MODELO DE SIMULACIÓN PARA ESTIMAR EL BALANCE CALÓRICO DE BOVINOS EN PASTOREO

Germán D. Mendoza Martínez, Juan M. Pinos Rodríguez, Raúl Ricalde Velasco, Emilio M. Aranda Ibáñez y Rolando Rojo Rubio

Juan Manuel Pinos Rodríguez. Médico Veterinario Zootecnista, Maestro y Doctor en Ciencias en Nutrición de Rumiantes. Profesor Investigador del Instituto de Investigación de Zonas Desérticas. Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Dirección: Altair 200, Fraccionamiento del Llano, S.L.P. CP. 78377. México. e-mail: jpinos@uaslp.mx

Germán David Mendoza Martínez, Emilio Manuel Aranda Ibañez y Rolando Rojo Rubio. Doctores en Ciencias en Nutrición de Rumiantes. Profesores Investigadores del Colegio de Postgraduados. Dirección: Carretera México-Texcoco km 36,5, Montecillo, Texcoco. CP. 56230. México.

Raúl Ricalde Velasco. Médico Veterinario Zootecnista. Profesor Investigador del Departamento de Producción Agrícola y Animal. Universidad Autónoma Metropolitana. Unidad Xochimilco. México.

Resumen

Se desarrolló un modelo determinístico para estimar el intercambio calórico de bovinos en pastoreo en temperaturas mayores a la mínima temperatura crítica. Los componentes del modelo incluyeron calor metabólico (CM), evaporación (CE), convección (CV), conducción (CD) y radiación. El CM se estimó a partir del consumo de energía metabolizable, por la excreción de urea y la desaminación de la proteína no depositada. Las pérdidas respiratorias fueron calculadas en base a la presión de saturación del vapor del aire inspirado y expirado. El volumen respiratorio fue estimado en base a la temperatura ambiental (TA) y humedad relativa (HR). Se consideró que las pérdidas por piel eran proporcionales a las respiratorias en función de la TA. Las pérdidas por CV fueron calculadas asumiendo una forma cilíndrica del animal, en función de la TA y velocidad del viento. Las pérdidas de calor por CD hacia el piso fueron calculadas de acuerdo al tiempo de pastoreo y de descanso en función a la TA y HR. La radiación fue estimada por las horas luz con una constante solar de 1200kcal/h/m2/animal/d La principal fuente de ganancia de calor fue la radiación (60-70%) seguida por el calor metabólico (29-39%) con una mínima ganancia por excreción de urea y desaminacion (1%). La principal forma para disipar el calor fue la evaporación (60%). El calor re-irradiado representó una disipación del 30% mientras que por CV se disipó el 2%, y 5% por CD. El modelo permite predecir cambios en el intercambio calórico bajo diversas condiciones ambientales.

Summary

A deterministic simulation model was developed to estimate heat exchange in cattle grazing in climates with temperatures over the minimum critical temperature. The model included metabolic heat (MH), evaporation heat loss (EHL), convection (CV), conduction (CD) and radiation. The MH was estimated from metabolizable energy intake, urea excretion and protein deamination. Respiratory heat losses (RHL) were estimated from saturation vapor pressure at body temperature and from inspired and expired air. Respiratory volume was obtained from ambient temperature (AT) and relative humidity (RH). It was assumed that skin latent heat loss is proportional to with RHL depending on ambient temperature. CH loss were calculated assuming a cylindrical shape of the animal as a function of AT and air velocity. CD heat loss to the floor was estimated according to grazing and resting time depending on AT and RH. Thermal radiant exchange was estimated with the solar constant (1200kcal/h/m2/animal/d). The main heat gain was by radiation (60-70%) followed by MH (29-39%), being minimum the heat associated to nitrogen metabolism (1%). The main mechanism to dissipate heat was by evaporation (60%). Re-irradiated heat contributed with 30% dissipation, whereas CV contributed 2% and CD 5%. The heat balance model can predict heat exchange response under different environmental conditions.

