2 Parte 5-5 La ventilación natural en los invernaderos

Transcripción

Medida y cálculo del caudal de ventilación
Cuando se utilizan dos ventanas cenitales se produce una
zona muerta con elevadas temperaturas.
Simulaciones con CFD
(1 ventana cenital y sin cartel)
T=1.51
Medidas con anemometro omnidireccional (2003)
(1 ventana cenital y sin cartel)
Medidas con anemómetro sónico (2008)
(2 ventanas cenitales y con cartel)
T=0.79
La colocación de una ventana cenital en la mitad del invernadero
67
67 mejora la evacuación de calor.
La ventilación natural en los
invernaderos mediterráneos
- Necesidades de ventilación en los invernaderos de Almería
- Métodos de análisis de la ventilación natural en invernaderos
- Estudio del movimiento del aire en invernaderos mediante CFD
- Medida y cálculo del caudal de ventilación
- Dimensionado de los sistemas de ventilación natural
68
Dimensionado de los sistemas de ventilación natural
Superficie de ventilación
Sv
Orientación
Ventanas
Posición en la estructura
Geometría
Mallas anti-insectos
Cv
Porosidad – permeabilidad
Cd
Cd
Plegado en acordeón
69
Superficie de ventilación
La superficie de ventilación necesaria en un
invernadero se puede calcular de forma
aproximada como:
2·G
SV 
[m2]
Cd  Cv  v R
G
vR
caudal de ventilación necesario [m3/s]
velocidad del viento (3 - 4 m·s–1)
70
Caudal de ventilación necesario
Vinv
GR
3/s]
[m
3600[s / h]
R tasa de renovación de aire necesaria, 45 [h–1]
(ASAE, 1994).
Vinv volumen del invernadero [m3].
71
Cálculo del coeficiente de descarga de las ventanas
El coeficiente de descarga de una ventana con mallas antiinsectos Cd se puede calcular como (Arbel et al., 2000):
Cd 
1
1
Cd ,LH
2

1
Cd ,
2
Hv
Lv
Coeficiente de descarga sin malla (Bailey et al., 2003):
Cd,LH={1.9+0.7 exp[–Lv/(32.5 Hv·sen v)]}–0.5
72
72
Coeficiente de descarga de las mallas
El coeficiente de descarga debido a la presencia de mallas
anti-insectos Cd, se puede calcular partir del correspondiente
coeficiente adimensional F=1/Cd,2 dado por la siguiente
ecuación:
2  em
F  0.5
Kp
 1




Y
 Re

 p

Cd,=1/F0.5
73
Coeficiente de descarga de las mallas
El uso de las mallas anti-insectos puede causar una reducción
de Cd entre un 42 y 62% y por consiguiente del caudal de
ventilación G.
Cd
Cd,LH
Cd,j

Mallas
Densitada
h
[mm]
L
[mm]
d
[mm]
Fuente
0.21
0.65 e
0.22 d
0.3
78 mesh
21 × 27
0.29
0.18
0.19
Harmanto et al., 2006
0.25
0.65
0.27
0.35
Anti-insectos
10 × 20
0.25
0.78
0.28
Majdoubi et al., 2007
0.20
0.707
0.21 d
0.355
50 mesh
10 × 19
0.26 c
0.73 c
0.255
Teitel et al., 1999
0.31
0.65 e
0.35
0.355
50 mesh
10 × 19
0.26 b
0.73 c
0.255
Teitel, 2001
0.28
0.65 e
0.31 d
0.38
52 mesh
9 × 18
0.25
0.8
0.31
0.41
0.645
0.53 d
0.39
Anti-insectos
13 × 13
0.47 c
0.47 c
0.28
Peréz-Parra et al., 2004
0.31
0.65 e
0.35 d
0.41
40 mesh
15 × 16
0.44
0.39
0.245
74
74
De acuerdo con las propiedades de las mallas, las reducciones en
Cd parecen ser proporcionales a la disminución de su porosidad y
al número de Reynolds.
Coeficiente de descarga, Cdf
g
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Porosidad, 
Valores para los tres ensayos en el invernadero Almería con una sola ventana cenital (■); con dos ventanas
cenitales (♦); ventanas con malla (∆) y sin mallas (○) utilizados de diferentes autores; valor de Cd para el
invernadero Almería para Re=25 (); linea de regresión Cd= –0.3672+0.971
con R2=0.67 (–––)
Línea calculada por Bailey et al. (2003) para Re=50 (–•–), Re=25 (- - -) y Re=5 (– –).
75
75
Mallas anti-insectos plegadas en acordeón
76
Flujo plegada/sin plegar
La colocación de las mallas formando acordeón con un
pliegue de 60° permite aumentar el flujo de aire en un 23-32%
con respecto a la misma malla sin pliegues (Teitel, 2013).
30º
60º
120º
Velocidad del aire [m/s]
77
Necesidades de ventilación en los invernaderos de Almería
Coeficiente de efecto del viento
El coeficiente eólico depende de cada invernadero y de
la dirección del viento, con un valor medio de CV=0.1
78
Dirección del viento en Almería
Junio
Diciembre
Frecuencias de las direcciones del viento en Almería (Capel-Molina, 1990).
79
Parámetros del invernadero que influyen en el
microclíma interior:
-
Desde el punto de vista de la ventilación, la mejor
orientación es la perpendicular a los vientos dominantes en
primavera y verano, cuando la ventilación se hace más
necesaria.
-
Son recomendables anchuras inferiores a 30 m, aunque la
mayoría de los invernaderos de Almería superan
ampliamente esta magnitud.
-
Para tener una suficiente ventilación, la superficie total de
ventanas debe ser del 25-30% de la superficie del suelo (FAO,
2002).
-
Los invernaderos equipados con ventanas cenitales y
laterales son siempre más eficaces desde el punto de vista
de la ventilación natural (Papadakis et al., 1996; Kittas et al., 1997).
80
Objetivo final de los trabajos actuales
Desarrollar un modelo de control climático de tipo dinámico basado
en el balance de energía que permita simular la temperatura dentro de
un invernadero.
81
81
Gracias por su atención
82
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