Dagli USA – Difendere le bovine dal caldo, i consigli della Penn State

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Da alcuni recenti webinar dello staff della Penn State University indicazioni per una stalla fresca e a misura di benessere animale

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Le bovine da latte tollerano meglio il freddo invernale piuttosto che il clima caldo e umido dell’estate. Ciò è dovuto al rapporto tra massa e superficie corporea, che rende difficile la dispersione del calore, e ai processi digestivi nel rumine, che sviluppano energia termica.

Per prevenire il conseguente stress da caldo sono disponibili diversi sistemi, il cui costo è giustificabile dalla possibilità di mantenere a livelli accettabili sia il benessere sia le prestazioni produttive e riproduttive.

Misurare temperatura e umidità

In alcuni recenti webinars tenuti dal Penn State Extension Dairy Team (un insieme di professori e ricercatori della Penn State University, Usa) sono stati approfonditi gli accorgimenti nella stabulazione, per alleviare lo stress da caldo nelle bovine da latte.

John J. Tyson, Extension Educator del Dairy Team, spiega che le bovine tollerano benissimo le temperature comprese tra -1 e 21°C. Oltre i 21°C, in condizioni di umidità relativa normale, inizia il disagio.

I segnali di stress da caldo, invece, si manifestano quando si è instaurato già da diverse ore un livello di sofferenza. L’allevatore può notare un aumento della temperatura rettale (oltre i 39,1°C), aumento della frequenza respiratoria (più di 80 atti al minuto), calo della produzione lattea e dell’ingestione volontaria del 10%.

Uno dei sistemi per valutare se le condizioni microclimatiche possano essere dannose è il calcolo dell’Indice di Temperatura-Umidità (o THI), che coniuga la temperatura ambientale e l’umidità relativa dell’aria. In un grafico (Figura 1) sono riportati i diversi valori e si può così verificare se si rientra nei parametri dell’Indice di comfort: il valore massimo comunemente accettato è di 68 THI.

L’Indice THI combina in modo variabile temperatura ed umidità e la bovina manifesta disagio anche a temperature relativamente basse (22 °C) se il grado di umidità è elevato (45%), mentre può tollerare bene una temperatura di 25 °C, se l’umidità è solo del 5%.

fig 1 articolo clima nelle stalle bovine

fig 2 articolo clima nelle stalle bovine

Figura 2 – Schema del trasferimento di calore dall’ambiente alla bovina e viceversa
(da: J.J.Tyson, Heat stress abatement, 2014, webinar della Penn State University – modificato)

Aria sempre nuova e in movimento

Per favorire una stabulazione confortevole occorre considerare i quattro modi in cui avviene il trasferimento di calore dall’ambiente alla bovina e viceversa (radiazione, conduzione, convezione, evaporazione).

John Tyson analizza la termodinamica dell’organismo bovino (Figura 2) e specifica che l’incremento nella produzione lattea, pari a circa il 34% dal 1990 ad oggi, è un fattore importante nell’attuale produzione di calore da parte delle bovine contemporanee.

Attraverso la radiazione, la bovina riceve calore in modo diretto dal sole o indirettamente dalle strutture (calore riflesso) e la dispersione naturale può avvenire solo nelle ore notturne.

La perdita di calore per convezione è invece possibile grazie al ricambio dell’aria a contatto con la bovina e l’entità dipende quindi dalla temperatura stessa dell’aria e dalla velocità alla quale avviene il ricambio.

Nel calcolo della convezione, un fattore sul quale si può agire è l’ampiezza delle aperture di ventilazione: Tyson suggerisce di assicurare un’apertura di almeno 0,6 mq/capo (con un livello ideale di 1 mq/capo), rimuovendo i pannelli lungo le pareti delle strutture di stabulazione, soprattutto sul lato inferiore, all’altezza delle bovine. Ciò consente anche di “catturare” le piccole brezze naturali.

L’entità della convezione può essere ampliata aumentando in modo artificiale la velocità dell’aria e Tyson ricorda che la ventilazione artificiale non sostituisce il ricambio dell’aria, per cui devono comunque essere predisposte adeguate aperture lungo le pareti.

Nei capannoni a stabulazione libera i ventilatori devono avere un diametro di 91,5 cm (se la profondità dell’area da ventilare è di 9-11 metri circa) o di 122 cm (se la profondità è di 12-14,5 metri), devono essere posizionati ad un’altezza di 1,8-3,0 metri da terra e con un’inclinazione verso terra di 10-20 gradi.

I ventilatori vanno collocati in modo da garantire un flusso d’aria verso le file di cuccette e le mangiatoie, con direzione longitudinale, e rivolti in modo da movimentare l’aria attorno alla schiena delle bovine.

La ventilazione forzata attraverso tunnel permette di fornire un ricambio d’aria con una velocità minima dosabile.

I sistemi di areazione possono anche assicurare un elevato volume di aria movimentata a una bassa velocità (Hvls, high volume low speed) attraverso i ventilatori a soffitto di grandi dimensioni, che vanno montati ad un’altezza al di sopra delle bovine di circa il doppio rispetto al proprio diametro.

