11 research outputs found

    Multisensor System for Isotemporal Measurements to Assess Indoor Climatic Conditions in Poultry Farms

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    The rearing of poultry for meat production (broilers) is an agricultural food industry with high relevance to the economy and development of some countries. Periodic episodes of extreme climatic conditions during the summer season can cause high mortality among birds, resulting in economic losses. In this context, ventilation systems within poultry houses play a critical role to ensure appropriate indoor climatic conditions. The objective of this study was to develop a multisensor system to evaluate the design of the ventilation system in broiler houses. A measurement system equipped with three types of sensors: air velocity, temperature and differential pressure was designed and built. The system consisted in a laptop, a data acquisition card, a multiplexor module and a set of 24 air temperature, 24 air velocity and two differential pressure sensors. The system was able to acquire up to a maximum of 128 signals simultaneously at 5 second intervals. The multisensor system was calibrated under laboratory conditions and it was then tested in field tests. Field tests were conducted in a commercial broiler farm under four different pressure and ventilation scenarios in two sections within the building. The calibration curves obtained under laboratory conditions showed similar regression coefficients among temperature, air velocity and pressure sensors and a high goodness fit (R2 = 0.99) with the reference. Under field test conditions, the multisensor system showed a high number of input signals from different locations with minimum internal delay in acquiring signals. The variation among air velocity sensors was not significant. The developed multisensor system was able to integrate calibrated sensors of temperature, air velocity and differential pressure and operated succesfully under different conditions in a mechanically-ventilated broiler farm. This system can be used to obtain quasi-instantaneous fields of the air velocity and temperature, as well as differential pressure maps to assess the design and functioning of ventilation system and as a verification and validation (V&V) system of Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations in poultry farms.This work was funded by the project GV04B-511 (Generalitat Valenciana, Spain). The authors would like to thank Victoria Blanes-Vidal of the Southern Denmark University, for her helpful comments and suggestions. We are also grateful for the comments and assistance provided by anonymous referees of earlier versions of this paper.Bustamante García, E.; Guijarro Estelles, ED.; García Diego, FJ.; Balasch Parisi, S.; Hospitaler Pérez, A.; Torres Martínez, AJ. (2012). Multisensor System for Isotemporal Measurements to Assess Indoor Climatic Conditions in Poultry Farms. Sensors. 12(5):5752-5774. doi:10.3390/s120505752S5752577412

