Modelización mediante análisis por elementos finitos del comportamiento térmico de sustratos calefactados por cable radiante en invernadero

Resumo

La climatización en invernaderos va encaminada hacia la aplicación de estrategias de control óptimo cuya base fundamental radica en la consecución del máximo rendimiento con el mínimo consumo de recursos, prestando especial atención a la eficiencia energética de las instalaciones. Este concepto global, que incorpora la automatización de las instalaciones y la monitorización de los efectos que provoca, tiene una importante aplicación sobre las de calefacción, que representan el mayor consumo energético en invernaderos. Para su aplicación, el control óptimo, requiere modelos precisos del comportamiento de los elementos que forman parte de las instalaciones y que influyen en el desarrollo y crecimiento vegetal. Esto, centrado en la calefacción del sustrato por cable radiante (C.R.), que proporciona mayores temperaturas en la zona radicular, pero presenta costes energéticos elevados, conduce a la realización de cálculos térmicos en régimen transitorio, para la resolución de la ecuación de Fourier de conducción de calor, para geometrías complejas y variabilidad de las propiedades térmicas del medio conductor de calor, con objeto de modelizar los fenómenos que en él se producen. Para la modelización de este tipo de fenómenos se dispone de métodos analíticos y numéricos, siendo estos últimos los más adecuados para los requerimientos del análisis. Los principales métodos numéricos aplicados en modelos de predicción de temperatura en sustratos son: diferencias finitas, elementos finitos, analogía electromagnética y redes neuronales. El método de elementos finitos (;.E.F.) ha mostrado capacidad para la modelización del estado térmico de sustratos sin aporte artificial de calor, a lo cual hay que añadir gran utilidad del mismo en el ámbito de la ingeniería, gracias a la contribución de aplicaciones informáticas creadas para su empleo, a las cuales no resulta difícil la accesibilidad. A parte de