Aplicar el sistema de refrigeración de los edificios a los invernaderos aumenta su eficiencia energética

El sistema que han utilizado los ingenieros almerienses se basa en cajas de refrigeración

Investigadores del grupo Ingeniería Rural de la Universidad de Almería, pertenecientes al Campus de Excelencia Internacional Agroalimentario CeiA3, han aplicado un sistema propio de la refrigeración de edificios, las cajas evaporadoras de agua, a los invernaderos con el objetivo de comprobar su efecto sobre el consumo de agua y energía. Los expertos han comprobado que estos dispositivos de evaporación resultan una buena opción para la refrigeración de los invernaderos no herméticos, como los que se instalan con mayor frecuencia en la cuenca mediterránea, ya que aumentan la eficiencia energética.

En su artículo ‘Energy Efficiency in Greenhouse Evaporative Cooling Techniques: Cooling Boxes versus Cellulose Pads’ publicado recientemente en la revista Energies, los científicos comparan el sistema de cajas evaporadoras con los más utilizados actualmente en los invernaderos tecnificados: la nebulización y los paneles evaporadores.

La primera técnica se sirve de una red de tuberías en las que se inyecta agua a presión que sale por orificios diminutos construyendo gotas del tamaño de micras (la millonésima parte de un metro). Los sistemas de nebulización no precisan que los invernaderos sean herméticos, ya que la humedad que se genera en el interior requiere a veces corrientes de aire externas. “El problema es que, en verano, debido a las elevadas temperaturas combinadas a veces con fuertes vientos, el agricultor debe cerrar las ventanas para evitar que se rompa la estructura. Ese cierre implica que el sistema no funcione, porque el interior se satura de vapor de agua y ya no se produce enfriamiento”, explica a la Fundación Descubre el responsable del estudio, Diego Luis Valera, de la Universidad de Almería.

Paneles de celulosa

Por su parte, el sistema que utiliza paneles evaporadores consiste en colocar un material de celulosa tapando las ventanas de un lateral del invernadero. Este soporte celulósico está  permanentemente humedecido con una tubería superior que va empapándolo. En el lado contrario del invernadero se colocan ventiladores. De esta forma, todo el aire que pasa al interior lo hace a través de la celulosa, con lo que se carga de pequeñas gotas que enfrían el ambiente. Frente a la nebulización, este método no se ve alterado por la subida de las temperaturas o el viento. No obstante, requiere estructuras muy herméticas.

Para superar los inconvenientes de la nebulización y los paneles, el sistema que han utilizado los ingenieros almerienses se basa en cajas de refrigeración. En este caso, el ventilador y el panel de celulosa están juntos en el mismo lateral del invernadero, con lo que se impulsa el aire húmedo al interior. “Este mecanismo está muy extendido en los edificios, pero es la primera vez que se analiza de manera científica su aplicación en invernaderos tradicionales”, destaca.

El responsable del estudio, Diego Luis Valera, de la Universidad de Almería

Tras los ensayos acometidos en el túnel del viento de la Universidad de Almería, los expertos han concluido que las cajas evaporadoras resultan más eficientes que el resto de sistemas de refrigeración, ya que requieren un menor consumo de energía y agua en invernaderos, incluso en aquellos que no son herméticos. “Los resultados obtenidos muestran que las cajas producen una caída de presión que está entre un 51,27% y 94,87% menor que la producida por los paneles de celulosa. Esta caída de presión lleva aparejada un menor consumo específico de agua y energía”, resume.

Los expertos están ya ensayando el sistema en los invernaderos experimentales dela Universidadde Almería donde prueban los sistemas de ventilación en invernaderos tipo Almería (los más tradicionales) y los multitúnel (los más tecnificados).

Ensayos en túnel del viento

Antes de este paso al campo, los investigadores acometieron los diseños teóricos del sistema mediante balances de energía para ajustar el diseño de los sistemas de refrigeración. A continuación, trasladaron los modelos al túnel del viento desarrollado enla Universidadde Almería. “Generamos distintas velocidades de viento y medimos las caídas de presión que cada sistema provoca en la corriente de aire. También controlamos la temperatura, humedad y el consumo de agua de cada material para cada velocidad del aire”, expone.

Los resultados de este estudio se enmarcan en el proyecto de excelencia ‘Ahorro y eficiencia energética en invernaderos tipo Almería’, financiado porla Consejeríade Economía, Innovación, Ciencia y Empleo dela Juntade Andalucía.

Investigación en marcha

Actualmente el grupo de investigación liderado por Diego Valera, está inmerso también en la mejora de los sistemas de ventilación natural, mediante modificaciones que requieran bajas inversiones para los agricultores pero grandes mejoras en el microclima de sus invernaderos. “Estamos utilizando técnicas en la frontera del conocimiento para aplicaciones agrícolas, como la aplicación de sistemas de medida de flujos turbulentos de vapor de agua y de CO₂, la anemometría sónica triaxial y la termografía por infrarrojos. Además estamos generalizando los resultados mediante modelos de simulación basados en dinámica computacional de fluidos”, especifica. Cuentan además con el apoyo del Centro de Investigación en Biotecnología Agroalimentaria BITAL de la Universidad de Almería y con una red de colaboradores público-privados.

Imágenes:

El responsable del estudio Diego Luis Valera, de la Universidad de Almería

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Esquema del Sistema diseñado por los investigadores

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