    OPTIMIZACIÓN DE DISEÑO DE GRANJAS AVÍCOLAS DE POLLOS

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    Tesis por compendio[EN] Intensive (broiler) poultry farming is a strategic sector for the economy and development of many countries and regions, including Spain and the Valencian Community region. Intensive production consists of keeping the animals in specific buildings (broiler buildings) under a controlled indoor microclimate. Two main options are found regarding the ventilation systems: production in broiler buildings with natural ventilation and production in broiler buildings with mechanical ventilation (commonly with negative depression by exhaust fans). Inadequate design is the main cause of thermal stress and the mortality of broilers. In this sense, one solution to decrease the broilers' heat stress and mortality consists of assisting in their biological thermoregulation by increasing the air velocity over them. In this PhD dissertation, the ventilation (ranges of the air velocity and its distribution, mainly at the level and plane where the broilers are located) in the main mechanical ventilation systems installed in the broiler buildings is characterised and analysed. Despite the magnitude of the current difficulties (broilers' thermal stress and mortality) and society's sensitivity regarding aspects of animal welfare, to date, the different mechanical ventilation systems in the different types of broiler building have not been characterised and analysed with scientific scrupulousness. In this PhD dissertation, the three most relevant types have been studied: cross, tunnel and single-sided. The methodological approach has been very similar in all the cases of study: some measurements by means a multi-sensor system (with our own original design and building) has been used for isotemporal recordings, the corresponding Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations have been carried out and finally these simulations have been validated. These validations were carried out by means of two statistical techniques: by means of linear regression techniques and by means of a study of the significance (in an analysis of the variance) for the method used (sensors or CFD) in each different proposed validation model. Having validated these CFD results, CFD techniques can safely be used to characterise and analyse the ventilation in all the indoor space of the broiler buildings (sensors only allow it to be characterised in their physical locations). The first case studied involves a broiler building which has a cross mechanical ventilation system (commonplace in Mediterranean climates) installed. The conclusions from this study show that this ventilation system is adequate for broiler rearing during nearly the whole year in mild climatic locations (e.g. Mediterranean climate). However, on certain days or in periods of heat (summer), it would not be adequate because it cannot reach high enough air velocity values to reduce the heat stress on the broilers. The second case studied is a broiler building with tunnel mechanical ventilation installed. The conclusions from this study show that it is less suitable than the first one analysed (cross mechanical ventilation) for broiler rearing over nearly the whole year in mild climatic locations. However, on certain days or in periods of heat (summer), it is very suitable because it can reach higher air velocity values to reduce the heat stress on the broilers. The third case studied is a broiler building with single-sided mechanical ventilation installed. The conclusions from this study show that this ventilation system is suitable for broiler rearing almost throughout the year in mild climatic locations. However, on certain days or in periods of heat (summer), it would be not adequate because it cannot reach high enough air velocity values to reduce the heat stress.[ES] La avicultura intensiva del pollo de carne (broiler) es un sector estratégico en la economía y desarrollo de muchos países y regiones, entre ellos España y la Comunidad Valenciana. La producción intensiva del broiler se da confinando al animal en edificios específicos (granjas de pollos) bajo un microclima interno controlado. Tiene dos variantes fundamentales en función de su sistema de ventilación: producción en granjas con ventilación natural y producción en granjas con ventilación mecánica (generalmente por depresión negativa mediante ventiladores de extracción). Un inadecuado diseño de la ventilación es la causa principal del estrés térmico y de la mortalidad de los pollos. En este sentido, una solución para disminuir el estrés térmico por calor y la mortalidad de los pollos es ayudar en su termorregulación biológica mediante un aumento de la velocidad del aire sobre ellos. En esta tesis doctoral, se ha caracterizado y analizado la ventilación (rangos de velocidad del aire y su distribución, especialmente al nivel de presencia del pollo) en los principales sistemas de ventilación mecánicos instalados en las granjas de pollos. Pese a la envergadura de la actual problemática (estrés térmico y mortalidad de los pollos) y la sensibilidad de la sociedad hacia los aspectos del bienestar animal, hasta la fecha no se han caracterizado y analizado con rigurosidad científica los diferentes sistemas de ventilación mecánicos en las diferentes tipologías de granjas de pollos. En esta tesis doctoral se han estudiado los tres más relevantes: cruzado, túnel y de pared única. El enfoque metodológico en todos los casos de estudio ha sido muy similar: se han realizado unas mediciones mediante un sistema multisensor de registro isotemporal (de diseño y fabricación propios), se han realizado las correspondientes simulaciones Computational Fluid Dynamics (CFD) y finalmente se han validado estas simulaciones. Estas validaciones se han llevado a cabo mediante dos técnicas estadísticas: mediante técnicas de regresión lineal y mediante el estudio de la significatividad (en un análisis de la varianza) de la metodología utilizada (sensores o CFD) en sendos modelos de validación propuestos. Una vez validadas estas simulaciones CFD, se tiene la seguridad de poder utilizarlas para caracterizar y analizar la ventilación en todo el espacio interior de las granjas (los sensores sólo permiten caracterizarla en las localizaciones físicas de los mismos). El primer caso de estudio es el de una granja que tiene instalado un sistema de ventilación mecánico cruzado (habitual en el clima Mediterráneo). Las conclusiones de este estudio demuestran que este sistema de ventilación es adecuado para la crianza del pollo para casi todo el año en localizaciones climáticas templadas (por ejemplo, el clima Mediterráneo). Sin embargo, en días o periodos de calor (verano), no será adecuado porque no se pueden alcanzar valores de velocidad del aire grandes que permiten disminuir el estrés por calor de los pollos. El segundo caso de estudio es el de una granja que instala el sistema de ventilación mecánico túnel. Las conclusiones de este estudio demuestran que es menos apropiado que el anterior (sistema de ventilación mecánico cruzado) para la crianza del pollo durante todo el año en localizaciones climáticas templadas. Sin embargo, en días o periodos de calor (verano), será muy adecuado porque se pueden alcanzar valores de velocidad del aire grandes que permiten disminuir el estrés por calor de los pollos. El tercer caso de estudio es el de una granja que instala el sistema de ventilación mecánico de pared única. Las conclusiones de este estudio demuestran que este sistema de ventilación es adecuado para la crianza del pollo para casi todo el año en localizaciones climáticas templadas. Sin embargo, en días o periodos de calor (verano), no será adecuado porque no se pueden alcanzar valores de ve[CA] L'avicultura intensiva del pollastre de carn (broiler) és un sector estratègic en l'economia i desenvolupament de molts països i regions, entre ells Espanya i la Comunitat Valenciana. La producció intensiva del broiler es dóna confinant a l'animal en edificis específics (granges de pollastres) sota un microclima intern controlat. Té dues variants fonamentals en funció del seu sistema de ventilació: producció en granges amb ventilació natural i producció en granges amb ventilació mecànica (generalment per depressió negativa mitjançant ventiladors d'extracció). Un inadequat disseny de la ventilació és la causa principal de l'estrés tèrmic i de la mortalitat dels pollastres. En aquest sentit, una solució per disminuir l'estrés tèrmic per calor i la mortalitat dels pollastres és ajudar en la seua termoregulació biològica mitjançant un augment de la velocitat damunt d'ells. En aquesta tesi doctoral, s'ha caracteritzat i analitzat la ventilació (rangs de velocitat de l'aire i la seua distribució, especialment al nivell de presència del pollastre) en els principals sistemes de ventilació mecànics instal·lats a les granges de pollastres. Malgrat l'envergadura de l'actual problemàtica (estrés tèrmic i mortalitat dels pollastres) i la sensibilitat de la societat envers els aspectes del benestar animal, fins aquesta data no s'han caracteritzat i analitzat amb rigor científic els diferents sistemes de ventilació mecànics a les diferents tipologies de granges de pollastres. En aquesta tesi doctoral han sigut estudiats els tres més rellevants: creuat, túnel i de paret única. L'enfocament metodològic en tots els casos d'estudi ha sigut molt similar: han sigut realitzats uns mesuraments mitjançat us sistema multisensor de registre isotemporal (de disseny i fabricació propis), han sigut realitzades les corresponents simulacions Computational Fluid Dynamics (CFD) i finalment han sigut validades aquestes simulacions. Aquestes validacions s'han dut a terme mitjançant dues tècniques estadístiques: mitjançant tècniques de regressió lineal i mitjançant l'estudi de la significativitat (en una anàlisi de la variància) de la metodologia utilitzada (sensors o CFD) en sengles models de validació proposats. Una vegada validades aquestes simulacions CFD, es té la seguretat de poder utilitzar-les per a caracteritzar i analitzar la ventilació en tot l'espai interior de les granges (els sensors només permeten caracteritzar-la en les localitzacions físiques dels mateixos). El primer cas d'estudi és el d'una granja que té instal·lat un sistema de ventilació mecànic creuat (habitual en el clima Mediterrani). Les conclusions d'aquest estudi demostren que aquest sistema és adequat per a la criança del pollastre durant quasi tot l'any en localitzacions climàtiques moderades (per exemple, el clima Mediterrani). Tanmateix, en dies o períodes de calor (estiu), no serà adequat perquè no es poden obtenir valors de velocitat de l'aire grans que permeten disminuir l'estrés per calor dels pollastres. El segon cas d'estudi és el d'una granja que instal·la el sistema de ventilació mecànic túnel. Les conclusions d'aquest estudi demostren que és menys adequat que l'anterior (sistema de ventilació mecànic creuat) per a la criança del pollastre durant tot l'any en localitzacions climàtiques moderades. Tanmateix, en dies o períodes de calor (estiu), serà molt adequat perquè es poden obtenir valors de velocitat de l'aire grans que permeten disminuir l'estrés per calor dels pollastres. El tercer cas d'estudi és el d'una granja que instal·la el sistema de ventilació mecànic de paret única. Les conclusions d'aquest estudi demostren que aquest sistema és adequat per a la criança del pollastre durant quasi tot l'any en localitzacions climàtiques moderades. Tanmateix, en dies o períodes de calor (estiu), no serà adequat perquè no es poden obtenir valors de velocitat de l'aire grans que permeBustamante García, E. (2015). OPTIMIZACIÓN DE DISEÑO DE GRANJAS AVÍCOLAS DE POLLOS [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59450TESISCompendi

