinfección de la unidad salida de las vacas U N / TIEMPOS TOTALES: 233 s 4535 68 5.3.4 Tiempos y actividades en un sistema de ordeña semiautomático. En los establos se ha incrementado sensiblemente la productividad y la capacidad de producción gracias a la mecanización y automatización de los sistemas de alimentación, lavado de pezones y pezoneras, así como del retirado de la máquina ordeñadora (ACR). En la tabla 5.3 se puede ver el tiempo de rutina de trabajo, comparando 3 tipos de salas de ordeña. Tabla 5.3. Tiempos de rutinas de trabajo. (minutos) Elementos en la rutina Tipo espiga Giratoria de trabajo Tipo espiga con ACR con ACR Cambio de tanda y alimentación 0-20 0:20 auto Euraer leche primera, lavar y secar 0:25 0:25 0-25 Colocación de pezoncras 0:20 0:20 0:20 Retirar pezoneras 0:20 auto auto Bañar pezones 0:08 0:08 auto Varios 0:07 0:07 0-05 Total 1-00 0:80 0:50 bacas ordeñadas por hora 60 75 120 Fuente: Ver bibliografía del capítulo 5, referencia 5 Uno de los factores importantes para mejorar la productividad es la reducción de tiempo en la ordeña el cual suele calcularse en base al rendimiento promedio del rebaño en la ordeña matutina. Si el rendimiento medio del rebaño es de 5000 Kg por vaca anualmente, la mitad de esta producción se obtiene durante los primeros 100 días de ta lactación, con una producción media diaria de 25 Kg por vaca. Usando una proporción típica de 1 -1.5 para los rendimientos en los ordeños de la tarde y mañana la producción promedio en la ordeña de la mañana será de 15 Kg. La ecuación (1) usada para la fig.5.11 sirve para facilitar la selección de salas de ordeña de acuerdo al tiempo y producción requerida por el ganadero. Extrapolando la gráfica, para una producción de 15 Kg de leche se requerirá de 6 minutos para ordeñar a una vaca. t=2.758+0.207 y ...... (1) donde: t = tiempo de ordeña en minutos. y = rendimiento de leche en Kg. 69 Fig.5.11. Relación entre tiempos de ordeño y rendimiento lechero Mm Nn [ - I T i e m p o de or de ño (m in ut os po r va ca ) 1 1 1 l a) 7 8 9 10 1 Rendimiento lechero (kg por vaca) 12 Relación entre tiempo de ordeño y rendimiento lechero pa- ra 1934 vacas en 28 rebaños, Fuente: Ver bibliografía del capítulo 5, referencia 5 Tabla 5.4. Producción máxima de leche (Kg por vaca en cada ordeña) que se puede obtener en diversos tipos de salas de ordeña. Fuente; Ver bibliografía del capítulo 5, referencia 5 Rutina de trabajo Vacas (minutos por” por hombre- Salas estáticas tipo espiga vaca) hora 4/8 8/8 5/10 10110 6/12 12/12 7/14 14113 8/16 16/16 12 50 11 14 14 16 16 18 18 20 20 22 10 60 9 11 11 14 14 16 16 13 18 20 0-8 75 79 9 11 1 14 14 16 16 18 Salas «irarorias tipo espiga y batería 12112 14/14 16/16 18/18 0:6 100 11 14 16 18 0:5 120 9 11 14 16 (Basado en la tabla preparada por A. 3, Quick, ADAS) 70 Tiempos para seleccionar una sala de ordeña. Los criterios empleados para seleccionar una sala de ordeña son: el número de vacas, duración de la ordeña y el número de operarios que van a laborar en ella. No existe un tiempo determinado para realizar la ordeña de un rebaño, aunque normalmente no es superior a unas dos horas, con un máximo quizás de 2.5 horas en periodos de máximo rendimiento. Comúnmente se selecciona una sala de ordeña en la que pueden ordeñarse las vacas en unas 2.25 horas ya que la experiencia ha mostrado que después de éste tiempo las vacas se desesperan y los operarios empiezan a cometer más errores en su trabajo debido a la fatiga producida por la gran cantidad de actividades del proceso. Si se tienen que ordeñar más de 60 vacas por hora, el tiempo del ciclo deberá reducirse y para resolver este problema se puede automatizar la retirada de pezoneras y la transferencia de leche reduciéndose el tiempo de trabajo (ver tabla 5.3). Si se necesita obtener de 14 a 16 kg de leche por la mañana, la sala de ordeña deberá disponer de siete unidades de ordeña y 14 plazas (7114) o bien 14 unidades y 14 plazas (14/14), ver tabla 5.4 Tiempos en salas de ordeña rotatorias. Es difícil reducir el tiempo de rutina de trabajo (WRT) en las salas de ordeña estáticas por debajo de unos 0.7 minutos, que permitiría ordeñar un máximo de 85 vacas por hora-hombre, aunque se ha logrado rendimientos superiores con salas de ordeña estáticas en forma de polígono y de triángulo. En una sala de ordeña giratoria, el WRT puede reducirse a 0.5 minutos, siendo posible ordeñar 120 vacas por hombre-hora. El número de vacas que entran en la plataforma será igual al número de plazas multiplicado por el número de vueltas que realiza la plataforma en una hora. La velocidad de giro de la plataforma no puede aumentarse sin reducir el tiempo disponible para que las vacas sean ordeñadas, por lo que resulta esencial disponer de un número suficiente de plazas. Este punto viene reforzado por la imposibilidad de ampliar la plataforma giratoria una vez instalada. En la tabla 5.4 puede apreciarse que con un WRT de 0.5 minutos el número de plazas de una sala de ordeño giratoria deberá ser cuando menos de 16, los rendimientos típicos son de 14 a 16 Kg de leche. Aunque el rendimiento de una sala de ordeña dependerá de la capacidad del ordeñador y de la rutina de trabajo aplicada, en la tabla 5.5 se presenta una orientación aproximada de rendimiento típico de distintas clases de salas de ordeña en condiciones medias mn Tabla 5.5. Rendimiento típico de salas de ordeña seleccionadas. Tipo de sala Número de Mimero HRT dacas ordeñadas. de ordeño wnudades de ordeño de plazas finitos) por hombre-hora| En batería 4 8 2:0 30 En espiga 4 8 15 40 | En espiga 10 10 1-0 60 / En espiga con ACR 16 16 0-8 75 5.4 SISTEMA DE ORDEÑA AUTOMATIZADO. En esta parte del capítulo se mostrarán los criterios de selección del ganado lechero, los componentes de un sistema de ordeña automatizado y los aspectos a considerar en la selección de un equipo de este tipo, basándose en la información proporcionada por los capítulos anteriores. Además se presenta la patente de un sistema automatizado de ordeña (ver apéndice + 4) en el cual se muestran en detalle los sistemas de localización y colocación así como su funcionamiento. 5.4.1 Criterios de selección y características generales de la vaca lechera. La vaca lechera es el medio productor así que es muy importante conocer su estructura externa la cual se muestra en la fig.5.12 con el fin de poder identificar en la tabla de puntuación (tabla 5.6) de una manera más fácil las características corporales ahí mencionadas. Esta tabla evalúa y califica las partes de una determinada vaca para seleccionaria o no como apta para la producción. 72 Fig.5.12. Las partes de una vaca lechera , —— ÉEspinazo-——+, Perímetro torácico p—Grupa ——*—Lomo-—¡+Solomo-—jCruz Cuello 4 Cuernos i MusloiCadera | Costillar ; ——Testuz i ÁAnca ¡ Caja | 1 —— Frente ! ¿ Maslo —+ La : > Puente de Pelvis ¿Le Sour y SS A la noriz Colo —k, o pod z y Hocico liga+] E : a . ATT —Mandibula mento post. . z “——TGargonta de lo ubrel is --—Paletilla Articulación E ——P j superior IN s Sl la paletilla Flanco =—77 Codillo bre Pecho posteriori E Base del pecho Corvejón -——-—Rodilla Pezones | s y Rabo----" a] momenñas Y RA Cuarill eri , A Hila Ded antros Le alaridos var ar no Toló "Planta De n Pezuño' onterior de laubre La forma de la ubre y pezones de los animales es un factor importante tanto en la evaluación del animal apto para la producción como en el diseño y selección de un AMS ya que varían de una a otra vaca, así como antes y después de la ordeña ( por ejemplo la distancia entre los pezones). En la fig.5.13 se muestran algunas de las formas de ubres más comunes. Fig.5.13. Tipos de ubres: A. caja: 8. bola; C, col- gante; D, escalonada Una de las razas preferidas por los ganaderos es la vaca Friesian de origen Holandés ya que es una raza con buenas características lecheras, tienen una alta producción anual, y se adaptan a climas templados y terrenos diversos. 73 Tabla 5.6. Tabla de puntuación para ganado lechero (Revisada y aprobada por The American Dairy Science Association, 1971). Las características ideales de tipo y raza deben considerarse al aplicar la terminología de esta tarjeta. A= puntuación parcial, B= puntuación perfecta. 1. APARIENCIA GENERAL. individualidad atractiva, aspecto vigoroso, feminidad en armoniosa correlación con todas sus partes, estilo impresionante y porte atractivo con un andar gracioso. CARACTERÍSTICAS DE LA RAZA. CABEZA - de longitud media y bien formada; hocico ancho con fosas nasales grandes y abiertas; quijada fuerte e inclinada;ojos grandes y brillantes; frente amplia entre los ojos y moderadamente deprimida; puente de la nariz recto orejas de talla mediana y erectas PALETAS DE LOS HOMBROS se unen suavemente contra la pared del pecho y la cruz para formar una unión perfecta con el cuerpo. ESPALDA fuerte y recta ;con vertebras bien definidas. LOMOS amplios, fuertes y casi nivelados. GRUPA larga y ancha; línea superior nivelada desde el lomo hasta la base de la cola ¡CADERAS anchas, más o menos niveladas lateralmente con la espalda libre de tejido excesivo ANCAS separadas. HUESOS traseros separados y ligeramente más bajos que Las caderas; bien definidos BASE DE LA COLA ligeramente arriba y situada exactamente entre los huesos traseros . COLA larga y delgada con una borla bien balanceada. PIERNAS TRASERAS casi perpendiculares desde las corvas hasta el talón. Vistas desde atrás las patas se ven abiertas y casi rectas. Tendones bien definidos. Falanges o talones de longitud media y fuertes. Corvas limpiamente moderadas PATAS cortas y bien redondeadas, con parte de atrás profunda y parejas abajo 2. CARÁCTER LECHERO. Viveza, aspecto anguloso, libre de exceso de tejido, rendir bien en el periodo de lactancia. CUELLO largo y delgado, unido suavemente con los hombros y la cruz; garganta y papada de corte limpio. CRUZ bien definida y bien formada, con vertebras dorsales levantadas ligeramente sobre los hombros. COSTILLAS ampliamente separadas. El hueso ancho, plano y largo. ¡JAR profundo, arqueado y refinado. MUSLOS curveados a planos; separados al verlos desde atrás dando suficiente espacio para la ubre y sus uniones PIEL de espesor medio, suelta ta y flexible, pelo fino. 3. CAPACIDAD CORPORAL Relativamente grande en proporción a la talla del animal,permitiendo amplia capacidad digestiva, fuerza y vigor. CAJA profunda fuertemente sujeta, costillas separadas y bien encorvadas; la profundidad y el ancho, tendiendo a aumentar hacia la parte trasera del vientre. GRAN PERÍMETRO torácico resultante de costillas delanteras 4. SISTEMA MAMARIO Ubre espaciosa, unida firmemente, bien llevada y de buena calidad, indicadora de alta producción y de largo período de actividad. UBRE - CAPACIDAD Y FORMA, larga, ancha y de profundidad moderada.Bien extendida hacía adelante, regularmente pareja abajo. Unión aita y ancha. Cuartos uniformentre balanceados y simétricos. Textura suave, lisa, bien contraída después del ordeño. PEZONES uniformes, de conveniente longitud y tamaño de forma cilíndrica, sin obstrucciones, rectos o perpendiculares. VENAS MAMARIAS largas, sinuosas, prominentes y ramificadas, con pozos lecheros numerosos. Venas numerosas en la ubre y perfectamente definidas. A 12 10 20 12 25 20 20 30 100 TOJAL 74 Características generales de la vaca de raza Friesian. Peso corporal: 600 Kg Altura a la cruz: 1.35 m Distancia de hombros a la cola: 1.62 m. La ubre tiene un peso de entre 30 a 50 Kg. El grosor de los pezones es de 10 a 20 mm y su longitud varía de 40 a 70 mm. El ancho de la vaca es en promedio de 800 mm. Su longitud promedio es de 2600 a 2900 mm desde el hocico hasta la parte trasera, sin incluir la cola. La densidad de la leche se estima en 1000 Kg/m?. 5.4 2. COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ORDEÑA AUTOMATIZADO. En esta parte del trabajo se describen las partes del equipo que existen comercialmente, y después se darán criterios para la selección de un AMS. Las partes de las que se dispone comercialmente son: -Retirador automático con programado electrónico. -Spray eléctrico para desinfección de pezones con pistolas atomizadoras. -Bandejas de lavado automáticas. -Medidor de leche de precisión. -Sistema de identificación de la vaca. -Comederos automatizados. -Control en línea de las vacas. -Sistema de manejo y administración del rebaño por computadora. -Sensores para medir la conductividad eléctrica de la leche. Los siguientes componentes no se encuentran disponibles comercialmente por separado, pero si como dispositivos que conforman al AMS. » Localización de los pezones y colocación de las pezoneras por medio de un robot, + Sistema de secado de los pezones después del lavado. + Sistema de apertura-cierre de las puertas del cubículo de ordeña. + Sistema de despunte y selección de leche de vacas sanas. 