ARROBADERAS AUTOMÁTICAS EN ALOJAMIENTOS DE GANADO VACUNO LECHERO: Análisis de costes.

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1 ARROBADERAS AUTOMÁTICAS EN ALOJAMIENTOS DE GANADO VACUNO LECHERO: Análisis de costes. Pereira J.M., Barrasa M. p, González J.J. RESUMEN Para la limpieza de las deyecciones de vacas lecheras alojadas en estabulaciones libres, tres son los principales sistemas empleados: emparrillados, arrobaderas y arrastre con agua (flujo de agua). Tomando como muestra la totalidad de los nuevos establos construidos en la provincia de Lugo en el periodo 1997/2000 y la parametrización dimensional realizada para los principales diseños observados, así como la información contenida en diferentes fuentes bibliográficas, se ha determinado el nivel de implantación de los diferentes sistemas y posteriormente se ha procedido a realizar un análisis económico del más empleado en dichos alojamientos. Los resultados ponen de manifiesto la existencia de ocho tipologías de diseño de establos en las cuales el sistema de limpieza mayoritariamente empleado son las arrobaderas automáticas. La repercusión del coste de la arrobadera guarda proporcionalidad con el número de pasillos a limpiar y el ancho de los mismos, no obstante las diferencias de coste se reducen para todos los diseños de establos a medida que se incrementa el número de plazas, y por tanto la longitud de pasillos, de los mismos. AUTOMATIC SCRAPER IN DAIRY FARM: Cost analyses. ABSTRACT Scrape systems, flush systems and slotted floor systems are manure removal options in free stall barn alleys. A characterization of dairy farm has been carried out in Galicia in the period for to identify the current tendencies as for design and stall manure handling options. This study has been used for to model wider approaches economic costs study of different designs with scrape system. From projected financial results of the developed model, it was concluded that differing designs were preferred for different farm circumstances and that costs decrease as stall increased due spreading of fixed costs among a larger number of stalls or over a larger surface area. Key Words: Automatic scraper, design, cost, dairy farm. 1308

2 1. INTRODUCCIÓN En aparecen en Inglaterra las primeras estabulaciones libres en cubículos y pronto se extienden por los Estados Unidos, Irlanda y Francia. Diversos autores constatan la rapidez con que se extendieron este tipo de estabulaciones (Tillie 1986). En Galicia el 91% de las estabulaciones construidas en el periodo son libres con cubículos (Pereira 2002). Estas estabulaciones se caracterizan por no existir una diferencia clara entre el patio de ejercicio y los pasillos de limpieza de la zona de reposo, de tal manera que los citados pasillos cumplen los dos cometidos definidos con anterioridad (Carreira 1.996). De forma paralela al proceso de implantación de las estabulaciones libres en cubículos comienzan a desarrollarse diversos sistemas que permitían de una forma más o menos automatizada la limpieza de los "pasillos de limpieza". Los primeros sistemas utilizados para la limpieza de los pasillos tienen su origen en sistemas utilizados en la limpieza en estabulaciones libres con zona de descanso pajeada, se trata de palas o elementos rascadores montados normalmente sobre tractores agrícolas, no obstante pronto comenzó a generalizarse el uso de rascadores (arrobaderas) accionadas por un motor eléctrico, que se han caracterizado por una evolución continúa en los últimos años, basada en la mejora permanente de las mismas: materiales, diseños, dispositivos y mecanismos de arrastre, etc. La longitud de los pasillos a limpiar no deberá sobrepasar los m. de longitud según los modelos de que se trate (Alfa laval 1999). Otro sistema utilizado, desde el primer momento de la implantación de las estabulaciones libres en cubículos y que comenzó empleándose en primer lugar en las estabulaciones fijas, es el suelo emparrillado con un canal de deyecciones bajo el mismo. El sistema se basa en la caída por gravedad de las deyecciones a un canal situado bajo el emparrillado. Existen gran diversidad de parrillas, tanto en lo que respecta a los materiales (hierro, fundición, hormigón, etc...), como a sus dimensiones, modelos de diseño, secciones de evacuación de diferentes medidas y formas geométricas (circulares, rectangulares, etc...). En los años noventa comienza a extenderse por los Estados Unidos un nuevo sistema de limpieza para los pasillos mediante una tromba o flujo de agua que arrastra las deyecciones. El agua, normalmente procedente de la separación sólido liquido de las propias deyecciones, se almacenada en uno o en varios depósitos, ubicados en la cabeza del establo. El depósito de almacenamiento dispone de salidas inferiores (tantas como pasillos de limpieza se conecten a cada depósito), que conducen el agua hasta el inicio de los pasillos de limpieza, descargando el agua a ras de solera. La longitud total de los pasillos debe acotarse, recomendando no sobrepasar los 75 m (Barrasa M. et al., 1996). Así pues existen tres posibles opciones de manejo para las deyecciones en estabulaciones libres (ver figura 1), aunque varias combinaciones entre ellos pueden usarse en el sistema de transferencia desde el establo hasta la fosa (Meyer J.D., 1999): 1.- Arrobaderas automáticas o asociadas a maquinaria no específica. 2.- Mediante flujo o tromba de agua. 3.- Mediante suelos emparrillados. 1309