Un aiuto dall’evaporazione

La bovina disperde calore attraverso l’evaporazione del sudore e respirando a bocca aperta. Ciò determina una forte perdita di liquidi, che vanno reintegrati con l’acqua da bere: in estate, il fabbisogno idrico della bovina può raddoppiare.

Se non è possibile abbassare la temperatura ambientale e limitare la produzione di calore endogeno, la velocità ed il ricambio d’aria possono favorire il raffrescamento per evaporazione indiretta, che avviene immettendo nell’aria minuscole quantità di acqua nebulizzata.

Lo scopo dell’aspersione tramite doccette e sistemi affini è invece quello di aumentare la quantità di acqua che, in prossimità della superficie corporea delle bovine, evapora a causa del calore, fornendo una sensazione di ambiente più fresco (evaporazione diretta).

L’acqua che bagna direttamente la bovina, dice Tyson, può rimuovere il 75-80% del calore, quando evapora.

Combinando l’evaporazione diretta e indiretta si può abbassare sia la temperatura ambiente sia la temperatura corporea esterna delle bovine.

Occorre fare attenzione, tuttavia, a non far “intrappolare” – da parte dell’acqua nebulizzata – alcune sacche di aria, che potrebbero man mano aumentare di temperatura e rallentare la dispersione del calore per convezione.

Assicurare un sufficiente ricambio d’aria è pertanto indispensabile, quando si spruzza acqua per rinfrescare un ambiente coperto.

L’evaporazione indiretta tramite nebulizzazione ha il vantaggio di richiedere una minor quantità di acqua e di mantenere la pavimentazione più asciutta. Tra gli svantaggi, vi sono un raffrescamento di medio livello e la necessità di un impianto ad alta pressione.

figura 3 articolo sul clima stalle bovine USA

Figura 3 – Grafico della possibilità di evaporazione dell’acqua dalla cute delle bovine, a differenti condizioni di umidità e temperatura
(da: J.J.Tyson, Heat stress abatement, 2014, webinar della Penn State University – modificato)

 

Con le doccette

I sistemi di aspersione, situati in prossimità delle zone di alimentazione, agiscono direttamente sulle bovine e non richiedono una pressione elevata, ma necessitano di una grande quantità di acqua continuamente disponibile quando sono in funzione e bagnano abbondantemente il pavimento. Lo ha ricordato J. J. Tyson in “Heat stress abatement”, 2014 e in “Heat stress abatement, alternatives for freestalls”, 2015, due webinar della Penn State University.

Le doccette erogano acqua in modo alterno, direttamente sulle bovine per circa 2 minuti, poi si bloccano per un intervallo di 10-15 minuti, per dare modo alla cute delle bovine di asciugarsi: in questa fase avviene il processo di evaporazione che le rinfresca.

Il sistema deve essere automatizzato, impiegando un termostato e un timer, ma gli operatori devono adattare il funzionamento alla temperatura: ad esempio, nelle giornate più calde i cicli possono essere più brevi.

Ogni area richiede un impianto progettato in modo specifico: in sala d’attesa, dove le bovine sostano molto vicine, l’acqua deve rinfrescarle adeguatamente, ma senza provocare un gocciolamento eccessivo.

All’uscita dalla sala di mungitura si possono predisporre doccette lungo un percorso obbligato, in modo da bagnare individualmente ogni bovina.

Mai acqua senza ventilazione

Dan McFarland, collega di Tyson alla Penn State University (Usa), nel suo webinar “Reducing dairy cows heat stress in tie stall barn” (2015) aggiunge qualche consiglio sui sistemi di raffrescamento nelle stalle, validi sia per la stabulazione fissa sia per la libera.

La ventilazione meccanica deve garantire una distribuzione uniforme dell’aria e, nelle giornate estremamente calde, è necessario fornire un ricambio d’aria di 28,3 metri cubi al minuto per capo.

I tunnel di ventilazione assicurano un ricambio d’aria in meno di 45 secondi, provocando una “brezza fresca” che viaggia alla velocità di 5,6 km/ora.

La ventilazione forzata, per favorire l’evaporazione e disperdere il calore corporeo, deve mantenere una velocità di 4-8 km/ora.

McFarland sostiene che il miglior mezzo per rinfrescare le bovine da latte ad alta produzione è ricorrere all’evaporazione diretta tramite aspersione. L’umidità presente sulla superficie cutanea rimuove il calore, poiché – nel passaggio di stato da liquida a gassosa – l’acqua sfrutta il calore latente.

L’evaporazione diretta, tuttavia, è utile solo se la ventilazione è adeguata, per allontanare l’aria umida e calda prodotta dal corpo delle bovine.

L’evaporazione indiretta, ottenuta tramite nebulizzazione, risulta ottimale se la temperatura ambientale è elevata, ma con un tenore di umidità basso e se il ricambio d’aria è sufficiente, anche ricorrendo a mezzi artificiali.