75 5.4.2.1 COMPONENTES COMERCIALES DE UN AMS. 1.-Retiradores automáticos de la unidad ordeñadora Su objetivo es retirar automáticamente las pezoneras y el sifón por medio de una cuerda que esta instalada en un cilindro que contiene los mecanismos y la electrónica necesaria para realizar esta actividad. El retirador automático contiene hardware para los circuitos electrónicos que registra el flujo de la leche de la ubre. Cuando la leche de cada cuarto deja de fluir, el vacío es automáticamente apagado. Cuando una vaca es exprimida, la unidad completa es desprendida y retirada por debajo de la vaca. Otros modelos de retiradores automáticos (fig.5.14) funcionan por medio de un sistema controlado por vacío utilizando un sensor de flujo controlado por flotador y son programables ya sea desde una PC o en la misma sala de ordeña, estas unidades pueden ser instaladas en casi todo tipo de sala de ordeña. El sensor proporciona un contro! exacto de flujo. El pulsador se para en cuanto se retira la unidad de ordeño, lo que reduce el ruido en la sala y prolonga la vida de los pulsadores. Las posibilidades de contraer mastitis se reduce ya que las vacas son ordeñadas completamente. Fig.5.14. Retirador automático programable ([ ACR 5000. Alfa Laval). E | ep] El ALFA AVAL ARA : 1.7 ¡Retirado avtomá+ a de mo YaS : ¿¡(ACR 50007") o es e : 2 eta edo en inca de la: order no 76 2 -Sistema de desinfección de los pezones después de la ordeña. Los pezones se desinfectan después de la ordeña por medio de un sistema que se compone de una bomba de diafragma operada por vacío, 3 unidades aplicadoras extensibles con un equipo de acoplamiento e instalación, y pistolas atomizadoras ajustables. Este tipo de sistemas es susceptible de automatizarse fácilmente. Fig. 5.15. Sistema desinfección de pezones (AlfaLaval Spray") 3 - Distribuidores de alimento automáticos: Los distribuidores automáticos (fig.5.16) se dividen en distribuidores gravimétricos (son aquellos que miden el peso del alimento) y en distribuidores volumétricos (son aquellos que miden la cantidad de alimento). En esta parte se mencionaran únicamente éstos últimos ya que son los que se utilizan con mayor frecuencia en los establos. Distribuidores volumétricos Los tipos de distribuidores volumétricos son: de tornillo sinfín o hélice, los de plato pivotante, y los rueda con celdas rotatorias, entre otros. Ventajas: Calibración sencilla, facilidad de mantenimiento y refacciones disponibles. Desventajas: Menor precisión que los distribuidores gravimétricos y requieren calibración constante. Distribuidores de tornillo sinfín o hélice. El funcionamiento de este tipo de distribuidores es el siguiente: El alimento que se encuentra en la tolva es movido por medio de un tornillo sinfín o hélice que se encuentra acoplado a una catarina con un dispositivo de rueda libre la cual es rotada por medio de una cadena que se encuentra conectada en uno de sus extremos a una barra que es accionada ya sea por un pistón neumático (para este caso la cantidad del alimento es reguiada cambiando el tamaño de la barra conectora) ver fig. 5.17, o por un motor eléctrico de 12-15 V CD (fig.5.18) donde la cantidad de alimento es regulada por una caja de velocidades de un parabrisas. 71 Fig. 5.16. Ubicación de los distribuidores de alimento (letra D) dentro del sistema de alimentación automática. Transponder Transmitter/Receiver Unit! Central processing unit Feed dispenser Feed hopper Manger Typical out-of-parlour feeder (Alfa Feed). n m o c o u y » Fig.5.17 Distribuidor de alimento neumático Pneumatic auger fecd dispenser (Alfa Laval). 78 Fig.5.18. Distribuidor de alimento eléctrico fas 12 Volt Fecigroorira dir alecirle motor shaft tr0en gearid mr Distribuidor de plato con dispositivo de retención pivotante, Este tipo de distribuidor automático (fig. 5.19) apareció en 1990; su funcionamiento es el siguiente: Este tipo de dispositivos permite el paso del alimento de la tolva al comedero por medio de dos platos interconectados a un regulador roscado (con el cual se puede ajustar la cantidad de alimento), a una serie de mecanismos (dos pivotes y un resorte) y a una cadena que se encuentra conectada a un pistón neumático, el cual al suministrarselé vacío hace que los platos se aparten entre ellos a una distancia predeterminada por el regulador, y cuando se corta el vacío éstos regresan a su posición de cerrado gracias al resorte. Fig.5.19. Distribuidor de plato con sistema de retención pivotante. 1 , ao) Í ÍA Tolva I ! | ! | Loi Pistón == 1 Neumá+ico , ————— . 1 «Y AZ . , 3 —— Platos 1 72 OT Piyote +41 Cadena MA ; y Púo e 2. Resorte __——T MT q ps L (Dd) Requ lader Rosado ALFA LAVAL Distribuidor de ruedas con celda rotatoria. Este distribuidor (fig.5.20) consta de un disco de distribución de alimento multisegmentado que incorpora dientes a lo largo de su perímetro el cual es accionado por un engrane y éste a su vez es activado por un motor eléctrico CD. Su funcionamiento consiste en la rotación del disco conjuntamente con paletas que se ubican en su interior, las cuales mueven el alimento hasta llegar a un hueco en la base del distribuidor para permitir la salida de éste. No existe ajuste para la unidad de conteo del alimento aparte de cambiar las ruedas con celdas, las cuales proveen de 60 g o 100 g de concentrado por impulso del mecanismo del alimentador. Fig.5.20. Distribuidor de rueda con celda rotatoria. Rotating cell wheel dispenser (Westfalia Separator). Control de los distribuidores de alimento El sistema semiautomático (fig.5.21) usa un sistema llamado memoria de alimentadores, en el cual el operario tiene que identificar a la vaca pulsando en un tablero la secuencia de actividades y presionar el botón del alimentador, la unidad va marcando automáticamente las actividades hasta que halla la del alimentador y entonces es activado. Por ejemplo para activar el retirador automático, el operario primero presiona en el tablero el botón de memoria con el fin de conocer los datos referentes al tiempo de ordeña de una vaca determinada, luego transfiere estos datos al menú del retirador y por último coloca a la vaca la unidad ordeñadora conjuntamente con éste, el cual se activará en el tiempo programado. 80 El sistema totalmente automatizado (fig.5.22), reconoce automáticamente a las vacas cuando estas entran a la sala por medio de un transmisor que es llevado en el collar o en una cinta colocada en la oreja y cuyas distancias de detección son de 150 mm y de 460 mm respectivamente, su funcionamiento es el siguiente: cuando el transmisor entra al radio de operación de un receptor, éste se energiza por medio de una frecuencia de radio y el código de identificación es transmitido hacia un control computarizado, identificando en consecuencia a la vaca. La identificación de las vacas por medio del transmisor de collar tiene una eficiencia del 87.6% mientras que el transmisor colocado en la oreja tiene una eficiencia del 93.5%.(University of Illinois, EE.UU.). Los transmisores funcionan por medio de baterías las cuales duran aproximadamente 5 años. Fig.5.21. Sistema semiautomático de alimentadores AUTOMATIC DUAL RELAY VACUUMSUPPLY MAINS INPUT | FEEDER UNIT ELECTRIC-TO -VACUUM POWER 7 CHANGE —OVERUNIT a Un VOLTAGE , DISPERSED FEEDING UNIT 'TRANSFORMER LOW VOLTAGE VACUUM SIGNAL. 1 Lv. AUXILIARY BATTERY SUPPLY o_o ó INFORMATION DISPLAY PANEL q [93 288 05) +... A o[9333 VACUUM FEEDER FUNCTION SELECTION PANEL — PARLOUR KEYBOARD (Alfa Laval). Fig.5.22. Sistema totalmente automatizado Z — t + BR gon EA en] 1 x AUTOMATIC IDENTIFICAFON: O WEIOAINS 1 TRANSPONDER 1 yaertas emma md F É TOW 1 CREU YU IDENTIFICATION ¡ AR MICROPROCESECA | FAR 1 'ARACEMENT POROS MILK VIELO SYSTEM, MICROPROCESSOR| J e Paro d ' CONTRO Ur 1 s A — d+ 1 A A , J FLOPPY a J 1 ISK t 3 PARAQUR ' CONTROL, PARLOUR UNIT 1 pera 1 EFI ' Automated dulty hord management system (Fullwaod). 81 A continuación se muestran algunos aspectos del programa ALPROWindows (Alfa Laval Agri), el cual es un paquete de computo para el manejo de rebaños. El programa trabaja con la base de datos del procesador ALPRO v.4.2 que contiene la siguiente información: Funciones fisiológicas de las vacas. Calendario de partos. Datos de alimentación individual. Cálculo de la cantidad de forraje. Datos de ordeña individual. Estado de la vaca. Listados estándares y listados definidos. Selección. Funciones de alarma. Mensajes de atención: Alarma de alimentación, baja producción. Fecha primer celo. Fecha de inseminación. Fecha comprobación de inseminación. Fecha de control de preñez. Fecha inicio secado (es cuando la vaca ya no tiene leche). Fecha inicio preparación (es cuando a la vaca se le deja de ordeñar antes del parto). Fecha de parto. Este tipo de sistemas requiere de una PC, IBM AT, PS/2 6 100% compatible, sistema operativo MS-DOS versión 3.3 o posterior, Microsoft Windows versión 3.1 o posterior, microprocesador 80286,80388 o superior, 4 Mb RAM, puerto de comunicación en serie para conectarlo al procesador ALPRO, monitor a color (EGA, SVGA o UVGA) y un espacio mínimo del disco de 1 Mb. Algunas de las funciones de este programa han sido colocadas en el apéndice + 3 con el fin de explicar su funcionamiento y utilidad en el manejo del rebaño. 