Resumo

Desenvolveu-se um modelo determinístico para estimar o intercambio calórico de bovinos no pastoreio em temperaturas maiores à mínima temperatura crítica. Os componentes do modelo incluíram calor metabólico (CM), evaporação (CE), convecção (CV), condução (CD) e radiação. O CM se estimou a partir do consumo de energia metabolizável, pela excreção de uréia e a desaminação da proteína não depositada. As perdas respiratórias foram calculadas com base na pressão de saturação do vapor do ar inspirado e expirado. O volume respiratório foi estimado com base na temperatura ambiental (TA) e umidade relativa (HR). Considerou-se que as perdas pela pele eram proporcionais às respiratórias em função da TA. As perdas por CV foram calculadas assumindo uma forma cilíndrica do animal, em função da TA e velocidade do vento. As perdas de calor por CD para o solo foram calculadas de acordo ao tempo de pastoreio e de descanso em função à TA e HR. A radiação foi estimada pelas horas luz com uma constante solar de 1200kcal/h/m2/animal/d A principal fonte de ganho de calor foi a radiação (60-70%) seguida pelo calor metabólico (29-39%) com um mínimo ganho por excreção de uréia e desaminação (1%). A principal forma para dissipar o calor foi a evaporação (60%). O calor re-irradiado representou uma dissipação de 30% enquanto que por CV se dissipou o 2%, e 5% por CD. O modelo permite predizer mudanças no intercambio calórico sob diversas condições ambientais.

PALABRAS CLAVE / Balance Calórico / Intercambio Calórico / Bovinos en Pastoreo /

Recibido: 09/08/2002. Modificado: 28/03/2003. Aceptado: 04/04/2003

Los bovinos en pastoreo tienden a establecer un balance entre el calor producido en sus procesos metabólicos y digestivos comprendidos en la carga calórica y sus mecanismos de disipación de calor (Riquelme, 1989; Stainer et al., 1984). Estos cambios deben ser estimados en forma cuantitativa para conocer el impacto del medio y para establecer estrategias de manejo nutricional en condiciones de estrés calórico en pastoreo (De Dios, 2001). El uso de modelos de simulación permite analizar las interacciones complejas entre los eventos ambientales, digestivos, fisiológicos y metabólicos que determinan el comportamiento productivo de los animales, y que no pueden evaluarse en forma cuantitativa y dinámica con los métodos de investigación tradicionales (Baldwin, 1976). Considerando que la medición del balance calórico de bovinos en pastoreo es difícil de realizar, el objetivo del presente estudio fue elaborar un modelo determinístico para estimar el intercambio calórico de los bovinos en pastoreo en temperaturas mayores a la mínima temperatura critica (0ºC).

Materiales y Métodos

Se elaboró un modelo determinístico con componentes mecanísticos y empíricos (Hyer, 1991; Danfaer, 1991) siguiendo las etapas descritas por Sanders y Cartwright (1979). Las ecuaciones del modelo se integraron en el programa de hoja de cálculo (Lotus, 1985).

Calor metabólico

La producción de calor metabólico (HP) fue calculado con la ecuación de Lofgreen y Garret (1968)

Log HP= 1,8851+0,00166EMi

donde EMi: consumo de energía metabolizable, kcal/d/w^0,75 y HP: calor metabólico producido, kcal/d/w^0,75.

Esta estimación de la producción de calor se basa en el consumo de energía metabolizable y no considera la producción de calor causada por situaciones tales como una suplementación inadecuada de urea o la excreción de la proteína no depositada, por lo que se consideró adicionar el calor producido por la excreción de urea (Hpeu, kcal/d) y por la desaminación de la proteína no depositada (HPd, kcal/d), considerando que la síntesis de urea produce 3,4kcal/g de N convertido en urea (Fernández-Rivera et al., 1989). El cálculo de la proteína no depositada se estimó con base al consumo de proteína metabolizable y al consumo de energía (Mendoza y Ricalde, 1996). Para este cálculo se consideró que el costo de desaminación de la proteína no depositada (ENd) en tejido es de 0,454Mcal/EM/kg de proteína (Schulz, 1975) con una eficiencia de utilización de EM de 0,72.

HPd= 3,4[(ENd·1000)/6,25]

HPue= 3,4·28Moles de urea

y el calor metabólico (CM) se estima con la suma de los procesos:

CM= HP+HPue+HPd

Pérdida de calor latente

La pérdida de calor latente (CL) es la suma de las pérdidas respiratorias y de la piel por evaporación. Las respiratorias (Rhl) se calculan en base a la ecuación presentada por McDowell et al. (1961), que asume un calor latente de vaporización del agua de 2,400J/g (Curtis, 1981):

Rhl= 0,5736·(0,000941 [VL (Pb–Pa)])

donde Rhl: pérdida respiratoria de calor, g/h; VL: volumen respiratorio total, L/h; Pb: presión de saturación del vapor a temperatura corporal, mmHg; y Pa: presión de saturación del vapor del aire inspirado, mmHg.

