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domingo, 7 de febrero de 2016

CONTROL DE BAJAS TEMPERATURAS EN INVERNADEROS-SEGUNDA PARTE

5.- CALEFACCIÓN POR AGUA.
     Otro tipo de calefacción que cada vez se está utilizando más,  es la calefacción por agua. 
      Es el sistema de calefacción aérea más tradicional y se basa en la circulación de agua caliente o vapor procedente de un foco calorífico (caldera, bomba de calor, etc.) por una red de tuberías. En la caldera el agua se calienta a 80-90ºC y las tuberías se colocan a unos 10 cm sobre el suelo, que pueden ser fijas o móviles. Los sistemas antiguos tenían las tuberías colgadas del techo lo que incrementaba los costos energéticos.

    Este sistema se basa en la distribución de agua caliente mediante
una serie de tuberías, a lo largo de todo el invernadero.

   El planteamiento en este tipo de instalaciones es contrario a la calefacción por aire, ya que se caracteriza por tener una alta inercia térmica, es decir, calienta lentamente cuando se pone en funcionamiento y baja la temperatura también lentamente cuando se desactiva.

     Se caracteriza también, al contrario que la calefacción por aire, por
tener una alta inercia térmica, es decir, tarda mucho tiempo en calentar cuando se pone en funcionamiento y mantiene la temperatura cuando se desactiva. Es por ello que resulta ideal apoyarla con una calefacción por aire.


     La distribución del calor dentro del invernadero, por el sistema de calefacción central por agua caliente se puede hacer de dos formas diferentes:

•        Por termofusión, con tubos de diámetro grande, con una ligera
pendiente unidescendiente.
•        Por impulsión de bombas o aceleradores con tubería de diámetro menor y una temperatura en el agua de retorno más elevada que en el caso anterior.

     Las características del sistema de calefacción del suelo por agua caliente que más destacan, son:

Ø
Al estar el calor aplicado en la base, la temperatura del aire del invernadero es mucho más uniforme en comparación con la calefacción tradicional por tubo caliente colgado del techo.
Ø Para calentar el suelo se puede utilizar agua entre 30 y 40º C y por tanto es una forma de aplicación de energías alternativas como la geotérmica, calor residual industrial y solar a baja temperatura.
Ø Los costos de bombeo de agua son mayores. Debido a que la caída de temperatura del agua de calefacción en el invernadero es menor en los sistemas a baja temperatura, se precisa bombear mayor cantidad de agua para ceder la misma cantidad de calor.
Ø Se pueden usar materiales económicos como el polietileno en lugar de tuberías más caras de acero o aluminio.
Ø En general, los sistemas de calefacción de suelo representan un ahorro de energía.
Ø Sus costos de instalación son elevados.

Este tipo de calefacción,  se está utilizando mucho en los semilleros ya que distribuye el calor donde hace más efecto, en la raíz. Para ello se distribuyen una serie de tuberías de aluminio para la distribución del calor. Se utiliza mucho con lana de roca,  junto con diferentes medidores de temperatura a nivel de la raíz,  ya que es un sustrato muy frío y se mantiene a unos 18 grados centígrados.
         
        El inicio de la instalación son las calderas que calientan el agua, que
entra al invernadero por unas tuberías de gran diámetro, que es la zona de impulsión. Esta zona está conectada con las tuberías que van entre los líneos, pasa por estos, sale de los mismos por las de retorno, vuelve a otras tuberías grandes de retorno, y ese retorno, si es necesario vuelve de nuevo a las calderas. Es decir, es un circuito cerrado.


         La calefacción, se puede diferenciar según el tubo que se utilice.

         Existe la calefacción a baja temperatura, en la cual se utilizan
tubos de plástico o polietileno. Al tener limitada la temperatura, se ponen más tuberías, más cerca de la planta, en forma curvada y coarrugadas, aumentando así la superficie de irradiación de calor.


      Normalmente se suelen emplear tuberías de plástico, sobre todo por el precio, que llevan una serie de arrugas para aumentar la superficie de irradiación de calor y que se denominan tuberías coarrugadas, las cuales están formadas por una serie de bucles
o parejas, que se pueden elevar según vaya creciendo el cultivo.

