Resumen El uso de sensores y actuadores permite la aplicación precisa del riego a través de sistemas automatizados y retroalimentados, aumentando la eficiencia en el uso del agua; no obstante, su alto costo dificulta su uso en invernaderos de mediana a baja tecnología. El objetivo del presente estudio fue evaluar un indicador con base en estrés térmico para calendarizar el riego diario para el cultivo de tomate (Solanum lycopersicum) cultivado en invernadero. Se estimó un índice de estrés térmico (IET) a partir de las diferencias entre temperatura óptima para la fotosíntesis de tomate y la temperatura del aire y del follaje. Con el IET se estiman los horarios en los que se aplica la lámina de riego calculada a partir de un minievaporímetro tipo B y el coeficiente del cultivo (Kc) de tomate. Los resultados indican que se deben aplicar de cinco a ocho riegos por día con tiempos de riego no mayores a 12 min (2 a 4 mm d-1). El volumen aplicado fue de 1.8 L/planta, similar a lo estimado en estudios con sensores de flujo de savia. Esta metodología permite estimar calendario de riego y simplificar su manejo. El uso del minievaporimetro tipo B, permitió estimar la lámina de riego diaria a partir de la temperatura del aire y cultivo para identificar el estrés térmico y con ello inferir el momento del riego durante el día.

Summary The use of sensors and actuators allows the precise application of irrigation through automated and feedback systems; however, its high cost makes it difficult to adopt in medium to low-technology greenhouses. The aim of this study was to evaluate an indicator based on thermal stress to schedule the daily irrigation for tomato (Solanum lycopersicum) grown in a greenhouse. A thermal stress index (TSI) was estimated from the differences between the optimum temperature for tomato photosynthesis and the air and foliage temperature. With the TSI, the schedule in which the irrigation sheet is applied, calculated from a type B mini-evaporimeter and the tomato crop coefficient (Kc) were estimated. Results indicate that five to eight irrigations per day should be applied with irrigation times no longer than 12 min (2 to 4 mm d-1). The applied volume was 1.8 L/plant, similar to that estimated in studies employing sap flow sensors. This methodology allows estimating the irrigation calendar and simplifying its management. The use of type B mini-evaporimeter allowed the estimating the daily irrigation sheet from the air and crop temperature to identify thermal stress and thereby infer the time of irrigation during the day.

Resumen Introducción: Un modelo digital de elevación (MDE) permite analizar rasgos específicos sobre la superficie terrestre en tres dimensiones. El MDE en ingeniería es útil para evaluar recursos y diseñar estrategias de manejo. Objetivo: Evaluar la viabilidad técnica-operativa de generar MDE a partir de levantamientos topográficos con estación total (ET), GPS RTK y fotogrametría aérea usando un vehículo aéreo no tripulado (VANT). Metodología: Se trazó una cuadrícula de 20 x 20 m en una parcela sin vegetación (1.4 ha) ubicada en Montecillo, Edo. de México, y se realizaron levantamientos topográficos con tres métodos, a partir de los cuales se generaron los MDE para su evaluación gráfica, estadística y mediante el trazo de curvas de nivel. Resultados: Los errores estadísticos estimados fueron de 0.15, 0.15 y 0.02 m, para ET vs. VANT, GPS RTK vs. VANT y ET vs. GPS RTK, respectivamente. Limitaciones del estudio: El instrumental usado y las condiciones geográficas del centro de México pueden ser motivo de variación al momento de extrapolar los resultados con otros dispositivos. Originalidad: Se proporciona una metodología para generar MDE con precisión. Los resultados permiten al usuario tomar decisiones razonadas en función del equipo con el que dispone. Conclusión: Los MDE generados con datos de ET y GPS RTK tienen un error menor que el obtenido a partir de VANT. El uso del VANT ayuda en la representación del terreno, ya que genera una densa nube de puntos que fortalece el procedimiento para levantamientos topográficos.

Abstract Introduction: A digital elevation model (DEM) allows for the analysis of specific features on the earth's surface in three dimensions. The engineering DEM is useful to evaluate resources and design management strategies. Objective: To evaluate the technical-operational feasibility of generating DEMs from total station (TS) topographic surveys, GPS RTK and aerial photogrammetry using an unmanned aerial vehicle (UAV). Methodology: A 20x20 m grid was traced in a plot without vegetation (1.4 ha) located in Montecillo, Estado de México, and topographic surveys were carried out with three methods, from which DEMs were generated for graphic and statistical evaluation and by tracing contour lines. Results: The estimated statistical errors were 0.15, 0.15 and 0.02 m, for TS vs. UAV, GPS RTK vs. UAV and TS vs. GPS RTK, respectively. Study limitations: The instruments used and the geographical conditions of central Mexico may be a reason for variation when extrapolating the results with other devices. Originality: A methodology is provided to generate DEMs accurately. The results allow the user to make reasoned choices based on the equipment available. Conclusion: The DEMs generated with TS and GPS RTK data have a smaller error than the one obtained from UAVs. The use of UAV helps in the representation of the terrain, since it generates a dense cloud of points that strengthens the procedure for topographic surveys.