    Exploring Ventilation Efficiency in Poultry Buildings: The Validation of Computational Fluid Dynamics (CFD) in a Cross-Mechanically Ventilated Broiler Farm

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    © 2013 by the authors; licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution license (http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/).[EN] Broiler production in modern poultry farms commonly uses mechanical ventilation systems. This mechanical ventilation requires an amount of electric energy and a high level of investment in technology. Nevertheless, broiler production is affected by periodic problems of mortality because of thermal stress, thus being crucial to explore the ventilation efficiency. In this article, we analyze a cross-mechanical ventilation system focusing on air velocity distribution. In this way, two methodologies were used to explore indoor environment in livestock buildings: Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations and direct measurements for verification and validation (V&V) of CFD. In this study, a validation model using a Generalized Linear Model (GLM) was conducted to compare these methodologies. The results showed that both methodologies were similar in results: the average of air velocities values were 0.60 ± 0.56 m s−1 for CFD and 0.64 ± 0.54 m s−1 for direct measurements. In conclusion, the air velocity was not affected by the methodology (CFD or direct measurements), and the CFD simulations were therefore validated to analyze indoor environment of poultry farms and its operations. A better knowledge of the indoor environment may contribute to reduce the demand of electric energy, increasing benefits and improving the thermal comfort of broilersThis work was funded by the project GV04B-511 (Generalitat Valenciana, Spain) and by the Vicerrectorado of Investigacion of the Universitat Politecnica de Valencia (Programa de Apoyo a la Investigacion y Desarrollo Multidisciplinar Project PAID register 2614).Bustamante García, E.; García Diego, FJ.; Calvet Sanz, S.; Estellés, F.; Beltrán Medina, P.; Hospitaler Pérez, A.; Torres Salvador, AG. (2013). Exploring Ventilation Efficiency in Poultry Buildings: The Validation of Computational Fluid Dynamics (CFD) in a Cross-Mechanically Ventilated Broiler Farm. Energies. 6(5):2605-2623. https://doi.org/10.3390/en6052605S260526236

    Floor temperature as a risk factor for the quality of the environment in the chickens

