Climatización de un invernadero: caso práctico

Alejandra Buriticá -

1. Objeto de la asesoría

En la zona del Maresme, provincia de Barcelona, hay gran cantidad de invernaderos, la mayoría de ellos destinados al cultivo de la flor ornamental. De allí nos llega una consulta con el objetivo de calcular las necesidades para climatizar uno de estos invernaderos, tanto en verano como en invierno.

2. Datos a tener en cuenta

Se trata de una estructura de forma rectangular cubierta de polietileno. Dimensiones y temperaturas:

– Largo: 120 m

– Ancho: 25 m

– Alto: 3 m

– Temperatura exterior máxima/media considerada: -30º

– Temperatura exterior mínima/media considerada: -2º

– Temperatura interior máxima/media aceptable: 35º

– Temperatura interior mínima/media aceptable: 7º

3. Determinación de las necesidades

Ventilación:

A causa del material con que se construyen los invernaderos, en la zona mediterránea es tal la energía solar recibida durante el día que, si no se dispone de una correcta ventilación, las temperaturas interiores se disparan hasta un 40 ó un 50% por encima de la temperatura exterior. Mediante un buen sistema de ventilación, podemos llegar a conseguir, como máximo, un diferencial que oscile entre 4 y 6 grados por encima de la temperatura exterior, si movemos caudales que representen entre 60 y 45 renovaciones/hora.

Por lo tanto las necesidades de ventilación serían:

Q1(60 r/h) = 120 x 25 x 3 x 60 = 540.000 m³/h

Q2(45 r/h) = 120 x 25 x 3 x 45 = 405.000 m³/h

Calefacción:

Para calcular las necesidades de calefacción, en general se contemplan los siguientes factores:

1. Salto térmico deseado entre la temperatura exterior (-2º) y la deseada en el interior (7º), lo cual significa un salto de 9º.

2. Pérdidas de aire generadas por la aportación de aire exterior, ya sea forzado o de forma natural.

3. Superficie y tipo de material con el que está construido.
En este caso, en principio no conocemos pérdidas de calor por aberturas o deficiencias de la construcción, así que no podemos considerarlas. No obstante, al final aplicaremos un coeficiente corrector por pérdidas indeterminadas.

Para obtener la pérdida total de calor del invernadero, aplicaremos la siguiente fórmula:

Ct = K x S x (Ti – Te)

Q2(45 r/h) = 120 x 25 x 3 x 45 = 405.000 m³/h

Donde:

– Ct = Kilocalorías necesarias

– K = Coeficiente de transmisión (Polietileno = 5)

– S = Superficie en metros cuadrados de paredes y techo

– Ti = Temperatura mínima interior deseada

– Te = Temperatura media/mínima exterior

Y para el caso que nos ocupa:

Ct = 5 x ( (120 x 3 x 2)+(25 x 3 x 2)+(120 x 25) ) x(7 – 2) = 174.150 Kcal/h

4. La solución

Empezando por el final, dada la cantidad de energía necesaria para proporcionar la calefacción (232 kW/h), aconsejamos que se instale un sistema de generadores de aire caliente que utilicen gasóleo como combustible.

Antes de explicar la solución propuesta para la ventilación, expondremos algunas de las recomendaciones de la ASAE (American Society of Agricultural Engineers) para invernaderos dotados de ventilación forzada:

  • La distancia entre dos ventiladores contiguos no debe ser superior a los 7,5 m para asegurar la uniformidad en el flujo de aire.
  • Siempre que sea posible, es aconsejable situar los ventiladores a sotavento de los vientos dominantes en verano. Caso contrario, se deben aumentar un 10% las prestaciones.
  • Debe haber una distancia mínima sin obstáculos a la salida del aire de 1,5 veces el diámetro del ventilador.
  • Los ventiladores deberán estar dotados de persianas motorizadas para evitar corrientes indeseadas cuando no están en funcionamiento.
  • Es preferible controlar el volumen de aire renovado en varias fases, por lo que es aconsejable instalar ventiladores de dos velocidades o conectarlos de forma intercalada con dos líneas independientes.

A partir de estas premisas, instalaremos ventiladores de gran diámetro a lo largo de una de las paredes largas del invernadero, a poder ser en la que reciba una mayor radiación solar.

En la cara opuesta, practicaremos unas aberturas para entrada de aire de no menos de 30 m² de sección para no tener en ningún punto velocidades superiores a los 5 m/s.

5. Observaciones

Si las temperaturas máximas estuviesen por encima de las indicadas, aún podemos conseguir una reducción adicional de temperatura colocando pantallas evaporadoras en lugar de las ventanas.

Las pantallas evaporadoras son paneles de fibra o de celulosa que mediante una aportación de agua continua, se humedecen y ceden esta humedad al aire al pasar éste a través de las mismas forzado por los ventiladores. Si se colocan estas pantallas es preciso cerrar el resto de aberturas del invernadero. También es necesario conectar la fuente de aportación de agua a un humidostato para evitar posibles excesos de humedad en el interior del invernadero.

Para ver el caso práctico completo con los productos y accesorios recomendados y sus características técnicas, te dejamos el pdf aquí.

Cortesía: Soler & Palau