{"id":106890,"date":"2018-03-11T10:30:58","date_gmt":"2018-03-11T10:30:58","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/utilizacion-del-suelo-radiante-acoplado-a-una-bomba-de-calor-aire-agua-para-la-refrigeracion-de-invernaderos\/"},"modified":"2018-03-11T10:30:58","modified_gmt":"2018-03-11T10:30:58","slug":"utilizacion-del-suelo-radiante-acoplado-a-una-bomba-de-calor-aire-agua-para-la-refrigeracion-de-invernaderos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/ciencias-agrarias\/utilizacion-del-suelo-radiante-acoplado-a-una-bomba-de-calor-aire-agua-para-la-refrigeracion-de-invernaderos\/","title":{"rendered":"Utilizacion del suelo radiante acoplado a una bomba de calor aire-agua para la refrigeraci\u00f3n de invernaderos"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Vanesa Vali\u00f1o Lopez <\/strong><\/h2>\n<p>Introducci\u00f3n  la situaci\u00f3n medioambiental actual exige una adaptaci\u00f3n de los sistemas agr\u00edcolas al evidente cambio clim\u00e1tico que est\u00e1 sufriendo el planeta. Los invernaderos no son ajenos a este cambio, sobre todo aquellos emplazados en las zonas que se prev\u00e9n m\u00e1s afectadas por el ascenso de las temperaturas, como es el caso de la cuenca mediterr\u00e1nea (ipcc, 2007). Esta adaptaci\u00f3n implica un uso responsable de los recursos energ\u00e9ticos, ya sea disminuyendo su consumo, realiz\u00e1ndolo de manera m\u00e1s eficiente, o diversificando las fuentes energ\u00e9ticas (energ\u00edas alternativas) (valera et al., 2008).  los invernaderos del \u00e1rea mediterr\u00e1nea suelen estar desprovistos de sistemas de refrigeraci\u00f3n (montero et al., 1994) y es m\u00e1s que probable que tengan que adoptarlos para seguir manteniendo su funcionalidad. Adem\u00e1s, en \u00e1reas como la nuestra, es necesario que los sistemas de refrigeraci\u00f3n no consuman grandes vol\u00famenes de agua (como sucede con algunos sistemas evaporativos) ya que los \u00faltimos informes de cambio clim\u00e1tico se\u00f1alan que la escasez de agua ser\u00e1 el factor m\u00e1s cr\u00edtico para la agricultura futura en latitudes medias (ipcc, 2007). Por tanto, parece necesario mejorar los sistemas de refrigeraci\u00f3n actuales o introducir alternativas m\u00e1s eficientes desde el punto de vista de consumo energ\u00e9tico y de agua.  el suelo radiante es un equipamiento presente en invernaderos comerciales y que se utiliza convencionalmente como m\u00e9todo de calefacci\u00f3n (garc\u00eda, 1998). En este trabajo en cambio, se aborda el reto de su aplicaci\u00f3n en refrigeraci\u00f3n para invernaderos. Por ello, se realiz\u00f3 una evaluaci\u00f3n experimental de la refrigeraci\u00f3n de un invernadero situado en Madrid (espa\u00f1a), mediante el uso del suelo radiante acoplado a una bomba de calor aire-agua. Asimismo, se dise\u00f1\u00f3 un modelo del clima interior del invernadero que inclu\u00eda el efecto refrigerante del suelo; y un modelo de simulaci\u00f3n de la demanda de potencia de la bomba en funci\u00f3n de par\u00e1metros del clima exterior.  