Determinación del comportamiento térmico de un invernadero colgante colombiano aplicando simulación CFD

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Publicado: Jun 29, 2019
Palabras clave:
dinámica de fluidos computacional, temperatura, simulación, periodo diurno, periodo nocturno

Contenido principal del artículo

Edwin Andrés Villagrán-Munar
Universidad Jorge Tadeo Lozano

Resumen

En Colombia la producción de flores se lleva a cabo en invernaderos de diferentes tipologías con una característica en común y es el control de clima de tipo pasivo. En la actualidad el conocimiento sobre el desempeño climático de estas estructuras es escaso. El objetivo del trabajo consistió en evaluar el comportamiento térmico de un invernadero capilla tipo colgante en condiciones de clima diurno y nocturno bajo las condiciones meteorológicas predominantes en la sabana de Bogotá. La evaluación se realizó mediante simulaciones numéricas empleando la dinámica de fluidos computacional (CFD) aplicada a un invernadero dedicado a la producción de rosa (Rosa sp.). Este enfoque metodológico permitió obtener los patrones de distribución térmica en el interior del invernadero, encontrando que para las condiciones meteorológicas evaluadas el invernadero genera unas condiciones térmicas inadecuadas para el desarrollo del cultivo durante el periodo nocturno donde el valor de la temperatura obtenido estuvo por debajo del mínimo recomendado de 15°C. La validación del modelo CFD se realizó comparando los resultados de las simulaciones y las temperaturas registradas en el prototipo real del invernadero, obteniendo un grado de ajuste adecuado entre los valores simulados y medidos y con una tendencia similar durante las 24 horas del día.

Detalles del artículo

Cómo citar
Villagrán-Munar, E. A. (2019). Determinación del comportamiento térmico de un invernadero colgante colombiano aplicando simulación CFD. Revista Ciencias Técnicas Agropecuarias, 28(3). Recuperado a partir de https://revistas.unah.edu.cu/index.php/rcta/article/view/1132
Número
Vol. 28 Núm. 3 (2019): Julio-Agosto-Septiembre
Sección
Artículos Originales

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Biografía del autor/a

Edwin Andrés Villagrán-Munar, Universidad Jorge Tadeo Lozano

Facultad de Ciencias Naturales e Ingeniería

Citas

BAEZA, E.J.; PÉREZ-PARRA, J.J.: LÓPEZ, J.C.; MONTERO, J.I. CFD study of the natural ventilation performance of a parral type greenhouse with different numbers of spans and roof vent configurations. Acta Horticulturae 719: 333-338, 2006.

BAXEVANOU, C.; FIDAROS, D.; BARTZANAS, T.; KITTAS, C.; Yearly numerical evaluation of greenhouse cover materials. Computers and Electronics in Agriculture, 149 (1):54-70, 2017. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.compag.2017.12.006

BOJACÁ, C. R.; GIL, R.; COOMAN, A.; Use of geostatistical and crop growth modelling to assess the variability of greenhouse tomato yield caused by spatial temperature variations. Computers and Electronics in Agriculture, 65(2): 219–227, 2009. https://doi.org/10.1016/j.compag.2008.10.001

CAMPEN, J. B.; BOT, G. P. A. SE—Structures and Environment: Design of a Low-Energy Dehumidifying System for Greenhouses. Journal of Agricultural Engineering Research, 78(1): 65–73, 2001, https://doi.org/10.1006/JAER.2000.0633, 2004.

CHEN, Q.; Ventilation performance prediction for buildings: A method overview and recent applications. Building and Environment, 44(4): 848–858, 2009. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2009.05.025

FLORES-VELÁZQUEZ, J.; VILLARREAL-GUERRERO, F.; Diseño de un sistema de ventilación forzada para un invernadero cenital usando CFD, (2015). Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas vol. 6, n.2, pp. 303-316.Disponible en:<http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S200709342015000200007&lng=es&nrm=iso>. ISSN 2007-0934.