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    ArticleThe aim of the work is to analyze the environmental risk factors in chicken breeding in relation to the heat load of animals in summer. The research was carried out at a breeding hall with a capacity of 20,000 ROSS 308 broiler chickens for two summer period, with a breeding time of 39 days each. The indoor air temperature and relative humidity were continuously measured at two locations at a height of 0.8 m above the floor, using PT 100 temperature sensors and RS 800 humidity sensors. Data were recorded via a PLC unit at 10-minute intervals. The surface temperatures of the floors were measured by DS 80 sensors connected to dataloggers in two locations. It was observed that the floor temperature had an increasing tendency – due to heating, heat produced by animals and anaerobic biological processes – even during the second half of the breeding period. During the period from day 26 to day 39, the surface temperature of the concrete floor, as well as the temperature of the straw bedding rise to above 30 °C. The indoor air temperature in the hall was predominantly decreasing from the 26th day with rising floor temperature tendency. Between the day 26 and day 39 of the breeding period, the average litter temperature elevation over the air temperature exceeded 7 °C. Regression analysis showed negative dependence of floor temperatures on air temperature; for a 1 K unit air temperature reduction, an average floor temperature increase of 0.75 and 1.16 K was found, respectively

    Measurement and Numerical Simulation of Air Velocity in a Tunnel-Ventilated Broiler House

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    A building needs to be designed for the whole period of its useful life according to its requirements. However, future climate predictions involve some uncertainty. Thus, several sustainable strategies of adaptation need to be incorporated after the initial design. In this sense, tunnel ventilation in broiler houses provides high air velocity values (2-3 m center dot s(-1)) at animal level to diminish their thermal stress and associated mortality. This ventilation system was experimentally incorporated into a Mediterranean climate. The aim was to resolve these thermal problems in hot seasons, as (traditional) cross-mechanical ventilation does not provide enough air velocity values. Surprisingly, very little information on tunnel ventilation systems is available, especially in terms of air velocity. Using Computational Fluid Dynamics (CFD) and a multi-sensor system, the average results are similar (at animal level: 1.59 +/- 0.68 m center dot s(-1) for CFD and 1.55 +/- 0.66 m center dot s(-1) for measurements). The ANOVA for validation concluded that the use of CFD or measurements is not significant (p-value = 0.1155). Nevertheless, some problems with air velocity distribution were found and need to be solved. To this end, CFD techniques can help by means of virtual designs and scenarios providing information for the whole indoor space.This work was funded by the project GV04B-511 (Generalitat Valenciana, Spain) and by the Vicerrectorado of Investigacion of the Universitat Politecnica de Valencia (Programa de Apoyo a la Investigacion y Desarrollo Multidisciplinar Project PAID register 2614).Bustamante García, E.; García Diego, FJ.; Calvet Sanz, S.; Torres Salvador, AG.; Hospitaler Pérez, A. (2015). Measurement and Numerical Simulation of Air Velocity in a Tunnel-Ventilated Broiler House. Sustainability. 7(2):2066-2085. https://doi.org/10.3390/su7022066S2066208572Holmes, M. J., & Hacker, J. N. (2007). Climate change, thermal comfort and energy: Meeting the design challenges of the 21st century. Energy and Buildings, 39(7), 802-814. doi:10.1016/j.enbuild.2007.02.009Nardone, A., Ronchi, B., Lacetera, N., Ranieri, M. S., & Bernabucci, U. (2010). Effects of climate changes on animal production and sustainability of livestock systems. Livestock Science, 130(1-3), 57-69. doi:10.1016/j.livsci.2010.02.011Derek, T., & Clements-Croome, J. (1997). What do we mean by intelligent buildings? Automation in Construction, 6(5-6), 395-400. doi:10.1016/s0926-5805(97)00018-6Bustamante, E., Guijarro, E., García-Diego, F.-J., Balasch, S., Hospitaler, A., & Torres, A. G. (2012). Multisensor System for Isotemporal Measurements to Assess Indoor Climatic Conditions in Poultry Farms. Sensors, 12(5), 5752-5774. doi:10.3390/s120505752Bustamante, E., García-Diego, F.-J., Calvet, S., Estellés, F., Beltrán, P., Hospitaler, A., & Torres, A. (2013). Exploring Ventilation Efficiency in Poultry Buildings: The Validation of Computational Fluid Dynamics (CFD) in a Cross-Mechanically Ventilated Broiler Farm. Energies, 6(5), 2605-2623. doi:10.3390/en6052605Stamp Dawkins, M., Donnelly, C. A., & Jones, T. A. (2004). Chicken welfare is influenced more by housing conditions than by stocking density. Nature, 427(6972), 342-344. doi:10.1038/nature02226Medio Millón de Pollos Mueren por el Fuerte Calor de los Últimos Días http://elpais.com/diario/2003/06/17/cvalenciana/1055877480_850215.htmlKorea Heat Wave Kills Off 830,000 Chickens (in August 2012) http://www.worldpoultry.net/Broilers/Health/2012/8/S-Korean-heat-wave-kills-off-830000-chickens-WP010736W/Blanes-Vidal, V., Guijarro, E., Balasch, S., & Torres, A. G. (2008). 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    Use of new technologies in Moroccan broiler poultry farms