Se asume que si la temperatura ambiental (T) es menor a 25ºC, la temperatura corporal (Tb) es constante (38,7ºC), y para T mayores a 25ºC, existe una relación lineal. Utilizando datos de diferentes autores (McDowell et al., 1961; Whittow, 1982; Stainer et al., 1984; Johnson, 1985) se calculó la ecuación

Tb= 36,27+0,12T para T>25ºC

El volumen respiratorio es calculado con las ecuaciones de Stevens (1981)

RR= e (2,966+0,0218T + 0,00069T²),

TV= 0,0189 RR^-0,463, y

EXT= 17+0,3T+e (0,01611RH + 0,0387T)

donde RR: tasa respiratoria, respiraciones/min; T: temperatura ambiental, ºC; TV: volumen respiratorio, l; RH: humedad relativa ambiental, %; y EXT: temperatura del aire expirado, ºC.

La presión de saturación del vapor y otras propiedades del aire son calculadas con las relaciones de Tetens (Weisss, 1977):

Ps= 0,61078 exp[(17,2693882·Tbs)/(Tbs+237,3)]

Psm= Ps/0,1333322

P= f·Ps

w= 0,62198[P/(102,194-P)]

V= 0,002789(Tbs+273,15)(1+1,6077w)

h= 1,006Tbs + w(2501+1,775Tbs)

donde Ps: presión de saturación del vapor, kPa; Tbs: temperatura del bulbo seco, ºC; Psm: presión de saturación del vapor, mmHg; f: humedad relativa/100; P: presión de vapor actual; W: relación de humedad; V: volumen, m³/kg; y H: entalpía del aire, kJ/kg de aire seco.

La pérdida respiratoria es calculada por hora para poder estimar las pérdidas durante el día o la noche, cuando hay diferencias en la temperatura ambiental.

Basados en los datos presentados por Kleiber y Brody (1952) para ganado lechero, se puede asumir que las pérdidas latentes por piel (Shl) guardan una relación proporcional con las pérdidas respiratorias (Rhl), dependiendo de la temperatura ambiental (T); si T>25ºC, entonces la proporción de calor latente de la piel es 4 veces mayor a las respiratorias. De esa forma podemos establecer la siguiente relación

Shl= [-0,1667+0,1667·T]Rhl para T <25 y

Shl= 4Rhl para T >25;

y entonces la pérdida de calor latente (CL) sería

CL= Rhl+Shl

Pérdida de calor por convección

El coeficiente de convección (h, kcal/min/m²/ºC) y el flujo de calor convectivo (Qh, kcal/min) son calculados con las ecuaciones descritas por Curtis (1981)

h= (6,2·10^-3)[(v^0,33/d^0,66)], y

Qh= (Ah)(h)(Ta-Ts)

donde Ah: superficie animal efectiva para convección, m²; Ta: temperatura del aire, ºC; Ts: temperatura de la superficie animal, ºC; V: velocidad del aire, cm/sec; y D: diámetro del cilindro, cm.

El área del animal (A) se calculó con la formula propuesta por el NRC (1981) y el diámetro (d) con la relación descrita por Bruce y Clark (1979) ajustada para bovinos con base al peso vivo (w):

A= 0,09w^0,75

d= 0,052w^0,33

La temperatura de la superficie (Ts,) se estimó con una ecuación polinomial, la cual describe la relación entre la temperatura de la piel como función de la velocidad del aire (v, m/segundo) y la temperatura del aire (T,) usando la información de ganado lechero (Kleiber y Brody, 1952). La ecuación (R²=0,93) se puede utilizar para temperaturas entre 10 y 35ºC con velocidad del aire entre 0,15 a 3,75m/seg.

