Se propone un sistema de enfriamiento evaporativo para invernaderos basado en la aspersión de agua en gotas muy finas (en el rango de tamaño de neblina) sin humidificación del follaje del interior.

1. Operaciones Unitarias II
“Rendimiento de un sistema de niebla
para invernaderos de refrigeración”
Luis Alonso Armenta López
Hermosillo, Sonora a 02 de marzo del 2017

2.  “Rendimiento de un sistema de niebla para invernaderos de refrigeración”.
 Autores: A. Arbel; O. Yekutieli; M. Barak.
 Institute of Agricultural Engineering, Agricultural Research Organization, The
Volcani Center, P. O. Box 6, Bet Dagan, Israel
 J. Agric. Engng Res. (1999) Vol. 72, pag: 129-136
 Artículo No. jaer.1998.0351

3. Índice
1) Resumen.
2) Introducción.
3) Modelo matemático de caracterización del sistema de nebulización.
4) Materiales y Métodos.
5) Resultados y discusión.
6) Conclusiones.

5. Resumen.
Se propone un sistema de enfriamiento evaporativo para
invernaderos basado en rociar agua en gotitas muy finas sin
mojar el follaje. La combinación de los caudales de ventilación
y evaporación se determinó en función de la radiación solar y
de las condiciones climáticas ambientales para proporcionar
las condiciones climáticas deseadas.

7. Introducción
 Los sistemas de evaporación para invernaderos de refrigeración se han
desarrollado para proporcionar las condiciones de crecimiento deseadas
(humedad relativa y temperatura) en el invernadero durante la estación
calurosa.
 Los principales métodos de refrigeración evaporativa utilizados hoy en
día son el de aspersión, rociar, sistema de almohadilla, y la niebla.

8. Notación
 h, entalpia, J / kg (aire seco)
 I, radiación solar, W / m2
 M, caudal másico de evaporación, kg / m2
 P presión parcial de vapor de agua, Pa
 q, caudal másico de ventilación, kg / m2
 Rb, Humedad relativa, %
 T, temperatura, ° C
 U, coeficiente de pérdida de calor total equivalente del
Invernadero, W / ° C m2 (suelo)
 x, humedad absoluta, kg / kg (aire seco)
 α, la proporción de la radiación solar que entra el invernadero
que se utiliza para aumentar la entalpía interna
 η, eficiencia
 τ, la transmisión de la radiación del invernadero
Subíndices
• a, ambiente (aire
exterior) o entrada
• ar, medios artificiales
• f, follaje y suelo
• g, invernadero
• o, salida
• sat, saturación
• w, agua

9. Introducción
 Las condiciones climáticas deseadas en invernaderos (radiación,
temperatura y humedad relativa) derivan de consideraciones de la tasa
de crecimiento de los cultivos, su calidad y prevención de enfermedades.
 Los objetivos de este trabajo fueron: establecer un modelo matemático
para caracterizar el sistema de nebulización; probar un sistema
experimental en un invernadero semicomercial y validar su desempeño
con el modelo matemático; y comparar el rendimiento del sistema de
niebla con un sistema de almohadilla y ventilador en condiciones
similares.

11. Caudal de aire (ventilación).
 Basándose en los supuestos de una condición de estado estacionario y
de que se conoce la temperatura deseada y la humedad relativa en el
invernadero, el caudal másico de aire requerido q puede aproximarse
por la ecuación:

12. Caudal de evaporación.
Bajo estas condiciones, el caudal de evaporación viene dado por la
ecuación:
La solución sugerida, basada en el enfriamiento adiabático, se limita a
aquellas donde:
y donde:
La fuente del agua a evaporar para alcanzar las condiciones deseadas
debe ser la vegetación, el suelo y el sistema de niebla propuesto.

14. Sistema de nebulización.
 En el intento de reducir el coste del sistema
propuesto, se realizó un estudio para varias
boquillas, a continuación de las cuales se
identificaron boquillas potencialmente adecuadas
producidas por empresas comerciales. Después del
pretratamiento, el agua se suministra al depósito
del recipiente, del cual se suministra una bomba de
alta presión, a través de las boquillas. El sistema
estaba equipado con una válvula de alivio de
presión para evitar el goteo durante la transición
transitoria de encendido y apagado.

15. Implementación en el
invernadero experimental
Los experimentos se realizaron alrededor del mediodía,
durante los meses de verano, según el siguiente
programa.
• Almohadilla y ventilador. La bomba y los ventiladores
fueron operados continuamente.
• Sistema de niebla. La bomba y los ventiladores fueron
operados continuamente, con las cortinas norte y
oeste abiertas a su máximo, mientras que la presión
del agua fue fijada por el ajuste de la válvula.
Para la caracterización del funcionamiento del sistema,
se instaló un sistema de medición como tres unidades
psicométricas a lo largo del tramo interior de cada
invernadero y se instaló una unidad para vigilar el medio
ambiente fuera del invernadero.

17. Resultados calculados del
modelo matemático
 Las siguientes condiciones fueron adoptadas para
fines de demostración: entrada de radiación solar
de 900 W / m2, que representa el mediodía de
verano; ta valor de 0.5; U de 10 W/°C-m2 para Tg>
Ta y de 5 W/°C-m2 para Tg <Ta; 27 ° C de
temperatura y 70% de humedad relativa (r.h.)
dentro del invernadero.
 La ventilación resultante y las tasas de flujo de
evaporación, como funciones de la temperatura y
r.h. fuera del invernadero, se dan en las Figuras 4 y
5, respectivamente.

18. Resultados experimentales.
 A partir de las mediciones manuales, el valor de la radiación solar I exterior
durante el experimento estaba en el intervalo de 890-920 W/m2. La
velocidad del aire a través de las aberturas de ventilación en el invernadero
de la almohadilla y ventilador fue de 1.2 m/s (a través de la almohadilla) y el
suministro de aire total q fue de 75 000 m3/h (197 m3/h-m2). La velocidad
del aire a través de las aberturas de ventilación en el invernadero de niebla
fue de 0,4 y 0,5 m/s en las aberturas norte y oeste, respectivamente, y q
fue de 90000 m3/h.

19. Resultados experimentales

20. Resultados experimentales
 La eficiencia de la almohadilla n se obtiene a partir de la siguiente
ecuación:
 A partir de las mediciones manuales y por aplicación de la ecuación
anterior, una eficiencia del 75% fue obtenida. Este resultado es similar a
las especificaciones del fabricante para tales almohadillas bajo estas
condiciones operativas.

22. Conclusiones
 Para simplificar la instalación y la operación
en invernaderos construidos como
unidades grandes, se sugiere la siguiente
configuración:
(a) instalación de boquillas uniformemente
distribuidas en el espacio sobre el dosel
de la planta.
(b) aberturas uniformes en el techo.
(c) instalación de ventiladores en las paredes
laterales del invernadero.

23. Conclusiones
 El rendimiento del sistema de niebla es mejor que el del sistema de
almohadillas y ventiladores, con respecto a la distribución uniforme de la
temperatura y la humedad en el invernadero. Esto se manifestó en
comparación con un aumento de la temperatura de ~ 5 ° C y una
disminución del 20% en r.h. Con la distancia en el invernadero operado por
el sistema de almohadilla y ventilador, en el caso actual.