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

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.

Latent heat loss of dairy cows in an equatorial semi-arid environment

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Sensible and latent heat loss from the body surface of Holstein cows in a tropical environment

The general principles of the mechanisms of heat transfer are well known, but knowledge of the transition between evaporative and non-evaporative heat loss by Holstein cows in field conditions must be improved, especially for low-latitude environments. With this aim 15 Holstein cows managed in open pasture were observed in a tropical region. The latent heat loss from the body surface of the animals was measured by means of a ventilated capsule, while convective heat transfer was estimated by the theory of convection from a horizontal cylinder and by the long-wave radiation exchange based on the Stefan-Boltzmann law. When the air temperature was between 10 and 36 degrees C the sensible heat transfer varied from 160 to -30 W m(-2), while the latent heat loss by cutaneous evaporation increased from 30 to 350 W m(-2). Heat loss by cutaneous evaporation accounted for 20-30% of the total heat loss when air temperatures ranged from 10 to 20 degrees C. At air temperatures > 30 degrees C cutaneous evaporation becomes the main avenue of heat loss, accounting for approximately 85% of the total heat loss, while the rest is lost by respiratory evaporation.

Effects of cold fronts on MODIS-derived sensible and latent heat fluxes in Itumbiara reservoir (Central Brazil)

In this work we investigate the cold front passage effects on sensible and latent heat flux in a tropical hydroelectric reservoir. The study area, Itumbiara reservoir (Goiás State/Brazil) at the beginning of the austral winter, is characterized by the presence of a weak thermal stratification and the passage of several cold fronts from higher latitudes of South America. Sensible and latent heat fluxes were estimated considering the atmospheric boundary layer stability. In situ and MODIS water surface temperature data were used to adjust the coefficients for momentum and heat exchanges between water and atmosphere and spatialize the sensible and latent heat fluxes. The results showed that during a cold front event the sensible heat flux can be up to five times greater than the flux observed before. The latent heat flux tends to decrease during the cold front but increase again after the passage. The highest values of heat loss were observed at littoral zone and some Reservoir's embayment. The heat loss intensification can be separated in two moments: first, during the cold front passage, when the wind speed increases and the air temperature decreases; second, after the cold front passage, with air humidity decreasing. This can be considered a key process to understanding the heat loss in the Itumbiara reservoir. © 2013 COSPAR. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Latent heat loss and sweat gland histology of male goats in an equatorial semi-arid environment

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Respiratory heat loss in the sheep: a comprehensive model

A model is presented for the respiratory heat loss in sheep, considering both the sensible heat lost by convection (C-R) and the latent heat eliminated by evaporation (E-R). A practical method is described for the estimation of the tidal volume as a function of the respiratory rate. Equations for C-R and E-R are developed and the relative importance of both heat transfer mechanisms is discussed. At air temperatures up to 30 degreesC sheep have the least respiratory heat loss at air vapour pressures above 1.6 kPa. At an ambient temperature of 40 degreesC respiratory loss of sensible heat can be nil; for higher temperatures the transfer by convection is negative and thus heat is gained. Convection is a mechanism of minor importance for the respiratory heat transfer in sheep at environmental temperatures above 30 degreesC. These observations show the importance of respiratory latent heat loss for thermoregulation of sheep in hot climates.

Respiratory heat loss of Holstein cows in a tropical environment

In order to develop statistical models to predict respiratory heat loss in dairy cattle using simple physiological and environmental measurements, 15 Holstein cows were observed under field conditions in a tropical environment, in which the air temperature reached up to 40 ° C. The measurements of latent and sensible heat loss from the respiratory tract of the animals were made by using a respiratory mask. The results showed that under air temperatures between 10 and 35 ° C sensible heat loss by convection decreased from 8.24 to 1.09 W m(-2), while the latent heat loss by evaporation increased from 1.03 to 56.51 W m(-2). The evaporation increased together with the air temperature in almost a linear fashion until 20 ° C, but it became increasingly high as the air temperature rose above 25 ° C. Convection was a mechanism of minor importance for respiratory heat transfer. In contrast, respiratory evaporation was an effective means of thermoregulation for Holsteins in a hot environment. Mathematical models were developed to predict both the sensible and latent heat loss from the respiratory tract in Holstein cows under field conditions, based on measurements of the ambient temperature, and other models were developed to predict respiration rate, tidal volume, mass flow rate and expired air temperature as functions of the ambient temperature and other variables.