Ts= 26,8496197+0,3240032T–2,1774563v+

        0,0501670T·v

El área efectiva en convección durante el tiempo de pastoreo (Gt, h) se asumió como 100%, y 80% durante el tiempo que el animal no pastorea (24-Gt). El tiempo de pastoreo (Gt, h) se calculó con el índice de temperatura-humedad (THI) y con la ecuación de regresión descrita por Ehrenreich y Bjugstad (1966)

THI= 0,4[(1,8Tds-32)+(1,8Tbh-32)]+15

Gt= 37,8+1,6158THI–0,0131THI²

donde Tdb: temperatura del bulbo seco, ºC; y Twb: temperatura del bulbo húmedo, ºC.

Pérdida de calor por conducción

Se utilizó el modelo mecánico de Bruce (1979) para establecer ecuaciones para describir la pérdida de calor por conducción (Qf) ajustándolas por el peso y el área de los bovinos, y usando el valor de resistencia térmica de suelo lodoso (R_f45C·m²/w= 0,044) para los rumiantes. Las pérdidas se calcularon durante los períodos en que el animal no estuvo pastoreando, asumiendo que estarían echados en el suelo para que exista el flujo de calor hacia éste. Se asume que el área del animal en contacto con el piso es el 20% del área (0,2A). El cálculo se hace con las ecuaciones

Qf= Af[Tb-Ta)/(Rt+Rf)]

Rf= 0,044(w/45)^0,33·(Af/0,2A)

Rt= 0,02w^0,33

donde Af: área de contacto entre el animal y el piso, m²; Tb: temperatura corporal del animal, ºC; Ta: temperatura del aire, ºC; Rt: resistencia térmica del cuerpo del animal, ºC·m²/W; y Rf: resistencia térmica efectiva del suelo.

Carga calórica por radiación

Para estimar la radiación que recibe un animal, primero se considera que durante los períodos de descanso del animal (TD, h) estaría en sombras naturales o artificiales, y que el animal reduce un 26% de la radiación en la sombra (Bond y Laster, 1975).

TD= DL–Gt

donde DL: duración del día o exposición al sol, h; Gt: tiempo de pastoreo, h; y TD: tiempo de descanso, h.

El intercambio térmico de radiación se calculó según Curtis (1981) con las siguientes suposiciones: a) la constante de radiación solar es de 1200kcal/h/m²; b) la transmitancia atmosférica (AT) varía de 0,7 a 0,35 para condiciones despejadas o nubladas del cielo; c) la absortividad animal (Asr) para la radiación infrarroja solar es de 0,5; 0,8 o 0,9 para los colores blanco, rojo y negro de los animales; d) el 50% del área del animal (A) esta expuesta a radiación directa (AD) y 50% a indirecta (AI); y e) la tasa de radiación indirecta (RI) es 14% de la radiación directa. Para calcular la radiación solar (RS) se usan las ecuaciones

RS= 1,2Mcal/h·m²·AT

RI= 0,14·RS Mcal/h·m²

A= 0,09w^0,75

AD= AI= 0,5A= 0,5·7,28= 3,64m²

La radiación se calculó considerando la longitud del día (DL, h), la cual es de 12h y 10min de duración para el ecuador, entre 10h 40min y 13h 30min de sol al día (Heady, 1983). Entonces, la ganancia de calor solar radiante (Sr, Mcal) por día considerando el tiempo de pastoreo y de descanso se calculó como

Sr=(RS·0,5A·Asr·GT)+(RS·0,5A·Asr·TD·0,26)

y la ganancia total de radiación (GTR) sería la suma de Sr y la radiación indirecta:

GTR= Sr+RI

Así como el animal recibe radiación directa e indirecta, también refleja o pierde calor durante el día (Ari, Mcal):

Ari= 0,5A·RI·DL

Posteriormente se calculó la irradiación o la radiación del animal hacia el ambiente durante las horas de la noche. Esto se hace cuantificando las horas de noche por diferencia (DN= 24-DL). El área radiante efectiva del animal en la noche (Arn, m²) se asume que sea un 80% del área animal, la emisividad (e) igual a 1 y la temperatura absoluta radiante del animal (Te, ºK) equivalente a la temperatura del aire. La temperatura de la piel (ºC) durante la noche se calculó con el siguiente polinomio (Johnson 1985)

Ts= 26,8496197+0,3240032T–2,1774563v+0,0501670T·v

Arn= 0,8·A= 0,8·7,28= 5,82m²

DN= 24–DL

El flujo radiante (Cr, kcal/h) del rumiante hacia el suelo y las plantas (Ts) se calculó con la ecuación

Cr= Ar·4,93·10^-8(Te⁴-Ts⁴)

y el flujo total en la noche (Crn) se obtuvo multiplicando:

Crn= DN·(Cr)

Las pérdidas por radiación (Rp) en 24h se obtuvieron sumando (Rp= Ari+Cr) y el balance de radiación térmica (Qr) por 24h se estimó por sustracción (Qr= GTR-Rp).

