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1
UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA GEOTÉRMICA PARA CALEFACCIÓN DE INVERNADEROS DE TOMATE
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Intendencia Municipal de Salto
Centro Universitario Región Noroeste Universidad de la República
INSTITUCIONES EJECUTORAS
INSTITUCIÓN FINANCISTA
INSTITUCIÓN COLABORADORA
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Julián Ramos Romina De Souza
Nicolás Blanco Celmira Saravia
Oscar Bentancur Pancracio Cánepa
Álvaro Ferreira Jorge de los Santos
Participantes
Centro Universitario Noroeste Universidad de la República
Uruguay
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Introducción
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Energía geotermal
Fuente de energía
Sistema acuífero Guaraní
El agua termal alumbra a 45°C
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Diagrama de Lindal (1973)
Este rango de temperaturas es aplicable a la calefacción de especies vegetales bajo protección (González-Real et al. 1983, citado por López et. al.2000).
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El tomate es el principal cultivo hortícola de Uruguay. Se trata de una especie de ciclo estival indiferente al fotoperíodo y cuya temperatura óptima varía con su estado fenológico. Los óptimos de temperatura son 18-22º C para el día y 15-17º C para la noche.
Curva de crecimiento de algunas cosechas (Beall and Samuels, 1971)
Una temperatura por debajo de 12º C ralentiza el crecimiento y aparecen síntomas de deterioro. Abdehafeez et al., (1971) mencionan que temperaturas de suelo inferiores a 12º C son críticas para el desarrollo radicular, con repercusión en el crecimiento de las partes aéreas.
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Objetivo Principal Comparar los rendimientos en la principal variedad vegetal cultivada en invernadero en Uruguay (tomates) con y sin provisión de calefacción permanente a través de la circulación de agua geotermal de baja entalpía proveniente del Sistema Acuífero Guaraní.
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Energía geotermal
Invernadero calefaccionado con energía geotérmica
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Materiales y métodos
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El experimento se llevó a cabo en un padrón aledaño a la perforación termal que utiliza la Intendencia Departamental de Salto (IDS), en un terreno cedido por la Curia Eclesiástica de Salto.
Ubicación
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Invernaderos
Se trata de dos invernaderos tipo convencional de madera y PE térmico de 150μm de 12,5m por 21,5m por 4m, con seis canteros distanciados 2m orientados N-S.
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Cultivo de Tomate
Siembra en el primer trimestre
Trasplante en tresbolillo cada 0.2m
Plantines terminados a los 30 días
Se realizó una cosecha por semana durante el tercer y cuarto trimestre
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Calibrado y pesado de frutos
Los frutos fueron calibrados para su clasificación y luego pesados luego de
cada cosecha.
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Dentro de los invernaderos se distribuye en cada cantero a través de tuberías En el recorrido el agua cede calor a su entorno elevando la temperatura del mismo
Sistema de Calefacción
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Instrumentación
En cada invernáculo se instalaron estaciones meteorológicas automáticas (HOBO U30-NRC, Onset Computer Corp., Cape Cod, MA) con sensores de temperatura y humedad, radiación y PAR
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Balance energético
Diagrama de un invernáculo indicando los flujos de calor (flechas).
Se adoptó como nula la radiación
incidente, ya que el balance se efectuó durante la noche, o sea, en la condición más desfavorable
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Resultados y discusión
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Año 2013
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Potencia
Mes Máxima Media
Jul 7,02 2,14
Ago 6,31 1,33
Sep 4,95 0,28
Energía
provista
Energía
Eléctrica
Litros de
gasoil
753,43 793,08 123,68
493,44 519,41 81,00
100,80 106,10 16,54
Potencia y energía suministrada. Energía eléctrica y litros de gasoil equivalente
Potencia [kW] Energía [kW.h]
El intercambiador de calor fue dimensionado para proveer al invernadero la potencia máxima de 9,682 kW. Sin embargo, ésta no fue alcanzada debido a que el suministro de agua termal no se produjo en la cantidad de horas ni en el momento del día más adecuado.
