Características aerodinámicas de mallas anti-insectos usadas en ventanas de invernaderos en México

Abstract

ResumenSe analizaron mediante pruebas de microscopía y en túnel de viento, las características geométricas, porosidad y la caída de presión, respectivamente de siete diferentes mallas comúnmente usadas como barreras físicas en ventanas de invernaderos mexicanos para determinar su efecto sobre la tasa de ventilación, la permeabilidad y el factor inercial. Las mallas se analizaron en la Universidad Autónoma Chapingo en mayo de 2013 y fueron: anti-trips (M1), anti-trips bicolor (M2), anti-áfidos (M3), anti-áfidos bicolor (M4), cenital (M5), rompevientos verde-negro (M6) y anti-áfidos blanca (M7), cuyas porosidades fueron 0. 36, 0.35, 0.47, 0.45, 0.54, 0.29 y 0.43 respectivamente. La geometría de las mallas se realizó midiendo las áreas de los poros con un microscopio óptico, para determinar las porosidades y calcular el descenso de la tasa de ventilación. Posteriormente, las características aerodinámicas más importantes; es decir, permeabilidad y factor inercial, se determinaron usando un túnel de viento para medir la relación entre la caída de presión causada por cada malla y la velocidad del flujo de aire. Los resultados mostraron que la malla cenital (M5) presenta la menor resistencia al flujo de aire con 21% de descenso en la tasa de ventilación, mientras que la malla rompevientos verde-negra (M6) fue de 50%. Los invernaderos en México normalmente usan la malla del tipo anti-áfidos con porosidad entre 0.43 y 0.47 para las ventanas laterales y cenitales. AbstractThey were analyzed by tests microscopy and wind tunnel, geometric characteristics, porosity and pressure drop, respectively seven different meshes commonly used as physical barriers windowing Mexican greenhouses to determine its effect on the ventilation rate, permeability and the inertial factor. The meshes were analyzed in the Chapingo in May 2013 were: anti-thrips (M1), antithrips bicolor (M2), anti-aphid (M3), anti-aphid bicolor (M4), zenithal (M5), green-black windbreaker (M6) and anti-aphid white (M7), whose porosities were 0.36, 0.35, 0.47, 0.45, 0.54, 0.29 and 0.43 respectively. The geometry of the meshes is performed by measuring the areas of the pores with an optical microscope to determine the porosities and calculate the decrease in ventilation rate. Subsequently, the most important aerodynamic characteristics; i. e. inertial factor and permeability were determined using a wind tunnel to measure the relationship between the pressure drop caused by each mesh and the speed of the airflow. The results showed that the zenithal mesh (M5) has the least resistance to air flow with 21% decrease in ventilation rate, while the greenblack windbreaker mesh (M6) was 50%. Greenhouses in Mexico typically use anti-aphid mesh with porosity between 0.43 and 0.47 for the side windows and zenithal type.

On the estimation of three-dimensional porosity of insect-proof screens

“…Another important application of this superficial porosity is found in Lopez et al [23], where this porosity is used to develop models for the aerodynamic performance of insect-proof screens. A similar aerodynamic characterisation is developed by Perez et al [24] or Castellano et al [42], amongst many others. Wang and coworkers also analysed computationally in [32] the pressure drop in textile fabrics using 3D models, opposite to the traditional 2D simplified computational approach.…”

“…There is an important dearth of literature on the 3D consideration of insect-proof screens. Most works in the literature have considered screens as planar surfaces, as a consequence of orthogonal projection [21,23,24], which is a simplification due to the complexity of their 3D structure.…”

“…The 2D porosity modelling of screens is the standard approach even in recent applications in the literature such as e.g. [23,24,33,34].…”

Semi-analytical calculation of pore-related parameters of wire/woven screens

“…Due to screens having a very small dimension in the direction of the thickness (z) in comparison to the warp and weft threads, it is very often to see bidimensional characterisations of the screens. For instance, it is the standard in the study of IPS in agriculture to calculate porosity as a bidimensional quantity by ϕ 2D = LpxLpy (Lpx+D hy )(Lpy+D hx ) [39,49,57,58]. From these assumptions, empirical models to estimate aerodynamic properties (permeability, inertia factor, pressure drop, etc.)…”

Ventilación natural en invernadero con mallas anti-insecto evaluadas con un modelo computacional de fluidos

“…Estudios previos han demostrado que la reducción de la tasa de ventilación en invernaderos equipados con ventilaciones laterales y cenitales, y presencia de pantalla anti-insecto oscilan entre 19 y 89 %, dependiendo de la porosidad de la malla (Bartzanas et al, 2002;Molina-Aiz et al, 2004;Majdoubi et al, 2007), causando aumentos en el valor medio de la temperatura interior con valores superiores a los 4 °C aproximadamente (Baeza et al, 2009). A nivel comercial se puede encontrar una gran variedad de pantallas anti-insecto que generalmente varían en tipo de material, textura, color, tamaño y forma del poro, este último factor es clave en el movimiento del flujo de aire, por lo tanto, su caracterización aerodinámica es necesaria para lograr cuantificar la permeabilidad, la caída de presión y la consecuente pérdida de flujo generada en la barrera anti-insecto, en la literatura científica se pueden encontrar diversos estudios dedicados a esta temática (Valera et al, 2006;Pérez-Vega et al, 2016;López et al, 2016;Santolini et al, 2019).…”