Dr. Ignacio R. Martín Domínguez, Dra. María Teresa Alarcón Herrera Plinio E. Castro-López, José A. Burciaga-Santos Centro de Investigación en Materiales Avanzados S. C. Energía Renovable y Protección del Medio Ambiente. Chihuahua, Chih. México. [email protected]DESARROLLO DE UNA HERRAMIENTA COMPUTACIONAL PARA EL DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN TERMO ECONÓMICA DE INVERNADEROS AGRÍCOLAS, INCORPORANDO EL USO DE ENERGÍA SOLAR COMO FUENTE DE ENERGÍA 4º Foro Estatal de Resultados FOMIX 2012 Marzo 30 de 2012
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Dr. Ignacio R. Martín Domínguez, Dra. María Teresa Alarcón Herrera Plinio E. Castro-López, José A. Burciaga-Santos
Centro de Investigación en Materiales Avanzados S. C. Energía Renovable y Protección del Medio Ambiente.
4º Foro Estatal de Resultados FOMIX 2012 Marzo 30 de 2012
Introducción
Objetivo
Metodología
Resultados
Conclusiones
Alimentación Mundial
• Crecimiento de la población
• Deterioro Ambiental
• Aumento en la demanda
• Agotamiento de suelos
Población Mundial
Crecimiento de la población
0
100
200
300
400
500
600
600
250
200
120
40
ton
/ha
Producción por sistema productivo
Invernadero de alta tecnologia
Invernadero de tecnologia media + mejora de sustrato
Invernadero de tecnologia media + fertirrigación
cielo abierto + fertirrigación
cielo abierto
1x
3x 5x
6x
15x
(Sagarpa, 2009)
Uso Eficiente del Suelo
¿Qué prové un invernadero?
Microclima artificial
Mayor calidad Condiciones óptimas
Te= 38 ºC
Ti= optima de
cultivo
Radiación Solar
(alta frecuencia)
Calor convectivo
Calefacción
Ventilación
Radiación infrarroja
(baja frecuencia)
Convección
Ambiente exterior
Flujo neto
de calor
Cubierta del
invernadero
τ= transmitancia α=absortancia
ξ= emisividad
δ=reflectividad
Funcionamiento de un invernadero
• Clima artificial
• Cultivo fuera de temporada
• Condiciones Optimas
Temperatura Ambiente
Enfriamiento
Rango de confort
Te
mp
era
tura
Am
bie
nte
(°C
)
Calefacción
Necesidades de Climatización
Tiempo (horas)
Posibilidad para el uso de energía SOLAR
Energía e invernaderos
Climatización Riego Iluminación
70 - 85%
Requerimiento de energía
Introducción
Objetivo
Metodología
Resultados
Conclusiones
Es posible diseñar y optimizar invernaderos agrícolas, que utilicen energía solar para su calefacción y que funcionen en cualquier condición climática del país en forma rentable.
Mediante la utilización de simulación computacional es posible predecir el comportamiento físico del invernadero y el costo energético de su operación para periodos de tiempo extendidos.
Hipótesis
Objetivo del Proyecto
Crear un simulador computacional que permita diseñar invernaderos agrícolas funcionales.
Determinar la rentabilidad de cada diseño, evaluado durante 10 años de operación.
Optimizar el diseño mediante un análisis paramétrico que muestre la rentabilidad económica de cada diseño funcional considerado.