Years MB 900*96 19-25/4

I+D+i

Ganadería de precisión: nuevas estrategias en el diseño de instalaciones porcinas

Ganadería de precisión: nuevas estrategias en el diseño de instalaciones porcinas

El concepto ‘ganadería de precisión’ hace referencia a la utilización de herramientas digitales para optimizar el proceso productivo evitando despilfarro de recursos. Por poner un ejemplo, alimentar a los animales de forma individualizada según sus necesidades mejora el uso de nutrientes en la dieta, reduciendo el coste de producción y su impacto ambiental.

G. Blanco, V. Sancho, J. Cartanyà, D. Babot. Grupo de Gestión Porcina. Universidad de Lleida. Realizado con el soporte de RIS3CAT PECT Porcí Eficient. Cofinanciado con fondos FEDER.

En términos generales, la ganadería de precisión permite aumentar la cantidad y calidad de producto final reduciendo el consumo de pienso, agua, energía, medicamentos y tiempo de trabajo.

Los métodos que utiliza se basan en el internet de las cosas (IoT) y diferentes tipos de sensores (de contacto, ópticos, térmicos, de humedad, magnéticos, de infrarrojos, de pesado, de proximidad, de velocidad, de sonido, de color…).

Los sensores reciben información que llega del exterior y la convierten en un impulso eléctrico, normalmente digital, que puede ser analizado y procesado por una unidad de control del sistema.

Estos datos son utilizados para crear informes que nos ayudan a tomar decisiones, pudiendo también las unidades de control tomar decisiones por sí mismas de acuerdo con la información que reciben: pueden elegir diferentes curvas de alimentación, abrir o cerrar la caldera de calefacción, aumentar o reducir el caudal de ventilación, abrir o cerrar una puerta, etc. Para conseguirlo disponen de actuadores, que son elementos que ejecutan sus órdenes; pueden ser eléctricos, mecánicos, hidráulicos o neumáticos.

La tecnología da un paso más con la robótica, equipos programables capaces de realizar múltiples tareas y decidir cuál es el trabajo que deben realizar en cada momento en función de la información que reciben de su entorno. En la producción porcina ganan terreno en procesos como la alimentación, ventilación, calefacción, selección y triado de animales.

En avicultura, que llevan más tiempo desarrollando estos sistemas, existen ya robots que, además de controlar las condiciones ambientales de la granja, realizan parte del trabajo del granjero, como el control de la calidad de la cama, el control y retirada de bajas y el control del estado sanitario de los animales, gracias a sensores que recogen información de la forma de piar, la temperatura corporal, la forma de distribuirse por la superficie de la nave, el color de las heces…

La ganadería de precisión afecta a la forma de producir, aumentando la competitividad de granjas y cadenas agroalimentarias al disminuir costes relacionados con el consumo de alimento, agua, energía, transporte, homogeneidad de pesos en matadero, medicamentos y tiempo de trabajo.

Los ganaderos deben formarse para tener conocimientos en la aplicación de las TIC (Tecnologías de la Información y Comunicación) y esta inercia innovadora obliga a la industria de servicios ganaderos a adaptarse a la nueva realidad, aprovechando las oportunidades que ofrece (industria de sensores, TIC, control integral de procesos).

Las empresas alimentarias se benefician al mejorar la trazabilidad de sus productos y optimizar la logística. Aumenta la seguridad de los alimentos al aumentar la bioseguridad y la vigilancia sanitaria. Disminuye el impacto ambiental de las actividades ganaderas al disponer de datos de emisiones de amoniaco, dióxido de carbono, óxido nitroso, metano y compuestos orgánicos volátiles, tanto en edificios cerrados de la granja, como en balsas de purines y aplicación al campo, permitiendo implementar medidas para su reducción.

La tecnología aplicada a la ganadería crea, además, nuevas oportunidades de negocio y puestos de trabajo altamente cualificados en el mundo rural. Las grandes empresas ganaderas deben incorporar a sus plantillas profesionales que estén capacitados para extraer información útil de los datos que obtienen de sus equipos tecnológicos y sensores; para ello, deben realizar una amplia gama de funciones que incluyen la minería de datos (descubrir patrones en grandes volúmenes de datos), obtención y/o recuperación de datos, procesado, estudio avanzado y visualización.

