Evaluation of positive and negative pressure ventilaation systems used in broiler production

Orientador: Daniella Jorge de MouraTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia AgrícolaResumo: A produção de gases no interior de galpões e suas emissões estão intimamente ligados ao microclima estabelecido no galpão pela sua temperatura, umidade e velocidade do ar. Sendo assim, o ambiente gerado no galpão, é por sua vez influenciado pela tipologia construtiva dos galpões e pelo sistema de ventilação. Este trabalho teve por objetivo geral avaliar os ambientes aéreo e térmico de galpões visando caracterizar as condições de criação de frango de corte, com base na qualidade da cama e do ar, gerados em galpões com ventilação mecânica positiva e negativa. Este projeto foi realizado em três granjas localizadas no estado de São Paulo pertencentes a duas integradoras distintas, onde oito aviários, sendo 4 do tipo pressão positiva e 4 do tipo do tipo pressão negativa, chamados de Blue house e Dark house. Foram avaliados Nestes galpões foi realizado o monitoramento das variáveis climáticas, a performance dos sistemas de ventilação utilizados, os níveis de concentração e emissão da amônia e dióxido de carbono, as condições da cama, seu pH, umidade, temperatura e condição microbiológica e serão correlacionadas a qualidade da cama gerada com a porcentagem de problemas locomotores e mortalidade dos lotes criados em galpões com ventilação mecânica positiva e negativa, em lotes com cama nova e reutilizada. Os resultados mostraram a influência dos galpões de pressão negativa na taxa de emissão de gases, CO2 e NH3 devido às suas maiores taxas de ventilação com valores que variaram de 0,25 - 0,51 gNH3/ave/dia e 387 a 907 KgCO2/galpão/dia. De acordo com o tipo de cama, se nova ou reutilizada os valores de emissão foram mais baixos para os galpões com cama nova, mesmo quando comparado os sistemas dentre si, p-valor <0,05. Os sistemas de ventilação negativa apresentaram maior consumo energético caracterizado pela potência dos seus exaustores e pelo manejo da ventilação constantemente usada durante todo o ciclo de criação. Os galpões não apresentaram diferenças estatisticamente significativas entre os seus dados zootécnicos o que caracterizou que o manejo adotado pelas integradoras foi satisfatório à produção. Através desta avaliação foi possível observar a distinção entre os sistemas de ventilação positiva e negativa quanto à emissão de gases, ao consumo energético e a sua produtividade e a viabilidade do sistema de pressão negativa na produção de frangos de corte.Abstract: Gases production and its emission in broilers housing are related to the microclimate established in terms of temperature, humidity and air speed inside the housing. So, the environment generated in the housing is influenced by the constructive characteristics of the barn and by the adopted ventilation system. This work had as general objective to evaluate aerial and thermal environments of broiler housings aiming to characterize the conditions of broiler production, looking for the litter and air quality generated in barns with positive and negative ventilation systems. This project was carried out in three farms located in São Paulo State, under two different integrator companies responsible for the flocks management. In the total eight broiler houses were evaluated being four houses named positive pressure and four named negative pressure. Both systems were mechanically ventilated systems. Climatic variables, the performance of ventilation systems, gases concentration levels and emissions were monitored in these houses. Further research was carried out about the litter condition, its pH, humidity, temperature and its correlation between litter quality and mortality and lameness incidence on the flocks The results showed the influence of the negative pressure systems on the, CO2 and NH3 emission rate due to their higher ventilation rates with values ranging from 0.25 to 0.51 and from 387 to 907 gNH3/bird/day and KgCO2 /house /day. The emissions rates were lower according to the type of litter, new or built-up even when compared among the systems themselves, p-value <0.05. Negative pressure systems had higher energy consumption characterized by the power of exhausters motor and ventilation management that was constantly running throughout the growing period. The broiler houses showed no statistically significant differences between their data production that means that management adopted by integrator companies was satisfactory. Through this assessment it was possible to observe the distinction between the positive and negative ventilation systems on the emissions rates, energy consumption and its productivity where it was also noticed the viability of the negative pressure system in the broilers production.DoutoradoConstruções Rurais e AmbienciaDoutor em Engenharia Agrícol