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    L’intensification des productions avicoles, l’augmentation de la capacité des infrastructures et la gestion de plus grands effectifs de volailles nécessitent des procédures de gestion technico économique (GTE) appropriées mises en œuvre dans les exploitations en vue de satisfaire les exigences des marchés. Les mesures de biosécurité et de suivi exigent une surveillance accrue des productions, de la santé et du bien-être des volailles. La mise en place de systèmes «intelligent» de gestion telles les technologies utilisées dans les élevages dits de précision, l’installation de capteurs, l’automatisation des process et des plateformes facilitent la conduite en temps réel permettant d’optimiser la production, de minimiser les coûts et aident aux prises de décision fondées sur les données collectées. Cette étude a eu pour objectif de constituer une typologie des technologies en place dans 15 unités de production de volailles de chair (10 de poulets et 5 de dindes) à l’aide d’enquêtes exhaustives menées par téléphone entre Mars et Juin 2020. Les sondes de contrôle des conditions d’ambiance (température, humidité), les automates recevant des données générées par les objets connectés, les capteurs (ventilation, consommation alimentaire, etc…) et les caméras ont été les technologies les plus utilisées. Les caméras exploitées principalement à des fins de surveillance à l’extérieur des bâtiments d’élevage sont utilisées à 60% dans les unités de poulets de chair et 80% dans celles de dindes. Les enquêtes effectuées n’ont pas révélé d’utilisation de biocapteurs, de lunettes connectées, de microphones, de robots ou de puces de radio-identification (RFID). L’accès aux données générées par les technologies à travers les applications essentiellement relatives aux conditions d’ambiance, ventilation, consommation alimentaire, etc… a été déclaré dans 50% élevages de poulets de chair et 60% de dindes de chair. L’entrave majeure au fonctionnement des technologies «connectées» demeure la disponibilité du réseau d’internet dans certaines zones de production. D’autres technologies peuvent être proposées en vue d’améliorer la gestion et la productivité des entités avicoles. La suggestion d’éventuels moyens «intelligents» aidera les opérateurs à prendre des décisions mieux fondées, en temps réel, diminuera les risques et accroîtra la rentabilité de leurs entreprises.  Mots-clés : Big data, Technologies connectées, Internet des objets, Volailles, MarocIntensification of poultry production, increase of infrastructure capacity and rearing of higher numbers of birds requires appropriate technical and economic management procedures to be implemented on farms to meet market requirements. Biosecurity and follow-up measures require increased monitoring of poultry production, health and welfare. Implementation of “smart” management systems such as technologies used in “so-called” precision farms, installation of sensors, processes automation and use of platforms facilitate real-time management to optimize production, minimize costs and facilitate decision making based on collected data. The objective of this study was to establish a typology of technologies in use in 15 poultry production units (10 of broilers and 5 of turkey) using exhaustive phone surveys conducted between March and June 2020. Sensors for monitoring ambient conditions (Temperature, humidity), automate using generated data-connected objects, sensors for ventilation, feed consumption, etc... And cameras were the most used technologies. Cameras primarily operated for the purpose of surveillance outside farm buildings are used in 60% of broiler farms, and 80% of turkey units. The investigations did not reveal any use of biosensors, connected glasses, microphones, robots or radio-identification chips, etc... Access to data generated by technologies through applications mainly related to ambient conditions, ventilation, feed consumption, etc… was reported in 50% of broiler chicken units, and 60% of turkey farms. The major obstacle to the functioning of “connected” technologies remains the availability of the network in production areas. Other technologies may be proposed to improve management and productivity of poultry entities. The suggestion of possible “smart” means will help operators make better decisions, reduce risks and increase profitability of their respective operations.  Keywords: Big data, Connected technology, Internet of things, Poultry, Morocc

    Investigation into an alternative approach of environmental control to enhance sensible heat transfer from broiler chickens during hot weather periods

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    Climatic conditions within the broiler building play an important role in the performances, health and welfare of broiler chickens. During hot weather periods, farmers in the temperate climates usually open all inlets onthe sidewall andoperate all the fans in theroof of thebroiler building to allow maximum airflow to relieve broilers of heat stress. However, the effects of this practice on the air velocity distribution in the broiler occupied zones of such type of building are not well documented. Therefore, this research work was set up to (1) investigate the impact of wide opened inlet on the airflow characteristics in the broiler occupied zones of an experimental broiler building at Harper Adams University, UK; (2) develop and evaluate the performance of a hot weather ventilation system, incorporatingan oscillation baffle, for broiler buildings; (3) examine the impact of the ventilation system on the airflow characteristics in the broiler occupied zones and the sensible heat transfer from broiler model. The results of the study indicated that the act of fully opening the inlets of broiler building during hot weather seasons did not improve the airflow in the broiler occupied zones at all measurement locations, including the sidewall area of the building. However, with the development of the hot weatherventilation system with oscillation baffle, operating at different fanfrequencies, baffle oscillation angles and baffle oscillation frequencies, there was a significant improvement in the average air velocity in the broiler occupied zones. At higher inlet turbulence, there was an increase in the sensible heat transfer from broilersin the sidewall area of the broiler building. This indicates that oscillation of inlet baffle instead of keeping it wide opened during the hot weather periods could direct moreairflow into the broiler occupied zones and relieve broiler chickens of heat stress

    Farm scale approach for mitigation strategies of nitrogen gas emission in the laying hen manure management chain.