materiales y m\u00e9todos  para el desarrollo de los ensayos se dispuso de un invernadero experimental en los campos de pr\u00e1cticas de la etsi agr\u00f3nomos (Madrid). Se trataba de un m\u00f3dulo de un invernadero multicapilla con tejado curvo y paredes rectas. El material de cubierta era pl\u00e1stico r\u00edgido (metacrilato) con las siguientes caracter\u00edsticas de transmitancia de radiaci\u00f3n: visible del 75 al 85%; y del infrarrojo en torno al 0.5%. La superficie cubierta era de 132 m$^{2}$ y el cultivo que se mantuvo durante los ensayos fue la \textit{gerbera jamesonii} h. Bolus ex hook (gerbera), flor ornamental de alto valor econ\u00f3mico. Estas plantas se cultivaron en macetas sobre el suelo dispuestas en cuatro filas dobles. El invernadero estaba equipado con ventilaci\u00f3n natural a trav\u00e9s de ventanas corridas abatibles; con una pantalla de sombreo aluminizada que cubr\u00eda toda la superficie; y con un suelo radiante instalado en la \u00e9poca de construcci\u00f3n del invernadero. El suelo radiante, de 90 m$^{2}$ de superficie, estaba constituido b\u00e1sicamente por una red de tuber\u00edas de polietileno (6 m.L. Por m$^{2}$) cubiertas por un mortero de hormig\u00f3n de 90 mm de espesor. Para su utilizaci\u00f3n en refrigeraci\u00f3n, se conect\u00f3 el sistema de tuber\u00edas a una bomba de calor de tipo aire-agua (potencia nominal 4.5 kw).  se ensayaron dos estrategias de refrigeraci\u00f3n: (1) estrategia control consistente en ventilaci\u00f3n natural y malla de sombreo (24 h); (2) estrategia suelo radiante que a\u00f1ad\u00eda a la estrategia (1) la acci\u00f3n del suelo radiante con control todo-nada con una temperatura de consigna de 12 \u00c2\u00bac para el agua del circuito de retorno de la bomba. Los ensayos se realizaron durante los veranos de 2005 y 2006.  se registraron dos tipos de datos mediante dos datalogger (datataker dt50, cinco canales). En primer lugar, par\u00e1metros de tipo clim\u00e1tico (temperaturas, contenido en humedad ambiental y radiaci\u00f3n solar incidente), distingui\u00e9ndose entre clima interior del invernadero y clima exterior. Se utilizaron sensores de temperatura pt100, sensores capacitivos para medir la humedad relativa; y un piran\u00f3metro para la radiaci\u00f3n solar exterior. De toda la serie de d\u00edas registrados se seleccionaron 16 con cada estrategia y sus par\u00e1metros fueron promediados para obtener un d\u00eda caracter\u00edstico de cada estrategia. Estos dos d\u00edas fueron sometidos a un an\u00e1lisis de varianza para valorar diferencias significativas entre sus temperaturas y humedad. Asimismo, se tomaron medidas de temperatura en el entorno de dos plantas, una situada encima del suelo radiante y otra aislada del efecto del mismo. En segundo lugar, se registraron datos del consumo energ\u00e9tico de la bomba mediante un analizador de red.  a partir de los datos experimentales se dise\u00f1aron dos modelos de simulaci\u00f3n: un modelo del clima interior y un modelo energ\u00e9tico que estimara la demanda de potencia de la bomba. El modelo clim\u00e1tico se trataba de un modelo din\u00e1mico que incorporaba la variable tiempo y que empleaba un balance energ\u00e9tico de los principales flujos que influyen en la variaci\u00f3n de la temperatura interior para calcularla: la extracci\u00f3n energ\u00e9tica del suelo; la transmisividad de la radiaci\u00f3n solar; el efecto refrigerante del cultivo; las p\u00e9rdidas a trav\u00e9s de las ventanas abiertas; las p\u00e9rdidas a trav\u00e9s de la estructura.  el modelo energ\u00e9tico pretend\u00eda calcular la demanda de potencia del sistema bomba de calor-suelo radiante en funci\u00f3n de par\u00e1metros clim\u00e1ticos (temperatura exterior y temperatura h\u00fameda del invernadero) y la potencia nominal de la bomba. Adaptaba una expresi\u00f3n ya utilizada por otros autores para otro tipo de bombas (willits and gurjer, 2004;  eley-associates, 1994) para las condiciones particulares del sistema de ensayo.  