The study of heat waves influence on the milk yield in São Paulo state

Orientadores: Daniella Jorge de Moura, Irenilza de Alencar NaasDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia AgricolaResumo: Fenômenos climáticos de dimensões sem precedentes registrados nos últimos anos fizeram aumentar as preocupações na sociedade, pois estão de acordo com as projeções dos cientistas, segundo os quais qualquer mudança quanto ao clima médio afetará inevitavelmente a freqüência de acontecimentos climáticos extremos tais como ondas de calor e chuvas intensas. Onda de calor é um período de calor desconfortável anormal, geralmente acompanhado de alta umidade relativa com duração de pelo menos um dia, mas se estendendo por alguns dias ou mesmo semanas (AMS, 1989). A ocorrência destes eventos pode ocasionar o estresse térmico influenciando negativamente a produção animal, causando grandes perdas nos processos produtivos e reprodutivos. O presente trabalho teve como objetivo geral estimar as perdas da produção leiteira, em função da ocorrência de ondas de calor, nas bacias leiteiras do Estado de São Paulo, baseado no Índice de Temperatura e Umidade (ITU) médio. Para tanto foi determinada a freqüência de ocorrências de ITU acima do nível crítico. Foi elaborado um histórico de ocorrência de onda de calor no Estado de São Paulo baseado em dados climatológicos num intervalo de anos variando de três a dez anos. Também se quantificou as perdas médias estimadas de produção de leite nas principais regiões leiteiras durante os períodos identificados de onda de calor e por fim validaram-se os índices médios estimados de perdas na produção de leite com dados do controle leiteiro de uma fazenda comercial. Os resultados mostraram que os municípios da bacia leiteira do Vale do Paraíba e a cidade de Presidente Prudente foram os que apresentaram o maior número de ondas de calor por ano e que nem sempre as ondas de calor de maior duração apresentaram maior intensidade de ocorrência. Ao simular o Declínio na Produção Leiteira (DPL) das Bacias do Vale do Paraíba, São José do Rio Preto e Ribeirão Preto não foram encontradas diferenças bioclimáticas entre as mesmas. Observou-se que o DPL estimado superestimou as perdas produtivas efetivamente ocorridas, pois não considerou o efeito da adaptação dos animais ao calor nem a presença de equipamentos de climatização. Concluiu-se que o estudo da ocorrência de ondas de calor mostra de forma mais efetiva o efeito nocivo do ambiente térmicoAbstract: Climate phenomena recorded in the last years with dimensions without precedent raised the worry of society, as they are in accordance with the projections made by scientists who predicted that any change regarding the average weather may affect the frequency of occurrence of weather extremes such as heat waves and thunderstorms. Heat wave is a period of abnormal intense heat generally followed by high relative humidity with the duration of at least one day; however conventionally being extended by some days or even some weeks (AMS, 1989). The occurrence of heat waves can cause heat stress that input a negative influence in animal production causing high losses in production and reproduction processes. High environmental temperatures associated to high relative humidity almost lead to thermal discomfort which induces negatively metabolic and physiological responses. Thus this research has as general objective to estimate milk production losses as function of heat wave incidence in the dairy regions of São Paulo state based on the average temperature and humidity index (THI). Therefore it was determined the THI frequency of occurrence above the critical level. A historical of heat wave occurrence was developed based on climatic data in an interval of three to ten years. It was also quantified the estimated average milk production loss in the major dairy regions during the identified heat wave periods, finally the estimating production index was validated with milk production data from a commercial dairy farm. The results showed that the counties within the Paraiba Valley dairy region as well as Presidente Prudente County presented the highest number of heat wave occurrence per year, and that not always the heat wave with longest period presented higher intensity of occurrence. It was not found statistical difference in the bio climate when simulating the milk decline index (MDEC) for the regions of Paraiba valley, São José do Rio Preto, and Ribeirão Preto. It was observed that the simulated MDEC index present overestimated values for the milk production losses when compared to the real ones as it did not considered the effect of the animal adaptation to the heat neither the presence of acclimation equipments. The conclusion is that the study of heat wave occurrence shows in a more effective way the heat stress effect on dairy production which is not practically identified when studying just the average THI occurrenceMestradoConstruções Rurais e AmbienciaMestre em Engenharia Agrícol

