PERDA DE CALOR POR CONVECÇÃO EM VACAS

PERDA DE CALOR POR CONVECÇÃO EM VACAS HOLANDESAS MANEJADAS EM
AMBIENTE TROPICAL NUMA REGIÃO SEMI-ÁRIDA
João Batista Freire de Souza Junior1, Hérica Girlane Tertulino Domingos2, Rosiane Batista da Silva2,
Alex Sandro Campos Maia3
1
Bolsista CNPq na modalidade IC pertencente ao Núcleo de Pesquisa e Estudo em Biometeorologia e Bem-Estar Animal (NUBEA)
da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA). E-mail: [email protected] .
2
Discente do curso de Zootecnia pertencente ao Núcleo de Pesquisa e Estudo em Biometeorologia e Bem-Estar Animal (NUBEA)
da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA). E-mail: [email protected]; [email protected] .
3
Professor Adjunto I de Bioclimatologia e Comportamento Animal, Laboratório de Biometeorologia e Bem-Estar Animal da
Universidade Federal Rural do Semi-Árido-Departamento de Ciências Animais. e-mail: [email protected].
Resumo: O objetivo deste trabalho foi determinar as trocas térmicas por convecção em vacas Holandesas
em função das condições meteorológicas do ambiente e da hora do dia no Semi-Árido. Os resultados
mostraram que os valores de todas as variáveis tiveram seus valores máximos entre 13:00 e 14:00 h, onde
o pico da temperatura da superfície do pelame foi de 38,5 ºC às 14:00 h e da temperatura do ar ocorreu às
13:00 h com 34ºC. O valor máximo da temperatura do globo negro ocorreu às 14:00 h com 34,9 ºC. Os
valores da temperatura do ar e temperatura do globo negro não apresentaram diferença estatística entre si,
evidenciando a não exposição do globo negro à radiação solar direta. Os horários em que a dissipação de
calor por convecção se mostrou mais elevada ocorreu no início da manhã (7:00 às 9:00 h) e no final da
tarde (16:00 às 18:00 h), tendo seus valores máximos às 8:00 h com 32,3 W.m-2 e às 17:00 h com 26,9
W.m-2. Estes resultados mostraram que este mecanismo termorregulatório depende diretamente do
gradiente de temperatura entre animal e ambiente.
Palavras–chave: temperatura corporal, calor convectivo, temperatura do pelame, termorregulação
Loss of heat for convection in Holsteins cows handled in tropical environment in a Semi-arid region
Abstract: The transfer of heat for convection is a mechanism of regulation of the temperature it interns of
highest importance so that the animals of economical interest can stay in the zone of thermal comfort,
however, that mechanism depends directly on a temperature gradient between temperature of the surface
of the coat and temperature of the air of the neighborhood. The objective of this work was to determine
the thermal changes for convection in Dutch cows in function of the meteorological conditions of the
atmosphere and of the hour of the day in the Semi-arid. The results show that the values of all the
variables had your maximum values between 13:00 and 14:00 h, where the pick of the temperature of the
surface of the coat was from 38,5 ºC to 14:00 h and of the temperature of the air it happened to 13:00 h
with 34ºC. The maximum value of the temperature of the black globe happened to 14:00 h with 34,9 ºC.
The values of the temperature of the air and temperature of the black globe didn't present statistical
difference to each other, evidencing the non exhibition of the black globe to the direct solar radiation. the
schedules in that the dissipation of heat for convection was higher it happened in the beginning of the
morning (7:00 to 9:00 h) and in the end of the afternoon (16:00 to 18:00 h), tends your maximum values
to 8:00 h with 32,3 W.m-2 and to 17:00 h with 26,9 W.m-2. These results showed that this mechanism of
regulation of the temperature interns it depends directly on the temperature gradient between animal and
atmosphere.
