ZAZ 5817 Projeto de Instalações Zootécnicas Assistido por Computador

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1 Disciplina : PG/2013 ZAZ 5817 Projeto de Instalações Zootécnicas Assistido por Computador Aula: Princípios de Bioclimatologia Docente: Luciane S. Martello 22 de outubro de 2013

2 Sumário Importância da produção de ruminantes Princípios da ambiência para Ruminantes Principais características relacionadas com termorregulação Como monitorar características para avaliação do conforto térmico Como amenizar o estresse térmico de ruminantes.

3 Importância da produção de ruminantes Bovinocultura no Brasil: Tamanho do rebanho: 160 a 205 milhões de cabeças (IBGE/BigmaConsult./2009) Fonte:Sergio de Zen e Mariane Crespolini dos Santos/2013

4 Importância da produção de ruminantes Conhecimento do tamanho do rebanho: possibilita estabelecer estratégias comerciais para empresas. estimar número de animais em cada categoria Fonte: Greenpeace/2012 Taxa de desfrute: quantidade abatida sobre o total do rebanho brasileiro 19% em média = 38 milhões de bovinos abatidos ao ano. Fonte: José Luiz Alves Neto / Rural Centro

5 Importância da produção de ruminantes Bovinos confinados em 2012: 4 MILHÕES Bovinos confinados em 2002: 400 mil Fonte: (Neto, JLA / Rural Centro, 2012) Fonte: ASSOCON/MS

6 Importância da produção de ruminantes Fonte Sinuelo agropecuária

7 Importância da produção de ruminantes Mega leilão Cuiabá/MS maio mil animais Geração de 200 empregos diretos e 1000 temporários Movimentação de recursos: R$ 40 milhões

8 Importância da produção de ruminantes Fonte: MT AGRONEWS

9 Fonte: Sinuelo Agropecuária

10 Importância da produção de ruminantes Previsão de produção em 2013: 35 bilhões de litros de leite. Média produção brasileira: 1500 litros/vacas/ano Rebanho: 23 milhões (aprox.) Média de consumo per capta: 178 litros/hab/ano Se aumentarmos para 200l/hab/ano 40 bilhões de litros como conseguir esse aumento 5 bilhões? Aumentando rebanho? = 3 bilhões vacas Aumentando produtividade? = 1,4 bilhões vacas

11 Importância da produção de ruminantes Qualquer que seja a estratégia: demanda por tecnologia monitoramento do ambiente e do animal expertise na produção em grande escala

12 Importância da Ambiência Animal Necessidades: Melhorar ambiente de criação Monitorar o ambiente e os animais Atuar no ambiente e no manejo dos animais

13 Tipologia da construção e lay out para instalação dos equipamentos. Importância da Ambiência Animal

14 Importância da Ambiência Animal Desenvolvimento de sistemas complexos de ambiência

15 Importância da Ambiência Animal Monitorar o ambiente: aplicação e desenvolvimento de sensores para micro e macroambiente tempo real

16 Importância da Ambiência Animal Colares com sensor ruminação e temperatura corporal avalia conforto, estresse auxílio para correto manejo ambiental.

17 Importância da Ambiência Animal Monitoramento de batimentos cardíacos + pedômetros características importantes para diagnóstico de conforto térmico

18 Princípios da ambiência para Ruminantes Há 500 anos bovinos introduzidos no Brasil serviam para couro, carne e trabalho. Ambientes disponíveis Temperaturas do ar Umidade relativa do ar Agentes patogênicos diferentes Alimentação inadequada Tamanho corporal Produção (de leite, carne, trabalho) ganho de peso

19 Princípios da ambiência para Ruminantes Século XIX Revolução Industrial na Europa Impacto na exploração pecuária Priorizou-se a produtividade individual Reflexos no Brasil Importação de animais zootecnicamente melhorados da Europa

20 Princípios da ambiência para Ruminantes

21 Princípios da ambiência para Ruminantes Estudos direcionados a uma nova ciência: Climatologia Zootécnica (Villares, 1940) ou, Bioclimatologia (Findlay, 1950) Estudo de fenômenos associados com as relações energéticas entre os animais e o ambiente climático, proporcionando informações para o melhoramento genético, o aperfeiçoamento do manejo, a otimização da alimentação, a maximização da produção e o bem-estar animal. Princípios da Bioclimatologia devem ser utilizados para a concepção dos sistemas de criação.