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Especial 9 y 10
Primera 8
Segunda 7
Tercera 6,5
5,38% 16,31% 23,59% -1,45%
Especial (9 y 10 cm) Primera (8cm)
Segunda (7cm) Tercera (6cm)
Producción acumulada por categoría
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Año 2014
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Potencia
Mes Máxima Media
Abr 7,96 3,68
May 9,83 2,72
Jun 11,23 5,94
Jul 9,06 5,65
Ago 7,90 3,51
Sep 5,50 1,50
Oct 3,80 0,79
Energía provista
Energía Eléctrica
Litros de gasoil
1147,10 1207,47 165,77
945,48 995,24 136,63
2137,00 2249,47 308,82
2049,20 2157,05 296,13
1010,70 1063,89 146,05
540,86 569,33 78,16
243,32 256,13 35,16
Potencia y energía suministrada. Energía eléctrica y litros de gasoil equivalente
Potencia [kW] Energía [kW.h]
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0
2
4
6
8
10
12
14
16
Tem
p º
C
Temperatura Media Mínima
TCC
TSC
Temperatura del aire mínima media mensual (ºC) dentro de los invernáculos (TCC y TSC) de abril a octubre de 2014
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Cantidad de horas % de horas del mes
Mes TSC TCC TSC TCC
Abril 64,8 7,2 8,7 1,0
Mayo 101,3 45,6 13,6 6,1
Junio 213,6 88,0 28,7 11,8
Julio 200,2 118,8 26,9 15,9
Agosto 159,2 106,8 21,4 14,3
Setiembre 51,0 35,2 6,8 4,7
Horas con temperatura igual o inferior a 10ºC para cada mes de evaluación del cultivo en 2014
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0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
Abril Mayo Junio Julio Agosto Setiembre
Horas con temperatura igual o inferior a 10ºC
TCC
TSC
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C1 TSC C2 TSC C3 TSC C4 TSC C5 TSC C6 TSC
C1 TCC C2 TCC C3 TSC C4 TSC C5 TSC C6 TSC
Cosecha 19 de Junio de 2014
Precocidad en la cosecha
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0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
1 2 3 4 5
Kg
/ m
2
Meses
Categoría Primera
TCC
TSC
Ataque de Ácaros
Rendimiento, Con calefacción vs Sin Calefacción (kg/m2)
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0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1 2 3 4 5
Kg
/ m
2
Meses
Categoría Segunda
TCC
TSC
Ataque de Ácaros
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Las plantas presentaban como síntoma visible el bronceado en el tallo y sus frutos, que adoptaban un aspecto similar al kiwi (Figura29). El tratamiento fue lento y efectivo. La lentitud del efecto trajo consigo la pérdida del 13% de las plantas, afectando la producción.
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Producción acumulada en la primer semana por categoría
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
4 de junio 12 de junio 19 de junio 26 de junio 03 de julio
Kg/
m2
Fechas
Primera
TCC
TSC
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4 de junio 12 de junio 19 de junio 26 de junio 03 de julio
kg/m
2
Fechas
Segunda
TCC
TSC
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4 de junio 12 de junio 19 de junio 26 de junio 03 de julio
Kg/
m2
Fechas
Especial
TCC
TSC
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Año 2015
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Invernadero CC
Invernaderos sin sistema antihelada por aspersión
Invernadero SC
Atenuante de heladas
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Conclusiones
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• La disponibilidad de una fuente termal a más de 30ºC es de una oportunidad insoslayable para calefacción de ambientes.
• Las ventajas del sistema de calefacción por agua caliente a baja
temperatura proveniente de recursos termales permiten ahorro energía que se necesitaría para tal fin.
• El re-uso del recurso aporta a la disminución del impacto
generado por éste antes de su volcado, pues se le ha disminuido su temperatura.
• La calefacción actúa como atenuante de los efectos de heladas
y incremento de producción fuera de estación de especies agrícolas, extensible a especies florales.
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Segundo re-uso del agua termal
Una vez que el agua abandona el invernadero, aún con entalpía útil, es conducida a través de tuberías hasta
una pileta de Peces
Primer re-uso del agua termal
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Efluente termal Invernadero
Calefaccionado
Invernadero Pasivo
Cultivo de peces
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38
Muchas gracias por
su atención
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Julián Andrés Ramos Ingeniero Electromecánico Centro Universitario Regional Litoral Norte Universidad de la República email: [email protected] Phone: +598 473 20410 int. 105