3 A pesar de que existen varias posibilidades las arrobaderas suponen el sitema de limpieza más eficaz en cuanto a la optimización de su manejo (López X.M., 1998), existen numerosas versiones y sistemas con notables diferencias entre fabricantes. En la actualidad las arrobaderas mas extendidas son las automáticas o autónomas accionadas por un motor eléctrico que mediante diferentes sistemas (hidráulicos, cadenas, cables) accionan un elemento rascador que permite evacuar las deyecciones de los pasillos de la estabulación permitiendo reducir considerablemente el empleo de mano de obra en el proceso de limpieza. Flujo de agua Emparrillado Arrobadera Figura 1 Principales sistemas de limpieza empleados en estabulaciones libres 2. MATERIAL Y MÉTODO. Tomando como base las características de una muestra de 90 explotaciones construidas entre los años en Galicia, que además representan el 100% de las construcciones de nueva planta ejecutadas en la provincia de Lugo en el mismo periodo de tiempo, se ha realizado una toma de información general de cada una de las explotaciones. Esto ha permitido realizar, entre otras muchas cuestiones, una caracterización de los principales diseños de alojamientos y los sistemas de limpieza empleados. Una vez realizada la caracterización de la situación actual se ha desarrollado una metodología que permite calcular los costes de inversión para cada uno de los diseños de estabulaciones libres en cubículos bajo las mismas premisas e hipótesis de partida y que se puede sintetizar en los siguientes puntos: 1. Unificación de soluciones constructivas y estructurales intentando reflejar las soluciones más utilizadas actualmente en la construcción de alojamientos de ganado vacuno lechero en Galicia: El Movimiento de tierras necesario para realizar las construcciones lo suponemos a partir de una parcela plana, estructura a base de prefabricados de hormigón, cubierta a base de placas de fibrocemento o material similar con un 5% de placas traslúcidas, cerramientos a base de bloque prefabricado de hormigón, soleras a base de encachado de piedra y hormigón. 2. Idénticas hipótesis dimensionales en todos los diseños: Longitud del cubículo 2,5 m., anchura del cubículo 1,25 m., o longitud por plaza de la cornadiza 0,75 m. entre otras. Con estas hipótesis de partida y haciendo variar el número de cubículos, procedimos a realizar una serie de cálculos con el fin de determinar las dimensiones del establo en función del número de cabezas de ganado a alojar (N), considerando N=Nº de cubículos del establo. 1310