ambos modelos fueron ajustados con un conjunto de datos experimentales y validados con otro distinto.  resultados y discusi\u00f3n  los resultados experimentales indicaron que el efecto del suelo radiante en refrigeraci\u00f3n era limitado: redujo la temperatura del aire aproximadamente 1 \u00c2\u00bac a 0.5 m (respecto a la situaci\u00f3n control) y su efecto disminu\u00eda por encima de esa altura. El an\u00e1lisis de varianza \u00fanicamente encontr\u00f3 diferencias significativas para las temperaturas por debajo de 0.5 m entre los dos escenarios de refrigeraci\u00f3n, y para el salto t\u00e9rmico (calculado como temperatura interior a 0.5 m menos temperatura exterior) de una de las campa\u00f1as de ensayo.   en un comparaci\u00f3n con otras tecnolog\u00edas m\u00e1s habituales en la refrigeraci\u00f3n de invernaderos (perdigones et al., 2008), los sistemas de nebulizaci\u00f3n obtuvieron mejores resultados que el sistema suelo radiante-bomba de calor: el salto t\u00e9rmico en la mayor\u00eda del volumen de aire interior fue menor en cualquiera de los casos de nebulizaci\u00f3n considerados. Sin embargo, a nivel de cultivo, el salto t\u00e9rmico obtenido con el suelo radiante fue menor que en nebulizaci\u00f3n. Adem\u00e1s el suelo radiante no cre\u00f3 condensaci\u00f3n como es habitual en los sistemas de climatizaci\u00f3n evaporativos (nebulizaci\u00f3n, paneles evaporativos).  el suelo radiante permiti\u00f3 mantener el sustrato del cultivo a temperaturas hasta 4\u00c2\u00bac inferiores que en el caso control. Esto hace que las condiciones sean m\u00e1s favorables para el desarrollo del cultivo, ya que los valores t\u00e9rmicos \u00f3ptimos suelen estar por debajo de los 20 \u00c2\u00bac (serrano, 2005).  el modelo clim\u00e1tico dise\u00f1ado para la simulaci\u00f3n de la temperatura interior result\u00f3 v\u00e1lido. Tanto para el caso de la estrategia control (ventilaci\u00f3n natural + sombreo) como de la estrategia de refrigeraci\u00f3n con suelo radiante, la  correlaci\u00f3n lineal entre los datos simulados y los datos reales obtuvo un coeficiente de determinaci\u00f3n muy elevado y un error absoluto medio diario en torno a los 0.38 \u00c2\u00bac. Teniendo en cuenta los coeficientes de transferencia de calor del suelo determinados en ajustes de modelizaci\u00f3n, el comportamiento del suelo radiante en refrigeraci\u00f3n result\u00f3 ser menos eficiente que en calefacci\u00f3n (perdigones et al., 2006). Tambi\u00e9n a partir del modelo, se pudo cuantificar la extracci\u00f3n energ\u00e9tica m\u00e1xima del suelo radiante en las horas centrales del d\u00eda: 95 w m-2. Este valor se corresponde con los obtenidos para suelos radiantes instalados en viviendas que poseen espacios con gran superficie de paramentos acristalados (olesen, 1997).  el modelo de simulaci\u00f3n de la demanda de potencia de la bomba en refrigeraci\u00f3n result\u00f3 adecuado para calcular la potencia como w m-2. Una expresi\u00f3n m\u00e1s simplificada que la tomada del trabajo de willits y gurjer (2004) result\u00f3 tambi\u00e9n v\u00e1lida para los rangos de temperatura h\u00fameda 23.48 a 6.23 \u00c2\u00bac, y de temperatura exterior 40.3 a 15.5 \u00c2\u00bac. Esta \u00faltima expresi\u00f3n puede ser una buena opci\u00f3n para productores que deseen determinar el consumo energ\u00e9tico del sistema para el caso particular de su instalaci\u00f3n ya que los datos de temperatura se pueden obtener f\u00e1cilmente de una estaci\u00f3n meteorol\u00f3gica.  el coeficiente de operaci\u00f3n (cop) medio obtenido a partir de las modelizaciones fue 7.9, valor elevado para un sistema de estas caracter\u00edsticas. El coste de instalaci\u00f3n del sistema supondr\u00eda una inversi\u00f3n inicial de 38 \u00e2,\u00ac m-2. El consumo el\u00e9ctrico se valor\u00f3 en 104.8 wh m-2 d-1 de funcionamiento.  