Una unidad Fullwood Merlin AMS de la década de 1990, expuesta en el Deutsches Museum de Alemania
El ordeño automático es el ordeño de animales lecheros , especialmente de ganado lechero , sin mano de obra humana. Los sistemas de ordeño automático (AMS), también llamados sistemas de ordeño voluntario (VMS), se desarrollaron a finales del siglo XX. Han estado disponibles comercialmente desde principios de los años 1990. El núcleo de este tipo de sistemas que permite la automatización completa del proceso de ordeño es un tipo de robot agrícola . Por eso, el ordeño automatizado también se denomina ordeño robotizado . [1] Los sistemas comunes se basan en el uso de computadoras y software especial de gestión de rebaños . También se pueden utilizar para controlar el estado de salud de las vacas.
Ordeño automatizado
Una vaca y una máquina de ordeño : automatización parcial en comparación con el ordeño manualUna sala de ordeño rotativa : mayor eficiencia en comparación con las salas de ordeño estacionarias, pero aún requiere trabajo manual con máquinas de ordeño, etc.
Conceptos básicos: proceso de ordeño y horarios de ordeño
El proceso de ordeño es el conjunto de tareas dedicadas específicamente a extraer leche de un animal (en lugar del campo más amplio de la cría de animales lecheros ). Este proceso se puede dividir en varias subtareas: recoger los animales antes del ordeño, dirigirlos a la sala, inspeccionar y limpiar los pezones , colocar el equipo de ordeño en los pezones y, a menudo, masajear la parte posterior de la ubre para aliviar la leche retenida. , extracción de leche, retirada del equipo de ordeño y salida de los animales de la sala.
Mantener la producción de leche durante el período de lactancia (aproximadamente 300 días) requiere intervalos de ordeño constantes, generalmente dos veces al día y con un espaciamiento máximo entre ordeños. [2] De hecho, todas las actividades en la granja lechera deben programarse en torno al proceso de ordeño. Esta rutina de ordeño impone restricciones a la gestión del tiempo y a la vida personal de un agricultor individual , ya que el agricultor se compromete a ordeñar temprano en la mañana y en la tarde durante los siete días de la semana, independientemente de su salud personal, responsabilidades familiares o horarios sociales. Esta restricción de tiempo se agrava para los agricultores solitarios y las familias de agricultores si no se puede obtener mano de obra adicional de manera fácil o económica, y es un factor en la disminución de la producción lechera en pequeña escala. Se han investigado técnicas como el ordeño una vez al día y el ordeño voluntario (ver más abajo) para reducir estas limitaciones de tiempo.
El ordeño automático funciona mediante el uso de presión de vacío para extraer la leche de las vacas. Máquinas especializadas aplican un vacío constante a los pezones de la vaca, succionando suavemente la leche y transfiriéndola a un recipiente. Además, estas máquinas aplican periódicamente presión externa a todo el pezón, lo que ayuda a mantener una adecuada circulación sanguínea. [3]
Las tareas manuales finales que quedaron en el proceso de ordeño fueron la limpieza e inspección de los pezones y la fijación del equipo de ordeño (tazas de ordeño) a los pezones. La limpieza y colocación automática de las copas de ordeño es una tarea compleja que requiere una detección precisa de la posición de los pezones y un manipulador mecánico diestro. Estas tareas se han automatizado con éxito en el sistema de ordeño voluntario (VMS), o sistema de ordeño automático (AMS).
Sistemas de ordeño automático (AMS)
Una unidad Lely Astronaut AMS más antigua en funcionamiento (ordeño)
Desde la década de 1970, se han dedicado muchos esfuerzos de investigación a investigar métodos para aliviar las limitaciones de gestión del tiempo en la producción lechera convencional, lo que culminó con el desarrollo del sistema de ordeño voluntario automatizado. Hay un vídeo del desarrollo histórico del robot de ordeño en el Instituto de Investigación Silsoe.