Analysis of the Priestley-Taylor alpha parameter for a bean crop

This work deals with the Priestley-Taylor model for evapotranspiration in different grown stages of a bean crop. Priestley and Taylor derived a practical Formulation for energy partitioning between the sensible and latent heat fluxes through the a parameter. Bowen ratio energy balance (BREB) was carried out for daily sensible and latent heat flux estimations in three different crop stages. Mean daily values of Priestley-Taylor a parameter were determined for eleven days during the crop cycle. Diurnal variation patterns of a are presented for the growing, flowering and graining periods. The mean values of 1.13 +/- 0.33, 1.26 +/- 0.74, 1.22 +/- 0.55 were obtained for a day in the growing, in the flowering and for graining periods, respectively. Eleven days values of a are shown and gave a mean value of 1.23 +/- 0.10 which agree on the reported literature.

Validation of the Deardorff model for estimating energy balance components for a sugarcane crop

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Características do pelame de vacas Holandesas em ambiente tropical: um estudo genético e adaptativo

As características do pelame (espessura da capa, comprimento médio dos pêlos, número de pêlos por unidade de área, densidade de massa dos pêlos, ângulo de inclinação dos pêlos com respeito a superfície da epiderme e diâmetro médio do pêlos) foram avaliadas em 973 vacas da raça Holandesa, entre novembro de 2000 e abril de 2001, numa área localizada 20cm abaixo da coluna vertebral, no centro do tronco, tanto nas malhas brancas como nas negras. As amostras de pêlos foram obtidas com um alicate comum adaptado. O método da Máxima Verossimilhança Restrita (REML) foi usado para estimar os componentes de variância e covariância sob modelo animal, sendo empregado o sistema MTDFREML. Os resultados mostraram que as características do pelame preto são diferentes das do branco, quando os animais são criados em ambiente tropical. O pelame preto apresentou-se menos denso, com pêlos mais curtos e grossos devido à maior necessidade de perder calor, enquanto que, o pelame branco é mais denso e com pêlos mais compridos, oferecendo uma melhor proteção contra à radiação solar direta. A seleção de vacas predominantemente negras pode ser uma boa escolha para aumentar a resistência do gado Holandês às condições do ambiente tropical, principalmente à radiação solar, quando esses animais são criados a campo, devido a que a epiderme sob esse tipo de malhas é altamente pigmentada. Tal seleção pode ser facilmente realizada, considerando a alta herdabilidade (h²=0,75) para a proporção de malhas negras. Esta seleção deve ser realizada no sentido de um pelame menos denso, com pêlos curtos e grossos favorecendo as perdas de calor sensível e calor latente.