Estratégias e instalações para melhorar o bem-estar animal

To keep the position in being a world-wide exporter of chicken meat, Brazil must meet international quality standards, always seeking alternative resources of improvement, without increasing production costs, including litter quality, requirements of animal welfare and environment affairs, such as the use and reuse of broiler litter. Researches are performed in the areas of animal welfare, environment, animal behavior and use of modern climatization technology improving the quality of the environment created to raise broilers, also trying to reduce the greenhouse gas emissions and global warming in the environment, becoming a sustainable production system. This paper has a bibliographic revision of the subject mentioned above, intending to show a state-of-art key factors related to a new concept of broiler environment and welfare.Para manter a posição de maior exportador de carne de frango, o Brasil deve se adequar às exigências internacionais dos padrões de qualidade, procurando sempre recursos alternativos de melhoria, sem grande incremento no custo de produção, incluindo a qualidade da cama, requisitos de bem-estar animal e as questões ambientais, como o uso e a reutilização das camas de frango. Para isso são necessárias pesquisas nas áreas de bem-estar animal, ambiência, comportamento animal e uso de tecnologias de climatização modernas que aperfeiçoem a qualidade do ambiente gerado para criação dos frangos, visando, além deste fator, menor emissão de gases com potencial efeito estufa para o ambiente, tornando-se um sistema de produção sustentável. De acordo com o exposto, realizou-se uma ampla revisão bibliográfica deste assunto, buscando mostrar o estado da arte dos principais fatores relacionados aos novos conceitos de ambiência e bem-estar de frangos de corte.31131

Noise analysis to evaluate chick thermal comfort

A relação entre o ambiente térmico e o desempenho de pintinhos tem sido estudada, entretanto a consideração de que a medida de conforto térmico possa ser estimada pela interpretação da amplitude e da freqüência da vocalização, em condições tropicais de alojamento é um conceito novo. Esta pesquisa teve como objetivo estimar uma medida de bem-estar térmico para pintinhos em fase de aquecimento, pela medida de amplitude e freqüência do ruído emitido pelo grupo alojado. Inicialmente foi feito um experimento em câmara climática (A), para se estabelecer padrões de comportamento a partir de limites de temperatura ambiental. Foram alojados 45 pintos em um box de 2,3 m². Uma câmera foi colocada a 2,0 m acima das aves e a captura das imagens foi registrada em um computador. A partir dos padrões determinados no primeiro experimento, foi feita uma avaliação desses resultados em uma granja comercial (experimento B) utilizando densidade de aves semelhante, de maneira a possibilitar uma validação. Foram medidas continuamente: a temperatura ambiental e a amplitude e freqüência de ruídos, do grupo de pintos alojados durante a fase de aquecimento em ambos experimentos. Houve correlação entre um padrão de comportamento de agrupamento e a vocalização, medida não somente pela amplitude do ruído do grupo, mas também pelo espectro da sua freqüência. Na etapa de validação observou-se que, mantida a inércia térmica pelo uso adequado de cortinas, as aves vocalizam menos, coincidentemente com a baixa variação súbita de temperatura. Foi possível estimar o bem-estar térmico de pintinhos na fase de aquecimento pelo registro da amplitude e freqüência de ruído do grupo alojado.The relationship between thermal environment and chick performance has widely been evaluated, however the consideration that the assessment of the comfort may be estimated by interpreting both amplitude and frequency of bird vocalization under tropical housing conditions is a new concept. This research had as objective of estimating thermal comfort for chicks during the heating phase using this new concept. An experiment was carried out inside a climate controlled chamber (A) for establishing the behavioral pattern related to environmental temperature limits. Forty five chicks were reared inside a 2.3 m² box. A video camera was placed 2.0 m above the birds and the images were captured and registered in a computer. From the pattern determined in the controlled chamber an evaluation of the results was proceeded in a commercial broiler farm (experiment B) using similar bird density in order to validate the data. Environmental temperature, and both amplitude and frequency of the vocalizations of the chick group reared under heating were continuously recorded in both experiments. A correlation between group behavioral pattern and their vocalization, was found, evaluated not only by the noise amplitude but also by the noise frequency spectrum. When the thermal inertia is maintained by adequate use of curtains the birds vocalized less which is coincident with the low sudden variation of the temperature of the environmental. It was possible to estimate the thermal comfort for chicks at the heating stage by recording the amplitude and the frequency of the noise emitted by the reared group

