Métodos de Formulación de Raciones

Indice
1.
Introducción
2. Definiciones
básicas
3.
Nutrientes

5. Métodos de formulación
de raciones
6. Programación
lineal: raciones de mínimo costo
7.
Bibliografía

1.
Introducción

Para enfrentar un proceso
productivo, el profesional zootecnista se apoya en la alimentación animal,
que permite abordar aspectos como los factores nutricionales de
los alimentos, los
mismos que constituyen la base para un proceso productivo
ganadero cada vez más demandante.
La optimización de raciones y su utilización
eficiente en los sistemas producción pecuaria, abarca un aspecto
importante en la alimentación animal. Así, para
lograr mezclas de
alimentos de mínimo costo, se dispone
de métodos de
optimización como la programación
lineal que nos permite minimizar el costo de la
ración. Este aspecto viene relacionado con el valor
alimenticio de ingredientes o alimentos usados frecuentemente o
no en las raciones, los mismos que serán tomados como
referencia y posterior ajuste en el cálculo de
raciones, vinculado a las consideraciones básicas de las
necesidades nutricionales de las diferentes especies animales.
Este artículo ha sido elaborado en actividad estudiantil,
durante los últimos semestres en Zootecnia, UNSAAC
pensando en los compañeros de entonces, quienes siempre
han deseado abordar temas importantes de una forma sencilla. Se
publica luego de algunas revisiones finales, pretendiendo
proporcionar alcances simples y prácticos para los
problemas de
inicio en la formulación de raciones, abarcando desde los
métodos más elementales hasta los usados en la
actividad productiva moderna.

2. Definiciones
básicas

Alimentos
Alimento es una sustancia que contribuye a asegurar en todas sus
manifestaciones (producción, reproducción) la vida del animal que la
consume.
Para ser exacta, esta definición debe completarse con las
siguientes advertencias: lo que es un alimento para un ser vivo
puede no serlo para otro; encontramos efectivamente, al respecto,
frecuentes ejemplos entre las diferentes especies de animales de
granja; por tanto, la noción de valor alimenticio va
ligada a la especie que aprovecha el alimento.
Por otra parte la técnica correcta de alimentar consiste
en asociar las diferentes clases de alimentos de que disponemos
para integrar una ración capaz de cubrir las necesidades
nutritivas de los animales, de tal modo que el alimento integrado
en el conjunto de una ración y no aisladamente es capaz de
asegurar la vida. Observemos, finalmente, que el valor de un
alimento depende de los restantes constituyentes de la
ración, lo que pone de manifiesto la noción
equilibrio
alimenticio.

3.
Nutrientes
Un nutriente es un elemento constitutivo de
las sustancias alimenticias, ya sean de procedencia vegetal o
animal, que ayuda a mantener la vida. Puede ser un elemento
simple como el hierro o el
cobre o puede
ser un compuesto químico complicado como el almidón
o la proteína, compuesto de muchas unidades
diferentes.
Se sabe que unos 100 nutrientes diferentes tienen valor en las
raciones del ganado y de las aves de
corral. Muchos son necesarios individualmente para el metabolismo
corporal, crecimiento y reproducción; otros o no son
esenciales o pueden sustituirse por otros nutrientes.
No existen dos alimentos que contengan los nutrientes en la misma
proporción. Cada alimento suele contener una mayor o menor
proporción de uno o varios de estos principios. Estas
diferencias hacen necesario que se regule la cantidad de cada
alimento, de tal manera que la total composición de sus
nutrientes sea la requerida en cada caso, variable según
la especie, edad, producción, etc.
La clasificación de los nutrientes según su origen:
Orgánicos (Carbohidratos,
Grasas, Proteínas,
Vitaminas), e
Inorgánicos (Agua, Sales
minerales).
Según su misión
principal: Energéticos (carbohidratos y lípidos),
Plásticos
y energéticos (proteínas), Plásticos y
biorreguladores (macroelementos minerales), y Biorreguladores
(microelementos minerales, vitaminas y
antibióticos).

