Medición de la renovación del aire en un invernadero con ventilación cenital

1. Medición de la renovación del aire en un invernadero con ventilación cenital Bouchet E.R. (1), Freyre C.E. (1), Schapschuk P.A., (1) Bouzo, C.A. (2) Universidad Nacional del Litoral, Facultad de Ciencias Agrarias, (1) Cátedra de Física, (2) Cátedra de Horticultura Kreder 2805 (3080) Esperanza, Santa Fe. Proyecto subsidiado por CAI+D - UNL. • INTRODUCCIÓN • La ventilación natural es un proceso fundamental que influye en el clima interior del invernadero (Yan et al. 1995; Baptista et al., 1999). Sin embargo y aunque los fundamentos teóricos de la ventilación natural han sido claramente establecidos (Bailey, 1995) la cuantificación de la tasa de ventilación no es sencilla. • Teoría • Las principales fuerzas que impulsan la ventilación en un invernadero equipado con ventanas laterales y cenitales son: • El efecto ´chimenea´ debido a las fuerzas termales de flotación (Bruce, 1982) que provocan una distribución vertical de presiones entre las ventanas laterales y cenitales. • El efecto estático del viento debido principalmente al componente de velocidad, la cual provoca una distribución espacial de presiones sobre el exterior del invernadero. • El efecto turbulento del viento que provoca fluctuaciones de presión en la velocidad del viento (Boulard and Baille, 1995) induciendo tanto el ingreso como el egreso de aire en la misma abertura. • OBJETIVO • El objetivo de este trabajo fue medir la renovación del aire de un invernadero con ventanas cenitales por efecto de las fuerzas termales de flotación. • MATERIAL Y MÉTODOS • El trabajo se realizó en el Campo Experimental de Cultivos Intensivos y Forestales, de la Facultad de Ciencias Agrarias en Esperanza (31° 30' S, 62° 15' W) Santa Fe. El invernadero utilizado fue Mul-Ca (ADC Invernaderos) de tipo curvo y conformado por 5 naves acopladas lateralmente (Figura 1) orientadas con el eje longitudinal de cada nave en la dirección este-oeste. La superficie total de suelo cubierta fue de 1080 m2 y el volumen total del invernadero de 5477 m3. La superficie de ventanas laterales (A) fue de 180 m2 y el de ventanas cenitales de 60 m2. La medición de las condiciones meteorológicas externas se realizó mediante una estación automática (Davis Weather-Link) y las internas con un equipo desarrollado en el Laboratorio de Física, consistente en un ordenador conectado a una interfase con 7 sensores de temperatura y uno de velocidad de viento. Este último sensor se instaló a nivel de una de las ventanas cenitales para registrar el movimiento ascendente del aire. Los sensores de temperaturas se dispusieron en un eje vertical para registrar el perfil de temperatura interno del invernadero. Se calcularon dos caudales (m3 s-1) de flujo ascendente de aire: Qv y QT. El Qv se obtuvo considerando la velocidad interna del aire medida (m s-1) y la sección de la ventana cenital (m2). El QT se calculó considerando las mediciones de velocidad del aire medidas (m s-1), la sección de la ventana cenital (m2) y la diferencia de temperatura (T) entre el interior (Ti) y el exterior (Te) considerando que el flujo volumétrico del aire es una función de la raíz cuadrada de T: QT = f (T)1/2 (Montero et al., 1999). Figura 1: Vista de los Invernaderos curvos (Mul-Ca) utilizados para la realización de la experiencia. RESULTADOS Figura 2 Figura 3 Figura 2: Registros horarios de temperatura promedio en un perfil vertical interno al invernadero (0,7 m, 1,1 m., 1,5 m., 2,3 m y 3,5 m) y externo (4,5 m). Período de registro: Diciembre 2004-Enero 2005. Figura 3: Registros horarios de temperatura promedio entre el interior del invernadero (3,5 m) y exterior (4,5 m). El área sombreada indica el período diario de mayor gradiente térmico (°C) y los valores presentados corresponden a la renovación horaria (R h-1) calculada por flujo volumétrico térmico (QT). Período de registro: Diciembre 2004-Enero 2005. Cuadro 1: Gradiente de temperatura (T) entre el sensor interior ubicado a 3,5 m de altura y el sensor exterior a 4,0 m, Velocidad interna del viento (m s-1), velocidad externa del viento (m s-1), flujo volumétrico vertical de aire medido (QV) (m3 s-1), flujo volumétrico vertical de aire estimado por efecto térmico (QT), Renovación de aire (QV) (R h-1) calculado a través de QV y renovación de aire (QT) calculado a través de QT. BIBLIOGRAFÍA Bailey, B.J. 1995. Greenhouse climate control-new challenges. Acta Horticulturae 399:13-24. Baptista F.J., Bailey B.J., Randall J.M., Meneses J.F. 1999.Greenhouse ventilation rate: theory and measurement with tracer gas techniques. J.Agric. Engng. Res. 72:363-374. Boulard T., Baille A.1995. Modelling of air exchange rate in a greenhouse equipped with continuous roof vents. Journal of Agricultural Engineering Research 61:37-48. Bruce J.M. 1982. Ventilation of a model livestock building by thermal buoyancy. Transactions of the ASAE 25(6):1724-1726. Montero J.I., P. Muñoz, A. Antón. 1999. Ventilación natural de invernaderos. Estado actual. Libro 8vas. Jornadas sobre Cultivos Protegidos. La Plata. 26 pp. Yan, X., Ducharme K.M., McAvoy R.J., Elliot G., Miller D.R. 1995. Effect of aerial conditions on heat and mass exchange between plants and air in greenhouse. Transactions of the ASAE 38(1):225-229.