4 3. Predimensionamiento estructural teniendo en cuenta lo dispuesto en la Instrucción de Hormigón Estructural y en las normas tecnológicas de la edificación (Ministerio de Fomento 1999: EHE Art. 42, 43, 59; Ministerio de Fomento 1993), ajustando las separaciones entre pilares a valores entre los 6 y los 7 metros. 4. Selección, elaboración de las unidades de obra y adopción del precio, tomando como referencia la información contenida en diversas Bases de Datos para la Presupuestación de proyectos (B.D.P.), y la ofrecida por un panel de expertos formado por 14 constructores instaladores y técnicos. 5. Parametrización de las mediciones e informatización de los presupuestos, en función del número de plazas (N) del establo y del diseño (ver Pereira 2002). 3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN. Se identificaron ocho tipologías de diseño, seis de ellas libres en cubículos, entre las cuales las disposiciones de cubículos cabeza-cabeza T-1 (módulo simple) y T-2 (módulo doble) son claramente mayoritarios, representando el 74% de la muestra de 90 establos de nueva construcción estudiados (Figura 2). Los sistemas de limpieza mayoritariamente utilizados, referidos únicamente a las estabulaciones libres en cubículos, son las arrobaderas en casi el 65% de las estabulaciones (Figura 3). T7 Estab. Libre cubierta sin cubículos T8 Estabulación fija T-1 63% T-2 11% T-3 1% T-4 4% T-5 5% T-6 4% T-7 1% T-8 11% Figura 2 Tipologías de diseño identificadas en el diagnóstico de la situación actual. 7,0% 28,1% 64,9% Arrobaderas Emparrillado Agua sucia Figura 3 Sistemas de limpieza utilizados en el conjunto de explotaciones analizadas 1311

5 Como resultado del cálculo de los costes de inversión se han obtenido la representación gráfica de las curvas de coste, la ecuación que las representa en cada caso junto con el valor de su coeficiente de ajuste (R 2 ) y los puntos de corte de las mismas (Figuras 4 y 5). La figura 4 muestra los costes, euros/plaza, de la arrobadera para cada diseño en función del número de plazas. La repercusión del coste de la arrobadera guarda proporcionalidad con el número de pasillos a limpiar y al ancho de los mismos. En este sentido las arrobaderas para un único pasillo (válidas para establos tipo T6), tienen una repercusión monetaria por plaza menor que las arrobaderas para dos pasillos (válidas para establos T1, T3 o T5), y estas últimas una repercusión menor que las arrobaderas para cuatro pasillos (válidas para establos T2 y T4). No obstante las arrobaderas para dos pasillos cuando al menos uno de los pasillos tiene un ancho igual o superior a los 4,5 m. (establos T5), tienen prácticamente la misma repercusión económica, en euros por plaza, que las arrobaderas para cuatro pasillos T5 T1 - T3 T2 - T4 T-5 T-6 y = x y = x y = x y = x R 2 = 0.99 R 2 = 0.99 R 2 = 0.99 R 2 = Euros/plaza T6 T1 - T3 T2 - T Número de plazas (N) T1 - T3 T2 - T4 T5 T6 Figura 4 Costes de inversión por plaza de las arrobaderas en función del diseño del establo junto con las ecuaciones correspondientes. La instalación de las arrobaderas requiere de inversiones iniciales elevadas independientemente del tamaño del establo, a medida que el tamaño del establo crece el coste inicial es repartido entre mayor número de plazas y, por lo tanto el coste total expresado en euros/plaza disminuye, pudiendo alcanzar en algunos casos diferencias de hasta el 70% (361 euros/plaza para un establo de 40 plazas T2 frente a 106 euros/plaza para un T2 de 200 plazas) Aunque la arrobadera o cualquier otro sistema de limpieza empleado puede suponer un desembolso importante, la elección del diseño de la estabulación no debe ser tomada de 1312