4. Formulación
de raciones

La alimentación representa la mayor parte de los
recursos
necesarios en la producción animal; por tal razón,
su eficiencia,
costos
económicos, condicionan grandemente el éxito
de los sistemas de
producción animal. Contrariamente, todo error en el
cálculo de raciones, toda falta de exactitud en la
apreciación de las necesidades, contribuye, con el
tiempo, a
limitar la productividad de
los animales genéticamente más aptos para la
producción.
En este contexto, la formulación de raciones debe
entenderse como el ajuste de las cantidades de los ingredientes
que, según se desee, conformarán la ración,
para que los nutrientes que contenga por unidad de peso o como
porcentaje de la materia seca
correspondan a los que requiere el animal por alimentar.
Así, el cálculo de raciones balanceadas obedece a
varias razones; entre estas se pueden mencionar las
siguientes:

• Solo con raciones balanceadas se pueden lograr
  producciones acordes con el potencial genético de los
  animales.
• Solo con una alimentación adecuada pueden
  lograrse producciones económicas. Esto obedece a que la
  alimentación representa el mayor porcentaje de los
  costos totales de producción (45% o
  más).
• Solo con animales bien alimentados se aprovechan en
  su totalidad las mejoras que se hagan en lo genético y
  en sanidad.

Para iniciar un programa de
formulación de raciones bajo diferentes situaciones, se
requiere de información básica, y se
tienen:

• Necesidades nutricionales del animal.
• Alimentos.
• Tipo de ración.
• Consumo esperado de alimentos.

Estos aspectos deben ser considerados para alimentar a
los animales, siendo indispensable completar las raciones
alimenticias diarias con las bases constructoras de las
proteínas, vitaminas, etc., todo esto correctamente
balanceado en concordancia y de acuerdo con las respectivas
etapas de su desarrollo y
producción.
Las técnicas
de balanceo de raciones son desarrolladas con ejemplos simples y
algunos más elaborados que, dependiendo de la
práctica del estudiante o productor, presentarán
cierto grado de dificultad para su solución.

5. Métodos de
formulación de raciones

Existen varios métodos que se emplean para
balancear raciones, desde los más simples hasta los
más complejos y tecnificados, entre ellos: prueba y error,
ecuaciones
simultáneas, cuadrado de Pearson, programación lineal. El método
más fácil para el cálculo de raciones
balanceadas es mediante el empleo de
prueba y error, siendo el de programación lineal el
utilizado en la formulación científica de alimentos
balanceados.

Prueba y error
Es uno de los
métodos más empleados para balancear raciones
debido, básicamente, a su facilidad en el planteamiento y
operación. Manualmente está sujeto a la
utilización de pocos alimentos y nutrientes. Sin embargo,
cuando se utilizan hojas de
cálculo, este método es bastante
práctico, permitiendo balancear con 10 – 15 alimentos y
ajustar unos 6 nutrientes.

Ejemplo 1
Se requiere formular una ración para broilers 6-8 semanas
cuyo requerimiento es 18% de Proteína C. y 3200 Kcal/kg de
Energía M. (NRC, 1994).
Primeramente se plantea una ración en forma arbitraria,
como se muestra en la
mezcla 1:

El maíz y
torta de soja aportan 3370
y 2430 Kcal/kg de E.M., además 8.8 y 44% de P.C.
respectivamente. La mezcla propuesta, está cerca de
satisfacer las necesidades de energía, pero es deficiente
en proteína.

En este caso, es necesario incluir una fuente de
proteína que en nuevas combinaciones, no reduzca
significativamente el aporte energético. Para esto se
incluirá harina de pescado con 2880 Kcal/kg de E.M. y 65%
de P.C.

En la mezcla 2, el nivel de
energía prácticamente está cubierto y la
proteína presenta un exceso de 0.22%. Si ajustamos con
más detalles estas cantidades, puede obtenerse la mezcla 3
que corresponde a los requerimientos nutricionales de broilers
6-8 semanas.

Ejemplo 2

Para este ejemplo se utilizará una hoja electrónica para calcular una
ración. Las necesidades son para broilers 6-8 semanas. En
la siguiente tabla se tiene la composición de los
alimentos y necesidades de los animales.

