Bouchet E.R., Freyre C.E., Bouzo, C.A.

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1 Medición y predicción de la tasa de renovación del aire en un invernadero con ventilación lateral
Bouchet E.R., Freyre C.E., Bouzo, C.A. Universidad Nacional del Litoral, Facultad de Ciencias Agrarias, Cátedra de Física Kreder 2805 (3080) Esperanza, Santa Fe. Proyecto subsidiado por CAI+D - UNL. INTRODUCCIÓN La ventilación es una de las herramientas más importantes para controlar las condiciones meteorológicas de un invernadero (Yan et al. 1995). El intercambio de aire entre el interior y exterior del invernadero modifica las condiciones ambientales, como temperatura, humedad y concentración de anhídrido carbónico que afectan el desarrollo y producción de los cultivos (Baptista et al., 1999). El flujo de aire a través de las ventanas es una función de parámetros propios como son el tipo y localización de las ventanas, altura y ancho del invernadero (ASHRAE, 1993). Varias técnicas se han utilizado para medir y predecir la tasa de ventilación como gases trazas (Mistiotis et al., 1997), balances de energía (Kosai et al., 1980) y medición de diferencias de presión entre el interior y exterior (Papadakis et al., 1996). 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. El objetivo de este trabajo fue obtener un parámetro global de efecto del viento que permita predecir la tasa de renovación del aire conociendo la velocidad externa del viento y la superficie lateral de ventanas. 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, correspondiendo a 30 m2 a cada una de las ventanas sur y norte y 60 m2 a cada una de las ventanas este y oeste. La medición de velocidad externa de viento (Vw) se realizó mediante una estación automática (Davis Weather-Link) con registros cada minuto. El anemómetro se ubicó a 1,50 m del suelo midiéndose en los costados de los invernaderos correspondiendo a barlovento según la dirección del viento. La velocidad interna del viento se calculó de acuerdo al desplazamento de una burbuja de detergente de 30 mm de diámetro, midiéndose con un cronómetro digital el tiempo transcurrido para el paso de la burbuja entre dos puntos con distancia conocida. La sección (S) considerada para el cálculo de la tasa de renovación G, fue la generada por la canaleta con una sección de 84 m2. La estimación de los coeficientes para la predicción de la ventilación se realizaron de acuerdo a la ecuación modificada de Bernoulli (Boulard and Baille, 1995) (ver resumen ampliado en actas del Congreso). En cada medición de la velocidad interna del viento (Vi) se calculó G como el producto entre Vi y S. Luego, con el área de ventana lateral conocida (A), la tasa de renovación calculada (G) y la velocidad externa del viento (Vw) se calculó en cada punto de medición el coeficiente global de efecto del viento. Finalmente, se realizaron nuevas observaciones (n = 44) en donde se midió la velocidad externa del viento (Vw) y se calculó la tasa de renovación (G). Estas mediciones se utilizaron para comparar con los cálculos de renovación realizados con el coeficiente obtenido anteriormente. RESULTADOS La relación entre la velocidad externa del viento (m s-1) y la tasa de renovación (m3 s-1) presentó una gran dispersión (Figura 2) .Con aplicación de la ecuación de la ecuación de Bernoulli modificada se obtuvieron para cada medición diferentes valores del coeficiente Cd Cw 0,5 . Se observó una clara disminución de Cd Cw 0,5 con el incremento de la velocidad del viento, tendencia que ya fue destacada por Boulard et al., (1997) (Figura 3). La comparación entre la renovación medida y la calculada mediante la ecuación (5) con el coeficiente global de efecto del viento promedio Cd Cw 0,5 obtenido permitió observar un aceptable ajuste comparando con la línea de relación 1:1 (Figura 4).La aplicación del modelo de Boullard and Baille (1995) resultó en cálculos por exceso (pendiente menor a 1) que los obtenidos aquí (Figura 5). En cambio con la aplicación del modelo de Boullard et al., (1997) se obtuvieron valores por defecto (pendiente mayor a 1) (Figura 6) con tasas calculadas de ventilación menores a las medidas. Figura 1: Invernaderos curvos (Mul-Ca) utilizados para las mediciones de velocidad y renovación de aire. Figura 2: Relación entre la velocidad externa de viento (Vw) medida y la tasa de renovación (G) calculada durante la experiencia (n = 198). Figura 4: Tasa de ventilación (m3 s-1) calculadas con el coeficiente obtenido en este trabajo y la ecuación (5) y las tasa medidas (n = 44).. Figura 3: Relación entre la velocidad externa del viento (m s-1) y el coeficiente global de efecto del viento . Figura 5: Tasas de ventilación (m3 s-1) calculadas según Boullard and Baille (1995) y las tasas medidas en este trabajo (n = 44). Figura 6: : Tasas de ventilación (m3 s-1) calculadas según Boullard et al., (1997).y las tasas medidas en este trabajo (n = 44). CONCLUSIÓN La tasa de ventilación es un factor de muy difícil estimacióN. El procedimiento utilizado aquí permite su estimación en función de dos variables de fácil medición como son la superficie de ventana laterales y la velocidad externa del viento.