5.43 ASPECTOS A CONSIDERAR PARA LA SELECCIÓN DE UN AMS. Aspectos a considerar para el robot ordeñador en cuanto a su selección: -Al seleccionar un robot ordeñador se debe evitar adquirir aquellos que localizan los pezones por la parte posterior ya que es punto ciego de la vaca (es decir que no pueden ver esa parte de su cuerpo) y en consecuencia le causan incomodidad, lo que a su vez ocasiona una baja en la producción. -Se sugiere que el robot realice los movimientos que el operario realiza en un sistema convencional de ordeña, es decir que se coloque por el costado del animal, y ubique los pezones por esta parte 82 -Se sugiere escoger equipos AMS cuyo robot ordeñador pueda utilizarse para más de un cubículo, el cual solamente realizará la localización de los pezones (cada cubículo deberá tener su propio mecanismo para colocar las pezoneras) para evitar cuellos de botella al depender estos de un sólo robot localizador-colocador. -El mecanismo colocador no debe salir del piso ya que es un área donde se acumula más suciedad. Para el sistema de lavado y secado de los pezones se deben observar los siguientes aspectos: -En el AMS se debe evitar el uso de aspersores automáticos, ya que al estar cerca de componentes electrónicos puede causarles desperfectos así como un mayor deterioro a los componentes tanto comerciales como de diseño, En caso de usar aspersores automáticos estos deberán estar en una sala anterior al cubículo de ordeña automatizada. -Se debe observar que el sistema de lavado se encuentre contenido en el mecanismo de colocación, y que funcione con cepillos de cerda suave con chorros de agua tibía a presión moderada para evitar inhibición de la excreción de leche en la vaca O nerviosismo, con lo cual se puede ahorrar más agua que con un aspersor automático. -El sistema debe desinfectarse automáticamente, ya sea por inmersión o auto lavado, antes de volver a usarse. -Los componentes del sistema de secado pueden ser rodillos de papel o toallas suaves que se adapten a la anatomía de la ubre y pezones. -El sistema de secado debe ser fácil de limpiar y tener gran resistencia a la humedad constante. -Ambos sistemas deberán ser retráctiles, es decir que se retiren a su posición inicial al concluir su actividad principal, con el objeto de no afectar las actividades subsecuentes como son la localización y la colocación de las pezoneras. En la selección de un AMS se debe verificar que éste tenga los dispositivos adecuados para medir la conductividad eléctrica de la leche de cada uno de los pezones ya que con esto se detecta la mastitis y otras enfermedades transmisibles al hombre además deberá tener un mecanismo para separar la leche enferma de la sana. 83 Finalmente se darán consideraciones importantes y generales para la selección del cubículo de ordeña: -El cubículo debe de ser compacto en su diseño y ser portátil ya que con esto se facilita su transporte e instalación. Deberá tener un ancho adecuado (es decir un rango zoométrico de entre 800 a 1000 mm) para evitar que las patas posteriores se expandan demasiado durante la ordeña. -El cubículo debe tener las puertas de entrada y salida en una de las caras laterales del mismo, ya que las vacas prefieren trayectorias semicirculares para desplazarse, evitándose aquellos que tengan puertas en las caras frontales y traseras del cubículo debido a que las vacas sufren de confusión al desplazarse en pasillos rectos. -El equipo debe tener en la cara frontal un distribuidor automático de alimento para que la vaca consuma el concentrado con el fin de entretenerla mientras se le ordeña. La parte posterior del cubículo debe tener una placa protectora con el fin de evitar patadas y pisotones a los operarios así como salpicaduras de estiércol. -El piso del cubículo podrá ser de placa de acero inoxidable troquelada ya que esta provee una fricción media, durabilidad y resistencia al ambiente de la sala de ordeña. Debe observarse que el piso tenga un foso con rejilla de protección para el excremento con el fin de facilitar la limpieza del cubículo. -Todo el sistema debe estar sincronizado y controlado por un sistema de computadoras las cuales deberán estar en un cuarto fuera de la sala de ordeña y del establo, para evitar que se dañen con el ambiente imperante en dichos lugares. 84 CONCLUSIONES Considerando la importancia alimentaria, para el ser humano, que tienen los animales se concluyó que además de denominar una disciplina ( ergozootecnia ) con la cual se definan los parámetros de su explotación, es necesario definir líneas de investigación que integren dichos parámetros y así obtener diseños que brinden comodidad al animal y al usuario, con el fin de incrementar la producción. Una de las pérdidas económicas considerables es ocasionada por cojeras, y estas dependen en gran medida de las características de los pisos. Las características de los pisos para ganado vacuno de explotación lechera difieren entre un país y otro, por esto se concluyó que la definición de pisos en México es un nicho tecnológico. A través de este trabajo se observó que la expansión de los establos no ha sido sistemática por lo que muestran deficiencias en su distribución, en su estudio de movimientos y actividades y se concluyó que una redistribución de éstos representa una oportunidad de desarrollo tecnológico. Además el equipo para la evaluación de pisos es de diseño y manufactura sencilla así como el conocimiento tecnológico para su uso esta basado en conocimientos elementales, con lo cual se concluye que en México si se pueden construir esta clase de equipos. Aunque los sistemas automatizados de ordeña (AMS)mejoran considerablemente la calidad sanitaria de la leche, adecuan el proceso de ordeña a la fisiología de la vaca, brindan disponibilidad al procesa e incrementan la producción, se concluye que su uso, en México, es innecesario debido a que existe mano de obra excedente. 85 APÉNDICE ¿1 CONFERENCIA: ERGONOMÍA EN EL. USO DE BEBEDEROS Y SU APLICACIÓN EN PROBLEMAS CLÍNICOS DE CERDOS. PRIMER CONGRESO NACIONAL DE ETOLOGÍA VETERINARIA SOMEV, A.C. 6 y 7 de Noviembre de 1997 ERGONOMÍA EN EL USO DE BEBEDEROS Y SU APLICACIÓN EN LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS CLÍNICOS Y CONDUCTUALES EN CERDOS M. Alonso Spilsbury y R. Ramírez Necoechea Universidad Autónoma Metropolitana-Xochimilco. Dpto. Producción Agrícola y Animal. Area Ecodesarro!lo de la Producción Animal. Calz. del Hueso 1100. Col. Villa Quietud. México, "D.F. 04960. Tel y Fax 723-5535, e-mail: marilufOcueyatl.uam.mx El uso de bebederos en la producción porcina se ha venido desarrollando desde hace ya más de tres décadas. Los primeros bebederos consistían en piedras con oquedades, cubetas, piletas, etc, A medida que la producción se intensificó, se buscó la forma de hacer llegar el preciado líquido de la forma más rápida y económica posible mediante el uso de bebederos fáciles de limpiar, de acero inoxidable, con ajustes en la altura y el ángulo de colocación, y con formas más convenientes (e.g. de chupón, de mordida o de taza). Sin embargo, hoy en día el uso de bebederos sigue dando dolores de cabeza a los productores. La mayoría de los bebederos han sido diseñados mediante la prueba de ensayo y error, generalmente no se toma en cuenta el estado fisiológico-productivo del cerdo, es decir, si el animal está gestante, lactante o en crecimiento, ni la talla del animal, el consumo diario de agua, los factores climáticos (e.g. temperatura ambiental), la presión y el flujo de agua, el cambio de animales de un corral a otro, donde la altura o el tipo de bebedero son distintos, ni mucho menos la conducta de los animales (e.g. presupuestos de tiempo en beber y hábitos de defecar y orinar). Evaluaciones de campo nos han permitido detectar problemas asociados al mal uso de bebederos que van desde el bajo consumo de agua por parte de los animales, presentando problemas tanto infecciosos (e.g. pielonefritis, cistitis), como metabólicos (e.g. intoxicación por sal), conductuales (e.g. agresión y mordedura de cola) y productivos (e.g. disminución en el crecimiento de los animales destetados y finalizados), hasta un exagerado desperdicio, que hoy por hoy es de gran importancia considerando no sólo el aumento en los costos por agua sino también el problema ecológico y económico que la eliminación de aguas residuales ocasionan. Durante la plática haremos mención a cada uno de los factores mencionados haciendo énfasis en la necesidad de mayor información etológica y zoométrica de los animales con el fin de establecer estándares de acuerdo al clima, edo. fisiológico del animal y tipo de bebedero para que su utilización sea más eficiente en las granjas de producción porcina intensiva. 28 APÉNDICE 2 PROCEDIMIENTO PARA EVALUAR EL_NIVEL DE VACÍO Y DE FLUJO DE AIRE PARA MÁQUINAS DE ORDEÑA PROCEDURES FOR EVALUATING VACUUM LEVELS AND AIR FLOW IN MILKING SYSTEMS NMC MACHINE MILKING COMMITTEE - 1996 These procedures deal with the proper evaluation of vacuum levels and air flows in a milking system. The objectives are to minimize differences in vacuum levels throughout the system, to optímize the efficiency of vacuum regulation, and to compare the measured vacuum characteristics with the broad guidelines commonly accepted in the USA, It is desirable to maintain the system within + 0.6" Hg of the intended set point throughout milking: at the regulator, in or near the receiver, and in the milkline. The order in which these tests are carried out is not critical. For example, some people like to start with static pulsation tests (+ 7) while the vacuum pump warms up. Whatever the order of testing, the vacuum pump should run for at least 10 minutes before air flow measurements are made. This is not a complete milking system evaluation manual. For example, it does not deal with the evalua- tion of operators and their milking procedures which are critical to the successful operation of milking sys- tems. It is also important for everyone to realize that there are many reasons to suggest changes in the configuration of a milking system. Here are several reasons: a. Improve mastitis control. b. Improve milking performance (speed /completeness of milking). c. Decrease power/energy consumption. d. Decrease wear on pump components (by operating at lower vacuum levels). e. Decrease dirt going through reguiator, f. Aesthetic or cosmetic reasons, All levels and values used in this form are guidelines and not standards. The standards for performance, which are set for both optimal (for newer systems) and minimal (for all systems), are being developed by ASAE. (See ASAE S-518). UNITS OF MEASUREMENT: Vacuum: 1 inch of Mercury ( “Hg) = 3.38 kiloPascals (kPa) Alr tiow: 1 cubic foot per minute (CFM) of atmospheric air (also reterred to as ASME or free air) == 28.3 Liters / minute, A ES PROCEDURES AT Measure system vacuum by attaching an accurate gauge to an area of quiet air. (See Appendix 1) These measurements indicate the vacuum differences within the system, and the vacuum drop in the main airline and fittings, under the varying air flow conditions specified in Step 1. The regulator is con- nected and working during these tests, and all teat cups are plugged and operating to mimic milking con- ditions as closely as possible. Using an accurate test gauge: a) Measure working vacuum at the receiver jar, at the regulator (or its sensor), in the pulsator airline furthest from vacuum source, and at the pump inlet, In weigh jar systems, measure the working vacuum in the vacuum supply hose to the first weigh jar, preferably on the opposite side of the parlor from the air flow meter connection point. Open one milking unit and hang it upside down to simulate a unit fall off and repeat measure- ments given in step ta. To minimize measurement errors due to high air speeds, avoid opening a milking unit on the same milkline slope where the working vacuum is being measured, For systems with more than 32 units, open two units and repeat measurements from step 1a. To minimize measurement errors due to high air speeds, avoid opening a milking unit on the same milkline slope where the working vacuum is being measured, For systems up to 32 units with two recelvers, Step 10 should be carried out by opening one milking unit for one receiver. Record the results. Then open one unit on the other receiver and record the results. For sys- tems with more than 32 units per receiver, open two units on one receiver and record the results. Then open two units on the other receiver and record the results VACUUM (* Hg.) AT: 1. SYSTEM VACUUM DIFFERENCES | receiver | REGULATOR (or | VACUUM PUMP | PULSALOR | FARM VACUUM (Circle difterences which exceed guidelines) (Rec Vac) sensor, if remote) (Pump Vac) (Far End) GAUGE 1a) Cups Plugged b) One Miiking Unit Open (Mimic Fall Off) e) Two Miking Unris Open (Mimi 2 Fall Ofís with 32 units or more) INTERPRETATION OF DATA: 1) Approximate settings for the Farm Vacuum Gauge in Step %a are: Highline (No Automation) 14,0 - 15.0" Hg Center Mount Weigh Jars 13.5 - 14,5 " Hg Low Line (Direct to Milk Line) 12.5- 13,5" Hg If fine tuning is required, the regulator vacuum can be set to whatever vacuum level is required to provide an average claw vacuum within the range 10.5 to 12.5" Hg during the peak milk flow rate period of a representativa group of the cows in the herd (See Step 80). The difference in vacuum level between pump inlet and receiver in Step 1a should not exceed 0.6"Hg. Greater differences in the readings, indicating greater pressure drops, result in decreased CFM at receiver. Greater pressure drops are influenced by small line sizes, too many tees or elbows, or unreasonably high air flow. The difference in vacuum level between receiver and regulator in Step ta should not exceed 0.2"Hg. Similariy, this difference should not exceed 0.2” Hg in Step 1b or c. Greater differences in the reading indicate higher pressure differences which restrict controller performance because of either improper location, or excessive restrictions in pipelines and fittings between the receiver and regulator. All systems should have sufficient reserve air flow to cope with at least one unit fall-off, Therefore, vacuum at the receiver should not fall more than 0.6" Hg (2 kPa) with one unit open. Compare Rec Vac between 1a and b. For systems with more than 32 units, compare 1a and c. The mean vacuum level in the far end of the pulsator airline should not differ by more than 0.6" Hg from the receiver vacuum. 