FATNASSI, H.; BOULARD, T; PONCET, M. C.; Optimisation of Greenhouse Insect Screening with Computational Fluid Dynamics. Biosystems Engineering, 93(3): 301–312, 2006. https://doi.org/10.1016/J.BIOSYSTEMSENG.2006.11.014

HE, X.; WANG, J.; GUO, S.; ZHANG, J.; WEI, B.; SUN, J.; SHU, S.; Ventilation optimization of solar greenhouse with removable back walls based on CFD. Computers and Electronics in Agriculture, 149 (1): 16-25, 2017. https://doi.org/10.1016/j.compag.2017.10.001

IGLESIAS, N.; MONTERO, J.I.; MUÑOZ, P.; ANTÓN, A.; Estudio del clima nocturno y el empleo de doble cubierta de techo como alternativa pasiva para aumentar la temperatura nocturna de los invernaderos utilizando un modelo basado en la Mecánica de Fluidos Computacional (CFD). Hort. Argentina, 28, 18–23, 2009.

KATSOULAS, N.; BARTZANAS, T.; BOULARD, T.; MERMIER, M.; KITTAS, C.; Effect of Vent Openings and Insect Screens on Greenhouse Ventilation. Biosystems Engineering, 93(4): 427–436, 2006. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2005.01.001

KITTAS, C.; KARAMANIS, M.; KATSOULAS, N; Air temperature regime in a forced ventilated greenhouse with rose crop. Energy and Buildings, 2005, 37(8): 807–812, 2005, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2004.10.009

MAJDOUBI, H.; BOULARD, T.; FATNASSI, H.; SENHAJI, A.; ELBAHI, S.; DEMRATI, H.; BOUIRDEN, L.; Canary Greenhouse CFD Nocturnal Climate Simulation. Open Journal of Fluid Dynamics, 6(6): 88–100, 2016. https://doi.org/10.4236/ojfd.2016.62008

MINISTERIO DE AGRICULTURA Y DESARROLLO RURAL (MADR). Estadísticas del sector 2017- Cadena sector flores. https://www.minagricultura.gov.co/Paginas/default.aspx. [Consulta: 21 de abril de 2018].

MOLINA-AIZ, D.; VALERA, D.; PEÑA, A.; GIL, J.; LÓPEZ, A.; A study of natural ventilation in an Almería-type greenhouse with insect screens by means of tri-sonic anemometry. Biosystems Engineering, 104(2): 224–242, 2009. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2009.06.013

NORTON, T.; SUN, D.; GRANT, J.; FALLON, R..; DODD, V.; Applications of computational fluid dynamics (CFD) in the modelling and design of ventilation systems in the agricultural industry: A review. Bioresource Technology, 98(12): 2386–2414, 2007. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.biortech.2006.11.025

PISCIA, D.; MONTERO, J. I.; BAEZA, E.; BAILEY, B.; A CFD greenhouse night-time condensation model. Biosystems Engineering, 111(2): 141–154, 2012. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2011.11.006.

RESTREPO, F. Manual de manejo de Botrytis cinerea en Rosas. Ediciones ceniflores. Bogota-Colombia. 120 p, 2010.

RICO-GARCÍA, E.; Aerodynamic study of greenhouses using computational fluid dynamics. International Journal of the Physical Sciences, 6(28): 2011. https://doi.org/10.5897/IJPS11.852.

SATO, S.; PEET, M. M.; GARDNER, R.G.: Formation of parthenocarpic fruit, undeveloped flowers and aborted flowers in tomato under moderately elevated temperatures. Sci. Hortic. 90: 243-254, 2001. https://doi.org/10.1016/S0304-4238(00)00262-4.

TOMINAGA, Y.; MOCHIDA, A.; YOSHIE, R.; KATAOKA, H.; NOZU, T.; YOSHIKAWA, M.; SHIRASAWA, T.; AIJ guidelines for practical applications of CFD to pedestrian wind environment around buildings. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 96(10–11): 1749–1761. 2008. https://doi.org/10.1016/j.jweia.2008.02.058

VILLAGRÁN, E.; GIL, R.; ACUÑA, J. F.; BOJACÁ, C.; Optimization of ventilation and its effect on the microclimate of a colombian multispan greenhouse. Agronomía colombiana, 30(2): 282-288, 2012. ISSN 0120-9965.

YONG, A.; EL CULTIVO DEL ROSAL Y SU PROPAGACIÓN Cultivos Tropicales, vol. 25, núm. 2, pp. 53-6 Instituto Nacional de Ciencias Agrícolas La Habana, Cuba, ISSN: 0258-5936, 2004.

ZIESLIN, N.; MOR, Y.; Light on roses. Scientia Horticulturae, 1990, vol. 43, p. 1-14. https://doi.org/10.1016/0304-4238(90)90031-9.