22 Princípios da ambiência para Animais de produção Mecanismos de transferência de energia térmica Radiação Condução Convecção Evaporação Ambiente Radiação solar Vento Umidade do ar Temperatura do ar, entre outras Fisiologia animal Termorregulação Características adaptativas Comportamento

23 Princípios da ambiência Condições ideais do ambiente dependem: tipo de animal finalidade do rebanho sistema de manejo Zona termoneutra Limite de tolerância ao calor Zona tolerância ao frio A Zona de tolerância ao calor Limite de tolerância ao frio TCMin TCMáx. Temp. do ar

24 Princípios da ambiência Zona de conforto térmico Quadro 1 Zona de conforto térmico para diferentes espécies Animal Categtoria Limite mínimo (Tbs o C) Limite máximo (Tbs o C) Aves (Tinoco, 2001) Gado leite (Nääs, 1989) Gado de corte (Nääs, 1989) Cabras (Nääs, 1989) Ovelhas (Nääs, 1989) 1 7 dias Adultas lactante lactante 4 30 lactante 4 24

25 Princípios da ambiência Efeitos do ambiente tropical sobre a reprodução: elevadas temperaturas. Redução das taxas de concepção Temperatura máxima no dia posterior à inseminação está negativamente associada à taxa de concepção. Redução das horas do período de manifestação do cio. Atenuação dos sintomas de cio. Compromete a qualidade do folículo em desenvolvimento. Morte do embrião nas fases iniciais da gestação ( Tra.uterina).

26 Princípios da ambiência Efeitos do ambiente tropical sobre o consumo de alimentos e água De modo geral os ruminantes sob estresse de calor tendem a reduzir a ingestão de forragem volumosa em relação à de concentrados. (Bhattacharya & Hussain, 1974; Forbes, 1986). Em ovinos a temperatura acima de 24 o C tem influência sobre a ingestão de volumosos e de concentrados. (Paranhos da Costa et al., 1992)

27 Princípios da ambiência Efeitos do ambiente sobre a produção de leite Autor Tratamento Produção de leite (kg/dia) PINHEIRO et al. (2001) Sem resfriamento evaporativo 10,7 Com resfriamento evaporativo 12,5 (+16,8) NÄÄS & ARCARO (2001) BRAY et al. (1994) Sombra com tela 18,2 Sombra + ventilador 19,1 (+5%) Sombra + ventilador + aspersor 20,5 (+12,6%) Sem climatização 24,0 Com aspersor +ventilador 26,7 (+11,2%)

28 Princípios da ambiência Indicativos de conforto Termorregulação Produção Comportamento Índice de conforto Ajustes circulatórios Sudação Freqüência respiratória Temperatura retal Temperatura de pele Freqüência cardíaca Produção de leite Gordura no leite Ganho de peso Atividade Localização Postura Variáveis ambientais Respostas fisiológicas Nível de atividade

29 Princípios da ambiência para Ruminantes

30 Principais características da termorregulação Calor Araújo, A.A.

31 Perda de calor Efeitos do estresse Fluxo de calor entre o organismo e o ambiente utiliza 4 vias básicas: condução, convecção, radiação e evaporação. > Ação em TBS mais amenas: 75% das perdas de calor > Ação em TBS mais elevadas: 80% das perdas de calor Necessitam de gradiente térmico (Temp. corporal Temp. ambiente) Necessitam de gradiente de pressão de vapor (dependente da Umidade relativa)

32 Principais características da termorregulação Processos de dissipação de calor: condução, convecção e radiação. Dependentes do gradiente de temperatura Temperatura do ar redução no gradiente Dissipação de calor menos eficiente Com o aumento da temperatura ambiente = perda por evaporação Comprometida em ambiente de UR

33 Principais características da termorregulação Termólise Via Não-Evaporativa: todas as espécies Temperatura ambiente é menor que a temp. pele Via Evaporativa: ofego termolítico e sudação Usam as 2 vias evaporativas: Bovinos, caprinos, bubalinos Equinos (mais sudação) Apenas ofego: Ovinos, aves, suínos, cães

34 Principais características da termorregulação Homeotermia Manutenção da homeotermia é prioridade para os animais de produção impera sobre as funções produtivas (Coppock e West, 1986) Respostas ao estresse térmico atividade dos mecanismos de perda de calor atividade de produção de calor

35 Principais características da termorregulação Efeitos Fisiológicos do Estresse Calórico Mudanças fisiológicas ocorrem com o estresse calórico: resposta para a redução do consumo de nutrientes resultantes de um esforço do animal Neurônios sensíveis à temperatura informam hipotálamo Ordenam Mudanças fisiológicas, anatômicas ou comportamentais Manutenção do equilíbrio térmico O fluxo sangüíneo é transferido para os tecidos periféricos com propósitos de resfriamento alteram o metabolismo de nutrientes e produção de leite e carne.