Medida de deficiência locomotora em frango de corte

Deficiência em locomoção é hoje um dos problemas mais importantes na produção de frangos de corte. É causa de baixo bem-estar e leva a alteração no comportamento de bebida e alimentação, com conseqüente perda de ganho de peso. Mediram-se deficiências locomotoras em frango de corte por meio da análise do pico de força plantar vertical em ambas as patas, durante a caminhada. Foi construída uma câmara com uma rampa de entrada, uma área horizontal de passagem e uma rampa de saída. Na parte horizontal da área de passagem foi colocado um tapete fino, com elementos sensores de cristal piezoelétrico, para registrar o pico de força vertical das patas do frango quando este caminhava sobre a plataforma. O sistema de mensuração consistiu de um tapete com sensores eletrônicos e um programa computacional que permitiu o registro de forças em tempo real e o processamento e a análise de dados. Imagens de vídeo foram tomadas a partir de duas câmeras digitais para atribuir o gait score. Quarenta frangos machos foram aleatoriamente selecionados em condições similares de alojamento e da mesma granja, com idade variando de 49 a 28 dias (dez de cada idade) e usados no experimento. A medida consistiu em induzir a ave a caminhar sobre a plataforma de força que automaticamente registrava o pico de força da passada. O gait score aumentou com o peso e a idade das aves. Foi encontrada assimetria nos picos de força da cada pata, independente da idade ou gait score. Embora não tenha sido identificado visualmente nos frangos, o pico de força vertical é diferente tanto na pata direita quanto na esquerda, levando a um caminhar lento e desigual. A deficiência locomotora foi mais intensa em aves mais velhas.Locomotion deficiencies in broiler production cause poor welfare and lead to change in drinking and feeding behavior with consequent loss in weight gain. This research aimed to assess locomotion deficiencies in broiler chicken by analyzing the vertical peak force on both feet during walk. A chamber was built with an inlet ramp, a horizontal walkway in the middle and an outlet ramp. In the walkway a thin mat with piezoelectric crystal sensors was placed to record the step vertical peak force of the feet while walking on the force platform. The measurement system consisted of a mat with electronic sensors and software that allowed real time recording of the forces and the processing and analysis of data. Footage was taken from two digital video cameras and used for gait scoring. Forty male broilers were chosen at random, grown under similar rearing conditions and farms, with age varying from 49 to 28 days (ten birds of same age) to be used in the trial. Measurement consisted of inducing the bird to walk on the force platform which automatically registered the peak vertical force of the steps. Results showed that the gait score increased with the weight and age of the birds. Peak force asymmetry was found for each foot, independent of age or gait score. Although not identified visually in the broilers, the peak vertical force values differed in both right and left feet leading to slow and uneven walking. Walking deficiency was more severe in older birds