conclusiones  el efecto del suelo radiante en refrigeraci\u00f3n s\u00f3lo fue significativo por debajo de los 0.5 m de altura. Respecto a otras tecnolog\u00edas de refrigeraci\u00f3n, los sistemas de nebulizaci\u00f3n obtuvieron un salto t\u00e9rmico m\u00e1s favorable en la mayor\u00eda del volumen de aire interior, aunque a nivel de cultivo, la refrigeraci\u00f3n con suelo radiante alcanz\u00f3 el menor salto t\u00e9rmico. Otro aspecto positivo del suelo radiante es que no cre\u00f3 condensaci\u00f3n como es habitual en los sistemas de climatizaci\u00f3n evaporativos.  el modelo clim\u00e1tico dise\u00f1ado para la simulaci\u00f3n de la temperatura interior result\u00f3 v\u00e1lido. Teniendo en cuenta los coeficiente de transferencia del suelo determinados en el ajuste, el comportamiento de \u00e9ste en refrigeraci\u00f3n result\u00f3 ser menos eficiente que en calefacci\u00f3n.  el modelo de simulaci\u00f3n de la demanda de potencia de la bomba result\u00f3 adecuado para calcular la potencia a partir de par\u00e1metros clim\u00e1ticos (temperatura del bulbo h\u00famedo en el interior del invernadero, temperatura exterior) y potencia nominal de la bomba. Una expresi\u00f3n  m\u00e1s simplificada result\u00f3 tambi\u00e9n v\u00e1lida para los rangos de temperatura de bulbo h\u00famedo 23.48 a 6.23 \u00c2\u00bac, y de temperatura exterior 40.3 a 15.5 \u00c2\u00bac. El coeficiente de operaci\u00f3n (cop) medio obtenido a partir de la modelizaci\u00f3n y de datos experimentales fue 7.9, valor elevado para un sistema de estas caracter\u00edsticas.  el sistema suelo radiante-bomba de calor parece ser apropiado s\u00f3lo para refrigerar invernaderos bajo ciertas condiciones, para cultivos de alto valor a\u00f1adido, cultivos de bajo porte, o cuando el coste de inversi\u00f3n no es un factor limitante ya que \u00e9ste es aproximadamente 38 \u00e2,\u00ac\/m2.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Utilizacion del suelo radiante acoplado a una bomba de calor aire-agua para la refrigeraci\u00f3n de invernaderos<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Utilizacion del suelo radiante acoplado a una bomba de calor aire-agua para la refrigeraci\u00f3n de invernaderos <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Vanesa Vali\u00f1o Lopez <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Polit\u00e9cnica de Madrid<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 18\/02\/2011<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Saturnino De La Plaza P\u00e9rez<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: eduardo Hern\u00e1ndez fern\u00e1ndez <\/li>\n<li>fatima de Jes\u00fas Folgoa baptista (vocal)<\/li>\n<li>Mar\u00eda   dolores Fern\u00e1ndez   rodr\u00edguez (vocal)<\/li>\n<li>diego Luis Valera mart\u00ednez (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Vanesa Vali\u00f1o Lopez Introducci\u00f3n la situaci\u00f3n medioambiental actual exige una adaptaci\u00f3n de los sistemas agr\u00edcolas al evidente [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center 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