El ordeño voluntario permite a la vaca decidir su propio tiempo e intervalo de ordeño, en lugar de ser ordeñada como parte de un grupo en horarios de ordeño establecidos. AMS requiere una automatización completa del proceso de ordeño, ya que la vaca puede elegir ser ordeñada en cualquier momento.
La unidad de ordeño comprende una máquina de ordeño , un sensor de posición de los pezones (generalmente un láser ), un brazo robótico para la aplicación y extracción automática de las pezoneras y un sistema de puerta para controlar el tráfico de vacas. Las vacas pueden alojarse permanentemente en un establo y pasar la mayor parte del tiempo descansando o alimentándose en el área del establo libre. Si las vacas también van a pastar, algunos fabricantes de AMS han recomendado el uso de una puerta de selección para permitir que solo las vacas que han sido ordeñadas salgan a los pastos exteriores.
Cuando la vaca elige ingresar a la unidad de ordeño (debido al alimento muy sabroso que encuentra en la caja de ordeño), un sensor de identificación de la vaca lee una etiqueta de identificación ( transpondedor ) en la vaca y pasa la identificación de la vaca al sistema de control. Si la vaca ha sido ordeñada demasiado recientemente, el sistema de puerta automática envía a la vaca fuera de la unidad. Si la vaca puede ser ordeñada, se realiza automáticamente la limpieza de los pezones, la aplicación de la copa de ordeño, el ordeño y la pulverización de los pezones. Como incentivo para asistir a la unidad de ordeño, es necesario alimentar a las vacas con piensos concentrados en la unidad de ordeño.
Diseño típico de puesto VMS ( diseño de tráfico forzado de vacas )
El granero puede disponerse de manera que sólo se pueda acceder a la zona de alimentación principal pasando por la unidad de ordeño. Este diseño se conoce como tráfico guiado de vacas . Alternativamente, el establo puede configurarse de manera que la vaca siempre tenga acceso a alimento, agua y un lugar cómodo para recostarse, y sólo esté motivada a visitar el sistema de ordeño por el alimento sabroso disponible allí. Esto se conoce como tráfico libre de vacas .
El núcleo innovador del sistema AMS es el manipulador robótico en la unidad de ordeño. Este brazo robótico automatiza las tareas de limpieza de pezones y accesorio de ordeño y elimina los elementos finales del trabajo manual del proceso de ordeño. El diseño cuidadoso del brazo robótico y los sensores y controles asociados permite un rendimiento sólido sin supervisión, de modo que el granjero solo debe asistir a las vacas para inspeccionar su condición y cuando una vaca no ha asistido para ordeñarla. [4]
La capacidad típica de un AMS es de 50 a 70 vacas por unidad de ordeño. [5] AMS generalmente logra frecuencias de ordeño entre 2 y 3 veces por día, por lo que una sola unidad de ordeño que maneja 60 vacas y ordeña cada vaca 3 veces por día tiene una capacidad de 7,5 vacas por hora. Esta baja capacidad es conveniente para un diseño de menor costo del brazo robótico y el sistema de control asociado, ya que hay una ventana de varios minutos disponible para cada vaca y no se requiere una operación de alta velocidad.
Las unidades AMS han estado disponibles comercialmente desde principios de la década de 1990 y han demostrado ser relativamente exitosas en la implementación del método de ordeño voluntario. Gran parte de la investigación y el desarrollo se han llevado a cabo en los Países Bajos . La mayoría de las explotaciones con AMS se encuentran en los Países Bajos y Dinamarca .
Una nueva variación del tema del ordeño robótico incluye un sistema de brazo robótico similar, pero junto con una plataforma giratoria, lo que mejora la cantidad de vacas que se pueden manejar por brazo robótico. [6] En Canadá se utiliza una variación móvil del ordeño robótico, adaptada a la configuración de puestos fijos (graneros con montantes). En esta configuración, el AMS viaja por la isla central del establo y se acerca a las vacas por detrás para ordeñarlas en sus establos.