Impacto do aquecimento global no custo de produção de carne bovina no Brasil

Global warming is affecting agribusiness in its economic aspects. Therefore, the prediction of the evolution of Brazilian beef cattle production cost was made using the IPCC forecast scenario for global warming. The methodology consisted of two steps: (i) the development of a fuzzy model that estimated the grazing land capacity (RP) decrease risk as a function of the changes in the average total rain index, air temperature and increase in extension of the dry season; and (ii) the design of an algorithm for predicting the decrease in production as function of the RPfuzzy model, that results in the impact in beef cattle productivity, and consequent increase in production costs. Historical environmental data from important producing counties in the Cerrado were organized and a set of fuzzy Gaussian functions were developed, and three possible settings (optimistic, medium and pessimistic) were considered. The decrease in beef cattle productivity was estimated using the losses in production due to the increase in air temperature and vulnerability of pasture capacity. The boundary settings for the total increase of production cost scenario used the number of animals per area of grazing land, the adoption of grain supplement and its future scenario; and the result output function pointed to a threshold within a variation from an increase in production cost of 80% (optimistic) to 160% (pessimistic). Under the optimistic scenario the total cost of Brazilian beef cattle production in the Cerrado became near to US$2.88 kg-1, while in the pessimistic scenario this cost reached US$ 4.16 kg-1, challenging the international competitiveness of this economic segment.O aquecimento global afeta o agronegócio em seus aspectos econômicos. Foi feita previsão daevolução do custo de produção de carne bovina brasileira usando a predição de aquecimento global do IPCC. A metodologia consistiu de duas etapas: (i) o desenvolvimento de modelo fuzzy que estimou o risco de decréscimo da capacidade de pastagens (RP) em função das mudanças no índice pluviométrico total, na temperatura do ar e na extensão da estação de seca; e (ii) o desenvolvimento de um algoritmo para predição do decréscimo da produção em função de um modelo fuzzy de RP que resulte no impacto na produtividade bovina de corte e conseqüente aumento no custo de produção. Foram organizados os dados históricos de fatores ambientais dos municípios importante produção no Cerrado e um conjunto de funções Gaussianas fuzzy foi desenvolvido e três estimativas possíveis (otimista, média e negativa) foram consideradas. O decréscimo na produtividade do gado foi estimado usando as perdas de produção devido ao acréscimo da temperatura bem como da vulnerabilidade da capacidade de pastagem. O estabelecimento dos limites para o cenário do acréscimo do custo de produção usou o número de unidade animal por área de pastagem, a adoção de suplemento de grãos e o cenário de produção futura; e o resultado da função de saída apontou para uma variação do acréscimo do custo de produção de 80% (otimista) até 160% (pessimista). Sob o cenário otimista, o custo total da produção brasileira de carne bovina no Cerrado chega a US$2,88 kg-1, enquanto no cenário pessimista este custo pode atingir US$ 4,16 kg-1, o que pode comprometer a competitividade internacional do setor

Use of geostatistics on broiler production for evaluation of different minimum ventilation systems during brooding phase

The objective of this research was to evaluate different minimum ventilation systems, in relation to air quality and thermal comfort using geostatistics in brooding phase. The minimum ventilation systems were: Blue House I: exhaust fans + curtain management (end of the building); Blue House II: exhaust fans + side curtain management; and Dark House: exhaust fans + flag. The climate variables evaluated were: dry bulb temperature, relative humidity, air velocity, carbon dioxide and ammonia concentration, during winter time, at 9 a.m., in 80 equidistant points in brooding area. Data were evaluated by geostatistic technique. The results indicate that Wider broiler houses (above 15.0 m width) present the greatest ammonia and humidity concentration. Blue House II present the best results in relation to air quality. However, none of the studied broiler houses present an ideal thermal comfort.19420

Análise de ruído para a avaliação do conforto térmico de pintinhos

The relationship between thermal environment and chick performance has widely been evaluated, however the consideration that the assessment of the comfort may be estimated by interpreting both amplitude and frequency of bird vocalization under tropical housing conditions is a new concept. This research had as objective of estimating thermal comfort for chicks during the heating phase using this new concept. An experiment was carried out inside a climate controlled chamber (A) for establishing the behavioral pattern related to environmental temperature limits. Forty five chicks were reared inside a 2.3 m² box. A video camera was placed 2.0 m above the birds and the images were captured and registered in a computer. From the pattern determined in the controlled chamber an evaluation of the results was proceeded in a commercial broiler farm (experiment B) using similar bird density in order to validate the data. Environmental temperature, and both amplitude and frequency of the vocalizations of the chick group reared under heating were continuously recorded in both experiments. A correlation between group behavioral pattern and their vocalization, was found, evaluated not only by the noise amplitude but also by the noise frequency spectrum. When the thermal inertia is maintained by adequate use of curtains the birds vocalized less which is coincident with the low sudden variation of the temperature of the environmental. It was possible to estimate the thermal comfort for chicks at the heating stage by recording the amplitude and the frequency of the noise emitted by the reared group.A relação entre o ambiente térmico e o desempenho de pintinhos tem sido estudada, entretanto a consideração de que a medida de conforto térmico possa ser estimada pela interpretação da amplitude e da freqüência da vocalização, em condições tropicais de alojamento é um conceito novo. Esta pesquisa teve como objetivo estimar uma medida de bem-estar térmico para pintinhos em fase de aquecimento, pela medida de amplitude e freqüência do ruído emitido pelo grupo alojado. Inicialmente foi feito um experimento em câmara climática (A), para se estabelecer padrões de comportamento a partir de limites de temperatura ambiental. Foram alojados 45 pintos em um box de 2,3 m². Uma câmera foi colocada a 2,0 m acima das aves e a captura das imagens foi registrada em um computador. A partir dos padrões determinados no primeiro experimento, foi feita uma avaliação desses resultados em uma granja comercial (experimento B) utilizando densidade de aves semelhante, de maneira a possibilitar uma validação. Foram medidas continuamente: a temperatura ambiental e a amplitude e freqüência de ruídos, do grupo de pintos alojados durante a fase de aquecimento em ambos experimentos. Houve correlação entre um padrão de comportamento de agrupamento e a vocalização, medida não somente pela amplitude do ruído do grupo, mas também pelo espectro da sua freqüência. Na etapa de validação observou-se que, mantida a inércia térmica pelo uso adequado de cortinas, as aves vocalizam menos, coincidentemente com a baixa variação súbita de temperatura. Foi possível estimar o bem-estar térmico de pintinhos na fase de aquecimento pelo registro da amplitude e freqüência de ruído do grupo alojado.438443Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Impacto do aquecimento global no custo de produção de carne bovina no Brasil