       Cada bucle está formado por una misma tubería que se curva en un extremo, por lo que en las líneas de plantación observaremos parejas de estas tuberías, donde una es la que lleva el agua caliente procedente de la caldera, y otra llevará nuevamente de retorno el agua a la caldera, para volver a calentarse.
       
El efecto que producen las tuberías coarrugadas de agua caliente, es ir irradiando calor. El calor del agua se va trasmitiendo al ambiente y estas tuberías se van enfriando. Por eso el sistema se basa en una recirculación adecuada de agua por tubos, donde tienen una salida con temperatura alta y una vuelta fría, para reiniciar el proceso en la caldera.


         En las metálicas se puede introducir agua a 100ºC sin problema. Tiene más inercia térmica que la calefacción por aire; tarda más en
calentarse, pero una vez que han alcanzado la temperatura idónea la mantiene más tiempo. Irradian el calor de mejor forma que las tuberías de plástico.

         Estos raíles lo utilizan los agricultores, para desplazarse con los carros de recolección. 
        
Las tuberías se ponen a cierta altura del suelo, ya que si se pusiese justo encima del suelo perdería mucho calor, ya que habría una gran cantidad de calor que lo tomaría el suelo y no el aire de la planta.


         Hay invernaderos que colocan tuberías de calefacción regulables en altura, a medida que el cultivo va creciendo.

        Es importante disponer de dos calderas, en caso de avería de una. Ya que si solo tuviéramos una y se rompiese en una noche fría haría mucho daño a un cultivo acostumbrado a calefacción (entrenudos cortos,
abortos de flores, etc.,).

  La caldera normalmente está alimentada con gasoil, que lo utiliza un quemador que genera una llama, que quema la caldera por dentro y por fuera, en la parte exterior va el agua.

 Con la bomba de anticondensación se agita el agua de la caldera, para que la temperatura sea homogénea en la misma y no se formen bolsas de agua.

Una vez que el agua está caliente el agua sale hacia el invernadero, pero antes de salir pasa por la válvula de tres vías. Recibe este nombre porque recibe agua de la caldera, agua de retorno del invernadero fría y la última, la impulsión, el agua que va hacia el invernadero.

Esta válvula lleva un motor que hace que se mueva. El motor debe ser lento para que la regulación deba ser suave. Después de la válvula de tres vías hay una bomba, que es la genera la fuerza de agua a través del invernadero, y después hay una sonda de temperatura para controlar la temperatura a la cual sale el agua hacia el invernadero.

El vaso de expansión se utiliza para quitar o meter agua del circuito
de calefacción. Dependiendo de la temperatura del agua, entra o mete agua al circuito para que la dilatación no rompa el sistema. Es un sistema de seguridad muy importante.

       Existen otros métodos de aporte de calor a las plantas, mediante resistencias eléctricas, que sirven para el enraizamiento de esquejes. Este método se utiliza en algunos viveros,
junto con tunelillos de plástico para la multiplicación de plantas.

Es conveniente utilizar la calefacción apoyada con pantallas térmicas cerradas,  ya que aíslan mucho el invernadero durante la noche y  reducen el consumo el consumo de la calefacción hasta un sesenta por ciento.         

Sin embargo, el efecto de las pantallas térmicas cerradas en verano no es tan bueno como en invierno, ya que para hacer un buen uso,  no se deben desplegar totalmente para proporcionar una buena recirculación del aire.



La instalación de una calefacción de agua, debe constar de las siguientes partes para que su control sea correcto:

v Tuberías. El agua procedente de la caldera se transporta a través del
invernadero mediante tuberías. Estas se dividen en dos tipos:

Ø Tuberías de materiales plásticos.       Hay varios tipos de plásticos que se usan en las tuberías, pero por lo general, se caracterizan por no poder aguantar altas temperaturas en su interior, por lo que el agua tendrá limitada la temperatura en la tubería. A parte de ello, los materiales plásticos irradian menos calor que los materiales metálicos. Para solucionar todos estos problemas se colocan estas tuberías de plástico en formas curvadas, para aumentar la superficie de irradiación de calor, y en forma vertical muy próximas a las plantas.