Una ordeñadora portátil es un AMS sobre ruedas. Las máquinas de ordeño portátiles han ganado popularidad por su bajo costo de instalación y su capacidad de acercarlas a animales que no pueden llevarse al establo para ordeñar. [7] Sin embargo, dependen del trabajo manual para realizar el ordeño y pueden no ser adecuados como único método de ordeño en granjas grandes.
Ventajas
Una unidad AMS en funcionamiento (limpieza de pezones)
Eliminación de mano de obra : el granjero se libera del proceso de ordeño y del rígido cronograma asociado, y la mano de obra se dedica a la supervisión de los animales, la alimentación, etc.
Consistencia del ordeño : el proceso de ordeño es consistente para cada vaca y cada visita, y no está influenciado por las diferentes personas que ordeñan las vacas. Las cuatro tazas de ordeño separadas se retiran individualmente, lo que significa que un cuarto vacío no permanece unido mientras los otros tres están terminando, lo que resulta en un menor riesgo de lesiones. Los modelos más nuevos de ordeñadores automáticos pueden variar la tasa de pulsación y el nivel de vacío según el flujo de leche de cada cuarto.
Mayor frecuencia de ordeño : la frecuencia de ordeño puede aumentar a tres veces por día; sin embargo, normalmente se logra 2,5 veces por día. [8] Esto puede resultar en menos estrés en la ubre y mayor comodidad para la vaca, ya que en promedio se almacena menos leche. Una mayor frecuencia de ordeño aumenta la producción de leche por vaca; sin embargo, gran parte de este aumento es agua en lugar de sólidos. [ cita necesaria ]
Entorno percibido con menor estrés : existe la percepción de que los horarios de ordeño electivos reducen el estrés de las vacas.
Gestión del rebaño : el uso del control por computadora permite un mayor margen para la recopilación de datos. Estos datos permiten al agricultor mejorar la gestión mediante el análisis de las tendencias del rebaño, por ejemplo, la respuesta de la producción de leche a los cambios en los piensos. También se pueden examinar los historiales individuales de las vacas y establecer alertas para advertir al granjero sobre cambios inusuales que indiquen enfermedades o lesiones. La recopilación de información proporciona un valor añadido para AMS; sin embargo, la interpretación y el uso correctos de dicha información dependen en gran medida de las habilidades del usuario o de la precisión de los algoritmos informáticos para crear informes de atención.
Consideraciones y desventajas
Costo inicial más alto : los sistemas AMS costaban aproximadamente 120.000 € ($190.524) por unidad de ordeño en 2003 (suponiendo que ya haya espacio disponible en el granero para alojamiento en establos sueltos). Los costos de equipo disminuyeron de $175,000 para el primer puesto a $158,000. Los costos de equipo disminuyeron de $10,000/puesto para una sala de doble seis a $9000/puesto para una sala de doble diez con un costo de $1200/puesto para el ordeño por tubería. El costo inicial de la sala se incrementó $5000/puesto para representar una sala de alto costo. [9] Si es económicamente beneficioso invertir en un AMS en lugar de una sala de ordeño convencional depende de los costos de construcción, las inversiones en el sistema de ordeño y los costos de mano de obra. Además de los costos de mano de obra, también se debe tener en cuenta la disponibilidad de mano de obra. En general, un AMS es económicamente beneficioso para las granjas de menor escala, y las lecherías grandes generalmente pueden operar de manera más económica con una sala de ordeño.
Aumento de los costos de electricidad para operar los robots, pero esto puede ser compensado con creces por la reducción de la mano de obra.
