Análisis de niebla generada mediante termonebulización en base a agua con aditivos como método para mitigar heladas radiativas en plantaciones de cerezos

Abstract

Esta tesis analiza la niebla generada mediante termonebulización a partir de soluciones de agua con aditivos, como método para mitigar las heladas radiativas en plantaciones de cerezos. Continuando la investigación del proyecto PYT-2020-0091, que empleaba un sistema de generación de niebla basado en un ciclo HDH, este trabajo busca superar las limitaciones en densidad y cantidad de niebla producida. La metodología incluye pruebas en terreno realizadas en un predio de cerezos en Curicó, Región del Maule. Se utilizaron sensores para medir el impacto de la niebla en términos de radiación de onda larga neta, temperatura y humedad relativa, evaluando el desempeño de diferentes composiciones de agua y aditivos aptos en alimentos que aumentan la densidad de la niebla como líquido operacional en la termonebulización. Durante el estado del arte, se identifican aditivos aptos para uso alimentario, destacando el propilenglicol y la glicerina por su capacidad de aumentar la densidad de la niebla. Tras un análisis comparativo, el propilenglicol fue seleccionado como el aditivo principal debido a su eficiencia en la formación de niebla, su baja toxicidad y su compatibilidad con aplicaciones alimenticias. Los resultados mostraron diferencias entre las soluciones analizadas. Las pruebas con solo agua generaron un aumento de temperatura del 699 %, mientras que las pruebas con soluciones de agua y propilenglicol tuvieron un impacto promedio del 51 % en la temperatura, evidenciando una diferencia significativa entre ambas. Además, las soluciones con propilenglicol destacaron por una mayor densidad de niebla y una mejor capacidad para reducir la pérdida de radiación de onda larga neta en un 36,1 %. Sin embargo, la humedad relativa en las pruebas con glicol disminuyó en promedio un 7,6 %, a diferencia de las pruebas con solo agua, que llevaron los valores cercanos a la saturación con un aumento del 2,3 %. En comparación con el prototipo desarrollado en el marco del proyecto PYT-2020-0091, el termonebulizador sí tuvo impacto sobre las variables que definen las heladas, a diferencia del prototipo anterior, que en las pruebas realizadas en años anteriores no presentó registros positivos.

This thesis analyzes the fog generated through thermonebulization using water-based solutions with additives as a method to mitigate radiative frosts in cherry orchards. Continuing the research of project PYT-2020-0091, which employed a fog generation system based on an HDH cycle, this study seeks to overcome the limitations in fog density and quantity. The methodology includes field tests conducted in a cherry orchard in Curicó, Región del Maule. Sensors were used to measure the impact of the fog in terms of net longwave radiation, temperature, and relative humidity, evaluating the performance of different compositions of water and food-grade additives that increase fog density as an operational liquid in thermonebulization. During the state-of-the-art review, food-grade additives were identified, highlighting propylene glycol and glycerin for their ability to increase fog density. After a comparative analysis, propylene glycol was selected as the primary additive due to its efficiency in fog formation, low toxicity, and compatibility with food applications. The results showed differences between the analyzed solutions. Tests using only water resulted in a 699% increase in temperature, whereas tests with water and propylene glycol solutions had an average impact of 51% on temperature, evidencing a significant difference between the two. Additionally, propylene glycol solutions stood out for their higher fog density and better capacity to reduce net longwave radiation loss by 36.1%. However, relative humidity in the glycol tests decreased by an average of 7.6%, whereas tests with only water brought values close to saturation, with an increase of 2.3%. Compared to the prototype developed under project PYT-2020-0091, the thermonebulizer had a tangible impact on the variables defining frost conditions, unlike the previous prototype, which did not yield positive records in tests conducted in previous years.