Balanço de radiação e energia da cultura de alface em estufa de polietileno

Objetivou-se, neste trabalho, determinar os balanços de radiação e energia da cultura de alface (Lactuca sativa, L. cv. Verônica) em estufa de polietileno. O experimento foi realizado em uma estufa tipo túnel alto com cobertura de polietileno (100 mim de espessura) e em uma área externa, ambas com 35 m². Durante o ciclo da cultura, foram monitoradas as radiações global e refletida, saldo de radiação, fluxo de calor no solo e temperatura do ar (seca e úmida) nos dois meios. Utilizou-se um Datalogger que operou na freqüência de 1 Hz, armazenando médias de cinco minutos. A partir das integrações diárias das irradiâncias global (K¯) e refletida (K­), verificou-se que a transmissividade média da radiação global (K¯in / K¯ex) foi aproximadamente constante, em torno de 79,59%, enquanto a razão das radiações refletidas (K­in / K­ex) foi igual a 69,21% com coeficiente de variação de 8,47%. As curvas normalizadas do saldo de radiação de ondas curtas em relação à radiação global (K* / K¯), nos dois meios, mostraram ser aproximadamente constantes no início do ciclo e decrescentes no final. A relação (Rn/ K¯) foi maior no meio externo, em torno de 12%, a partir da fase em que a superfície verde da cultura cobriu o solo. O balanço médio (L*) de radiação de ondas longas foi maior no exterior, em torno de 50%. O balanço de energia, estimado em termos de fluxos verticais, mostrou, em média, que: no exterior, 83,07% do saldo de radiação foi convertido em calor latente (LE), 18,00% em fluxo de calor no solo (G) e 9,96% em calor sensível (H), enquanto que, no interior da estufa, 58,71% do saldo de radiação foi convertido em LE, 42,68% em H e 28,79% em G.

Balanço de energia na cultura de pepineiro em ambiente natural e protegido

Avaliaram-se, diariamente, neste trabalho, o saldo de radiação (SR), o fluxo de calor no solo (G), o fluxo de calor latente de evaporação (LE) e o fluxo de calor sensível (H) ao longo do ciclo da cultura de pepineiro cultivado dentro e fora de casa de vegetação em ciclo de outono-inverno e primavera-verão. O SR e o G foram quantificados e o LE e o H estimados em dois níveis distintos pelo método da razão de Bowen. Os resultados mostram que a maior parte da energia disponível foi utilizada no fluxo de calor latente de evaporação e que os componentes do balanço de energia apresentaram-se mais consistentes em níveis próximos ao dossel da cultura e em ambiente protegido.

Estimativa do fluxo de calor latente pelo balanço de energia em cultivo protegido de pimentão

O objetivo deste trabalho foi caracterizar e relacionar a radiação líquida com o calor latente equivalente, em mm de água, nos cultivos protegido e de campo, na cultura de pimentão. O experimento foi feito em Botucatu, SP. A estimativa do fluxo de calor latente foi feita pelo método do balanço de energia, por meio da razão de Bowen. Foram feitas medidas instantâneas da radiação líquida (Rn), dos fluxos convectivos de calor latente (LE) e sensível (H), do fluxo de calor no solo (G), e dos gradientes psicrométricos sobre a cultura. O cultivo protegido, apesar de receber menor quantidade de radiação solar global, foi mais eficiente na conversão da radiação líquida disponível em matéria seca total e na produtividade de frutos. No balanço de energia, o cultivo protegido apresentou razões G/Rn e LE/Rn inferiores e H/Rn superior, com um fluxo de calor latente, equivalente em milímetros, 45,43% menor que no cultivo no campo. Apresentou, ainda, menor quantidade de radiação líquida disponível e menores perdas de energia, mostrando-se mais eficiente no uso da água.

A sustainable alternative for cooling the machining processes using a refrigerant fluid in recirculation inside the toolholder

This article presents a cooling system for cutting tool in turning based in a toolholder with cooling fluid flowing inside its body being that this fluid must necessarily be able to phase change due to heat generated from machining processes. In this way, the fluid evaporates just under the cutting tool allowing a heat transfer more efficient than if were used a fluid without phase change once the latent heat of evaporation is beneficial for removal heat. Following, the cooling fluid evaporated passes through a condenser located out of the toolholder where it is condensated and returns to the toolholder again and a new cycle is started. In this study, the R-123, a hydrochlorofluorocarbon (HCFC) fluid, was selected for the turning of a Cr-Ni-Nb-Mn-N austenitic steel of hard machinability. The machining tests were carried out under three different machining conditions: dry machining, external cutting fluid (conventional method), and with the toolholder proposed. As result, the developed system allows a surface roughness up to 10% better than dry machining and a tool life close to the conventional method, but 32% superior to dry machining; moreover, there are environmental and economics advantages once the cooling fluid is maintained in a loop circuit.

Simulação numérica da camada limite planetária na região de Iperó, SP-Brasil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)