Keywords: body temperature, thermal convection, temperature of the coat, thermoregulation
Introdução
As trocas térmicas por convecção é um mecanismo eficiente para manter a termorregulação dos
animais de interesse zootécnico em regiões de clima temperado. Entretanto, quando expostos ao ambiente
tropical esta situação torna-se inversa. Nesta condição, os mecanismos sensíveis de transferência térmica,
como é o caso da convecção, podem tornar-se mecanismos de ganho de calor, pois dependem diretamente
do gradiente de temperatura entre animal e ambiente (McLEAN, 1963; GEBREMEDHIN et al., 2001;
SILVA, 2000). Além de depender deste gradiente de temperatura, a transferência de calor por convecção
depende diretamente da movimentação do ar, ou seja, quando a temperatura ambiente for superior a da
superfície corporal o ganho de calor convectivo é ainda maior, fazendo com que o animal ative os
mecanismos evaporativos para dissipar calor em excesso para manter a termorregulação. Com isso, o
1
objetivo deste trabalho foi determinar as trocas térmicas por convecção em vacas Holandesas em função
das condições meteorológicas do ambiente e da hora do dia no Semi-Árido.
Material e Métodos
O trabalho foi desenvolvido no setor produtivo de bovinocultura de leite da Universidade Federal
Rural do Semi-Árido, localizada em Mossoró/RN (latitude 05º11’S e longitude 37º22’W). Foram
utilizadas seis vacas da raça holandesa que possuíam pelo menos 70% do pelame preto, sendo avaliadas
três vacas por dia. As coletas ocorreram no período das 7 às 18 horas, com intervalos de 1 hora entre as
medições. A coleta de dados foi feita sob a sombra de uma instalação onde era feita a ordenha, com isso
os animais ficaram protegidos da radiação solar direta.
A temperatura do ar (TA, ºC) e a umidade relativa (UR, %), foram medidas com um
termohigrômetro digital modelo HT-300. A temperatura do globo (TG) foi medida com um termo sensor
modelo S-03K introduzido no interior de um globo negro de 15 cm de diâmetro e a movimentação do ar
(VV, m/s) foi medida com um termoanemômetro. Essas variáveis meteorológicas eram medidas sob a
sombra da mesma instalação onde os animais localizavam-se A temperatura da superfície do pelame (TS,
ºC) foi medida em dez diferentes locais do corpo dos animais (de modo a obter maior precisão nos
resultados) utilizando um termômetro de infravermelho modelo TD-965.
Na determinação do fluxo térmico por convecção na superfície do pelame dos animais para o ar da
vizinhança, o animal foi considerado um cilindro horizontal, sendo desprezadas a cabeça e as pernas,
onde esse fluxo, conforme McArthur, (1987) e Silva, (2000) pode ser estimado pela seguinte equação:
CS =
ρc p
rH
(TS − T A )
onde rH (s/m) é a resistência da camada limite a transferência de calor por convecção,
rH =
ρc p d A
kN U
onde ρ é a densidade do ar, CP (J/m3K) é o calor específico volumétrico do ar, enquanto dA (m) é o
diâmetro médio corporal e k (W/m ºC) é a condutividade térmica do ar. O número de Nusselt (NU), nesse
caso foi estimado para um cilindro horizontal usando os números de Reynolds, Prandtl e Grashof,
conforme Chapman, (1987). A análise de variância foi baseada no método dos quadrados mínimos
utilizando o software Statistical Analysis System (SAS).
Resultados e Discussão
A tabela 1 mostra as médias da temperatura da superfície do pelame (TS, ºC), temperatura do ar
(TA, ºC) e temperatura do globo negro (TG, ºC) em função da hora do dia. A analise de variância mostrou
que o efeito da hora de coleta foi significativo (P<0,05) para todas as variáveis estudadas. Os resultados
mostram que os valores de todas as variáveis tiveram seus valores máximos entre 13:00 e 14:00 h, onde o
pico da temperatura da superfície do pelame foi de 38,5 ºC às 14:00 h e da temperatura do ar ocorreu às
13:00 h com 34ºC. O valor máximo da temperatura do globo negro ocorreu às 14:00 h com 34,9 ºC. Os
valores da temperatura do ar e temperatura do globo negro não apresentaram diferença estatística entre si,
evidenciando a não exposição do globo negro à radiação solar direta.