36 Principais características da termorregulação Primeira resposta da termorregulação ao estresse térmico Termólise condução

37 Efeitos Fisiológicos do Estresse Calórico Sudação Estímulo do suor termorregulatório temperatura do SNC Estimulação de receptores de calor da pele Termólise por evaporação

38 Efeitos Fisiológicos do Estresse Calórico Freqüência respiratória Estímulo do freqüência respiratória temperatura do SNC Estimulação de receptores de calor da pele Termólise por evaporação Primeiro sinal visível de estresse

39 Efeitos Fisiológicos do Estresse Calórico Freqüência respiratória Importante conhecer o Limite critico de FR de cada espécie animal HAHN et al. (1997) Ausência de estresse ou estresse mínimo Vaca holandesa Até 60 mov.min -1

40 Efeitos Fisiológicos do Estresse Calórico Freqüência respiratória

41 Efeitos Fisiológicos do Estresse Calórico Temperatura corporal Varia conforme idade sexo hora do dia temperatura ambiental exercício alimentação ingestão de água

42 Efeitos Fisiológicos do Estresse Calórico Temperatura corporal equilíbrio entre o ganho e a perda de calor do corpo índice de adaptabilidade fisiológica. Autor Animais Temperatura retal (ºC) BACCARI et al. (1984) Vaca holandesa (10kg/dia) 37,8 39,7 SILVA (2000) Taurinos (adultos) 37,5 39,3

43 Efeitos Fisiológicos do Estresse Calórico Ingestão de alimentos x Produção de leite. Estresse térmico Freqüência respiratória Redução produção Atividade trato gastrintestinal Consumo Taxa Passagem do alimento no rúmen (McDOWELL, 1987)

44 Efeitos Fisiológicos do Estresse Calórico Comportamento animal Animais são altamente discriminatórios ao ambiente Necessário observar as reações dos animais ao ambiente....escutar o que as vacas estão falando

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52 Efeitos Fisiológicos do Estresse Calórico Freqüência respiratória Temp. retal Sudação ingestão de MS (forragem) SOMBRA ingestão de água -Produção de leite e % gordura - Produção de carne

53 Como minimizar os efeitos do estresse térmico? 3 maneiras de amenizar o estresse calórico: Raças tolerantes ao calor ( desenvolvimento genético e conhecimento das características envolvidas na termorregulação) Aperfeiçoamento do manejo nutricional Modificação física do ambiente

54 Raças leiteiras Opções de raças e cruzamentos: Holandesa Raças européias especializadas Pardo-Suíça Jersey Guernsey Ayrshire Raças européias dupla-aptidão Simental Dinarquesa Red Pool Raças Zebu leiteira Gir Guzerá Vacas mestiças Cruzamento entre zebu e europeu

55 Escolha da raça depende: Localização da propriedade clima, topografia e tamanho da área Preferência do produtor habilidade Sistema de produção a ser adotado Considera o nível de produção dos animais e as práticas de manejo da propriedade. Alta produção: acima 6.000kg/lactação Média produção: entre 2.800kg a 5.500kg Baixa produção: abaixo de 2.800Kg Alta produção: animais especializados Média produção: animais mestiços (3/4) Holandês x (1/4) Zebu Baixa produção: animais cruzados Europeu x Zebu (girolando)

56 Raças especializadas x raças mais tolerantes

57 Raças Corte

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59 Como diagnosticar o ambiente das instalações? I -Análise do macroclima da região II -Análise do microclima da região Modificação física do ambiente III - Caracterizar o ambiente adequado quanto ao tipo do animal Conhecer as necessidades do animal Analisar a instalação estruturas (cobertura, piso, paredes) dimensões (pé-direito, baias, area de descanso) aberturas (janelas, lanternin) IV Analisar os recursos naturais disponíveis V - Recursos artificiais disponíveis e viáveis VI - Recursos humanos VII Avaliar o conjunto de informações.

60 Modificação física do ambiente

61 Modificação física do ambiente

62 Modificação física do ambiente

63 Modificação física do ambiente

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65 Equipamentos para medir dados ambientais: Temperatura de bulbo seco (temperatura do ar): - datalogger (automaticamente) -termômetro de máxima e mínima Radiação solar (temperatura de globo): - termômetro de globo negro Modificação física do ambiente Umidade relativa do ar: - termohigrômetro (manual) - datalogger (automaticamente) Vento: - Anemômetro portátil (m/s) - Anemômetro de fluxo contínuo (km)

66 Modificação física do ambiente Índices de conforto térmico Conceito: São índices que quantificam em uma única variável o estresse térmico sofrido pelos animais através das condições meteorológicas existentes em certa situação. Quais são? Índice de temperatura e umidade (ITU ou THI) mais utilizado THI = Ts + 0,36To + 41,2 onde: Ts = temperatura de bulbo seco ( C); To = temperatura do ponto de orvalho ( C).