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    197 p.El objetivo general de la presente Tesis Doctoral es contribuir al conocimiento sobre la magnitud de las pérdidas de gases nitrogenados de las explotaciones avícolas de puesta intensivas y estudiar la eficiencia de medidas de mitigación de la emisión de gases nitrogenados en las mismas a través de los siguientes ámbitos: (i) la idoneidad de diferentes técnicas directas e indirectas para la estimación de la tasa de ventilación de las naves, (ii) la evaluación de la emisión de NH3 en naves equipadas con un túnel de secado de gallinaza, (iii) el establecimiento de una estrategia de medidas intermitentes de NH3 como alternativa a las medidas en continuo, y (iv) el uso de una perspectiva holística para evaluar las pérdidas de NH3 y óxido nitroso (N2O) asociadas a diferentes manejos de la gallinaza desde su generación hasta su aplicación en campo.Los resultados obtenidos indicaron que la tasa de ventilación media anual estimada con la metodología del anemómetro de hilo caliente (método directo de referencia) fue de 5,3±2,9 m3 h-1 gallina-1 en una explotación avícola situada en clima sub-mediterráneo. La incertidumbre asociada a dicha tasa de ventilación osciló entre 5,4% y 9,6%, dependiendo de las condiciones de ventilación. El método alternativo estudiado, el cual se realizómediante el control periódico de la velocidad de rotación de 15 ventiladores de la nave, sobreestimó el caudal medio anual en un 8,3%. La estimación de la tasa de ventilación mediante el método indirecto denominado balance de CO2 sobreestimó la tasa media anual de ventilación en un 18%. El análisis de correlación entre las 3 metodologías mostró una fuerte correlación entre el método indirecto de balance de CO2 y los dos métodos anteriores (R= 0,85).En cuanto a la emisión de NH3, la emisión anual media en el alojamiento fue de 93,8±40,9 mg NH3 dia-1 gallina-1, con una incertidumbre media asociada del 9,7%. La estimación de la tasa de ventilación contribuyó en mayor grado a la incertidumbre asociada a la emisión (82,4%) que la medida de la concentración de NH3. El balance de masas de N, metodología alternativa para la estimación de la emisión de NH3 en alojamientos, resultó ser un buen estimador ya que alcanzó una sobreestimación media anual del 5%. No obstante, el balance de masas de N perdió sensibilidad para recoger las variaciones de la emisión en periodos de tiempo cortos al utilizar datos de entradas y salidas al sistema bisemanales. La emisión media de NH3 del túnel de secado de gallinaza fue de 209,3± 95.1 mg NH3 dia-1 gallina-1. La emisión de NH3 se correlacionó significativamente con la temperatura (R=0,43) y la humedad relativa (R=0,31) exterior. La emisión de NH3 procedente del túnel de secado disminuyó acorde al aumento de materia seca de la gallinaza. Con el objeto de crear un modelo estadístico para estimar la emisión de NH3 del alojamiento, la temperatura exterior resultó ser el principal factor explicativo de la emisión (46%). Con respecto a las estrategias de muestreo intermitentes, los resultados demostraron que la frecuencia mensual puede ser considerada como válida ya que el error relativo observado fue inferior al 15% con respecto a las medidas realizadas en continuo.En relación a las emisiones de gases nitrogenados asociados a la cadena de manejo de gallinaza, diferentes técnicas de mitigación de emisiones fueron corroboradas. En la etapa de alojamiento se estableció una relación exponencial entre la emisión de NH3 y el tiempo de permanencia de la gallinaza en el interior del alojamiento (reducción del 70% de la emisión de NH3 pasando de una frecuencia de retirada de 4 días a una frecuencia diaria). Respecto al almacenamiento de las deyecciones, almacenar la gallinaza seca tras su paso por el túnel de secado mostró una reducción de las emisiones de NH3 del 91% con respecto al almacenamiento de gallinaza fresca. En la fase de aplicación de la gallinaza acampo, la emisión de N (NH3 + N2O) disminuyó significativamente (i) por la aplicación superficial de gallinaza seca sobre pradera (-79%), (ii) por la incorporación de gallinaza fresca en la pradera (-78%) y (iii) por la incorporación de gallinaza seca (-84%). Aunque la incorporación de la gallinaza fresca promovió la emisión de N2O (+83%), la emisión evitada en términos de NH3, dio lugar a una menor pérdida de N total (-75%).A partir de estos resultados se concluye que: (i) respecto a la estimación de la tasa de ventilación y emisión de NH3 en el alojamiento, es viable avanzar hacia el uso de instrumentos y estrategias que faciliten las medidas sin reducir significativamente la precisión del valor y que, (ii) la aplicación de MTD en las diferentes etapas de la cadena de manejo de la gallinaza, como la remoción frecuente, el secado y la incorporación en campo de la misma, puede suponer una mitigación entre un 20% y un 50% de perdidas gaseosas de N a la atmósfera, dependiendo de las medidas adoptadas