2. EFFECTIVE RESERVE and MANUAL R SERVE (Measured 0.6"Hg below Rec Vac) a) EFFECTIVE RESERVE (Regulator in and operating, units plugged and operating) This test determines how much reserve pump capacity is available during milking to cope with the "unplanned” air which is admitted through the teat cups when the units are applied or removed, when teat cups slip or fall, or if clusters are kicked off. The test assumes that a vacuum drop of 0.6" Hg (2 kPa) below the stable vacuum level in the receiver is an acceptable drop which is sufficient to allow the regulator to close. An air flow meter (AFM) is connected at or near the receiver on pipeline systems or to the vacuum supply line for weigh jar systems (See Appendix 2 and 3). The AFM is opened gradually until the receiver vacuum drops 0.6* Hg. The air flow reading on the AFM is recorded as the EFFECTIVE RESERVE. For systems with two recelvers, the EFFECTIVE RESERVE should be measured with two AFM's, one on each recelver, and each admitting approximately 50% of the total air flow. EFFECTIVE RESERVE CFM MANUAL RESERVE (Regulator not operating, units plugged and operating) Measure Manual Reserve at the same location and under the same conditions as for Effective Reserve but with the regulator out of action. As a safety precaution, open the AFM wide before putting the regulator out of action. Disable the regulator so that it stays closed (See Appendix 4 for details). Measure air flow at the same vacuum level as Effective Reserve (0.6" Hg below operating system vacuum). MANUAL. RESERVE CFM REGULATION EFFICIENCY The Regulation Efficiency is calculated by dividing the Effective Reserve (ER) by the Manual Reserve (MR). REGULATION EFFICIENCY (ER / MR) x 100 % As a practical guideline, Regulation Efficiency should be 90% or greater. lf percentage is below 90%, then the vacuum change near the regulator, or its sensor, should be measured to determine the rea- sons for low efficiency of vacuum regulation as described in Step 2d, d) TEST TO DETERMINE THE CAUSE OF LOW REGULATION EFFICIENCY (If efficiency was less than 90% in Step 2c) lf the system is properly plumbed, the regulator should sense at least 2/3 (0.4" Hg) of the vacuum drop of 0.6" Hg which was applied at the receiver, Therefore, a vacuum drop of 0,4" Hg or more should be measured at the regulator when the receiver vacuum is lowered by 0.6" Hg for the mea- surement of Effective Reserve, lf the vacuum change near the vacuum regulator is less than 0.4" Hg, then the plumbing is not ade- quate for the pump capacity, the system has too much pump capacity, or the vacuum regulator is located too far from the sanitary trap. For maximum regulator sensitivity to changes in milkline vacu- um, the regulator (or its sensing tube) should be located as close to the sanitary trap as possible in systems with milklines. In weigh jar systems, the regulator should be mounted on the airline that sup- plies milking vacuum to the top of the weigh jars. If the vacuum change near the regulator is 0.4" Hg or more, then low regulation efficiency is due to an inefficient regulator (dirty, taulty, or poorly designed), or the regulator is incorrectly matched to the size of the vacuum pump. Note that one particular type of regulator has its own air flow requirement for air lubrication (See Appendix 4). Start these tests with regulator out of action, units plugged and operating, and the system controlled at the pre-determined vacuum level at the recelver (Rec Vac from Step 1a) by adjusting the alr flow meter(AFM). Determine the air flow at Receiver (or vacuum supply line for weigh jars) Air flow meter reading at Rec Vac CFM Pulsators - Disconnect or switch off pulsators. Re-adjust the AFM to the vacuum at the receiver (Rec Vac) and note the new air flow reading. The change in AFM reading compared with step 3a ¡is the air used by the pulsation system. AFM reading without pulsators CFM Air used by pulsation system (3b - 3a) CFM A typical value is 0.75-1.5 CFM per pulsator, Check manufacturer's specifications, Milking units - Disconnect or isolate the milking clusters from the vacuum system. Re-adjust AFM to Rec Vac and record the new reading. AFM reading without units CFM Air used by milking units (3c - 3b) CFM A typical value is 0,3-0.5 CFM per unit. Check manufacturer's specifications. Regulator - Remove the previously disabled regulator and plug the connection. Re-adjust AFM to Rec Vac. The change in AFM reading (3d-30) is the air used to operate the regulator, AFM reading w/o regulator CFM Air used by regulator (3d - 3c) CFM Other - Deactivate ancillary equipment, such as milk meters, and re-adjust AFM to Rec Vac. The change in air flow reading compared with step 3d is the air used to operate the ancillary equipment, Compare the measured value with manufacturer's specifications. AFM reading w/o ancillary equipment CFM Air used by ancillary equipment (3e - 3d) CFM Pump Inlet Vacuum - With the AFM open at the same air flow and in the same position as at the end of step 3e, remove the test vacuum gauge and measure vacuum at pump inlet. Pump inlet vacuum (PIV) "Hg 4. PUMP CAPACITY (Measured at Pump with system disconnected) Before starting the pump and connecting the AFM to the system, determine or estimate the rated pump capacity and open the AFM to equal that value, With an open air flow meter placed as close to pump inlet as possible, measure air flow at 15" Hg and refer to manufacturer's rating chart. Pump 1 Pump 2 Pump 3 Air flow at 15” Hg CFM CFM CFM Manufacturer's Rating CFM CFM CFM Adjust the air fow meter to measure air flow through the pump at pump Inlet vacuum (Pump Vac from Step 3f) Air flow at Pump Vacuum CFM CFM CFM SYSTEM LEAKAGE (CFM of Step 4b minus CFM after completing Step 3e is the system leakage.,) AFM reading determined in step 4b CFM AFM reading determined in step 3e CEM System Leakage (4h - 3e) CFM Percent Leakage = (Leakage/4b) x 100 % (Max loss should be less than 10%) This is done to assure the system is reconnected correctly and operating properly. This is simply a safety check. Y, T: ith The objective of these tests is to determine ¡f units are operating according to the manufacturer's orig- inal design specifications. Commonly accepted industry settings are given below for further guidance. Disconnect the short pulse tube from the pulsation chamber nipple on one teatcup (for systems with simultaneous pulsation) or two teatcups per milking unit (for systems with alternating pulsation). Drain any liquid from the pulsation chambers and attach a suitable T-piece between the nipple and short pulse tube. Connect the T-piece to a suitable vacuum recorder (see ASAE EP 448) and record at least five pulsation cycles for each milking unit, Analyze according to the definitions given in ASAE 300.2 to obtain the pulsation rate, pulsator ratio, and the phases B and D for each milking unit. Pulsation Rate: This should be repeatable from day to day and should not deviate more than +/- 3 cycles per minute from one unit to the next. Pulsator Ratio: The ratio should not differ more than 5 percentage units from manufacturers specifi- cations or from one pulsator to another. B Phase: Should be at least 30% of the cycle according to ASAE standard S-518. D Phase: The closed phase of the pulsation cycle should not be less than 15% and not less than 150 milliseconds according to the ASAE Standard S-518. Check manufacturer's speci- fications. If any pulsation characteristics fall outside these guidelines, further checks by the manufacturer's representative are recommended, VOLTAGE CHECK FOR ELECTRONIC PULSATORS Measurement of voltage supply to electromagnetic pulsators is recommended, especially in older milking systems where wiring connections can be corroded. Maximum ("on") and minimum (normally zero) voltage should be measured with a volt meter at the output terminals of the control box, at the last pulsator stall cock, and perhaps, at any intermediate pulsators ¡f there are concerns about the wiring integrity. : DYNAMIC TESTING Accurate recordings of vacuum levels and vacuum fluctuations during milking provide the best means of demonstrating the adequacy of any milking system. The three most practical and useful sites of measurement are: in the milkline at the first or second milkline inlet, in or near the receiver (if neces- sary), and in the claw during milking. Vacuum at these sites should be recorded while the system is under full milk and air flow conditions, that is, while units are being attached, while all units are on cows, and then as units are detached. A vacuum recording system capable of measuring at least 90% of the true range of vacuum fluctuation should be used. Vacuum in Milkline: in stanchion barns, connect a suitable vacuum recorder to a convenient spare milk valve near the receiver end of the milkline. In milking parlors, slide the milk hose back about 0.5 - 1 inch from the first or second milk inlet (nearest the receiver), and insert a 16 gauge hypodermic nee- dle through the milk hose. Remove the 16G needle and push a blunted 12 or 14G needle through the small hole in the milk hose, through the milk inlet and into the milkline. The needle should be at least 2.5 inches long to ensure proper location of the needle in the milkline, and its sharp cutting edge should be filed off so that the needle does not become blocked by cutting a "core" through the wall of the milk hose. Ensure that the open bevelled end of the needle is positioned within the top of the milk- line, facing towards the receiver and , as much as possible, out of the milk stream from the milking unit to which it is attached. When these readings are completed, remove the needle and push the milk hose over the milk inlet nipple so that the puncture hole made by the needie is covered by the inlet nip- ple. (Note: one manufacturer provides a special milk hose adapter T-piece for this measurement). A practical performance guidetine is that the milktine vacuum should be stable, with no more than 0.6"Hg transient drop in the milkline vacuum below the receiver vacuum during normal milking conditions, b) Vacuum in Recelver: lf vacuum changes in the milkline (step 8a) did not exceed 0.6" Hg, it is not necessary to carry out step 8b. However, if transient vacuum changes in the milkline exceeded 0.6" Hg, then step 8b can be used to determine if the milkline fluctuations were caused by milkline slugging or by inadequacy of the vacuum regulation system. Connect a suitable vacuum recorder as near as possible to the receiver, making sure that the connection is not in the milk stream. lf necessary, the connection could be made in or through the sanitary trap. Preferably, record vacuum for 2 - 3 cycles (turns) in a parlor, or for 15 - 20 minutes in a stanchion barn. A practical