Abstract Introduction: The management of irrigation areas aims to achieve an efficient use of resources for full user satisfaction. Objectives: To propose a methodology for hydrosystemic management in which crop demand, irrigation planning in the allocation and distribution of water, as well as conduction capacity concur. Methodology: A hydrosystemic management function was developed in which the variables of interest, consisting of six stages, concur and the "Santa Rosa" irrigation module of irrigation district 075, Sinaloa, Mexico, was evaluated. A maximum ten-day water demand requirement was estimated, with an established area of 22 518 ha and a maximum irrigation demand area of 13 548 ha. Results: Irrigation distribution planning in the evaluated module requires a maximum flow of 27.18 m³·s-1, being satisfied with the canal capacity (27.87 m³·s-1), and a maximum ten-day volume of 11 million m3. Study limitations: Only the controlled demand distribution method was used, since it is employed in irrigation districts in Mexico. Originality: The variables of an irrigation area are analyzed and implemented together, which will facilitate the integrated operation of large agricultural hydrosystems. Conclusions: The application of the proposed management instrument will facilitate water delivery according to the controlled demand distribution method in Mexico’s irrigation districts.

Resumen Introducción: El manejo de zonas de riego tiene como objetivo alcanzar un uso eficiente de los recursos para la satisfacción plena de los usuarios. Objetivos: Proponer una metodología para la gestión hidrosistémica en la que concurran la demanda de los cultivos, la programación en la asignación y la distribución del agua, así como su capacidad de conducción. Metodología: Se desarrolló una función de gestión hidrosistémica en la que concurren las variables de interés, la cual consta de seis etapas, y se evaluó el módulo de riego “Santa Rosa”, del distrito de riego 075, Sinaloa, México. Se estimó un requerimiento hídrico de máxima demanda decenal, con superficie establecida de 22 518 ha y superficie en demanda máxima de riego de 13 548 ha. Resultados: La programación de la distribución del agua en el módulo evaluado requiere un gasto máximo de 27.18 m³·s-1, satisfaciéndose con la capacidad del canal (27.87 m³·s-1), y un volumen decenal máximo de 11 millones de m3. Limitaciones del estudio: Únicamente se usó el método de distribución de demanda controlada, ya que es el empleado en los distritos de riego en México. Originalidad: Las variables de una zona de riego son analizadas e instrumentadas en conjunto, lo que facilitará la operación integral de grandes hidrosistemas agrícolas. Conclusiones: La aplicación del instrumento de gestión propuesto facilita la entrega de agua de acuerdo con el método de distribución de demanda controlada en los distritos de riego en México.

Abstract Anaerobic digestion of livestock waste has benefits such as reduction of odours and pathogens, production of biogas and biofertilizers. Methane production is influenced, among other factors, by the hydrodynamic performance of the digester. The objective of this research was to construct and validate a numerical model based on Computational Fluid Dynamics (CFD), from a prototype of a covered lagoon anaerobic digester. CFD model simulations were performed from reactor characteristics and working fluid properties. To check the agreement of the model, the numerical results were related to experimental data generated by Particle Imaging Velocimetry (PIV) in a scale model of the original digester. With the validated model, four design alternatives were simulated. The results showed greater efficiency of the flow pattern by including recirculation. The reduction in dead space between proposed configurations with respect to the original, ranged from 12.7-19.2%. The best hydrodynamic performance configuration was with recirculation of 2/3 of the feed at the original inlet and the other third at 12 m and at an angle of 90° to the input line.