Tabela 1. Médias aritméticas da temperatura da superfície do pelame (TS, ºC), temperatura do ar (TA, ºC)
e temperatura do globo negro (TG, ºC) ao longo do dia.
Hora do Dia
n
TS
TA
TG
7:00
87
33,8
27,4
27,7
8:00
60
34,5
29,0
29,5
9:00
60
35,2
30,9
31,7
10:00
60
38,3
32,0
35,3
11:00
60
34,5
33,1
34,3
12:00
60
35,4
33,3
34,4
13:00
60
35,7
34,0
34,8
14:00
60
38,5
32,5
34,9
15:00
60
34,5
31,6
31,9
16:00
60
34,2
30,7
31,0
17:00
60
34,2
29,8
30,1
18:00
60
34
29,1
29,2
2
A Figura 1 mostra a perda de calor por convecção em vacas Holandesas (CS, W.m-2) em função da
temperatura da superfície do pelame (TS, ºC), temperatura do ar (TA, ºC) e temperatura do globo negro
(TG, ºC) ao longo do dia. Conforme a Figura 1, os horários em que a dissipação de calor por convecção
foi mais elevada ocorreu no início da manhã (7:00 h às 9:00 h) e no final da tarde (16:00 às 18:00 h),
tendo seus valores máximos às 8:00 h com 32,3 W.m-2 e às 17:00 h com 26,9 W.m-2. Estes resultados
mostraram que este mecanismo termorregulatório depende diretamente do gradiente de temperatura entre
animal e ambiente (McLean, 1963; Gebremedhin et al., 2001; Silva, 2000), e como as temperaturas mais
elevadas no Semi-Árido estão entre 11:00 e 14:00 h, nestes horários, a perda de calor por convecção foi
incipiente. Como a perda de calor convectivo foi mínima nos horários mais quentes do dia, para manter o
equilíbrio térmico, os animais utilizam os mecanismos latentes de transferência térmica, seja por
evaporação cutânea ou respiratória.
Figura 1 Perda de calor por convecção (CS, W.m-2) em vacas Holandesas em função da temperatura da
superfície do pelame (TS, ºC), do ar (TA, ºC) e do globo negro (TG, ºC) ao longo do dia.
Conclusões
A perda de calor por convecção foi elevada nos horários de temperaturas mais amenas e, incipiente
no horário de temperaturas mais altas, evidenciando a necessidade de um gradiente de temperatura entre
superfície corporal do animal e ambiente para favorecer a dissipação de calor convectivo. Como a perda
de calor convectivo foi mínima nos horários mais quentes do dia, para manter o equilíbrio térmico, os
animais utilizam os mecanismos latentes de transferência térmica, seja por evaporação cutânea ou
respiratória.
Literatura citada
CHAPMAN, A.J. Fundamentals of heat transfer. New York. McMillan, 1987.
GEBREMEDHIN, K.G.; BINXIN, WU. A model of evaporative cooling of wet skin surface and fur
layer. Journal of Thermal Biology, v.26, p.537-545, 2001.
McARTHUR, A. J. Thermal interaction between animal and microclimate: a comprehensive model.
Journal Theorical Biology. v.126, p.203-238, 1987.
McLEAN, J.A. The partition of insensible losses of body weight in heat from cattle under various
climatic conditions. Journal of Physiology, v.167, p.427-447, 1963.
SILVA, R. G. Introdução à Bioclimatologia Animal. São Paulo: Nobel, 285p, 2000.
STATISTICAL ANALYSES SYSTEM – SAS. SAS user`s guide: statistics, Cary: p.956, 2001.
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