performance guideline for adequate reserve air flow capacity is that vacuum in or near the receiver should not drop more than 0.6" Hg (2 kPa) below the average stable vacuum level during the course of normal milking. Also note the frequency and degree on any "overshoat" in the regutated vacuum level. An overshoot of 0.6" Hg (2 kPa) or more may indicate a dirty or sticking vacu- um regulator. Milking Vacuum in Claw: Connect a suitable vacuum recorder to a milking unit using one of the following methods: Use a test lid or port that will allow a vacuum reading within the claw bowl, Insert a 12 or 14 gauge needle through the short milk tube of the liner, The needle should be at least 2.5 inches long to ensure proper location of the needle through the claw nipple and into the top of the claw bowl, Connect a suitable test T-piece between the milk hose and the claw outlet. This location can indicate vacuum level reliably but may distort the amplitude of claw vacuum fluctuatlons. Note: This is a convenient time to check pulsators under full milking load. Compare the pulsator vacuum recordings with the static test results (Step 7). Average Full Load Vacuum: This is the mean vacuum measured at the claw outlet during the peak flowrate period of milking for an individual cow. Typically, the system vacuum should be set between 12.5" and 13.5" Hg ( 42 - 45 kPa) for lowline milking, and between 14" and 15" Hg (47 - 50 kPa) for highline milking. This will normally result in a mean full load vacuum within the range of 10.5" and 12.5" Hg ( 35 - 42 kPa) for a representative sample of cows. Lower mean val- ues may indicate excessive milk lift, restrictions in the milk hoses, or excessive vacuum drop across ancillary equipment. Vacuum Fluctuatlons: The average fluctuation in claw vacuum is estimated as the band width of the typical vacuum record obtained in or near the claw during the peak flow rate period of milk- ing for individual cows. An average vacuum fluctuation of less than approximately 2" Hg (7 kPa) on a low line system and less than approximately 3" Hg (10 kPa) on a high line is considered desirable, Higher vacuum fluctuations may indicate blocked air vents, excessive air flow rate through air vents, or air leaks. 9. RECOMMENDATIONS Preferably, recommendations should be listed in order of priority according to their likely cost-benefit for the client, as follows. Priority 1 - Urgent and important changes Priorlty 2 - Important but not urgent improvements Priorlty 3 - Cosmetic or other improvements ES ADA Ez E V, Quiet air (air flow with minimal turbulence) on the sanitary side may be located as follows: a) Top of receiver with special test lid that has a nipple to attach hose to accurate gauge. b) First milk intet on the milkline in parlor. c) Milk inlet/nipple on wash manifold in round-the-barn pipelines with the system set in wash mode, d) Vacuum supply hose to first weigh jar, Do not trust the vacuum gauge on top of the AFM unless the vacuum sensing tube has been lengthened to extend through the AFM and into the Recelver Jar. NDIX 2: E REMENT OF In order to measure accurate air flow readings, the air flow meter (AFM), should be placed at or near the receiver (for direct-to-pipeline systems) or on the vacuum supply for weigh jar systems. Follow AFM manufacturer's recommendations when making measurements, It is important that the connec- tion does not restrict air port size to a size smaller than the throat of the AFM. In all cases, use the largest possible test port or AFM adapter size, Avoid restrictions. These are some guidelines for mini- mum opening size: < 100 CFM 1.5 inch opening 100 - 175 CFM 2.0 inch opening > 175 CFM 3.0 inch opening ENDIX 3; N AIR F E Most AFMs are calibrated to be accurate within +/- 8% at 15” Hg (50 kPa). At lower vacuur levels, the mass flow rate of air through each metering hole is reduced. For example, the mass flowrate at 10" Hg is about 10% lower than at 14" or 15" Hg. Manufacturers can, or should, provide calibration charts for their AFMs, Generally, the correction factors are small and can be ignored for measurements made between 13" and 15" Hg. At lower vacuum levels, and/or at high air flow rates, it is good practice to make the nec- essary corrections. As a practical guideline, correction should be made to meter readings if the error is likely to exceed +/- 2 or 3 CFM at air flows up to about 50 CFM, or +/- 5% at higher air flows. APPENDIX 4: MEASURING THE TRUE MANUAL RESERVE Servo-regulators such as the AlfaLaval, Bou-Vac, Surge 5K, or Westfalia Vacurex can be put out of operation by disconnecting the vacuum sensing tube and taping or plugging the vacuum connection to the airline. Sentinel regulators can be put out of operation by removing the small filter on top of the dome and taping the small air vent closed underneath this filter. When any of these types of regulators are dis- abled in this way, the resulting measurement gives the true Manual Reserve. If itis necessary to measure the amount of air used to operate the regulator, this can be done by dis- connecting the regulator and plugging the opening. The difference between the Manual Reserve and the AFM reading with the regulator disconnected, at the same vacuum level, represents the air used to operate the regulator, The designed air usage for most types of regulators is about 1-2 CEM, However, the air used by the “air lubricated” regulators such as the Sentinel 100, 350, and 500 mod- els is typically 7-25 CFM. The designed air usage of such regulators should be taken into account when determining the vacuum pump sizes required to provide the recommended level of Effective Reserve, Install test nipples ( See Note 1 below) at the following locations: PUMP INLET: Install the test nipple near the pump inlet preferably at least 5 pipe diameters away from any up stream or down stream elbow or fitting. If this is not possible, install the nipple as close to the down stream fitting as practical (Fig. 1). AT THE REGULATOR: Install the test nipple as close to the regulator (or its sensor) as possible. The location depends on the type of regulator used. DeLaval Regulator: Install the test nipple below and as close to the sensor as possible. Remote sensing regulators (Boumatic, Westfalia, Surge): Measure with a tee in the sensor tube connection to the airline (Fig. 3). Air Admission Type (Sentinel): install the test nipple 5 pipe diameters away from any up stream or down stream fitting or elbow (Fig. 4a). If this is not possible, then test as close to the regulator as practical (Fig. 4b). RECEIVER JAR: Do not measure vacuum on top of the air flow meter (AFM), Put the test nipple on special test lid for large systems, or test vacuum at first milk inlet on milk line (Fig. 3), or nipple or inlet on wash manifold (Fig. 5), or on hose supplying the milking vacuum to the top of the first weigh jar (Fig. 2). These test locations are considered quiet air. PULSATOR AIRLINE: Install the test nipple on the cross over line between the two sides of the barn at least 5 pipe diameters from any fitting or elbow. Ideal location would be in the center of the cross over line at the furthest end from the vacuum supply (Fig. 6) DIGITAL GAUGE Note 1: 3/16" x 1/8" Brass Male Hose Barb Part $+ 220 B. Most «——— 1/4” ADAPTER hardware stores have +10 Screw Protector Servalite, Inc. Moline IL., «———— 1/4” COPPER “A” or 11/32" Drill Bit and 1/8" NPT TUBE (National Pipe Thread) + 27 Tap. 1/4” PLASTIC TUBE a 5 PIPE DIAMETERS A TEST PORTS MILKING VACUUM | a CE «—- TESTPORT SENSING TUBE Y SANITARY TRAP RECEIVER TEST PORT e 4A (Preferred) RECEIVER SANITARY TRAP TEST PORT SANITARY' TRAP TEST PORT WASH MANIFOLD testronr 43 fo SANITARY TRAP RECEWVER PULSATOR AIRLINE TEST PORT ' [| _MILKING SYSTEM EVALUATION FORM | NATIONAL MASTITIS COUNCIL DAIRY OPERATOR:, PHONE; DATE: ADDRESS DEALER: DAIRY OPERATORS CONCERNS:, $ OF COWS : AVERAGE HERD MILK PRODUCTION: sca: MILKING SYSTEM: HIGHLINE: O LOWLINE: O SINGLE LOOP: O DOUBLE LOOP: QU MILKLINE SIZE: IN. PULSATOR LINE SIZE: iN. HILKLINE SLOPE.__1N./10 FEET CONTINUOUS, VACUUM PUMP MODEL: HP, NUMBER OF MILKING UNITS USED: VACUUM (" Hg) AT: 1, SYSTEM VACUUM DIFFERENCES RECEIVER REGULATOR | vacuumpump | PULSATOR | FARM VACUUM (Circle differences which exceed guidelmes) (Rec Vac) (Or sensor, lf remote) (PIV) (Far End) GAUGE 1a) Cups Plugged b) One Milking Unrt Open (Mimic Fall Off) €) Two Milking Units Open (Mimic 2 Fall Ofís vath 32 units or more) "AIRFELOW MEASUREMENTS RETEST AFTER TYPE OF MEASUREMENT AS FOUND ANY CHANGES GUIDELINES OR COMMENTS 2a) EFFECTIVE RESERVE Be (Measured at 0.6” Hg below Rec Vac) % b) MANUAL RESERVE 20) Regulation Effoency 29) Vacam Chango 2c) At least 90% Regulation Efficiency (Measured at 0.6" Hg below Rec Vac). ER/MA= q paar or SeaAS | 2) Atleast0.4"Hg Vacuum Change 3) AIR USED BY COMPONENTS RETEST AFTER (Measured at Rec Vac) AFM READING AIR USED ANY CHANGES a) AFM READING (System at normal operating level and regulator disconnected) b) PULSATORS Typically 0.75 - 1.5 GFM per unit c) MILKING UNITS 'Typically 0.3 - 0.5 CFM per unit d) REGULATOR €) OTHER OR TOTAL 3) PIV= "Hg 4) VACUUM PUMP(S) PUMP 1 PUMP 2 PUMP 3 aj) CAPACITY O 15" Hg RATED CAPACITY: Compare with (Measured at pump inlet) MMMC pump tables b) CAPACITY AT PUMP INLET VACUUM (PIV) Reme capacity should meet current Vacuum at Pump Inlet (Step 3) ___"Hg ASAE standards RETEST AFTER AS FOUND PERCENT OF 4b ANY CHANGES 5) SYSTEM LEAKAGE Maximum of 10% pump capacity at (4b minus AFM reading after 3d or 3e) Pump inlet vacuum (4b) 6) RECHECK EFFECTIVE RESERVE Rec Vac. "Hg Eff Res. CcFM Note: This ls done to assure the milking system is reconnected correctly and operating properly. This is simply a safety check 7.STATIC PULSATION TESTS (Circle any figures outside guidelines) PULSATOR NUMBER 1 RATIO Al vathin 5% 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 APHASE e 8 PHASE Alleast 30% C PHASE ms or % D PHASE Atleast 15% 8/0r 150 ms quin Sul 1lhin 3 puls- esimin) Comments (Attach graphs as necessary) Volts at box: Max. Min. Last Pulsator: Max. Min. Others: Max. Min. 8. DYNAMIC TESTS a) Vacuum in Milkime (with all milking units milking) Vacuum Fluctuations_______ "ig Less than 0.6” Hg desirable b) Vacuum Fluctuations in Receiver (l! necessary) Hg Less than 0.6" Hg desirable €) Dynamic Test / Cow $ Avg Fult Load 10.5 - 12.5" Hg Vacuum Vacuum "qu á Flucluations Less than 2” - 3" Mg desirable Pulsator Ratio under Full Milkmg Load Within 5% of Static Pulsator Ratio 9. RECOMMENDATIONS: PRIORITIES / CHANGES PRIORITY NUMBER ACCEPTANCE BY OWNER The undersigned each acknowledge that the above described milking system was analyzed on the day of 19___ and each agrees that the results are, to the best of thelr knowledge, correctly described above. Dairyman/Owner Dealer/Technician APÉNDICE * 3 ALGUNAS FUNCIONES DEL PROGRAMA PARA MANEJO DE REBAÑOS ALPRO WINDOWS ** ( ALFA LAVAL AGRI_AB). CDS Productos de Ordeño y Alimentación Programa ALPRO Windows Descripción del programa Cómo está estructurado el programa Pantalla inicial Alarma alim. Aviso temprano Baja prod. Primer celo Inseminac. Contro!. insem. Control. preñez Secado Preparac. Parto ALPRO Windows Vaca Aliment. | | Ordeño Listados | | Sistemas Selece, | Alarma Vaca/trsp Datos Datos Dia/hora | | de grupo Calend. alim. ordeño Contrase- Cambio Calculo Estado ña grupo vaca Vaca nue- Gráfico va Quitar vaca Listados Listados aliment. estación | Listados | Alarma ordeño alim. Listados | Ordeño m Aviso 7 Sistema] Ordeño | actual [temprano Listados - faliment. vaca listados . |Producc, | Pasar | yaca/n Ord./alim. : ás/me- | ANO 7 dias | Baja pro- | MÁSIME- | 1rgp, Listados | sp cop | YUcS. nos | atención definidos oo > Estado or| Cálculo - i Calend. dias deño plenso Proble- | Pienso Datos mas [acumulad vaca