El análisis avanzado de los datos requiere de la utilización de métodos estadísticos y conocimientos de aprendizaje automático o Machine Learning. Esto último hace necesario también saber programar, conocer el funcionamiento de cada algoritmo y la funcionalidad básica de lenguajes como Python o R. Necesitan tener igualmente conocimientos del entorno Big data como Hadoop.

Tecnologías existentes en el ámbito de la producción porcina

Existen a disposición del productor una amplia gama de equipos y sensores:

Control de la bioseguridad interna de la granja a tiempo real. Mediante dispositivos de movimiento o sensores de presencia, que detectan el movimiento físico, se puede monitorizar el recorrido de los trabajadores en su jornada laboral. Según el estatus sanitario de cada una de las instalaciones se categorizan las zonas de la granja y se establecen los recorridos que minimicen el riesgo de transmisión de enfermedades.

Red inteligente de agua. Las tecnologías de datos para el agua recogen información de aprovisionamiento, distribución, puntos finales de consumo y tuberías internas. Como otros ecosistemas de datos, consta de sensores, contadores electrónicos, control remoto, recopilación y comunicación de datos, gestión, visualización y análisis.

Termografía con smartphone y App. Se trata de aplicaciones para detectar cambios de temperatura en los animales; para ello utilizan cámaras termográficas compatibles con el teléfono móvil que permiten detectar fiebre e hipotermias. Pueden registrar y generar una base de datos.

Medidores electrónicos del volumen de purín. Utilizan sensores de ultrasonidos (vibración mecánica con frecuencia aproximada de 16 kHz) capaces de medir el nivel de líquidos. Las lecturas se pueden consultar en una plataforma web desde cualquier dispositivo con conexión a internet. El sensor envía paquetes de ultrasonidos que rebotan en la superficie objetivo y vuelven a un transductor. Se mide el tiempo en milisegundos que necesita el sonido para ir y volver, y se convierte en unidades de distancia.

Medidores electrónicos del volumen de pienso en los silos. Basados en diferentes tecnologías: láser, ultrasonidos y microondas (ondas electromagnéticas con frecuencias entre 300 MHz y 300 GHz) pueden medir sin contacto el volumen de materiales sólidos. Estos sensores se colocan en la parte superior del silo o sobre un soporte por encima del material a medir.

Pesado de los silos. Existen diferentes tecnologías, como las células de carga, que son transductores que convierten la fuerza mecánica que se ejerce sobre ellas en una señal eléctrica medible. Existen diferentes células de carga dependiendo de la señal de salida generada: hidráulica, neumática, eléctrica, o por la forma de detectar el peso: flexión, cizalladura, compresión, tensión.

Otra de las tecnologías utiliza semiconductores que miden la deformación del silo, unidos por un elemento cerámico a un transductor de medición de deformación; este tipo de sensor mide la variación de la masa de pienso por los cambios detectados al llenar o vaciar un silo (la estructura de soporte sufre cambios de compresión, deformación o cizallamiento); la principal diferencia de uso respecto a las células de carga es que se coloca en las estructuras de soporte y no en la base.

Peso vivo por imagen. Se trata de un sistema con cámaras 3D que puede controlar el crecimiento de los cerdos de engorde. Las cámaras, situadas encima de los corrales, hacen un escaneado de los animales y determinan el peso medio, el crecimiento diario y la uniformidad del grupo.

Sistemas de videovigilancia. Los equipos de cámaras de vigilancia se utilizan para el control de los animales. Estos equipos pueden almacenar imágenes y también ofrecerlas en tiempo real desde un acceso remoto.

Biosensores para monitorizar el estado sanitario en tiempo real: acelerómetros, sensores PPG (fotopletismográficos) y sensores de temperatura. Los primeros días después de una infección existen alteraciones difíciles de detectar por observación directa. Se monitoriza la temperatura corporal, la frecuencia cardiaca y los movimientos individuales. Casi todas las enfermedades tienen en común los estados febriles, las alteraciones en el ritmo cardiaco y la ralentización de movimientos.

Estos sensores se colocan en las orejas del cerdo, enviando por radiofrecuencia a un ordenador los datos obtenidos, estableciéndose alertas cuando se superan determinados umbrales preestablecidos. Se trata de un método menos invasivo que la extracción de sangre ylos resultados se reciben en tiempo real.

Sensores para el control integral de la calidad del aire. Los gases que disminuyen la calidad ambiental de una granja porcina son el amoniaco, dióxido de carbono y compuestos orgánicos volátiles; además, debemos tener en cuenta la concentración de partículas.

