Este documento describe un estudio para mejorar el rendimiento de enfriamiento por evaporación en un sistema de ventilador-pad utilizando materiales alternativos para el cojín y una película de agua sobre el techo de un invernadero. Los autores construyeron dos invernaderos idénticos para probar dos sistemas de enfriamiento: ventilador-pad y un sistema combinado de ventilador-pad y película de agua sobre el techo. Los resultados mostraron que el sistema combinado tuvo una mayor eficiencia de enfriamiento, y que el material

1. Operaciones unitarias II
Mejorar el rendimiento de refrigeración por
evaporación del sistema fan-pad utilizando
materiales alternativos cojín y película de agua
sobre el techo de invernadero
05 de Marzo del
2015
Alumno:
Ivan Alejandro Cubillas Martinez

2. Mejorar el rendimiento de refrigeración por
evaporación del sistema fan-pad utilizando materiales
alternativos cojín y película de agua sobre el techo de
invernadero
(1. Departamento de ingeniería agrícola, Facultad de Agric, caja
33516, Universidad de Kafrelsheikh, Egipto; 2. Centro de
Mecanización de Arroz, Kafrelsheikh, Agric Ing. res INST.,
(AEnRI), El-Giza, Egipto; 3. Ingeniero de ingeniería agrícola)
Autores:
M. A. Helmy1, Mohamed A. Eltawil1*, R. R. Abo-shieshaa2, N. M. El-Zan3
July, 2013
Agric Eng Int: CIGR Journal
Vol. 15, No.2 pág. 173-187

3. INDICE
• Prólogo
• Introducción
• Objetivo
• Materiales y Métodos
• Resultados y Discusión
• Conclusión

4. PROLOGO

5. • Tecnología de invernadero es una opción viable para la
producción de cultivos sostenibles en las regiones de
condiciones climáticas adversas. Durante las temporadas de
calor el calor de la entrada a un invernadero provoca que la
temperatura interna supere su valor óptimo. El presente estudio
se dedicó a construir un sistema de enfriamiento evaporativo
para reducir el estrés por el calor dentro de un invernadero.

6. • Dos invernaderos pequeños idénticos fueron diseñados, construidos e
instalados sobre un techo de una casa interna abierto. Los dos invernaderos se
enfriaron usando sistema de ventilador-pad.
• Además, se aplicó una película fina de agua sobre el techo de un invernadero
para estudiar el efecto de la película del agua techo y ventilador-pad (sistema
combinado) sobre el rendimiento de refrigeración.
Tubo perforado en techo
Canaló
n
de
acero
a. Techo con sistema de flujo de agua y ventilador-
almohadilla.
Sumider
o
b. Sistema ventilador-almohadilla
Ventilador de
escape
Almohadilla de
enfriamiento

7. INTRODUCCIÓN

8. • Los invernaderos trabajan por el fenómeno del efecto
invernadero en el que entran ondas largas de luz del sol y
salen mientras que las ondas cortas se mantienen dentro
aumentando así la temperatura interna.
Durante el verano en zonas tropicales y subtropicales estos
invernaderos son obsoletos debido a las ya presentes altas
temperaturas, por lo que se desea un efecto contrario, que es el
enfriamiento del lugar donde se mantienen los cultivos deseados.

9. • El método con el que trataremos es un sistema
combinado de ventiladores-almohadillas alternativos y
película de agua sobre el techo del invernadero.
 Los principales métodos de enfriamiento por evaporación hoy en
día son empañamiento, el método de ventilador-almohadilla y la
nebulización.

10. Problemas a tratar
• Materiales de refrigeración comercial son
generalmente complicados para fabricar
• Comúnmente no están disponibles
• Costosos
• Las tecnologías de enfriamiento utilizadas para la
refrigeración de invernaderos en la zona tropical no
son satisfactorias.

11. OBJETIVO

12. • I) investigar materiales para enfriamiento evaporativo mas
rentables y evaluar su desempeño bajo condiciones de
operaciones
• II) investigar el efecto del sistema combinado con flujo de
agua de película delgada sobre la azotea del invernadero
• III) estimar la utilidad económica del efecto invernadero y
sistemas de refrigeración propuestos.
Objetivo

13. MATERIALES Y
MÉTODOS

14. Enfoque teórico: invernadero
con planta cultivada dentro
• La radiación solar entrando a un invernadero es
absorbido por plantas, suelo y los elementos de
construcción del invernadero. La cantidad de perdida de
calor radiante depende del tipo de vidrio, la temperatura
ambiente, el sistema de enfriamiento/calentamiento
aplicado y la cantidad de cobertura por nubes.