Ø
Tuberías de materiales metálicos. Se caracterizan por no tener limitada la temperatura del agua que puede circular en su interior. A parte de ello, irradian el calor de mejor forma que las tuberías de plástico. Este tipo de tuberías se suelen colocar unos centímetros por encima del suelo (para calentar el ambiente del invernadero y no el suelo de este) y a modo de raíles a los cuales se les pueden acoplar diversos carros, que facilitan las diferentes operaciones del cultivo, como recolección, tratamientos, etc.

v Bomba de recirculación.
Es la bomba encargada de impulsar el agua a través del circuito de tuberías.
v Bomba de anticondensación.
Está situada en el interior de la caldera, y su función es la de mover el agua, y con ello homogeneizarla.
v Caldera.
            Es el recipiente en el cual calentamos el agua. Debe conseguir
elevar la temperatura del agua como mínimo, a unos ochenta grados centígrados. En vez de una caldera, se pueden utilizar balsas en las que calentamos el agua.
v Quemador.
            Es el dispositivo que genera el calor para calentar el agua de la caldera o de la balsa.
v Válvulas.
Son unos dispositivos que hacen posible mezclar el agua de retorno, la que vuelve del circuito del invernadero, con el agua del invernadero. Con ellas podremos conseguir la temperatura que deseemos en las tuberías.
v
Motores de las válvulas. Deben de realizar los cierres y aperturas de las válvulas lo más lentamente posible, para que así la mezcla del agua de retorno y la de la caldera sea lo más homogénea posible.
v La parte más importante en una instalación de calefacción por agua, es lo que se conoce como válvula de tres vías, en la cual se mezcla el agua procedente de la caldera, el agua de retorno y el agua que finalmente que aplicamos a la red de tuberías del invernadero. Con esta válvula controlamos la temperatura del agua que mandamos al invernadero.

7.- DISEÑO DE UNA INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN.
 El diseño de un sistema de calefacción tiene que procurar que el
aporte de calor sea además de eficaz, eficiente. El calor se debe de distribuir de manera uniforme, minimizando los gradientes térmicos, tanto verticales como horizontales.


Conociendo las pérdidas de calor del invernadero y el salto térmico (∆T) (Tª invernadero – Tª exterior) a cubrir, podemos calcular la potencia a instalar.

Para evitar sobredimensionar el sistema durante gran parte del período de funcionamiento, se suele tomar como temperatura de diseño la media de las mínimas para el período más frío de una serie histórica de años.

En función de nuestras exigencias, ese período puede ser mensual, quincenal e incluso de un día. Las mayores pérdidas de calor del invernadero se producen a través de las paredes y techo, las cuales dependen de las propiedades del
material de cubierta (coeficiente de transmisión de calor) y de las pérdidas por infiltración  estrechamente ligadas al tipo de estructura de invernadero, fijación del material de cubierta y al mantenimiento del mismo (uniones, roturas, degradación del material, etc.).

Según utilicen una o varias de las formas en que el calor se puede transferir (convección, conducción y radiación), podemos clasificar los sistemas como:

8.- COMBUSTIBLES
La elección del combustible puede condicionar la del sistema de calefacción y su rentabilidad. Entre los combustibles gaseosos: propano y gas natural son los más utilizados, siendo el primero el único disponible en Almería en la actualidad.

Los combustibles líquidos utilizados son gasoil y fueloil, aunque este último, por su alta contaminación, no se recomienda.

Los gases procedentes de la combustión de gasoil y fueloil contienen niveles de impurezas que hacen no aconsejable su incorporación al invernadero, mientras que los procedentes de propano y gas natural pueden ser
introducidos (el CO2 es un subproducto de la combustión que se utiliza para enriquecimiento carbónico) siempre que nos mantengamos dentro de los niveles recomendados.


Los sistemas que utilizan combustibles líquidos requieren mayor mantenimiento debido a la suciedad que genera su combustión en los quemadores, factor a tener presente en su evaluación económica.

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