Global warming is affecting agribusiness in its economic aspects. Therefore, the prediction of the evolution of Brazilian beef cattle production cost was made using the IPCC forecast scenario for global warming. The methodology consisted of two steps: (i) the development of a fuzzy model that estimated the grazing land capacity (RP) decrease risk as a function of the changes in the average total rain index, air temperature and increase in extension of the dry season; and (ii) the design of an algorithm for predicting the decrease in production as function of the RPfuzzy model, that results in the impact in beef cattle productivity, and consequent increase in production costs. Historical environmental data from important producing counties in the Cerrado were organized and a set of fuzzy Gaussian functions were developed, and three possible settings (optimistic, medium and pessimistic) were considered. The decrease in beef cattle productivity was estimated using the losses in production due to the increase in air temperature and vulnerability of pasture capacity. The boundary settings for the total increase of production cost scenario used the number of animals per area of grazing land, the adoption of grain supplement and its future scenario; and the result output function pointed to a threshold within a variation from an increase in production cost of 80% (optimistic) to 160% (pessimistic). Under the optimistic scenario the total cost of Brazilian beef cattle production in the Cerrado became near to US$2.88 kg-1, while in the pessimistic scenario this cost reached US$ 4.16 kg-1, challenging the international competitiveness of this economic segment.O aquecimento global afeta o agronegócio em seus aspectos econômicos. Foi feita previsão daevolução do custo de produção de carne bovina brasileira usando a predição de aquecimento global do IPCC. A metodologia consistiu de duas etapas: (i) o desenvolvimento de modelo fuzzy que estimou o risco de decréscimo da capacidade de pastagens (RP) em função das mudanças no índice pluviométrico total, na temperatura do ar e na extensão da estação de seca; e (ii) o desenvolvimento de um algoritmo para predição do decréscimo da produção em função de um modelo fuzzy de RP que resulte no impacto na produtividade bovina de corte e conseqüente aumento no custo de produção. Foram organizados os dados históricos de fatores ambientais dos municípios importante produção no Cerrado e um conjunto de funções Gaussianas fuzzy foi desenvolvido e três estimativas possíveis (otimista, média e negativa) foram consideradas. O decréscimo na produtividade do gado foi estimado usando as perdas de produção devido ao acréscimo da temperatura bem como da vulnerabilidade da capacidade de pastagem. O estabelecimento dos limites para o cenário do acréscimo do custo de produção usou o número de unidade animal por área de pastagem, a adoção de suplemento de grãos e o cenário de produção futura; e o resultado da função de saída apontou para uma variação do acréscimo do custo de produção de 80% (otimista) até 160% (pessimista). Sob o cenário otimista, o custo total da produção brasileira de carne bovina no Cerrado chega a US$2,88 kg-1, enquanto no cenário pessimista este custo pode atingir US$ 4,16 kg-1, o que pode comprometer a competitividade internacional do setor.010