67 Índice de globo negro e umidade (ITGU ou BGHI) Desenvolvido por BUFFINGTON et al. (1981) como um índice de conforto térmico para vacas leiteiras expostas a ambientes com radiação solar direta e indireta: BGHI = Tg + 0,36To + 41,5 onde: Tg = temperatura do termômetro de globo negro ( C); To = temperatura do ponto de orvalho ( C). Modificação física do ambiente

68 Modificação física do ambiente Índice de temperatura equivalente (ETI) Apresentado por BAÊTA et al. (1987), combina temperatura, umidade e velocidade do ar e se aplica para animais alojados. ETI= 27,88-0,456t + 0, t 2-0,4905h + 0,00088 h 2 + 1,1507v - 0, v 2 + 0,019876t (h) - 0, t (v), onde: t = temperatura do ar, em graus Celsius h = umidade relativa do ar, em % v = velocidade do ar em m/s

69 Índice de temperatura Equivalente (ETI) (ajustado por Laloni, 1996) Modificação física do ambiente ETI = 29, ,11519Ts + 0,00059U 0,30525Vv, onde: Ts = temperatura do ar (bulbo seco), em C; U = umidade relativa do ar, em %; Vv = velocidade do vento, (m/s).

70 Qual utilizar? A escolha deve ser relacionada de acordo com as condições ambientais, atividade desenvolvida pelo animal, nível de produção e pela maior ou menor importância de um ou outro aspecto do conforto.

71 As condições ideais do ambiente dependem: tipo de animal finalidade do rebanho sistema de manejo Modificação física do ambiente Limitação ao aumento dos índices zootécnicos: Animais de alta genética são alojados em condições e conceitos provenientes de países de climas diferentes.

72 Modificação física do ambiente Controle das variações ambientais pode ser feito por meio de: 1) diferentes materiais construtivos 2) dimensionamento dos espaços físicos 3) sistemas de ventilação e resfriamento

73 1. Planejamento das instalações Conceitos ventilação natural: importância das aberturas Tbs 1 Ar quente h Tbs 2 Ar fresco Circulação de ar Tbs 3 CO 2 Ar frio (que se aquece rapidamente) Velocidade do ar: h entre os vãos.

74 Conceitos ventilação natural: importância das aberturas Correntes de ar entre as fachadas opostas de um pavilhão = Ventilação estática horizontal Se: T 1 > T 2 então: P 1 < P 2 P 1 P 2 T 1 T 2 Circulação de ar

75 Conceitos ventilação natural: importância das aberturas Correntes de ar entre o piso e o teto de um pavilhão = Ventilação estática horizontal T e Circulação de ar T i Se, T e < T i = correntes de ar tendentes a equilibrar ambas

76 Equipamentos climáticos Ventilação forçada - aumenta a dissipação de calor dos animais por convecção e evaporação ventiladores ou túnel de ventilação Aspersão de água na cobertura - reduz a temperatura da cobertura por condução e evaporação da água.- demanda alto uso de água. Lagoas de imersão - aumenta a dissipação de calor por condução avaliar aspectos sanitários e manejo.

77 Equipamentos climáticos Nebulização de água e ventilação - reduz a temperatura do ar, favorecendo as trocas sensíveis de calor fog e mist Aspersão de água sobre os animais e ventilação - aumenta a dissipação de calor na forma evaporativa e convectiva sprinklers

78 Equipamentos climáticos Aspersão de água sobre os animais e ventilação - sprinklers Instalado na área de alimentação ou sala de espera 2,65 l/min - 20 psi tamanho da gota >200µm. TBS >22,2º (1,5 min ligado e 10 min desligado) Melhora o desempenho de animais confinados indicado para clima quente e seco. Restritivo para uso em climas com alta UR resfriamento evaporativo deficiente Pode favorecer a manipulação do comportamento dentro do estábulo/confinamento (Mader et al., 2007)

79 Modificação física do ambiente Sistemas de ventilação e resfriamento Qual o tipo de sistema é mais eficiente? A tomada de decisão em adotar um sistema vai depender do nível tecnológico da exploração, do potencial genético do rebanho e principalmente do nível da mão de obra.

80 Sprinkler em área de alimentação

81 Sprinkler em área de espera

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84 Sombra artificial em tela plástica 80% Fazenda São Leopoldo Mandic, Descalvado, SP

85 Dimensionamento Sombra disponível: 10 a 20 m²/cabeça

86 Distribuição de Sombra Goiás

87 Sistema de Resfriamento evaporativo

88 Considerações finais O estudo da bioclimatologia permite o entendimento do conforto animal, seja para obtenção de melhores desempenhos ou para adaptar animais a regiões de climas diferentes dos de origem. Importante trabalhar com conceitos próprios, desenvolvidos em condições tropicais, considerando a biologia dos animais ali alojados As construções rurais em clima tropical apresentam um desafio maior do que as de clima temperado devido às altas temperaturas e umidades relativas que frequentemente ocorrem. Existe grande demanda para desenvolvimento de equipamentos e sensores, dos mais simples aos mais complexos sistemas para aplicação na produção animal

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