Primeramente, se ingresa un valor
arbitrario al primer alimento, en este ejemplo para el
maíz = 1000 en la columna Cantidad (kg), similar proceso
se efectúa para los demás alimentos. En la columna
Mezcla (%) se representa el valor de la mezcla en porcentaje
automáticamente basado en la cantidad en (kg), que es la
que se debe utilizar.

Una vez ingresado los valores
arbitrarios, se analiza la columna que corresponde a los
Nutrientes. Para el ejemplo, se tiene un déficit en
energía (3120.87 kcal/kg), la proteína es poco
elevada, al igual que los demás nutrientes (Mezcla
1).

Si realizamos algunas modificaciones, que son
rápidas en la hoja de
cálculo, es posible obtener la siguiente mezcla de
alimentos (Mezcla 2).

La mezcla de alimentos final obtenida,
satisface las necesidades de broilers 6-8 semanas,
observándose además, el nivel de precisión
obtenida en energía, proteína, calcio y
fósforo disponible; además de la inclusión
de alimentos fijos como aceite acidulado, sal común y
premezcla vit-min en niveles de 3.50, 0.30 y 0.10 %
respectivamente. Para la solución de la mezcla del ejemplo
se empleó la hoja de cálculo Zootec (Ver bibliografía si desea una
copia).

Ecuaciones simultáneas
Este método emplea el álgebra
para el cálculo de raciones, planteándose sistemas
de ecuaciones lineales donde se representan mediante variables a
los alimentos, cuya solución matemática
representa la ración balanceada.

Ejemplo 3
Se tiene Maíz grano (MG) y Torta de soya (TS) con
contenidos de Proteína Cruda de 8.8% y 45%
respectivamente. Se desea una mezcla que tenga un contenido de PC
del 15%.
Expresados los valores por kg
de dieta:
X +     Y = 1.00 … (1)
0.088X + 0.45Y = 0.15 … (2)
Donde:
X = MG en la mezcla.
Y = TS en la mezcla.

La primera columna representa al Maíz y la
segunda, Torta de soja. La primera ecuación (fila 1)
representa la mezcla final igualada a la unidad, la misma
multiplicada por 100 nos dará el 100% que es la mezcla
deseada. La ecuación 2 nos indica los niveles de
proteína de los insumos, y son igualados a 0.15 (15%) que
es el requerido para la ración ejemplo.
Para resolver este sistema, la
ecuación (1) se multiplica por -0.088 para eliminar una de
las variables incógnitas:
-0.088X – 0.088Y = -0.088
0.088X + 0.450Y = 0.150
————————–
0.450Y – 0.088Y = 0.062
              
Y = 0.1713

Reemplazando en la ecuación (1):
X + 0.1713 = 1.00
X = 0.8287
Se multiplica por 100 para volver a expresarse en porcentaje.
X = (0.8287)100 = 82.87%
Y = (0.1713)100 = 17.13%
                
——–
                
100.00%

La ración obtenida requiere ser comprobada en su
contenido de proteína, para esto se multiplica el
contenido de proteína de los insumos por su respectivo
porcentaje en la ración, el total debe dar el 15%
deseado:
(0.088 * 0.8287)100 = 7.29
(0.450 * 0.1713)100 = 7.71
7.29 + 7.71 = 15%

Es posible observar la exactitud del método
algebraico en la formulación de raciones balanceadas,
obteniéndose 82.87% de Maíz y 17.13% de Torta de
soja haciendo una cantidad final de 100%, cumpliendo
además el 15% de PC exigido.
Si se quiere ajustar 3 nutrientes y 1 mezcla final, se tiene que
utilizar 4 alimentos y plantear un sistema de 4 ecuaciones
simultáneas.