En cerdos de transición y cebo, concentraciones elevadas de estos gases durante prolongados periodos de tiempo reducen el crecimiento diario, el consumo de pienso y la uniformidad del grupo, aumentando el consumo de agua, mientras que en cerdas reproductoras afecta negativamente, además, a la fertilidad y prolificidad.

Los datos recogidos en continuo y en tiempo real permiten hacer un seguimiento de las condiciones ambientales las 24 horas del día. Los ordenadores de granja para la gestión de la climatización la monitorizan y ajustan de forma automática en función de diversos parámetros, pudiéndose gestionar desde un lugar fijo o mediante control remoto con una tablet o smartphone.

Anemómetros electrónicos. Estos anemómetros se instalan en las chimeneas de extracción, haciendo lecturas en continuo y almacenando datos. Uno de los problemas con los que nos encontramos a la hora de ventilar o conocer las emisiones de gases es la determinación del caudal de aire que expulsamos al exterior. Cambios en la presión atmosférica, en la integridad de las aspas del ventilador, en la calidad de la señal eléctrica, en la calidad del potenciómetro y, en el caso de la ventilación natural, en el gradiente de temperaturas entre el interior y el exterior o la presión ejercida por el viento, hacen que la estimación del caudal sea compleja e inexacta, por encima o por debajo del caudal real, con consecuencias en el bienestar animal y las emisiones. La utilización de estos anemómetros permite reducir errores de ventilación.

Realidad virtual o aumentada. Permite crear simulaciones en las que el usuario puede manipular objetos e interactuar con el ambiente. Puede utilizarse en talleres de formación del personal antes de entrar en contacto con los animales. Permite también añadir información digital a elementos físicos del entorno, imágenes u objetos, facilitando las tareas de observación y control rutinarias. Se trabaja con gafas de realidad virtual.

Sistemas de registro de ruido. Los decibelímetros pueden registrar en continuo el nivel de ruido. El ruido es un factor de estrés que afecta al bienestar de los animales.

Regulación automática de la luz. Se utilizan interruptores que abren o cierran un contacto a horas predeterminadas o de acuerdo con el calendario astronómico que tienen en su memoria. Se pueden programar vía smartphone. Aunque no hay mucha literatura publicada respecto a la influencia de las horas de luz en la productividad de los cerdos, sí existe un efecto constatado en la fertilidad de las reproductoras.

Monitorización del consumo individual de pienso en cerdas. El control del consumo de pienso nos permite ser más efectivos en el control de la condición corporal de las reproductoras, esencial para mantener los objetivos de productividad. Existen dosificadores electrónicos para maternidad y gestación y estaciones electrónicas de alimentación con mayor o menor complejidad tecnológica. El ordenador y el regulador electrónico individual avisan en tiempo real cuando una cerda consume por debajo de lo esperado, permitiendo su rápida identificación. La alimentación líquida, al igual que los sistemas anteriores, permite programar a través de un software el número de tomas diarias y la curva de consumo de pienso.

Monitorización del consumo de pienso en transición y engorde. Existen sistemas de alimentación multifase que permiten adaptar la alimentación en función de la edad y tipos de pienso. En estos sistemas se prepara la mezcla de pienso previa a su distribución en los comederos, variando de forma automática a medida que los animales van creciendo.

Robots de alimentación. Se han diseñado para individualizar la administración de pienso según las necesidades de cada animal. El robot identifica y pesa el animal, dosificando in situ el pienso o una mezcla de piensos según edad y percentil de crecimiento.

La ventaja de estos sistemas no sólo está en la reducción de excedentes de determinados nutrientes, sino en su capacidad para recoger y almacenar datos individualizados de consumo y crecimiento de forma continua, permitiendo disponer de información que utilizaremos para perfeccionar curvas de alimentación, composición de piensos, y detectar problemas mucho antes de que sean evidentes, como enfermedades latentes, subclínicas y problemas de adaptación.

Ordenadores centralizados. Toda la información procedente de sensores, robots y sistemas automatizados, aunque pertenezcan a diferentes tecnologías, puede centralizarse en un PC, con posibilidad de acceder de forma remota a la información, programas y sistemas de control (desde el ordenador de casa, smartphone o tablet)

Para consultar las referencias bibliográficas puede escribir a mundoganadero@eumedia.es