Mayor complejidad : si bien la complejidad del equipo es una parte necesaria del avance tecnológico, la mayor complejidad de la unidad de ordeño AMS en comparación con los sistemas convencionales aumenta la dependencia de los servicios de mantenimiento del fabricante y posiblemente aumenta los costos operativos. El agricultor está expuesto en caso de una falla total del sistema, dependiendo de la pronta respuesta del proveedor de servicios. En la práctica, los sistemas AMS han demostrado ser sólidos y los fabricantes ofrecen buenas redes de servicios. Dado que todas las vacas lecheras deben visitar el AMS de forma voluntaria, el sistema requiere una alta calidad de gestión. El sistema también prevé un lugar central para el ordenador en las rutinas de trabajo diarias.
Difícil de aplicar en sistemas de pastoreo : como se requiere una presencia animal continua para una utilización óptima de la unidad AMS, AMS funciona mejor en sistemas de pastoreo cero, en los que la vaca se aloja en el interior durante la mayor parte del período de lactancia. El pastoreo cero es adecuado para zonas (por ejemplo, los Países Bajos) donde la tierra es un bien escaso, ya que se puede dedicar el máximo de tierra a la producción de piensos que luego el agricultor recoge y lleva a los animales en el establo. En los sistemas de pastoreo, las vacas pastan en los campos y deben caminar hasta la sala de ordeño. Se ha descubierto que puede resultar complicado lograr que las vacas mantengan una alta frecuencia de ordeño si la distancia a recorrer entre el pasto y la unidad de ordeño es demasiado grande. Sin embargo, se ha demostrado que mantener la producción en los pastos es posible, entre otros, en el proyecto AUTOGRASSMILK. [10] Actualmente hay proyectos de investigación en las instalaciones de Dexcel en Nueva Zelanda , el sitio FutureDairy de la Universidad de Sydney , la Estación Biológica Kellogg de la Universidad Estatal de Michigan y el centro de investigación Lövsta Livestock Research Center de la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas , donde se cría ganado. están en pasto y son ordeñadas por AMS.
Baja calidad de la leche : con el ordeño automático, aumenta la cantidad de esporas anaeróbicas, el punto de congelación y la frecuencia de fallas en la calidad de la leche casi se duplica, lo que refleja plenamente la calidad de la leche causada por el ordeño automático. Aunque la máquina de ordeño automática limpia los pezones de la vaca y prueba la leche preexprimida, todavía existe el fenómeno de que la leche infectada no se transfiere, el dispositivo en sí también carece de limpieza y la leche no se manipula adecuadamente. Esta situación también se confirmó en 2002 cuando se investigaron cerca de 98 granjas en Dinamarca con sistemas de ordeño automático. [11] El recuento total de bacterias en la leche a granel (BMTBC) y el recuento de células somáticas (BMSCC) también se ven afectados por el ordeño automático. Estos dos conteos fueron estudiados al introducir un sistema de ordeño automático a vacas que anteriormente eran ordeñadas de manera convencional. Se encontró que BMSCC no aumentó significativamente entre la instalación previa y posterior a AMS, pero se encontró que BMTBC aumentó significativamente en los primeros tres meses pero luego volvió a los niveles normales. Se encontró que BMSCC mejoró significativamente en el tercer año con respecto al nivel previo a la introducción. [12]
Posible aumento del estrés para algunas vacas – Las vacas son animales sociales y se ha descubierto que debido al dominio de algunas vacas, otras se verán obligadas a ordeñar sólo por la noche. [ cita necesaria ] Tal comportamiento es inconsistente con la percepción de que AMS reduce el estrés al permitir la "libre elección" del tiempo de ordeño.
