2 Parte 4-5 La ventilación natural en los invernaderos

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
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Medida y cálculo del caudal de ventilación
Estimación de la tasa de
ventilación en el invernadero
con anemometría
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Medida y cálculo del caudal de ventilación
Para poder calibrar los modelos basados en la ley de Bernoulli
se midió el caudal de ventilación mediante anemometría.
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Medida y cálculo del caudal de ventilación
En 2008 el invernadero había sufrido dos modificaciones :
- Se cambió la ventilación cenital a dos ventanas de 310.6 m2.
- Se colocaron dos nuevos carteles publicitarios junto a la
ventana lateral noroeste.
Cartel
pubicitario
Ventanas cenitales
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Medida y cálculo del caudal de ventilación
Medida del caudal de ventilación con el anemómetro sónico
Los caudales de ventilación medios y turbulentos a través del
invernadero fueron calculados a partir de las componentes media vxj
y turbulenta vxj' de la velocidad del aire perpendicular a las ventanas
(Boulard et al., 1998):
Gj 
n
S
Vj ·v xj
j 1
G' j 
n
S
Vj ·v x ' j
j 1
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Medida y cálculo del caudal de ventilación
Estimación del coeficiente de efecto eólico
- El modelo 10 considera que se suman las presiones debido al
efecto eólico y térmico P=Pv+PT:
 S ·S
VC
VL
G  Cd  
 S2  S2
VL
 VC
2
 
   2  g  Tie  h    SVC  SVL
CL 

 
Te
2



2

2
  Cv  v R

- El modelo 11 considera que se suman los caudales debido al
efecto eólico y térmico G=Gv+GT:
G  Cd 
SVC ·SVL
2
2
SVC
 SVL
 2·g·
Tie
S  SVL
·hCL  VC
·C d · Cv ·v R
Te
2
- El modelo 6 sólo considera el efecto eólico:
S
G  V  C d  Cv  v R
2
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Medida y cálculo del caudal de ventilación
Evaluación de la eficiencia de ventilación
La eficiencia de un sistema de ventilación puede relacionarse con
la temperatura del aire de salida (Qingyan et al., 1988; Gan, 1995; Tanny et al.,
2008):
T S  Te
T 
Ti  Te
La eficiencia de ventilación en la eliminación de humedad es
(Sandberg, 1981; Qingyan et al., 1988):
q S  qe
q 
q i  qe
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Medida y cálculo del caudal de ventilación
A partir de los valores de Cd y de los caudales medios de ventilación
G se dedujeron los coeficientes Cv para tres modelos de ventilación.
1 ventana cenital
Ecuación
M
Cv1
Viento
6
10
11
G  Cd 
SVC ·SVL
SVC2  SVL2
2
Cv3
Poniente (SO)
Cv1
Cv2
Cv3
Cv4
Poniente (SO)
Levante (NE)
0.118
0.182
0.177
0.056
0.076
0.059
0.073

 S S 
T
2
  2  g  ie  hCL    VC VL   Cv  v R
Te

  2 
0.114
0.173
0.167
0.037
0.034
0.054
0.068
Tie
S S
·hCL  VC VL ·Cd · Cv ·v R
Te
2
0.079
0.110
0.102
0.009
0.005
0.030
0.040
S
G  V  C d  Cv  v R
2
 S ·S 
G  Cd   VC VL 
 S2  S2 
 VC VL 
Cv2
2 ventanas cenitales
 2·g·
2
–58 a – 78%
Los valores de Cv del invernadero con una ventana cenital son mucho mayores
a los deducidos con dos ventanas cenitales y el cartel publicitario.
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Medida y cálculo del caudal de ventilación
Nivel de ventilación necesario en los invernaderos
De los 23 ensayos realizados en campo y simulaciones de CFD solo
los casos correspondientes al invernadero vacío con vR≥4 m·s–1
alcanzan entre 45 y 60 h–1 (ASAE, 1994).
Invernadero
vacío
0.6
Tasa de ventilación, R [h -1]
Tasa de ventilación, G/Sv [m3·m-2s-1]
80
Invernadero
con cultivo
0.4
0.2
Invernadero
con cultivo y
obstáculo
0.0
0
2
4
6
8
Velocidad del viento, vR [m·s-1]
60
40
20
0
10
0
2
4
6
8
10
Velocidad del viento, vR [m·s-1]
Simuladas con CFD en el invernadero vacío (♦) y con cultivo (▲); estimadas de las velocidades puntuales
medidas en 2003 con anemómetro omni-direccional en el invernadero vacío (■) y con cultivo (♦); medidas en
2005 con el anemómetro omni-direccional en el invernadero vacío (■) y con cultivo (●) y medidas con
anemómetro 3D en 2008 en el invernadero con cultivo y un obstáculo en la ventana lateral noreste (■).
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Medida y cálculo del caudal de ventilación
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Medida y cálculo del caudal de ventilación
La eficiencia térmica T es proxima a 1 porque la
temperatura de salida del aire por las ventanas era
similar a la de la zona ocupada por el cultivo.
Temperatura de
salida
T≈QM QM 
SV 2·EQ ·v R
G
Temperatura en
el cultivo
El coeficiente de eficiencia térmica T se podría utilizar como
estimador de QM, y permitiría aproximar el flujo de calor sensible:
QSvT  ·c p ·T ·G·Tie
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