Ejemplo 4
Como siguiente ejemplo se formulará una ración
balanceada para cerdos en crecimiento (10-20 kg) cuyo
requerimiento de nutrientes es: 3.25Mcal/kg de EM, 18% de PC,
0.95% de Lisina, 0.70% de Calcio y 0.32% de Fósforo
disponible (NRC, 1988); teniéndose los
alimentos

La letra X y los subíndices
identifican a los 4 alimentos en el sistema de ecuaciones a
plantear y lograr la mezcla final, energía,
proteína y lisina requeridos. Para cubrir los
requerimientos de Calcio y Fósforo no fitado, se
incluirá como alimentos fijos Fosfato dicálcico y
Carbonato de calcio en cantidades de 1% y 0.7% respectivamente;
además de Harina de Pescado (3.5%), Grasa de Pescado
(3.5%) y Premezcla (0.3%).

Enseguida, es necesario conocer el aporte de nutrientes
de los ingredientes considerados fijos en la mezcla, así
como los nuevos requerimientos nutricionales.
El 9% de alimentos (Hna. pescado, Grasa pescado, Fosfato
dicálcico, Carbonato de calcio y Premezcla) proporcionan
proteína, energía y lisina, esto se resta del total
requerido por el cerdo, 3.25-0.38=2.87 para energía,
18-2.28=15.72 para proteína y 0.95-0.17=0.78 para lisina.
Cada nueva necesidad se igualará en el sistema de
ecuaciones a plantear.

Establecido los requerimientos, se
tiene:

X1 +       X2 +
     X3 +       X4 =
0.9100 Kg
3.3000X1 + 2.5500X2 + 2.820X3 + 3.1400X4 = 2.8700 Mcal/kg
0.0880X1 + 0.1500X2 + 0.450X3 + 0.0900X4 = 0.1572 Kg/kg
0.0024X1 + 0.0065X2 + 0.029X3 + 0.0022X4 = 0.0078
Kg/kg

Para solucionar este sistema de ecuaciones, recurrimos a
una calculadora científica que hará más
rápido el cálculo. Ingresado la información
a la calculadora, se obtiene los siguientes resultados (Para una
solución manual, consultar
textos de álgebra
lineal o el libro de
Trujillo, 1987. Ver bibliografía):
X1 = 0.5592
X2 = 0.0167
X3 = 0.2095
X4 = 0.1246

Estos valores, reemplazados en las ecuaciones, deben dar
las igualdades establecidas para comprobar la veracidad de los
resultados.
Según lo explicado en el ejemplo anterior, estos valores
deben ser llevados a porcentaje de la mezcla final y a partir de
esta, puede expresarse en otras cantidades (80 kg, 600 kg, 2.5
TM).

Nuevamente se aprecia la precisión
del método al obtener los resultados deseados. Los valores
de Calcio y Fósforo disponible, no fueron establecidos en
el sistema de ecuaciones, estos son aporte de los alimentos una
vez efectuado la mezcla, teniéndose un déficit muy
pequeño de Calcio (0.004%) y un exceso de 0.043% de
Fósforo no fitado, valores no significativos.

Es preciso aclarar que a mayores cantidades de
nutrientes a balancear se debe tener cuidado en elegir los
alimentos para la mezcla; dado que, se tiene que equilibrar los
nutrientes de cada alimento con los nutrientes requeridos en la
ración, y así poder percibir
la factibilidad
de una solución y no obtener valores negativos para una
variable o alimento.

Cuadrado de Pearson

Permite mezclar dos alimentos que tienen concentraciones
nutricionales diferentes para obtener como resultado una mezcla
que tiene la concentración deseada (proteína,
energía).
Un ejemplo simple es aquel donde se balancea un nutriente,
proteína o energía generalmente, considerando dos
ingredientes en el proceso.

Ejemplo 5
Se requiere una mezcla de alimentos que contenga 20% PC, teniendo
Cebada grano con 11.5% PC y Harina de pescado con 65% PC.
La funcionalidad de este método está sujeto
a:

• El contenido nutricional de un alimento deberá
  ser mayor (HP=65% PC) al requerido (20%), y
• Otro menor (CG=11.5% PC).

Se ordenan los datos (ilustración), restando el menor valor del
mayor. (20-11.5 y 65-20).

Finalmente se tiene la mezcla deseada y
el contenido proteico ajustado:

(0.115 * 0.8411)100 = 9.67%
(0.65 * 0.1589)100 = 10.33%

El método también permite
realizar raciones con mayor número de ingredientes y
nutrientes, teniéndose mayor cuidado en elaborar la
ración.