Balance calórico

Considerando las pérdidas y ganancias de calor, expresadas en las mismas unidades (watts/m²), se estimó el balance calórico por diferencia entre los procesos que generan calor y los que lo disipan. Dentro de los que generan calor están la producción de calor metabólico, el calor asociado a la excreción de proteína no depositada o exceso de N degradable en el rumen y la radiación. Por el contrario, en las pérdidas de calor se encuentran la radiación, conducción, convección y las pérdidas por evaporización o latentes (piel y sistema respiratorio). En estas condiciones se puede estimar el balance calórico de rumiantes en pastoreo bajo situaciones de no-equilibrio, esto significa que en la realidad el animal tiene que modificar su metabolismo para reducir su producción de calor y permanecer en homeostasis, principalmente alterando su consumo voluntario de alimento y modificando las horas de pastoreo y de exposición al sol.

Resultados y Discusión

La información necesaria para hacer la estimación con el modelo se presenta en la Tabla I. En este ejemplo no se calculó el exceso de N degradable en el rumen, ya que el PFU no es negativo y por lo tanto HPue= 0. Sin embargo, dado que la ganancia potencial de peso por energía es menor que la de proteína (0,340 vs 0,820kg/d), se debe de calcular el calor producido asociado con la excreción de 0,480kg de tejido no depositado. Las estimaciones de ganancia de peso no son aditivas, y al igual que los valores de consumo, se pueden estimar con los modelos de NRC (1996) o con otros similares (Tobías et al., 1997). Sprinkle et al. (2000) indican que el consumo puede ser elevado en condiciones de estrés calórico asociado a un mayor requerimiento de EN de mantenimiento, lo cual debe de considerarse al seleccionar el valor en el modelo.

A pesar de que en la mayoría de los pastos tropicales es improbable que exista un exceso de N degradable en rumen (Ramos et al., 1998), la suplementación con urea (Aranda et al., 2001) y el pastoreo en praderas de clima templado o en gramíneas asociadas con leguminosas (Cervantes et al., 2000), pueden generar condiciones con PFU negativo.

Los cálculos para producción de calor metabólico (CM) fueron

EMi= 180,262kcal/d·w^0,75

HP= 152,875kcal/d·w^0,75

HP= 12,37Mcal/d

PMd= 0,350kg

ENd= 0,114Mcal/d

HPd= 0,190Mcal/d

CM (24h)= 12,37+0+0,190= 12,56Mcal/d.

En estos cálculos se puede observar que el consumo de EM es el principal componente, y que el calor producido en la desaminación del tejido no depositado representó el 1,5% del calor producido. El modelo no considera las pérdidas de calor asociadas al proceso de masticación, las cuales tendrían que ser incorporadas en función de la calidad del forraje ya que estas pueden representar del 10 al 30% de la EM (Susenbeth et al., 1998).

Por su parte, los cálculos de las pérdidas de calor por evaporización fueron

EXT= 37,586ºC

EXT= 38,0ºC

f= 0,80

FR= 0,0018m³/seg

FR= 0,003m³/seg

h= 83,81

P= 3,394

Pérdida respiratoria= 3,965g

Pérdidas de CL(24h)= 9,5 cal/d

Ps= 4,243

Psm= 48,583mmHg

Psm= 49,684mmHg

Psm= Ps/0,1333322= 31,82kPa

Rhl= 2,27Mcal/d

Rhl-día= 2,682g

Rhl-noche= 1,283g

RR= 25,868 resp/min (de noche)

RR= 69,477 resp/min (de día)

Shl (T <25C)= 1,11Mcal

Shl (T >25C)= 6,12

TV= 0,0034m³/respiración

TV= 0,0041m³/respiración

V= 0,875

Volumen-día= 170,079lit

Volumen-noche= 76,362lit

W= 0,021

Los resultados de las pérdidas por evaporización indican que el animal perdería 2,27Mcal por respiración. Al considerar las horas del día o de la noche, se puede estimar que el animal tiene una disipación de calor significativa por esta vía. Sprinkle et al. (2000) estimaron una pérdida alrededor de 5,8Mcal/d para una vaca de 400kg bajo estrés calórico en Texas que es similar al valor estimado con el presente modelo.

