El cultivo protegido bajo invernadero tiene altos costes energéticos
derivados de la ventilación forzada. En cambio, la ventilación natural puede ser una
solución barata que reduzca el consumo energético. No obstante, un diseño que
permita la ventilación natural del invernadero supone un reto debido a la
complejidad del fenómeno físico. Frente a otros métodos de diseño, como los
métodos experimentales o analíticos, en los últimos tiempos la dinámica de fluidos
computacional (CFD por sus siglas en inglés) se ha convertido en la herramienta
más utilizada para estudiar este tipo de fenómenos, gracias a su relativo bajo coste
y a la rapidez en la obtención de resultados. No obstante, los modelos CFD deben
refrendarse mediante validaciones realizadas a través de datos experimentales. Un
análisis bibliográfico detallado del uso de la CFD aplicada a invernaderos muestra,
en general, que los trabajos carecen de suficientes datos experimentales,
seguramente debido al alto coste de los sensores para adquirirlos y la dificultad que
conlleva el trabajo en condiciones de campo. Además, se observa que las
simulaciones CFD en invernaderos no se realizan con un procedimiento
sistematizado. Por ello, la presente tesis, por un lado describe un dispositivo y unos
métodos sencillos y baratos para obtener datos atmosféricos, y por otro, propone
una visión crítica sobre la investigación realizada hasta el momento, con el fin de
sistematizar la manera de generar modelos CFD aplicados a la ventilación natural
de invernaderos. Finalmente, la tesis se complementa con un ejemplo sobre un caso
práctico.
Para ello, en primer lugar, se realizó una revisión bibliográfica de las
diferentes guías de buenas prácticas en diferentes campos de la tecnología principalmente en edificación, para sistematizar y adaptar las recomendaciones para
generar modelos CFD en invernaderos. En segundo lugar, se desarrolló un sistema
de adquisición de datos sencillo, consistente en una red de sensores, que permite
medir simultáneamente la velocidad y dirección de viento en 20 puntos. Este
sistema de sensores fue calibrado y probado en campo satisfactoriamente
obteniendo una precisión similar a los anemómetros comerciales con un precio 30
veces superior. En tercer lugar, se generaron 24 modelos del flujo de aire alrededor
del invernadero, resultantes de la combinación de cuatro modelos de turbulencia (k-
¿; RNG k-¿; k-¿ y RSM); dos esquemas de discretización (primer orden y segundo
orden) y tres velocidades de viento exterior (3; 3,5 y 4 m/s) con el fin de analizar
sus diferencias y demostrar sus ventajas e inconvenientes. Por este motivo, en
cuarto lugar, se comprobó su capacidad de ajustarse a los datos de campo, validando
los modelos con un análisis de regresión lineal sobre los datos experimentales. Con
este estudió se reveló que los modelos SST k-¿ y el RSM (segundo orden) son los
que mejor representan el flujo de ventilación y se demostró que el modelo k-¿
estándar (primer orden), el más utilizado en la bibliografía, no sólo ofrece
resultados diferentes al resto de modelos, sino que su rendimiento es pobre para
predecir el flujo de ventilación. / Granell Ruiz, R. (2014). Análisis del flujo ambiental y propuesta metodológica para simulaciones CFD aplicadas a la ventilación natural de invernaderos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/37194
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upv.es/oai:riunet.upv.es:10251/37194 |
| Date | 30 April 2014 |
| Creators | Granell Ruiz, Rafael |
| Contributors | Moltó García, Enrique, Palau Salvador, Guillermo, Universitat Politècnica de València. Departamento de Ingeniería Rural y Agroalimentaria - Departament d'Enginyeria Rural i Agroalimentària |
| Publisher | Universitat Politècnica de València |
| Source Sets | Universitat Politècnica de València |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/acceptedVersion |
| Source | Riunet |
| Rights | http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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