Simulación fluidodinámica computacional del uso de la máquina Tow & Blow para protección de VITIS vinifera contra heladas de radiación

Abstract

La helada de radiación es un fenómeno meteorológico responsable de pérdidas económicas severas en el sector agrícola debido a que puede ocasionar la destrucción completa del cultivo o, en un mejor caso, una disminución sustancial de la calidad de la fruta eventualmente cosechada. Este trabajo consiste en el empleo de simulaciones fluidodinámica computacionales para el análisis de la efectividad de la máquina Tow & Blow en función de sus parámetros operacionales y de las condiciones meteorológicas presentes durante su funcionamiento, para la protección de Vitis vinífera, la planta más utilizada para la producción de vino, contra heladas de radiación. Los parámetros operacionales estudiados son la altura de la máquina, el ángulo del rotor con respecto al plano horizontal y la velocidad de rotación de las aspas. Por su parte, las condiciones meteorológicas estudiadas son la temperatura del aire a los 1,5 m de altura y la intensidad de la inversión. En primera instancia, se crea un modelo termodinámico de la helada, para representar de manera precisa su efecto sobre las plantas. Posteriormente, se selecciona una localidad, que corresponde a la Viña Matetic ubicada en la Región de Valparaíso, Chile, para la adquisición de datos necesarios para la implementación del modelo. Luego se procede a calcular los distintos parámetros del modelo termodinámico a partir de los datos adquiridos y del uso de teoría de transferencia de calor y turbulencia atmosférica. Una vez cuantificado el modelo, se procede a realizar un diseño computacional de la máquina, para su posterior implementación en el software de análisis de fluidodinámica computacional. Finalmente, se elabora un criterio de protección a partir de la temperatura crítica de la planta de Vitis vinífera y se llevan a cabo las simulaciones correspondientes en base a la variación de los parámetros estudiados. A partir de los resultados de las simulaciones, se determinan funciones polinómicas que generalizan la relación entre el valor de cada parámetro estudiado y la variación porcentual del área de protección, junto con la variación porcentual de la máxima temperatura alcanzada a los 0,7 m de altura, que corresponde a la mínima altura de ubicación de las uvas. El análisis de los resultados de las simulaciones indica que la máquina logra otorgar protección a la planta de Vitis vinífera de una helada de radiación para temperaturas del aire a 1,5 m de altura superiores a -5,15 °C. Por otro lado, la efectividad de la máquina es fuertemente influenciada por el valor de este y los demás parámetros de estudio, indicados previamente. Finalmente, se recomienda la utilización de un ángulo de rotor de 13 ° y una altura de la máquina de 3 m para la maximización del área de protección, junto con la utilización de las funciones polinómicas obtenidas en el trabajo para la estimación de la efectividad de la máquina a partir de datos específicos de la localidad.