Tesis:
Utilización del suelo radiante acoplado a una bomba de calor-agua para la refrigeración de invernaderos.
- Autor: VALIÑO LOPEZ, Vanesa
- Título: Utilización del suelo radiante acoplado a una bomba de calor-agua para la refrigeración de invernaderos.
- Fecha: 2010
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS AGRONOMOS
- Departamentos: INGENIERIA RURAL
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: PLAZA PEREZ, Saturnino de la
- Director/a 2º: PERDIGONES BORDERIAS, Alicia
- Resumen: La situación medioambiental actual exige una adaptación de los sistemas agrícolas al evidente cambio climático que está sufriendo el planeta. Los invernaderos no son ajenos a esta exigencia, sobre todo aquellos emplazados en las zonas que se prevén más afectadas por el ascenso de las temperaturas, como es el caso de la Cuenca Mediterránea. Esta adaptación implica un uso responsable de los recursos energéticos, ya sea disminuyendo su consumo, realizándolo de manera más eficiente, o diversificando las fuentes energéticas (energías alternativas). Los invernaderos del área mediterránea suelen estar desprovistos de sistemas de refrigeración y es más que probable que tengan que incorporarlos para seguir manteniendo su funcionalidad. Además, en áreas como la nuestra, es necesario que los sistemas de refrigeración no consuman grandes volúmenes de agua (como algunos sistemas evaporativos) ya que los últimos informes de cambio climático señalan que la escasez de agua será el factor más crítico para la agricultura futura en latitudes medias. Por tanto, parece necesario mejorar los sistemas de refrigeración actuales o introducir alternativas más eficientes desde el punto de vista de consumo energético y de agua. El suelo radiante es un equipamiento presente en invernaderos comerciales y que se utiliza convencionalmente como método de calefacción. En esta tesis en cambio, se aborda el reto de su aplicación en refrigeración pasa invernaderos. Por ello, se realizó una evaluación experimental de la refrigeración de un invernadero situado en Madrid (España), mediante el uso del suelo radiante acoplado a una bomba de calor aire-agua. En este trabajo se distinguen tres partes: en primer lugar se exponen los ensayos experimentales que se realizaron con el suelo radiante en refrigeración; en segundo lugar se diseñó uu modelo dinámico para la simulación de la temperatura interior del invernadero con esta tecnología; y por último se modelizó el consumo energético de la bomba de calor. Se ensayaron dos escenarios de experimentación durante la temporada estival de 2005 y 2006: ventilación natural+malla de sombreo (escenario de control, RC), y ventilación natural+malla de sombreo+suelo radiante acoplado a una bomba de calor (escenario de refrigeración activa, RSR). Se calcularon los saltos térmicos, es decir, la diferencia entre la temperatura del aire interior y la exterior, y se concluyó que a 0.5 m sobre el suelo, el sistema suelo radiante-bomba de calor redujo el salto térmico en 11° C en la campaña 2005 y en 0.8° C en la de 2006. Ambos escenarios se compararon con el comportamiento de otros sistemas de refrigeración estudiados en trabajos previos. De esta comparación se concluyó que el escenario de refrigeración activa de nuestro estudio obtuvo un salto térmico (medido a 0.5 m) más favorable que la nebulización. A partir de los datos experimentales se ajustó un modelo dinámico para estimar la temperatura del aire interior del invernadero. El modelo fue validado frente a una serie de datos experimentales distinta a la utilizada en el ajuste. El resultado de la validación dio un coeficiente de determinación r2=0,994 y un error absoluto medio de 0.38° C. Con este modelo se calculó la capacidad refrigerante del sistema suelo radiante-bomba de calor, con un valor medio de 100 W m2 medido a 1.5 m de altura. El modelo de simulación de la demanda energética de la bomba se diseñó basándose en las curvas de rendimiento de la bomba de calor. Dicho modelo tenía como objeto predecir la capacidad refrigerante desarrollada por el sistema suelo radiante-bomba de calor. El consumo energético de la bomba de calor fue 104.8 Wh m-2 d’(de 13:00 a 18:00 h) bajo las condiciones de ensayo en Madrid. En conclusión, el sistema suelo radiante-bomba de calor parece ser apropiado sólo para refrigerar invernaderos bajo ciertas condiciones, para cultivos de alto valor añadido, cultivos de bajo porte, o cuando el coste de inversión no es un factor limitante ya que éste es aproximadamente 38 € m2.