1. UNIVERSIDAD DE SONORA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA
OPERACIONES UNITARIAS II
MAESTRO: MARCO ANTONIO NÚÑEZ ESQUER
ALUMNO: CLARIBEL CALDERÓN TÉLLEZ
HERMOSILLO, SONORA. 03 DE FEBRERO DEL 2015
EFICIENCIA DE ENFRIAMIENTO CON SISTEMAS
DE NEBLINA/ASPERSIÓN PARA INVERNADEROS
2. Eficiencia De Enfriamiento Con Sistemas De
Neblina/Aspersión Para Invernaderos
Autores: A.M. Abdel-Ghany; T. Kozai
Laboratorio de Ingeniería de Control Ambiental, Departamento de
Ciencias de Bioprodicción de la Facultad de horticultura, de la
Universidad de Chiba, Chiba, Japón.
Articulo publicado en línea el 11 de Abril del 2006 en
www.scincedirect.com
3. Contenido
Introducción
Objetivo
Balance de energía del aire de efecto invernadero
Eficiencia de enfriamiento
Experimentación
Método de Solución
Resultados
5. Introducción
En muchas zonas del mundo donde son utilizados los
invernaderos, estos deben ser enfriados durante la
temporada de verano para incrementar la productividad.
Sistemas de refrigeración por evaporación para
invernaderos han sido desarrollados para proporcionar las
condiciones de cultivo deseadas.
7. Objetivo
Los objetivos de este estudio fueron desarrollar y examinar
una definición precisa para la eficacia de la refrigeración de
un sistema de nebulización utilizado para enfriar el aire de
efecto invernadero y proporcionar definiciones aproximadas
simples que pueden ser utilizado fácilmente por los
investigadores de efecto invernadero para evaluar el
rendimiento del sistema de nebulización.
9. El balance de energía del aire en el interior bajo la condición de estado estacionario
viene dado por:
𝒎 𝑻 = 𝑇𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑣𝑒𝑛𝑡𝑖𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑖𝑟𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜.
𝑰𝒊 − 𝑰 𝒐 = 𝐷𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑝í𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑖𝑛𝑡. 𝑦 𝑒𝑥𝑡.
Qg−a, Qs−a, Qp−a y Qc−a = Tasas de calor por convección
agregado al aire en el interior de la cubierta.
𝒎 𝒑 𝑦 𝒎 𝒔 = 𝑇𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑖𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑦 𝑡𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛.
𝟏 − 𝜷 𝒎 𝒘 = 𝑇𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑛𝑖𝑒𝑏𝑙𝑎
𝑛𝑜 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑞𝑢𝑒 𝑐𝑎𝑒 𝑠𝑜𝑏𝑟𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑑𝑒𝑙 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜.
𝒎 𝒘= 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑠𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑛𝑒𝑏𝑢𝑙𝑖𝑧𝑎𝑟.
𝝀 = 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑙𝑎𝑡𝑒𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑒𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎.
10. Para simplificar;
Qg−a y Qs−a = Índice de calor sensible desde el suelo al aire Qf−a
Qp−a +Qc−a + Qf−a = Tasa de calor sensible total añadido al aire 𝐐 𝐬𝐧
𝒎 𝒔 + 𝟏 − 𝜷 𝒎 𝒘 = Tasa de evaporación baja Ev
El balance de calor empleado para el aire en el interior del invernadero bajo condiciones
de esta estacionario está dado por:
𝒎 𝒂 = Tasa de ventilación de aire seco
𝑪 𝒑𝒂 = Calor especifico del aire
𝜷 𝒎 𝒘 =Cantidad de nebulización que se evapora
12. A un tiempo (t) , el aire exterior entra al invernadero durante la
ventilación y ocurren los intercambios de calor sensible, con las
superficies del suelo, interior de la cubierta y hojas.
La ecuación utilizada para calcular la eficiencia de enfriamiento
por nebulización es:
Donde:
Tdb,o y Twb,o = temperaturas de bulbo seco y húmedo fuera del
invernadero en °C
Tdb,c = temperatura de bulbo seco del aire enfriado en el
interior del invernadero en °C
14. Solametros Anemómetro de la Albedómetro Aspirador Psicométrico Termómetro infrarrojo
velocidad del viento
línea de suministro de agua
Diseño, dimensiones y medición de puntos en el invernadero.
refrigerado por niebla mediante ventilación natural utilizado en el experimento (no a
escala):
(1) filtro; (2) tanque de agua; (3) de la bomba;
(4) de la válvula de control de flujo; (5) Válvula de alivio de presión;
(6) boquillas; (7) tapa
15. El invernadero se enfrió de forma intermitente a una tasa de
nebulización de 10g/s.
Tres tiempos de nebulización diferentes:
30, 60 y 90 s con tiempos de intervalo apagados de 90, 180 y 270
s, respectivamente.
Los resultados mostraron que un ciclo de nebulización de 60s y,
180s apagado proporciona un valor relativamente alto de 𝜂𝑐 que
otros ciclos.
17. Método de Solución
Un programa basado en FORTRAN se construyó y se
vinculado a subrutinas de la biblioteca matemática
Sc y Rc = radiación solar y térmica absorbida por la cubierta
Sf y Rf = Red solar y radiación térmica en la superficie del suelo
Ec y Ef = Potencia de emisión total de la cubierta y el suelo
Ev = Velocidad de Evaporación de la superficie del suelo
Fx = Flujo de calor en el suelo
19. Variación con el tiempo de la temperatura de bulbo seco del aire simulado no
enfriado (Tu, ___), y la temperatura de bulbo seco y húmedo (TDB, i, - - - - - y Twb,
i - .- .-) del aire enfriado en el interior del invernadero:
Para un ciclo de nebulización de 60s (encendido), 180s (apagado)
20. Para un ciclo de nebulización de 30s, 90s
(Tu, ___)= temperatura de bulbo seco, no enfriado
(TDB, i, - - - y Twb, i - .- .-) =Temperatura bulbo seco y húmedo en el interior
21. Para un ciclo de nebulización de 90 s en, 270 s
(Tu, ___)= temperatura de bulbo seco, no enfriado
(TDB, i, - - - y Twb, i - .- .-) =Temperatura bulbo seco y húmedo en el interior
22. Comparación de los valores medios de Eficiencia de enfriamiento
valores de Tu simulados del
balance de calor
Estimación del flujo de calor
sensible aproximado
Estimación de la temperatura
máxima, aproximada
Tiempo de neblina, intervalo de tiempo
(s)
Eficienciadeenfriamiento%
24. Conclusión
El uso de un ciclo de nebulización de 60s en 180s apagado,
podría proporcionar una eficiencia de enfriamiento
relativamente alto en comparación con los otros ciclos de
nebulización.
