Latent heat loss of Holstein cows in a tropical environment: a prediction model

Abstract

Nove vacas Holandesas lactantes com 526 ± 5 kg de peso corporal (cinco predominantemente pretas e quatro predominantemente brancas), criadas em região tropical e manejadas em pastagens, foram observadas com os objetivos de determinar simultaneamente as taxas de evaporação cutânea e respiratória em ambiente tropical e desenvolver modelos de predição. Para a medição da perda de calor latente pela superfície corporal, utilizou-se uma cápsula ventilada e, para a perda por respiração, utilizou-se uma máscara facial. Os resultados mostraram que as vacas que tinham maior peso corporal (classe 2 e 3) apresentaram maiores taxas evaporativas. Quando a temperatura do ar aumentou de 10 para 36ºC e a umidade relativa do ar caiu de 90 para 30%, a eliminação de calor por evaporação respiratória aumentou de aproximadamente 5 para 57 W m-2 e a evaporação na superfície corporal passou de 30 para 350 W m-2. Esses resultados confirmam que a eliminação de calor latente é o principal mecanismo de perda de energia térmica sob altas temperaturas (>30ºC); a evaporação cutânea é a maior via e corresponde a aproximadamente 85% da perda total de calor, enquanto o restante é eliminado pelo sistema respiratório. O modelo para predizer o fluxo de perda de calor latente baseado em variáveis fisiológicas e ambientais pode ser utilizado para estimar a contribuição da evaporação na termorregulação, enquanto o modelo baseado somente na temperatura do ar deve ser usado apenas para a simples caracterização do processo evaporativo.

Nine lactating Holstein cows with average 526 ± 5 kg of BW, five predominantly black and four predominantly white, bred in a tropical region and managed in open pasture were observed to measure cutaneous and respiratory evaporation rates under different environmental conditions. Cows were separated in three weight class: 1 (<450 kg), 2 (450-500 kg) and 3 (>500 kg). Latent heat loss from cutaneous surface was measured using a ventilated capsule; evaporation in the respiratory system was measured using a facial mask. The results showed that heaviest cows (2 and 3 classes) presented the least evaporation rates. When air temperature increased from 10 to 36ºC the relative humidity decreased from 90 to 30%. In these conditions the heat loss by respiratory evaporation increased from 5 to 57 Wm-2, while the heat loss by cutaneous evaporation increased from 30 to 350 Wm-2. The results confirm that latent heat loss was the main way of thermal energy elimination under high air temperatures (>30ºC); cutaneous evaporation was the main mechanism of heat loss, responding for about 85% of the heat loss. A model was presented for the prediction of the latent heat loss that was based on physiological and environmental variables and could be used to estimate the contribution of evaporation to thermoregulation; a second, based on air temperature only, should be used to make a simple characterization of the evaporation process.