Esiste uno stretto rapporto tra temperatura ambientale e tenore di umidità, continua il webinar di McFarland: in teoria, con un’umidità del 100%, a 21,6 °C si raggiunge un punto di “saturazione”, in cui il processo evaporativo si interrompe. L’evaporazione è scarsa anche con un’umidità dell’80% e ad una temperatura di 24,4 °C, mentre è più elevata se l’umidità è solo del 40%, anche se la temperatura è decisamente superiore (32,2 °C).

La ventilazione, quindi, è un elemento indispensabile da garantire, quando si impiega acqua per rinfrescare la stalla.

Per evitare problemi di igiene e di ristagno di acqua, alcune zone devono rimanere asciutte, in particolare le cuccette e le mangiatoie.

Aerosol o filtri?

La nebulizzazione richiede impianti ad alta pressione, da 41 a 103 bar, se si vogliono ottenere gocce d’acqua abbastanza piccole, ma possono essere necessarie pompe di diverso tipo, per adattare l’impianto alle varie condizioni microclimatiche (D.F. McFarland, Reducing dairy cows heat stress in tie stall barns, 2015, webinar della Penn State University).

I sistemi che impiegano i filtri umidi, contnua il webinar di McFarland, prevedono una ventilazione forzata dell’aria calda e asciutta attraverso un filtro costantemente inumidito, da cui esce aria più fresca e carica di umidità, senza nebulizzazione.

Tale metodo richiede dei tunnel di ventilazione e la temperatura risulta più bassa in prossimità dell’entrata dell’aria inumidita, mentre verso l’uscita vi è un leggero incremento di calore.

A differenza di altri sistemi, i filtri umidi richiedono una maggior area di scambio per il passaggio dell’aria e non si adattano bene a tutti i tipi di struttura; inoltre è necessaria una manutenzione costante dei filtri, pompe e ventilatori.

Confrontando il sistema di nebulizzazione e quello a filtro umido, McFarland riporta i diversi valori di temperatura che si ottengono, ad esempio, in una stalla a stabulazione fissa con 80 capi.

La nebulizzazione, associata ad una ventilazione totale di 4.250 metri cubi al minuto, con una temperatura esterna di 32,3 °C, consente di ottenere una temperatura interna di 29,8°C in prossimità dei ventilatori e di 27,8 °C all’uscita opposta.

Il sistema a filtri, in condizioni simili (numero di bovine, volume di ventilazione) e con una temperatura esterna di 31,9 °C, conclude McFarland nel suo webinar, provoca un abbassamento di temperatura all’ingresso dell’aria di 10,6°C (24,7 °C) e all’uscita la temperatura è ancora di soli 26,3 °C.

Quanto costa rinfrescare

John T. Tyson, nel webinar “Heat stress abatement: economics”, 2015 (webinar della Penn State University), spiega come valutare la convenienza dei vari sistemi per il raffrescamento delle bovine.

Dal punto di vista economico, già nel 2003 la gestione contro lo stress da caldo forniva un rapporto beneficio: costo pari a 3,50, con un guadagno medio stimato di 72,39 dollari/capo.

Tyson si chiede se sia più conveniente un sistema basato sui ventilatori assiali o sui tunnel di ventilazione. In letteratura, non sono emersi vantaggi di tipo produttivo, quindi occorre considerare i costi per l’impianto, la manutenzione e le spese energetiche.

A titolo d’esempio, una struttura a stabulazione libera per 600 capi, se equipaggiata con un sistema a tunnel con 40 ventilatori, richiede un investimento iniziale di 48.000 dollari ed ha un consumo di 148.800 kWh l’anno.

La stessa stalla, equipaggiata con 96 ventilatori assiali, richiede un investimento iniziale di 45.600 dollari, ma il consumo annuale è di 236.800 kWh.

Nel corso di un anno, è stato calcolato che la spesa energetica per il funzionamento dei ventilatori assiali è di 28.416 dollari, mentre con il tunnel la spesa è di 17.856 dollari.

Un altro confronto economico, continua il webinar di Tyson, è stato effettuato tra i ventilatori assiali e il sistema Hvls (high volume low speed). I due sistemi non presentano una grande differenza finale, poiché l’Hvls coniuga i vantaggi di un basso costo di manutenzione e bassa spesa energetica, mentre i ventilatori assiali hanno un costo d’investimento iniziale contenuto, per i componenti e l’installazione.

Tra i sistemi di aspersione e di nebulizzazione, il primo richiede un grande consumo di acqua, che deve essere smaltita e va a mescolarsi alle deiezioni.

È stato calcolato che occorre da mezza a una libbra di latte (226-453 grammi circa) al giorno, per bovina, per pagare i costi di smaltimento dell’acqua di scarto prodotta con i sistemi di aspersione.

Infine, conclude il webinar di Tyson, per valutare l’effettiva convenienza di un sistema di raffrescamento, è necessario considerare che il benessere sperimentato dalle bovine si traduce in migliori prestazioni produttive e riproduttive e, indirettamente, in minor costi sanitari, rispetto ai soggetti che soffrono di stress da caldo.

 

La foto di questo articolo è tratta dal materiale dei webinar citati.