    Broiler on-farm welfare assessment: Insights on the applicability of the transect method

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    Los pollos de engorde se crían en grupos de miles de aves, bajo condiciones ambientales y de manejo controladas. Sin embargo, el entorno puede deteriorarse rápidamente, especialmente hacia el final del periodo de cría, ocasionando problemas de bienestar. La posibilidad de realizar una evaluación efectiva del bienestar del pollo de engorde en condiciones de cría comercial presenta desafíos importantes debido al gran número de animales por lote. El método de los transectos ha sido sugerido como una herramienta práctica para la detección de los principales problemas de bienestar, incluyendo problemas de patas (inmóviles y cojos), enfermedades (enfermos y terminales), heridas (en cabeza, espalda y/o cola), aves pequeñas, sucias desplumadas y muertas. Las evaluaciones se realizan desplazándose a lo largo de los denominados transectos que se definen como el área delimitada entre líneas de comederos y bebederos o por la pared. Las evaluaciones se realizan utilizando la pantalla de evaluación de la aplicación móvil i-WatchBroiler a medida que el observador detecta problemas de bienestar a lo largo del recorrido del transecto. Resultados de estudios anteriores han demostrado la fiabilidad del método de transectos en lotes de pavos comerciales. Aunque este método de evaluación parece ser efectivo, es necesario realizar trabajos adicionales para probar el método de los transecto en diferentes condiciones experimentales. Por lo tanto, el objetivo de la presente Tesis Doctoral es investigar la aplicabilidad práctica y la solidez del método de los transectos para la evaluación del bienestar de pollos de engorde en granjas comerciales.El primer Capítulo de esta Tesis consiste en una revisión bibliográfica de las herramientas de ganadería de precisión utilizadas para controlar aspectos que afectan directamente al bienestar de las aves de producción, y del pollo de carne en particular. Las herramientas tecnológicas presentadas pueden indicar problemas de bienestar, salud y gestión. Estos incluyen sensores para monitoreo ambiental de la granja, movimiento de aves o parámetros fisiológicos; tecnologías de imágenes para detectar problemas de la marcha y picoteo de las plumas y tecnologías de infrarrojos para evaluar los cambios en la termorregulación y el metabolismo de las aves. Las oportunidades para una fácil recopilación y análisis de datos que ofrece el uso de las aplicaciones también abren nuevas oportunidades para un monitoreo fiable y eficiente del bienestar animal.En el segundo Capítulo, se presentan los resultados sobre la capacidad del método de los transectos para detectar los efectos de las distintas líneas genéticas del pollo de engorde, la calidad de cama y la posición de los transecto (pared vs centro), y de cómo estos efectos cambian con la edad. Se detectó un claro deterioro de la mayoría de los indicadores de bienestar con la edad de las aves. Una peor calidad de cama resultó en una mayor frecuencia de aves sucias, mientras que en los transectos de pared se observaron frecuencias más elevadas de pollos inmóviles, pequeños, enfermos, sucios y muertos. También se detectó una asociación entre el deterioro de los indicadores de bienestar y los resultados de producción recogidos en matadero. El aumento en la incidencia de enfermos y de la mortalidad en granja se asoció con un aumento de muertos a la llegada al matadero.El tercer Capítulo se centra en los efectos de incrementar la complejidad ambiental mediante la aplicación de estrategias de enriquecimiento ambiental sobre la incidencia de los indicadores de bienestar recopilados utilizando el método de los transectos y en los resultados de producción. La complejidad ambiental se refiere al número de tipos de enriquecimiento ambiental proporcionados (turba, balas de viruta de madera y cajas). Los resultados mostraron una incidencia decreciente de heridas, índice de problemas de bienestar (suma de todos los indicadores de bienestar), tasa de mortalidad, rechazos por heridas y aves pequeñas con mayor complejidad ambiental. En el mismo estudio, también se detectó una menor incidencia de problemas de patas, un menor índice de problemas de bienestar, menos rechazos debido a heridas, y una mayor tasa de crecimiento con el incremento del espacio disponible. La iluminación intermitente de 16h se relacionó con una menor incidencia de aves enfermas, heridas, y mortalidad. De manera similar a los resultados del Capítulo 2, se encontraron claras asociaciones entre los indicadores de bienestar obtenidos en granja y los resultados productivos. El aumento en la incidencia de problemas de patas, enfermedades, aves pequeñas y el índice de problemas de bienestar se asoció a un aumento en los rechazos por enfermedades, peso bajo y de rechazos totales.El cuarto Capítulo tuvo como objetivo evaluar la solidez del método de los transectos mediante la técnica de captura-recaptura de una subpoblación (80 individuos marcados individualmente) conocida de pollos de carne en condiciones comerciales. Dos observadores realizaron 4 muestreos/nave/día, recogiendo la posición de las aves detectadas. Se estimaron las tasas de detección y repetición de individuos por nave y transecto, y se determinó el efecto de la densidad, del número de transecto /nave (6 vs 8) y del momento de muestreo (mañana vs tarde). En promedio, se detectaron dos tercios de la subpoblación marcada con un 23.85% de tasa de repetición al evaluar toda la nave y 1.66% de repetición por transecto. Además se ha demostrado que se obtiene una tasa de repetición mínima si los dos transectos evaluados están separados por tres transectos. Las diferencias en el índice de distribución indican que las aves no distribuyen al azar, y por lo tanto, se deben evaluar tanto los transectos centrales como los de pared. Una evaluación representativa se puede obtener muestreando solo dos transectos de la nave de acuerdo con los resultados de bootstrapping de los datos de transectos.Por tanto se puede concluir que los resultados obtenidos mediante la aplicación del método de los transectos en la evaluación del pollo de engorde serían los esperables al probar la asociación entre la incidencia de los indicadores de bienestar y las condiciones ambientales y de manejo de la granja. Los resultados sugieren que se pueden realizar evaluaciones sólidas de bienestar mediante el muestreo de dos transectos, siendo estos uno central y otro de pared, separados por tres transectos intermedios. Los resultados obtenidos en los diferentes estudios de esta Tesis Doctoral respaldan la validez del método de los transectos que se puede utilizar como un método práctico y sólido de evaluación del bienestar en las granjas comerciales del pollo de engorde.<br /

