MODELACIÓN Y VALIDACIÓN EXPERIMENTAL DE APORTE SOLAR GEOTÉRMICO A INVERNADEROS

Abstract

El desarrollo de la agricultura busca mejorar las condiciones de cultivo, centrándose en el control de las variables ambientales. También busca mejorar la calidad de los productos, reduciendo las perdidas asociadas a factores externos como plagas o heladas. El desarrollo de la agricultura implica la constante búsqueda de tecnologías y nuevas soluciones, que a su vez posean una mayor confiabilidad, eficiencia y capacidad de respuesta ante las variaciones que posea el ambiente. Incorporar nuevas fuentes de energía como la solar y geotérmica en invernaderos es crucial para mejorar el rendimiento de los cultivos, ya sea mediante la calefacción y/o el acondicionamiento, dicha incorporación es posible en la medida que se comprenda la naturaleza térmica de los invernaderos. Es así como mediante la introducción del Energy Systems Project Manager (ESP-r) se pueden construir modelos dinámicos térmico-solares con los que mediante simulaciones se permite entender el comportamiento de los flujos de calor y la temperatura interior del invernadero, entre otros resultados. Existen diversas tecnologías capaces de aprovechar dichos recursos energéticos, tanto las que utilizan agua para transferir calor, como los sistemas geotérmicos de baja profundidad, o las que usan aire, como los acumuladores de lecho de piedras. De los escenarios analizados se concluye que el acumulador de calor en lecho de piedras representa una alternativa ventajosa tanto técnica como económicamente frente a las otras tecnologías, gracias a su menor costo de operación y la relativa simpleza de operación e instalación. Luego, y mediante la introducción del sistema de calefacción al modelo computacional, se logra simular un estado en el cual desaparece el fenómeno de heladas, mediante la adición iterativa de acumuladores al sistema. Es así como con cinco acumuladores es posible frenar dicho fenómeno, aumentando a la vez la temperatura mínima al interior del invernadero. Finalmente, el modelo generado es adaptado a un invernadero de almácigos de la empresa DosCordilleras, comparándolo con su actual sistema de calefacción que funciona con gas licuado. Mediante la introducción del sistema de acumuladores se puede aumentar la producción en un 50%, esto gracias a la reducción del tiempo de desarrollo al aumentar la temperatura del cultivo. Luego, y mediante un análisis económico se logra determinar que la inversión necesaria se recupera en el primer ao, esto gracias a los ingresos percibidos por el aumento de producción y el bajo costo de operación. Por lo tanto, el sistema de acumulación de calor en lecho de piedras es una alternativa para la calefacción de invernaderos, y que posee como ventaja el aprovechamiento de los recursos energéticos renovables disponibles, lo que repercute en un aumento de la producción del cultivo sin aumentar significativamente los costos por calefacción.