Para estimar el flujo de calor radiante se consideró un valor de transmitancia atmosférica de 0,7 (asumiendo que no hay condiciones nubladas Ski) y se calculó la radiación solar (RS), la radiación indirecta (RI), el área del animal (A) expuesta a la radiación (AD) directa e (AI) indirecta (50%) durante el día. Para estimar la ganancia se consideró un color rojo del animal con 0,8 de absortividad (Asr), y la ganancia de calor radiante del sol (Sr) se estimó en 20,58Mcal/día. Se asume que el animal puede reducir la radiación en 26% al estar en la sombra (Ehrenreich y Bjugstad, 1966). Posteriormente se calculó el flujo radiante por hora (Cr) del animal hacia el ambiente, considerando el área radiante efectiva del animal (Arn) como un 80% del área animal, las horas de la noche (DN), la emisividad (e) igual a 1 y la temperatura absoluta radiante del animal (Te, °K) equivalente a la temperatura del aire (10ºC). La temperatura de la piel durante la noche se calculó considerando 10ºC y una velocidad del aire de 0,3m/s. Estos cálculos resultaron en

A= 7,28m²

AD= AI= 3,64m²

Ari= 5,53Mcal

Arn= 5,82m²

Balance de radiación térmica (Qr. 24h)= 22,76Mcal/d

Cr=-3,63Mcal

DN= 11h

Gt= 6,8h/d

GTR= 31,65

RI= 0,117Mcal/h/m²

RI= 11,07Mcal

Rp= 8,89

RS= 0,840Mcal/h/m²

Sr= 2,58Mcal.

TD= 6,20

Te= 283,15°K

THI= 81,64

Ts= 29,59ºC

Ts= 303,09

Estos resultados indican que el animal gana más calor por radiación que la que puede emitir hacia el ambiente, lo cual es importante en condiciones tropicales de estrés calórico. Es posible que existan algunas diferencias en la exposición a la radiación de acuerdo al tipo racial. Sprinkle et al. (2000) observaron que las cruzas de Brahaman x Angus permanecieron menos tiempo en la sombra que animales Angus.

Por su parte, los principales cálculos de pérdidas por convección y conducción, indican valores relativamente bajas en comparación con las de radiación y evaporización (Tablas II y III). Después de estimar todas las pérdidas de calor, se puede hacer el balance en Mcal/24h, en watts y en w/m², considerando la superficie del animal de 7,28m² (Tabla IV).

En años recientes se han usado diversos modelos de simulación para la descripción y predicción de diversos aspectos pecuarios. Un modelo de simulación permite calcular las variables a través del tiempo para un conjunto específico de entradas al sistema y de valores para variables del modelo, donde entrada es un factor o variable que causa o estimula cambios en el comportamiento del sistema, y salida es un factor o variable que es causado por un sistema dado y puede ser una entrada a otro sistema o bien es causado como una medida de comportamiento del sistema (Manetsch y Park, 1977).

Se han descrito seis etapas del procedimiento general que se sigue en técnicas de sistemas de modelación (Sanders y Cartwright, 1979) de las cuales en este modelo solo se hicieron las primeras cinco. No es posible con los datos disponibles validar el modelo de balance calórico, debido a que solo se tiene un reporte que indica que la carga calórica varía de 20 a 370W/m² en condiciones tropicales (Finch, 1983), los cuales son valores similares a los obtenidos con el modelo. Este modelo predice valores de balance calórico similares a otros estimados. Por ejemplo, el balance indica que el animal quedaría con una carga calórica equivalente a 1,3 veces el requerimiento de energía para mantenimiento (Tabla IV). Riquelme (1989) ha estimado que esta carga calórica puede llegar a ser en la hora de mayor radiación equivalente a 2,5 veces el requerimiento de ENm del animal en trópico húmedo.