6 forma aislada a otros condicionantes propios de cada diseño. En la figura 5 se recogen los costes totales de inversión (obra civil e instalaciones), expresados en euros/plaza, para los seis diseños planteados. Estos costes disminuyen al aumentar el tamaño del establo, para los seis diseños planteados pero no se debe exclusivamente al sistema de limpieza. Otros capítulos del presupuesto contribuyen, en menor medida, a esta reducción (cimentación, estructuras, cerramientos, y carpintería), debido a su participación en la ejecución de los testeros T5 T-1 T-2 T-3 T-4 y = x y = x y = 2930x y = x R 2 = 0.97 R 2 = 0.97 R 2 = 0.96 R 2 = 0.97 Euros/plaza T3 T-5 T-6 y = x y = x R 2 = 0.97 R 2 = 0.95 T6 T T4 T Número de plazas (N) T-1 T-2 T-3 T-4 T-5 T-6 Coste T1 = Coste T2 para N = 47 Coste T1 = Coste T4 para N = 48 Coste T2 = Coste T3 para N = 58 Coste T2 = Coste T4 para N = 35 Coste T2 = Coste T7 para N = 35 Coste T3 = Coste T4 para N = 61 Coste T4 = Coste T7 para N = 35 Coste T5 = Coste T6 para N = 99 Figura 5 Costes de inversión por plaza en función del diseño del establo junto con las ecuaciones correspondientes y los puntos de corte de las mismas. La reducción de los costes a medida que aumenta el número de plazas no guarda la misma proporción para los seis diseños estudiados. En un diseño T2 se obtienen reducciones de hasta un 27% entre 40 plazas, euros/plaza, y las 120 plazas, euros/plaza, o de hasta un 37% entre las 40 plazas y las 200 plazas, 898 euros/plaza. En un diseño T3 se obtienen reducciones de hasta un 18% entre 40 plazas, euros/plaza, y las 120 plazas, euros/plaza. Todo esto se traduce en la aparición de puntos de corte entre las curvas representativas de los diferentes diseños. Las causas tienen el mismo origen comentado con anterioridad, pero además son derivadas del propio diseño de la explotación: Ancho y número de pasillos a limpiar y superficies de alojamiento por plaza. 1313

7 4. CONCLUSIONES. La instalación de sistemas de limpieza mediante arrobaderas automáticas, requieren de inversiones iniciales elevadas independientemente del tamaño del establo, a medida que el tamaño del establo crece el coste expresado en euros/plaza disminuye, pudiendo alcanzar en algunos casos diferencias de hasta el 70%. Los costes totales de inversión (obra civil e instalaciones), expresados en euros/plaza, para los seis diseños de establos planteados disminuyen al aumentar el número de plazas del establo pudiendo alcanzar diferencias de hasta un 37%. Estas reducciones no guardan la misma proporción entre los seis diseños estudiados debido fundamentalmente al modelo de arrobadera (1 pasillo, dos pasillos, cuatro pasillos), y a las diferentes superficies por vaca que están en función de cada diseño, es por ello que los diseños de establos con dos filas de cubículos requieren la menor inversión hasta, aproximadamente, las 58 plazas y los diseños con cuatro filas de cubiculos de 58 plazas en adelante. REFERENCIAS Alfa Laval Agri. Catálogos técnicos Barrasa, M., F. Díaz y J. Varela. Nuevo sistema de limpieza en estabulaciones de ganado vacuno. III Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos. Barcelona Carreira, X.C. Aloxamentos para gando vacún de leite. Consellería de Agricultura Gandería e Montes. Xunta de Galicia Meyer, J. D. In-Barn Manure Management Options. Cooperative Extension for Iowa State University, U. of Illinois, U. of Minnesota, and U. of Wisconsin MWPS- 4SD4, pp Ministerio de Fomento. Normas Tecnológicas de Edificación (NTE). Ministerio de Fomento, Madrid Ministerio de Fomento. Instrucción de Hormigón Estructural (EHE). Ministerio de Fomento, Madrid Pereira, J.M. Alojamientos para ganado vacuno de leche: Influencia del diseño y sistemas de limpieza en los costes de inversión. Ganadería Nº 18. Editorial Agrícola Española, Madrid pp Tillie, M. European Freestall Housing-Historical Development & Present Systems. Proceeding from the Dairy Free Stall Housing symposium. Northeast Regional Agricultural Engineering Service. Harrisburg, Pennsylvania

8 CORRESPONDENCIA José Manuel Pereira González. Departamento de Ingeniería Agroforestal. Escuela Politécnica Superior de Lugo. Universidad de Santiago de Compostela. Campus Universitario s/n LUGO. Tfno: Ext: Fax: Correo Electrónico: jpereira@lugo.usc.es 1315