Acción Partos £: Alfa Laval Agri MEMO C: 3CDSAWP1.CHP19502 CDS Programa ALPRO Windows Productos de Ordeño y Alimentación Descripción del programa Areas de función Las funciones en el programa ALPRO Win- dows vienen en tres areas diferentes: A Menu principal B_ Menu de funciones C Pantalla principal ln ALPRO SYSTEM - Professional D: Eile Function Settings Windows Help Nombre de la explotación Con la función 6:6:1 se puede programar el nombre de la explotación, el cual aparecerá en la parte superior de la pantalla, D. Ls Alfa Laval Agri MEMO C3 3CDSAWP1.CHP19502 Página 22 CDS Productos de Ordeño y Alimentación AVAILABLE FEED DAYSHIFT DAYSHIFT AVAILABLE FEED DAYSHIFT DAYSHIFT £: Alfa Laval Agri Programa ALPRO Windows Descripción del programa Dosificación de pienso Todas tas vacas del rebaño llevan su transponder colgando del cuello. Cada transponder tiene asignado un único número para la identificación del animal. El transponder se lee en el lector (antena) cuando el animal entra en la estación de ali- mentación. El lector va conectado al contro- lador de estación. El procesador es la unidad de control princi- pal. Está en comunicación continua con los controladores de estación, El procesador re- cibe el número de transponder. Si la vaca tiene pienso disponible, el dosificador des- cargará la ración correspondiente. A continuación vamos a centrarnos en uno de los piensos programados. Se programa la ración diaria para para cada animal. El pienso disponible es la cantidad de pi- enso que la vaca puede tomar en cada mo- - mento. Vamos a considerar un periodo de 24 h para explicar el significado de pienso dis- ponible y como va aumentando. Vamos a suponer que el pienso disponible inicial es O. Si el animal no come durante las próxi- mas 24 h, el pienso disponible al final del pe- riodo será la ración programada completa. El aumento de pienso disponible está repre- sentado en la gráfica adjunta. Ahora, suponemos que el animal come una vez durante éste periodo; la situacióin será parecida a la gráfica adjunta. El pienso dis- ponible, logicamente , disminuye en la misma cantidad. Una vez que el animal ha comido y deja la estación, el pienso dis- ponible aumenta en la misma relación que anteriormente, La linea siempre tiene la misma inclinación; está representa el porcentaje que ésta dis- ponible para la vaca. MEMO C£ 3ICDSAWP1.CHP19502 CDS Programa ALPRO Windows Productos de Ordeño y Alimentación AVAILABLE FEED e REY BATION Y Y e 'AILABLE Fecop” MAX DAYSHIFT DAYSHIFT AVANABLE FEED DAYSHIFT DAYSHIFT AVAILABLE FEED Descripción del programa El pienso disponible está limitado en una cierta cantidad la cual se puede programar entre el 30 y el 100 %. Si, por ejemplo, la cantidad se limita al 60% de la ración diaria, la gráfica será similar a! dibujo adjunto. El procesador tiene una “memoria con- tinua”. Esto significa que cuando el animal no come toda la ración en un periodo de 24 h, el pienso que sobra se transfiere al siguiente periodo. Así, la ración disponible no es 0 al inicio del dia siguiente, y la gráfica seguirá aumentando en la misma proporción, El alimento se traslada (carry over) al siguiente periodo. El trastado, sin embargo, es limitado. Sólo una parte de la ración diaria se puede trasladar al siguiente periodo de 24 h. El por- centaje de la ración diaria que puede ser transferido se puede programar entre O y 50%. Si, por ejemplo, se fija un valor del 30% de la ración diaria, cualquier cantidad por de- bajo de éste límite pasará al dia siguiente. Sin embargo, todo aquello que sobrepase el límite , se perderá. Ver la figura adjunta. Hay tambien una limitación en la cantidad de pienso disponible en cada una de las visi- tas a la estación de alimentación. Esta canti- dad es tambien programable. Combinando los diagramas en uno, apare- cen cinco periodos consecutivos de 24 h con cambios de dia intercalados. mr MAX LAREY QUER DAYSHIFT T DAYSHIFT DAYSHIFT LA Alfa Laval Agri DAYSHIFT 1 DAYSHIFT DAYSMIFT MEMO C3 3CDSAWP1.CHPW9502 Página 35 CDS Productos de Ordeño y Alimentación El Sistema ALPRO Sistema de ordeño Sistema de alimentación o UNA == 0 £e: Alfa Laval Agri A L C O M bu s Programa ALPRO Windows Descripción del programa Portal de identificación Sist. alimt. terneros ES N 40 o CO) MEMO C3 3CDSAWP1.CHP19502 CDS Programa ALPRO Windows Productos de Ordeño y Alimentación Descripción del programa Alarma Alimentación Si una vaca no come lo previsto, es decir, menos de lo asignado, entrará en la lista de alarmas. En éste caso entrará en la alarma de alimentación (ver el ejemplo siguiente). Además, se le asigna un código de alarma en el listado de alimentación. La alarma se borra con el cambio de dia, a media noche. Todas las alarmas de vacas se imprimen en listas separadas, la “lista de alarmas”. Tambien aparecerá en la "lista de acción”. La tabla adjunta contiene todas las vacas contenidas en la alarma alimentación. El programa incluye las siguientes indicacio- nes de alarmas: *Ax+xAlarma de un dia Esta alarma indica que el dia anterior la vaca ha comido menos del porcentaje asig- Simbolos: nado. AAA El porcentaje es programable entre el 50 y A = alarma el 99%, El valor por defecto es el 60%. M =cambio manual H = celo B = paso siguiente/ant. 4: Alfa Laval Agri MEMO C3 3CDSAWP2.CHP19502 Dágica ño CDS Productos de Ordeño y Alimentación Programa ALPRO Windows Descripción del programa Baja Producción Si la producción de leche es inferior a un cierto porcentaje de la producción esperada (un valor medio, calculado sobre los últimos siete dias de producción), la vaca aparecerá en ésta función y en la "Lista de Baja Pro- ducción” El porcentaje de producción es programable entre 0 y 100%. Valor por defecto 80%, 13.0 4: Alfa Laval Agri 3CDSAWP2.CHP19502 1063 (11234 [11124 421 200 121 Descripción de la función datos de ordeño, ver el capítulo “Menu de funciones”, “Leche”. APÉNDICE é 4 PATENTE DE UNA MÁQUINA_AUTOMATIZADA PARA ORDEÑA DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA Y DE SU FUNCIONAMIENTO. AM . USCOSITSTRIA United States Patent pa tuy Patent Number; 5,379,721 Dessing et al, (45) Date of Patent Jan. 10, 1295 154) AUTOMATIC MILKING APPARATUS [$8] Referenos Cited [75] Inventors Jocobus P. M. Dersing, U.S. PATENT DOCUMENTS Nieuw-Vennep; Pieter J, 300,437 3/1077 Hon... 364/174 X Roodeabura, Lelystacdk: Erik A, Aurik, 320,696 4/1983 Musaki Amsterdam; Fokko P, Rorzman, 4,492,847 1/1985 Wíasaki et al Witleveen, all of Netherlands 4,958,424 12/1983 CIguchi eta 9,87 f (03 Assignee: Prolisn H.V., Netherlands O Je 4,748,936 60/1988 Hogen Escht .. . 119/1402 1211 Appl. No. 85,687 4867,102 09/1989 Montaloscot et al. ....... 119/14.08 22] Tiled: Jun. 25, 1993 4,907,169 3/1990 Lavoi - O5L9A 4,941,433 7,199 Hsicuer . 119/14.02 Related U.S. Application Date 4,942,518 771990 Yuan eta coo 395/94 [60] — Comtinurtion of Ser. No, 701,172, May 16, 1991, aban- — Primary Exaniiner—Roy N. Envall Tr. doncd, which ls a division of Ser. No. 294,94, Jan. 9, — AÁsistant Examiner—Steven R. Garland 1939, Put. No, 9020,477. Anormey, Agent, or Eirm-— Watson, Cole. Grindle $ Ba] Foreign Asplicalion Priority Dart Watson BEQUOA2 3200272 2. BEUTISS Jan. 5, 1988 [NÉj Wefiwedlands Feb. 4, 1988 [NE] Nublurtands Ju. 13, 1988 [NL] Merheciands csm. [51] Jut, €1S.. . AYIJ 3/0) [53 US. U . 5 119/14,14 364/167.01 158] Field of Seareh cocncnarsonsaccaniensso 395/80, EN, 93, 94; 319/568,1, 568,11, 568.14, 568.16, 568,18; YDL/465 364/16'7.01, 174, 191, 148; 119/1408, 14,0€, 14,18, 14.02, 19,14 Ed] ABSTRACT An automatic milking device employe a robot arta, 2 sensor and a control system for searching for, finding and following the teats on the cow" udder, The control system employs a model to provide corrected position information for comparison with sensed position infor- maton s0 that a selection may be made based upon storcd criteria, 12 Claims, 15 Drawing Sheets a, 3,379,721 1 AUTOMATIC MILKING APPARATUS This is a continuation of application Ser. No, 07/701,172 filed May 16, 1991, now abartdoned, which ín turn is a division of application Ser. No. 07/204,794, filed Jan. 2, 1989, now U.S, Pat. No. 5,020,477. A, primary aspoct of the present invention relates to an ultrasonic detector. Ultrasonic detector equipmicat for automatic milking devices is described in the Ruropean patent application 232.568 from the same applicant, A problem in this Inown gystemis the obtaíning of a detection field that is accurately determined with respect to height, while in the plane defined by the hcight the widest possible bun- dle has to be generated in order to be able to search for, find and/or approach a cow's udder provided with a Teal. An ultrasonic detector has for its object to improve upon the known prior art Further this ultrasónic detec- tor solves the above problem. A Forther aspect of the present invention velates to a method for searching for a moving object. Existing robot systeras, such as published iu EP-A- 232568, BP-A-213660 and EP-A-209202, for seeking, findiag and/or following a (moving) objcet forming part of a greater entity have been found to he incapable of meeting requirements in respect of reliability, speed and/or possibilifies for error corroction, This further aspect of the present invention tas for its object to improve tpón ths above mentioned prior art. Further it is an object of the present invention to Obvi- ate the above mentioned drawbacks. By making use, as in accordance with the method of the invention, of positian and speed information, a aora accurate determíning of position is achieved and infor» mation 15 obtained refated to the pattern of movement of the (moving) object; information concerning speed ja the case of violent movements will also be available. With the method acoording to the inventión informa: tion is obtained concesning errors and/or other irregu- laríties either in the measuring prooess or the control process or in the movements of fhe object. A Turthex aspect of the present invention relates to an ultrasonic sensor wult. Ultrasenic sensor units are much used in industrial and agrarian environment as they are not very sensitive to dirt and are robust. Ultaasonic sensor units for use ln agriculture are de- soribed in the Buropean patent applications EP-A-0 213 660, EP-A-0 232 568 and EP-4-0 270 165. The above publications all describe sensors for use in automatic milking devices, and more specifically for seeking and following the udder and/or teat of a cow. By moving the transducer relative to an ultrasonic mirror the area for scanning is varied, for example made larger or smaller. Thus for example in the case of a conical reflection surface, this conical reflection surface can be moved dowa or upward so that a nacrower or wider bundle results, In preferenos however the sensor unit is employed so thst he the transducer and by moving the mirror only through a determined angle or by stopping the rotating ultrasonic mirror, it ís possible to scan a more or less restricted circle segment. la ordes to follow a particular teat the reflection surface will often be brought to a stop. A! n narnd mos posible to Scan an area Moura 5 53 60 65 2 A further aspect of the present invention relates to an element for positioning an animal, Such an element is to be used especially in an auto- matic milking system in which iris important to position án animal in an exactly defined position before automat- ically applying teal cups. Another aspect of the present invention relates to a terminal apparatus to be used at an automatio milking system, in which u farmer can easily control functions of ¿ne mi/king systero Furthermnore, yet another aspect of the present inven- fíon relates to a method for automatically applying teat cups. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Further advantages, features and details of the pres- ent inventioón will be clearified with reference to a drawing in which: FXG, 1 shows a perspective view of an automatic milking device, in which an ultrasonio debentor accord- ing to the present invention is employed; FIG. 2 shows a schematio, perspective view of detail II frota FIG. 1; FIG. 3 showa detaii 111 from PIG, 2 RIG. 4 shows a side view from the line IY-JV from, FIG. 3; and FIG. 5 shows detail Y from FIG. L BIG. 6 shows a perspective view ef a robot ayster for iruplementation of a part of a preferred embodiment of the method according to the invention; FIG, 7 shows a block diagram af the operation of the robot system from FIG, 6; FIG. 8 shows a block diagram of another preferred operation of the robot system from FIG. 7; FIG. 9 shows a perspective, partiy broken away and. party schematio vicw of an automatic milking, device provided with a preferred embodiment of an uitrasonic sensor unit according to the present invention; FIG. 1 shows the sensor unit, in more detail, bengath the udder of a cow; FIG. M shows another preferred embodiment of the ulterasonto sensor unit according to the present inven- tion; FIG. 12 shows a section along the line Xl-—XI from FIG, 1. FIG. 13 shows a perspective view OÍ an arrangement for automatically applying teat cups to cows; FIG. 14 shows a perspective view of detail XIV of FIG. 13; FIG. Eh shows a perspective view of detail XV oF FIG. 13; FIG. 16 shows a perspective view of a terminal gppa- ratus to be used at a milking system of FIG. 13; FIG. 17 shows a. top view of detail XV [1 of FIG, 16; FIG. 13 shows in tnore detail dotail XVIEL of FIG. 16 FIG. 194 and 19B show respective perspective views of a detection arrangement for automatically applying teaf cups into tespective positivas; and FIG. 2 a top view of a positioned cow. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Mounted on the milking rark 2 are four milking cops 9, as described in RP-A-232.568. A gripper member 10 of the málking robot £ grips onto the tmlking rack 2 and can move ji threc-dimensionally. 5,379,721 3 Arranged above the milking cups 9 is a sensor asser- bJy 12 which comprises two (or more) ultrasonio frans- mitter/receives unita 13 and 14-—per se known=—and arranged above them the respective cones 15 and 16 (FIG. 2), preferably made of plastic, An example of 5 signal processing of signals coming from ultrasonio sensors is described in EP-A-232.568. Present ín a housing 17 for the sensors is a space 18 for pocommodation of tte electronics, these electronics being connected in a rnanner not shown to a central control unit, The cones 15, 16 and the housing 1? we preferably of «luminiura or plastic—the cone surfaces polished smooth— stant and in the embodiment shown will have a value that ls fixed or determined hy the CONTROL black. in the case of the embodunient shown in FIG. $8 the filter caréficiends are constant in a particular situation of Che system (F-, 'P» or L-mode), but they Ínve a different value for each situation, Extensive analyses and evaluation of tests have shown that with sampling at 20 Hz of the signals from the sensor assembly $7 aná sensor units 69, TL an ancu- rate model of the mavernente of a teat of a cow ran be built up; the controlling of the robot arm via the servo- control takes place in the preferred embodiment shows every 5 msec. In view of the possibility of switching between different movement modes, this has been found in practiva to be amply sufficient to be able to follow a teat of a. cow and arrange or attach the miling cups in a precise MAnner, A robot installation 141 (FIG. 9) or similar installa- tion for automatic arrangernent of milking cups 102 on the udder of a cow and the subsequent removal of milk is described in the above mentioned patent applications of the same applicant. The pivotabie robot atm 103 is avtomatically controlable using an ultrasonic sensor unit 106 according to the present invention which is disposed centeally ón a milking set 107. Ultcasonio sensor assembly 106 (FIG. 10) comprises an ultrasonic sensoc unit 108 which transmúts and re- ceives nltrasonic waves 1n accordanos with arrows D. Disposed above the ultrasonio transducer 108 ís an ul- trasónic mirror 109. This ultrasonic mirror 109 is ar- renged in y hollow tubu 111 which can be driven using; a gear transcalssion 112 by a srhematically indicated electriv motor 113. A post or support 114 is in bixcd connection 10 the milking set 107 and provided wit terminales 116 and 117 for electrical connection of the transducer 108. The tube 111 is rotstatle about post 114 via schematicaliy indicated besrings 113, 119. The electric motor can be driven electrically such that the tube 111 and therfore the mirror 109 turn com- pletely round end therefore a circular or control atea around the transducer ls scanned. This will bo the case if the mutual positions of tests 121 of the udder 122 ofa cow (not shown] have to be determined. fan udder or teat of a cow has to be traced from a position as shown in FIG. 9, the tube 111 can for example only be turned by the electric motor 113 back and forth through a limited angle, so that a limited control or circle segment is scauned, in which circle segment the udder or teat 5,379,721 7 can be expocted to be because of the known, determined position of the cow. In the position shown in FIG, X0—a view from the hind side of the cow-—the milking cup on the front right-hand vide of the milking set 107 is carried or pushed upward and the tube 111 will bocome virtually stationary relative to transducer 108 go that the test 121 on the front righthand side of the udder 122 ís contínu- ally detected by the ultra-sonic transduoer 108. Ifa deviation je detected in the correct position of the teat 121 relative to the cup 102 the wilking rack 107 can usually be adjusted instantly as according to asrows E, this substantiall y two-dimensiona!ly, Another preferred embodiment of an ultrasonio s8n- sor unit 126 (FIG. 11) according to the present ínven- tion is attached using a one-piece spring 127 to a sup- porting construction 128 of a mack 129 for four miling cups which are omitted for the sake of clarity. Only te points of attachment 131 for the milking cups to a tray 132 are shown, The tray 132 ís fixed for limited move- ment to the supporting construction 128 with springs 133 and screw bolts 140, The sensor unit 126 protrudes from the side between the milking cups (not shown). Using socket head screws 134 and slots 135 a housing 136, and with il an ultrasonic mirror 137, can be adjust- ably fixed in position relative to a connecting piece 138 and therefore the supporting construction 128. lu addi- tion an electric motor 139 is fixed ín position in the housing 136 with a screw bolt 141; a gear ring 143 en- gaging a driving gear wheel 142 and frmly joined to the ultrasonic mirror 137 is thus conpled in housing 136 to the electric motor 139. Further disposed in the housing is an upward facing transducer 144 with a sehematically indicated connection 146. Ths ultrasónic waves are transmitted according to tbe dashed and dotted line ER, As can be seen in FIG, 32 the ultrasonio rairror may take a form that is slightly concave in the vertical direo- tíon, and in the horizontal direction (PIG. 11) so that in addition to being reflected by the mirror the ultrasonic waves are also focused. If the ultrasonic bundie has ta diverge, the ultrasonic mirror face can take a slightly convex form. The eleoteic motors 113 and 139 preferably take the form of so-called step motars so that the position and the angular rotation of the ulteasonic mirror face are not messured or computed from the time of revolution, but the position is available directly at he outpat of the step motor. fa accordance with the embodiments of the present invention both distance aud direction of a (moving) 50 object relative to the fixed transduces are measured in simple manner. Tn another preferred embodiment of an antomatio milking system (FIG. 13) a moveahle robot arm 201 is used to service milking locations 202 where the cow e retaíned in exact positions by means of positioning ele- ments 203 and moveable feeding containers 204. A cow (BIG. 20) is forced to stand still on her right hind hoof by means of a solid bar 261 for pushing the weight of the cow to its other hind hoof such thal an ar ofa milking rack can be moved to the vddec of the 20 35 A 45 $0 cow. ln one detal (FIG. 14) it ds to be seen Mai ona Ye center of the milking rack 207 a rotating scanner 208 is installed and a detector unit 209 is disposed besides the milking rack, A pósitioning element 203 (FIG. 15) comprises pre erably retaining surfaces 211 for retaining the hind 63 8 hooves of a cow and inolided surfaces 212, 213 respec» tively to prevent the cow from moving hes pawx from the retaining surfaces in sideward and forward direc. tions, respectively the hind part of the positioning ale- ment is provided with bars 214, 215 which will prevent the cow from moving her hoof in a backward direction and will allow excremesnt of the cow to fall through. The sidewardly inclined surfaces 212 extend to a height approximately 70 mun above the ground level without providing a flat gurfaoe for the cow to stand on. This is however low enough to allow the robot arm to go to the udder of the cow. The length 1 ís approximately 300 ram viz, approximately two times the lengtb of a hoaf. Preferably the rear bar 245 has a higher distance from the ground than the bars 214, such as to prevent the cow stepping backwardly. An automatic milking system, eg. such as shown in FIG. 13, ls preferably controlled by means of a terminal contro unit 221 (FIG. 16) provided with a slot 222 for inserting a floppy disc, a screen 224 and a especially designed keyboard 224, . The keyboard 224 is preferably provided with fono- tional keys such as 226, 227 and 228. Those groups are preferably in groups such as 229, 231 and 232 which contain indica fhereon to indicate various functions. Key 226' wili e.g. control, after pressing this key, the applying of teat cups to a C0W. As the cows will be provided with means for auto- matically recognizing them, a complete history of the cows can be stored in a memory, 8.8. dl a floppy disc, The keyboard 224 can easily be designed from a stan» durd available keybozrd, such as from a IBM or com- patible computer. The farmer, however, will not be bothored by leaming difficult codes, e.g. from three lerters, by heart; as the function keys preferably are provided with pictograms. ln the preferred embodiment of FIG, 13, vsing a positioning element 203 and a feeding onntainer adjust- able relative to the lengih of the cow, the position of the udder and test to bs found are within a window” of approximately 3040 cm!, Tests in this respeot were done and even in the situation that test positions of cows were unknown to a computer before entering a vailking location, the detection anit 209 (FIG. 14, 194, 19B) was sble to pick up the position of a test inside Chat *win- dow”. Preferably 1he detector unit 209 consista of trans- ducer 210, 210' resp. provided above conial surfaces 233, 234 reap., such that no dirt willfall on the transduo- ing Suefaces. The robot arm will move the rollk rack 238 to the “wiodow” or area in which the udder will be detected. Firstly the right teat Tar the front will be searehod by moving the pulk rack and sensor unit 209 up and down. By analyzing the sample data feom the sensor unit 209 4 can to established that this right front teat T has been found. The size of the window" through which a sensor can. “Jook" can be changed dependent on the information recelved. Information from outside the window” can be disregarded. Añervarás a rolating scanner 237 will taxe over controlling the position of the milking rack, This rotat- ing scanner