Ejemplo 6
Para esto se formulará una ración para broilers que
contenga 18% de PC, 3200 kcal/kg de EM, 0.8% de Ca, 0.3% de
fósforo disponible, 0.85% de Lisina y 0.32% de Metionina
(NRC, 1994); teniéndose como Ingredientes Fijos (IF), 2.0%
de Espacio de Reserva (ER), 3% de Pasta de algodón y 3% de
Harina de pescado. La ración final debe ajustarse con
Maíz grano, Torta de soja, Salvado de trigo y Aceite
acidulado de pescado.
Se calcula, primeramente, el aporte de nutrientes de los
ingredientes necesarios o fijos en la ración. Los valores
de Ca, P, Lisina y Metionina, no serán establecidos en el
cuadrado, estos se ajustarán al final de la mezcla a
través del espacio de reserva.

Del aporte nutricional de los
ingredientes fijos, se determina los nutrientes que faltan aun
para el resto de la ración (18–3.03=14.97 para
proteína, 3.20–0.15=3.05 para
energía).

Enseguida, se ordena la
composición nutricional de los alimentos a utilizar en el
ajuste final de la ración.

A diferencia del método de
ecuaciones simultáneas donde se trabaja con los nuevos
datos obtenidos, en el cuadrado de Pearson se lleva, por
comodidad, los nuevos requerimientos en 92% al 100% (aunque no
necesariamente), así:

PC = (14.97/92)100 = 16.27%

EM = (2.91/92)100 = 3.32 Mcal/kg

Con estos nuevos valores se procede a realizar el
cálculo de la ración, colocándose la
cantidad de energía (3.32 Mcal/kg) en el centro del
cuadrado, que representa el nivel de energía a
proporcionarse mediante el 92% restante de los insumos a
balancear.

El porcentaje de proteína obtenido
(8.92) procede de multiplicar el porcentaje de proteína
cruda del Maíz y Salvado de trigo por los porcentajes de
estos alimentos presentes en M1, la misma que debe ser menor o
mayor al nivel de proteína requerido (16.27%) para el
posterior ajuste en un tercer cuadrado.

(0.088 * 0.9806)100 = 8.63
(0.15 * 0.0194)100 = 0.29
8.63 + 0.29 = 8.92% de PC

Obtenido la mezcla 2, con un contenido de
proteína cruda mayor a 16.27% (38.29%), se realiza un
tercer cuadrado para la mezcla final.

Efectuado el tercer cuadrado, se calcula
el porcentaje de los alimentos de M1 y M2 presentes en la Mezcla
3 para expresarlos como porcentaje de la mezcla final.

Finalmente es necesario conocer el
contenido nutricional de la ración.

En la mezcla final se presenta un
déficit de Calcio y Fósforo. Se procede en este
caso a cubrir el Espacio de Reserva con fuentes de Ca
y P. Para esto, se inicia primeramente con el nutriente que menor
déficit presenta, en este caso el fósforo si se
utiliza fosfato dicálcico que aporta los dos minerales
deficitarios.

Para Fósforo:
Fosfato dicálcico:
Ca = 23.3%
P = 18.2%
0.095/0.182 = 0.522% de Fosfato dicálcico.
El fosfato dicálcico también aporta calcio, y es
necesario hallar el aporte de este mineral en 0.522%:
0.522 * 0.233 = 0.122 de Ca en Fosfato dicálcico.
0.611 – 0.122 = 0.489% que aun falta de Ca.
Para Calcio:
Roca caliza: Ca = 35.8%
0.489/0.358 = 1.366% de Roca caliza.

Composición final del Espacio de Reserva:
0.522% Fosfato dicálcico.
1.366% Roca caliza.
0.112% Sal común.
——
2.000% Espacio de reserva.

Ajustado el calcio y fósforo a través del
Espacio de reserva, los porcentajes de fosfato dicálcico y
roca caliza hallados deberán incluirse en la mezcla final
para asegurar el requerimiento del animal en calcio y
fósforo. Al no cubrirse el 2% del ER, se
añadió sal común para llenar el
vacío.