15. Contribución de las plantas al
ambiente interno
• El flujo de calor sensible intercambiado entre el dosel y
el aire se estimo a partir de la ecuación (1):
• Hc=Rn,int-λ*Ec
• La temperatura mas alta posible un dosel puede
conseguir a una temperatura de aire Ti (2):
• Tm=Ti+Rn,int/(ga*ρ*Cp)

16. • El balance energético del invernadero, según la ASAE
(1999) puede escribirse de la siguiente forma
simplificada de la ecuación (3):
• (1 –) Gi = U (T - To) + Cp Qv ( Tc – To)
• Coeficiente de evaporación como la ecuación (4)
•  =  Eg / Rn, una (4)

17. Invernaderos
experimentales
• Los experimentos se llevaron a cabo en:
• instalaciones de una azotea abierta (séptimo piso)
• latitud 31,07 N y longitud 30,57 E
• 2006/2007 en dos temporadas de verano
• capa única de polietileno de (120 μm) de grosor
• Dimensiones brutas (LxWxH) de (3mx2mx2.6m)
• Almohadilla de 1.8m de ancho por 1m de alto
• Ventilador de diámetro 40cm de 4 aspas

19. Tabla 1 las características de los materiales
de almohadilla enfriamiento evaporativo
Artículos
Cyperus Rotundus l
(tuerca-hierba o Se
tenía)
Cyerus
Alternifolius
(Purdy)
Cryperus
Rottb
Glaucum
(Samar)
Ubicación Campo
Zanjas, canales,
drenaje
Campo
Sección
transversal
Triángulo Semi-cercle Triángulo
Estructura Hueco Esponjoso Sólido

20. RESULTADOS Y
DISCUSIÓN

21. CAPACIDAD DE RETENCION DE AGUA
POR MATERIALES DE ALMOHADILLA
• Experimentos preliminares se hicieron para explorar la
capacidad de retención de agua de los tres materiales
para refrigeración evaporativa donde:
Figura 6. Patrones de descarga de agua para tres materiales de almohadilla diferentes

22. • Figura 9. Variaciones de insolación, temperatura del aire y humedad
relativa del aire durante el periodo de operaciones de ambos
invernaderos a 15 cm material almohadilla Samar y 0.85 m/s de
velocidad de aire.

23. • Figura 11. Variaciones de la eficiencia de enfriamiento con el tiempo
del día para ambos invernaderos de 10 y 15 cm material almohadilla
Se’d bajo condiciones experimentales diferentes.

24. .
• Figura 13. Consumo total
de energía por ventilador y
bomba de agua por día
(kWh/d), cuando el
termostato no estaba
funcionando (10 horas del
día) para ambos sistemas
de enfriamiento.
• Figura 12. Variaciones de
eficiencias de enfriamiento
dentro del tiempo de día para
tres materiales de almohadilla
a 15 cm de grosor y velocidad
de aire de 0.45 m/s dentro del
invernadero con distribución
de agua en el techo.

25. Economía de los sistemas
evaporativos
• Se estimo el costo económico del cual se obtuvo que el
valor del sistema de flujo de agua de techo fue mayor
que del ventilador-almohadilla por un 43.4% en base al
costo de 1 año por m^2.
• Para ambos sistemas de enfriamiento, los elementos
más afectados en el cálculo fueron el equipo de
enfriamiento: los ventiladores, las bombas y los
dispositivos de control.

26. CONCLUSION

27. Conclusiones
• La adaptación de un microclima de invernadero es importante
para mejorar la eficiencia de cultivos.
• Hay una necesidad de desarrollar tecnología de material de
refrigeración evaporativo de bajo precio y alta eficiencia para
la industria de invernaderos.
• Las eficiencias mayores se obtuvieron con almohadillas
gruesas a velocidades de aire bajas en sistema combinado y
siendo el material Se’d el mas eficiente.

28. Gracias por su atención
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