will then be under the ndder in between the tests, Under control of this rotating scanner 237 the teat cups are connected to the tem one at tie time, as de- seribed in the prior art, achieved, 5,379,721 9 When a teat cup is connected in the right way, this fact will be sensed by a sensor in a vacuum line of the milking system. Tuat cups 238 are preferably provided with flexible skirts 239 such as to prevent sucking air from the environment, which would disturb the ultra- $ sonic detector unibs 209 and 237. The sensor unit 237 js disposed to the milking rack through legs 241 connected to bearings 242, 243 respeo- tively, and can bo moved up and down by 1ucans of a pneumatic cylinder 244. A milking platforra 246 as well os 4 conmecting arm 247 are connected to the frame 248 of the milking rack by means of springs 249, 251 resp. in the unlikely event that the cow will put her right hindleg on the milking rack, this milking rack will give away and will be dis- connected automatically. In the preferred embodiment of FIG. 19A and 193 a reflecting surface 237" of the unit 237 can be robated gt approximately 167 rpm. The senzor unit 237 further comprises encoding means 252 connected-—not show- n—t0 the computer, an electric motor 253, gesring 254, bevel gear 256 and a croven wheel 257. Under the rotat- ing mirrar 237' a teansducing surface 258 is disposed, from which also detected reflections are transmitted to data processing equipment of the computerized control» ling umt (not shown). The trañeducer 1285 a frequency of approx, 400 kH, such that it 35 not disturbed by noise from the environraent, Through the high revolution speed of the mirror a focussing effect for the rurror 13 10 20 25 30 We claiso; 1. An automatic milking device for milking a cow located within a defined area said device for engaging tho teats on the cow's udder, said teats and udder being rasdomly movable with movements of the cow within the area, comprising: a plorality of milking cups to be placed around the teats on the udder of the cow; a robot ana carrying said cups and for moving said cups into operative position with respoci to the 40 Tears; control means for controlling the movelent of the robot arm, said control means including apparatus for automatically searching for, finding, following and locating the teats for engagement with the cups carried by the robot arm including a sensor far sensing the position vf the teats with respect to said sensor; mesns responsive to the sensor for produc íng sensed positión information of the teats with respect to a reference; means for modeling ex- pected position information of the teats with re- spect to the reference, said means for modeling selectively vsing 4 search routine for selertirg an accepted as valid earlier sensed position informa- tion; means for choosing as valid based upon se- lected criteria either the sensed position informa: tion or the expected position information; and means for causing the robot arm ta move to a de- sired position relative to the teats in respónse to said selected valid position information; and a terminal for providing control information to the robot arm including input meaos for applying said milking cups to the teais and data unique to ezch 0ow. 2. The apparatos of claim 1 further comprising: means for statistically analyzing the information re- lating to the sensed position of the teatss means respomsive thereto for determining te accuracy of 35 45 30 5 6 rrenidina referee mo HOviOnma TRISIOnCE 10 the information as a result of such statistical analy- sis; and means responsive to the accuracy or the information for substituting accurate information for sensed information. 3, The apparatus of claim 1 wherein the sontrol means further includes an open loop control for the robot arm responsive to stored predetermined position and velocity information. 4. The apparatus of claim 1 whercin the control means further includes a closed loop control for tlle robot arm being responsive to selected position and velocity information for controlling the robot arm for a predetermined time and recomputing the position infor- fuation after each predetermined interval. 5. The apparatus of claim 1 comprising a plurality of raodes of operation for the control means including a T made for tracking the tests, an L mode for locating the rabos arm with respect to the tezts and an E mode for finding the object. 6. The apparatus of claim $ comprising means respor- Sive to the teats for selecting the mode in accordance with presolected eriteria, 7. The apparalus of claim 6 wherein the criteria estab» lish increasing requirements each made from minimal requirements in the F mode, to more selective reqhire- ments in the T and E modes respectively. $. The apparatus ef claim 7 including means for so- lecting more restrictivo modes in response to the ab- senge of movements of the tents and the cow, over selectively increzsed time intervals. 9. Apparatus as set forth in claim 1 whereín 1be se- lected criteria for choosins as valid citber the sense position information or expeoted position information are dependent on an historicalty acceptable rate of valid sensed position information, 10. Án automatic milking device for milking a cow located vsifhin a defined arca said device for engaging the tesis on the cows under, said tests and edder being randory movable witk movements of the cow within tha arez, comprising: a plurality of milkine cups to be placed around the teats On the udder of the cow, a robot arm osrrying said cups and for moving said cups inbo operative position with respect to the tests and control means for controlling the movement of the robot arm, said control means including apparatus for autoraatically searching for, finding end follaw- ing the tents with respcot to the udder including a seasor inounted on tie robot arm for movement therewith for sensing the position of the teats in at Ílcast one dimension with respect to a reference; means responsive to the sensor for produciog sensed position information of the teats with re- spect to the reference; means responsiva to the sensud position information fos analyzing the posi- tion of tie teata with respect to the robot arm for producing corrected position information for gov- eming the robot arm including means for modeling expected position information of the tears with respect to the reference and selectively using a search routine for selecting, an secepted as valid ekoosing as valid, based upon selected criteria, either the sensed position information or the ex- bected position information; means for causing the zahot arín to raove to a desired position relative to the tests in responte to zaid selected valid position 5,379,721 11 information; and a terminal for providing control information to the robot arm including input means for applying said milking cups to the teata. 11. An automatic milking device for milking a cow located within a defined arca said device for engaging the teats on the cows udder, said teats and udder being randomly movable with movements of the cow within the area, comprising: a plurality of milking cups to be placed around the teats on the udder of the cow; a robot arm cartying said cups and for moving said cups into operative position with respect to the tcats; and control means for controlling, the movement of the robot arm, said control means including apparatus for automatically searching for, finding, foHowing end locating engaging the randorly movable teats with zaid robot arm, including a sensor for sensing the porition of the randomly raoveable teats in at least one dimension with respect to a reference; means responsive to the sensor for producing posi- tion and velocity information; means fos modeling the movement of the tandomly moveable' teats with respect to the robot arm being responsive to the sensod position and velocity information for calculating a predicted position and velocity af the teals and producing corrected position and veloo- ity information for governing the robot arm; mesas for causing the robot arm to follow the randomiy moveable teats in response to the oorrected posi tion and velocity information of said object, sald meano selectively operable in a T mode for irack- mg the teats, and L mode for locating the robot arm with respect to the teats and a F mode fos finding the teats; and means operativety coupled to the means for selecting the T mode, the L inode and the F mode of operation. 12. An automatic milking device for miiking a cow located within a defined erca said device for engaring the teats on the cow" udder, said tests andl ndder being 5 16 15 20 23 30 3s 40 45 33 12 randomly movable with movements of the cow within the area, comprising: a plurality of milking cups to bu placed around the teats on the udder of the cow; a robot arra carcying said cups and for moving said cups into operative position with respect to ¿fe teats; and control means for controlling the movement of the robot arm, said control means including apparatus for automatically searching for, finding, following and locating the tests on the udder of the cow with said robot arm in response to the position of the teats, including a sensor for sensing the position of the randomiy moveable teats in ar feast one dirmen- sion with respect to a reference; mesns responsive to the sensor for producing position and velocity information regarding the teats, means for model- ing the movement of the teats to produce a calcu- lated prediction of the position of fe tests with respcot to the robot arm, means for storing data establistung a nominal position of the teats and tusans for modeling bring responsive to the sensed position and velocity information for produciag corrected position and velocity information ro- garding (be robot arm; means for causing the robot arm to follow and engage the randomly maveable teats selectively in response lo the stored data and the corrected position and velocity information, said control means selectively operable in the plo- rality of modes including one mode based upon the stored data and operable in another mode based upon the comected information; means responsive to the difíerence between the stored data and the corrected information and being operatively con- pled to the control means for selecting the mode of operation based upon said differences; and a termui- nal for providing control information to the robot acen including input means for applying said milk- ing cups to the teats and providing reference data unique to each cow. + * + * + U.S. Patent Jan, 10, 1995 Sheet 1 of 15 5,379,721 U.S, Patent Jan. 10, 1995 Sheet 2 of 15 5,379,721 U.S, Patent Jan, 10, 1995 Sheet 3 of 15 5,379,721 U.S, Patent Jan. 10, 1995 Shect 4 of 15 5,379,721 » AX —%A Se a 52,69, 71. Legs : L, AY 41 Zpy Xp Ba? os || Yp* 1 Yp7 [ Fa? PRE JUS [FT TL > AP Axil ly tija — a —J PY LL L LL mu EA A CONTROL ZIN FPC 4 — | vF 0 E) Xp 3 — JE PF E xo Ue Y a 52,697 12% LJ ay? PRE | mas E=3 FPC A PF U.S. Patent Jan. 10, 1995 Sheet 6 of 15 5,379,721 DM MA al ( rra] Ñ An pe [JP A | 4x7 U.S. Patent Jan, 10, 1995 Sheet 7 of 15 5,379,721 FIG. 10 22 1 t ! t A] tor void y 124 124 121 196 P” (09 YAA t08 , m4 U.S. Patent Jan. 10, 1995 Sheet 8 of 15 5,379,721 U.S. Patent Jan, 10, 1995 Sheet 9 of 15 5,379,721 Sheet 10 of 15 5,379,721 Jan, 10, 1995 U.S. Patent FIG,14 U.S. Patent Jan. 10, 1995 Sheet 11 of 15 5,379,721 U.S. Patent Jan. 10, 1995 Sheet 12 of 15 5,379,721 OTTO o A A 22 8 FI G. 17 Sheet 13 of 15 5,379,721 Jan. 10, 1995 U.S. Patent o e c r . Go M m A e o al Shest 14 of 15 5,379,721 Jan, 10, 1995 U.S, Patent Sheet 15 of 15 5,379,721 Jan, 10, 1995 U.S, Patent BIBLIOGRAFÍA. CAPÍTULO 4: 1. - Enciclopedia Temática Salvat. Salvat Ediciones. 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