    An innovative multidisciplinary methodology to evaluate the conservation state of cultural sites as a whole: “Casa di Diana" (Ostia Antica, Italy)

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    Archaeological sites, perceived as open museums, are particularly complicated to study because of the extensive number of environmental stressors affecting their conservation state. Diagnostic methodologies can easily omit some of them, causing irreparable and inestimable damages to these sites. In this sense, multidisciplinary studies seem to constitute the most suitable approach to understand the decaying processes that occur. Up until now, these types of studies have been applied within local programmes, leading to loss of strategic output, risk of duplication and reduction in the international competitiveness of the research. Therefore, in this Joint Doctoral Thesis, a new protocol for the preservation and accessibility of the archaeological sites, based on the synergic combination of physical, geological and analytical chemistry methodologies, is presented, in order to understand the sites as a whole. The project was born in 2012 within a multidisciplinary study on Ostia Antica Mithraea, as the result of my master degree. Successively, thanks to an international cooperation (Italy-Spain) and institutional effort (National and International Research centers and Departments) it was possible to combine different disciplines developing a new analytical approach. The final aim of this approach was assess the conservation state of the building under study, pointing out the areas most at risk, resolving important issues emerged during the investigation, and identifying the origin of the decay, suggesting also possible repair tools. The diagnostic protocol consists in a dynamic model, developed as a pyramid that includes three steps or levels that can be summarised into anamnesis (the state of art, the macroscopic observation on both environment and materials), analysis (the development of a protocol that includes the investigation actions that lead to the identification of damage’s sources) and a conservation step (the real state of conservation of the site under study). This last action also considers some suggestions for a future and global conservation and lays the “ad-hoc designing” to create a whole conservation plan. The final goal is the conservation, safeguard and “usability” of open museums or cultural sites in general, thanks to the protocol flexibility, organised in steps procedures. The base of the pyramid is built on an initial hypothesis based on the “content and container” axiom, the relationship between the environment and the materials. In order to validate the proposed diagnostic protocol, the model has been implemented in a complex building, the “Casa di Diana” Mithraeum, a Roman masonry dated 130 CE, found in Ostia Antica (Italy), the port of the old city of Rome, obtaining a well-developed pyramid. The rising damp represents the key between all the actions successively developed, both geophysical and chemical surveys, and is the result of a synergic interaction. Thanks to the well-planned multi-analytical procedure, the results obtained point out towards the rising damp and acids gases as the main environmental stressors. It was possible to associate the rising damp to the presence of freshwater at shallow depth, which causes the preliminary hydration phase on bricks, and the attack of the wall-building materials by the atmospheric acid gases through dry deposition mechanism. Furthermore, the results obtained by non-destructive spectroscopic analyses have led to the hypothesis that the observed yellow bricks could date back to a different historic period, for instance Byzantine, which corresponds to the last period of utilization of this house, while the red bricks derive from the Roman period. In addition to the new protocol, each methodology is characterised by several novelty keys, obtaining in this sense, 12 research articles published/reviewed on important international journals. Some processes of this multidisciplinary study involve an important economic effort, but the present method allows making an objective decision, through a solid analytical protocol, which has an important value in the management of Cultural Heritage
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