Disminución del contacto entre el granjero y el rebaño : una cría de animales eficaz requiere que el granjero sea plenamente consciente de la condición del rebaño. En el ordeño convencional, se observa a las vacas antes de colocar el equipo de ordeño, y las vacas enfermas o lesionadas pueden ser designadas para recibir atención. El ordeño automático reduce el tiempo que el granjero tiene un contacto tan cercano con el animal, con la posibilidad de que la enfermedad pase desapercibida durante períodos más largos y que tanto la calidad de la leche como el bienestar de la vaca se vean afectados. En la práctica, los sensores de calidad de la leche en la unidad de ordeño intentan detectar cambios en la leche debidos a infecciones, y los ganaderos inspeccionan el rebaño con frecuencia. (Los granjeros todavía necesitan proporcionar ropa de cama para las vacas, brindar servicios de salud reproductiva, cuidar las pezuñas , alimentarlas y ocasionalmente reparar partes del establo). Sin embargo, esta preocupación ha significado que los granjeros todavía estén atados a un horario de siete días. Los sistemas de ordeño automáticos modernos intentan rectificar este problema recopilando datos que no estarían disponibles en muchos sistemas convencionales, incluida la temperatura de la leche, la conductividad de la leche, el color de la leche, incluido el escaneo infrarrojo, el cambio en la velocidad de ordeño, el cambio en el tiempo de ordeño o la bajada de la leche por cuarto, el tiempo de ordeño de la vaca. peso, actividad de la vaca (movimientos), tiempo dedicado a rumiar, etc.
Dependencia de la empresa de robótica : el mantenimiento requiere mucho más tiempo y puede poner al agricultor en mayor riesgo. Por ejemplo, una granja en Estonia informó pérdidas de más de 1 millón de euros, cuando los robots de BouMatic Robotics funcionaron por debajo de los estándares prometidos y la empresa no proporcionó mantenimiento. [13]
SAC (Dinamarca), compró el fabricante holandés del Galaxy Robot AMS en 2005 y lo vende bajo las marcas SAC RDS Futureline MARK II , Insentec Galaxy Starline , BouMatic's ProFlex.
BoumaticRobotics (NL), MR-S1 , MR-D1
Prompt Softech (Ahmedabad, India) Fabricante de sistemas automáticos de recolección de leche.
ADF Milking (Reino Unido), fabricante del sistema automático de inmersión y lavado.
JSC Mototecha Lituania, fabricante de sistemas móviles para salas de ordeño.
^ "Rendimiento de leche y duración de la lactancia en ganado tropical". www.fao.org . Consultado el 31 de mayo de 2023 .
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^ "Perfil del dispositivo: sistema de ordeño voluntario DeLaval". LinuxDevices.com. 2005-10-21. Archivado desde el original el 14 de febrero de 2009.
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^ Lessire, Françoise (31 de mayo de 2023). "Efecto del intervalo mínimo de ordeño sobre el tráfico y la producción de leche de vacas ordeñadas por un sistema de ordeño automático basado en pastos". Animales . 12 (10): 1281. doi : 10.3390/ani12101281 . PMC 9138149 . PMID 35625127.
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Referencias
proyecto de la UE; Ordeño automático
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Millar, KM, (2000), "Respeto por la autonomía animal en el análisis bioético: el caso de los sistemas de ordeño automático (AMS)", Revista de ética agrícola y ambiental , Springer, Países Bajos, vol. 12, núm. 1, págs. 41–50
Rossing, W. y Hogewerf, PH, (1997), “Estado del arte de los sistemas de ordeño automático”, Computadoras y electrónica en la agricultura , vol. 17, págs. 1-17
Schukken, YH, Hogeveen H. y Smink, BJ, (1999), "Ordeño robótico y calidad de la leche, experiencias de los Países Bajos", Actas de la reunión regional del Consejo Nacional de Mastitis de 1999 , págs. 64–69 [1]
enlaces externos
Wikimedia Commons tiene medios relacionados con los sistemas de ordeño automático .
El primer prototipo de robot de ordeño y una moderna unidad AMS en funcionamiento en YouTube (comentario en frisón )
Fabricantes de máquinas de ordeño
Doug Reinemann (18 de julio de 2018). "Máquinas de ordeño: los primeros 100 años". pbswisconsin.org . Consultado el 10 de junio de 2021 .