El modelo no considera la generación de calor asociada a la actividad del pastoreo. A pesar de que no se especifique el calor producido asociado al gasto energético asociado a la masticación (Susenbeth et al., 1998), este calor se encuentra incluido en la relación de Lofgreen y Garret (1968) asociada al consumo de EM.

Bajo condiciones de estrés calórico, el animal presenta cambios de conducta, incremento en los mecanismos de pérdidas de calor (respiración y sudoración), incremento en el consumo de agua, y alteraciones en el flujo y distribución de la sangre (vasoconstricción interna y vasodilatación externa), y que intercambia calor con su medio ambiente mediante conducción, convección, radiación y evaporación (Ames y Ray, 1983; Finch, 1983), tratando de establecer un balance entre el calor generado y el disipado. La zona termoneutral se caracteriza como una zona donde el animal requiere el mínimo esfuerzo para la termorregulación, manifestando su máxima productividad y eficiencia. La zona termoneutral está limitada en su parte baja por la temperatura crítica inferior, definida como la temperatura ambiental bajo la cual la tasa de producción de calor metabólico de un animal homeotermo en reposo se incrementa por temblor muscular o procesos metabólicos para mantener el balance térmico, y en su parte alta por el limite superior de la zona termoneutral, definida como la temperatura ambiental por encima de la cual los procesos de pérdida de calor evaporativos de un animal son restablecidos (Hafez, 1972).

El calor metabólico se origina a partir de diversos procesos como la digestión microbiana del alimento, el mantenimiento del estado dinámico de los tejidos, las funciones esenciales (mantenimiento de homeostasis celular, metabolismo), y la oxidación de metabolitos (Allen, 2002). El principal componente asociado al calor metabólico es el consumo de EM, como lo indican los cálculos para producción de calor metabólico. La producción de calor estará en función del consumo y de la digestibilidad, estimando que alrededor del 40% de la energía consumida se transforma en calor metabólico (Blaxter, 1989). La contribución del metabolismo de compuestos nitrogenados es relativamente pequeña (Blaxter y Boyne, 1978).

Las pérdidas por evaporización de acuerdo a los cálculos mostrados se pueden dar cuando la humedad relativa alrededor de la superficie del animal es menor al 100%. Entre los factores que inciden en la radiación, el color y la sombra tienen un impacto importante en la cantidad de radiación absorbida (Allen, 2002) y a pesar de que los rumiantes pueden recibir de 0 a 2000W/m², se estima que por arriba de 500W/m² el animal absorbe alrededor del 90% (Turner y Schleger, 1960).

En animales en pastoreo, con temperaturas entre -10ºC y +40ºC, la velocidad del viento puede variar entre 0 y 10m/seg (Allen, 2002). El principal factor asociado a las pérdidas por convección es la velocidad del viento, de acuerdo a los cálculos anteriores.

Se ha considerado que las pérdidas por conducción son difíciles de estimar debido a que se asume que las pérdidas son únicamente en forma perpendicular hacia el suelo y que el flujo de calor es constante, lo cual no ocurre en este proceso (Curtis 1981) Sin embargo, se puede estimar que las pérdidas por este mecanismo son de menor magnitud que por radiación o evaporación de acuerdo a los cálculos anteriores.

La importancia de conocer el balance calórico radica en que se deben buscar estrategias de manejo y alimentación que permitan reducir el estrés, con prácticas como sombra, ventilación de instalaciones, suministro de agua, uso de genotipos y fenotipos apropiados, y alimentación balanceada (De Dios, 2001). Existen factores que influyen en la producción del animal en pastoreo, entre los que se encuentran aquellos inherentes al crecimiento animal y su potencial genético, el ambiente en términos de intercambio calórico, la disponibilidad de forrajes, el manejo de las praderas, disponibilidad de sombra, y las prácticas de suplementación de alimentos (Johnson, 1985).

Conclusiones

El balance calórico permite visualizar la importancia de los mecanismos de intercambio de calor y destaca la importancia de las prácticas de manejo, como el uso de la sombra, ya que la principal ganancia de calor es a través de la radiación. Si el balance predice un aumento en la carga calórica, el animal reducirá el consumo de alimento, que es uno de los principales generadores de calor. El modelo se puede aplicar en condiciones de temperaturas en la zona termoneutral y para temperaturas superiores a la temperatura crítica inferior.

REFERENCIAS

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