Resumen La digestión anaeróbica de residuos de explotaciones pecuarias presenta beneficios tales como, la reducción de olores y agentes patógenos, la producción de biogás y biofertilizantes. La producción de metano está influenciada, entre otros factores, por el desempeño hidrodinámico del digestor. El objetivo de esta investigación fue construir y validar un modelo numérico basado en Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), a partir de un prototipo de un digestor anaeróbico de laguna cubierta. Las simulaciones del modelo en CFD fueron realizadas a partir de las características del reactor y las propiedades del fluido de trabajo. Para comprobar la concordancia del modelo, los resultados numéricos se relacionaron con datos experimentales generados mediante Velocimetría de Imágenes de Partículas (PIV) en un modelo a escala del digestor original. Con el modelo validado, se simularon cuatro alternativas de diseño. Los resultados mostraron mayor eficiencia del patrón de flujo al incluir recirculación. La reducción de espacio muerto entre configuraciones propuestas con respecto al original osciló entre 12,7-19,2%. La configuración de mejor desempeño hidrodinámico fue con recirculación de 2/3 de la alimentación en la entrada original y el otro tercio la distancia de 12 m y con un ángulo de 90° respecto a la línea de entrada.

Abstract Introduction: The ability to manipulate environmental conditions within a greenhouse allows production control; however, technological constraints still persist in these systems. Objective: To model the environment of a zenith greenhouse cultivated with tomato using computational fluid dynamics (CFD), to propose environmental management alternatives and to estimate the energy expenditure and economic cost of using fans. Methodology: The energy expenditure (kW·h-1) and cost (MXN) of using natural and mechanical ventilation in greenhouses were estimated based on climate data from municipalities in San Luis Potosí and the State of Mexico. The analysis inside the greenhouse was carried out with CFD and climatological normals. In addition, the ventilation rate and thermal gradients were estimated to infer a local climatic potential as a function of optimum tomato temperatures. In addition, the ventilation rate and thermal gradients were estimated to infer a local climatic potential as a function of optimum tomato temperatures. Results: It was observed that in regions with mild summers, the use of mechanical ventilation combined with natural ventilation is a viable alternative by reducing temperature and energy costs. The 3D simulations carried out made it possible to have a detailed view of the spatial distribution of temperature and airflow inside the greenhouse. Study limitations: The model only considers wind speed and temperature. To include other variables, it must be calibrated. Originality: Ventilation rates (n = 35) and thermal gradients (3 K) were estimated using CFD to infer a regional climatic potential as a function of optimum tomato temperatures. Conclusions: Combined ventilation reduces problems due to high temperatures in hours of maximum radiation, with no significant impact on production costs.

Resumen Introducción: La habilidad de manipular las condiciones ambientales dentro de un invernadero permite controlar la producción; no obstante, aún persisten restricciones tecnológicas en estos sistemas. Objetivo: Modelar el ambiente de un invernadero cenital cultivado con tomate mediante dinámica de fluidos computacional (DFC), para proponer alternativas de gestión ambiental y estimar el gasto energético y el costo económico por uso de ventiladores. Metodología: Se estimó el gasto energético (kW·h-1) y el costo (MXN) del uso de ventilación natural y mecánica en invernaderos a partir de datos climáticos de municipios de San Luis Potosí y Estado de México. El análisis al interior del invernadero se realizó con DFC y normales climatológicas. Además, se estimó la tasa de ventilación y los gradientes térmicos para inferir un potencial climático local en función de las temperaturas óptimas del tomate. Resultados: Se observó que en regiones con veranos suaves, el uso de ventilación mecánica combinada con natural es una alternativa viable al reducir la temperatura y el costo de energía. Las simulaciones 3D realizadas permitieron tener una visión detallada de la distribución espacial de temperatura y flujo del aire al interior del invernadero. Limitaciones del estudio: El modelo únicamente contempla la velocidad del viento y la temperatura. Para incluir otras variables deberá ser calibrado. Originalidad: Se estimaron las tasas de ventilación (n = 35) y gradientes térmicos (3 K) mediante CFD para inferir un potencial climático regional en función de las temperaturas óptimas del tomate. Conclusiones: La ventilación combinada reduce los problemas por temperaturas altas en horas de máxima radiación, sin repercusiones significativas en los costos de producción.

Abstract In some locations with harsh winters, the heat stored in the soil may not be enough to heating a greenhouse, and so artificial heat must be supplied. The objective of this study was to evaluate a numerical model under local weather conditions, in Humboldt University of Berlin, Germany, during winter 2011 to analyze the air dynamics generated through a tube pipe heating system convection in a closed greenhouse, for it to be applicable in producing cold regions in Mexico. Results showed that 100 W m-2 of heat released from the soil kept the environment within acceptable ranges for plant growth from noon to evening. However, the energy lost by long-wave radiation during the night lowered the air temperature to minimal basal temperature. Heat from the pipes placed underneath the crop promoted air movement by convection, producing a uniform distribution of temperature and humidity within the plant canopy.

Resumen En lugares específicos lugares con inviernos largos, el calor almacenado en el suelo puede no ser suficiente para calentar el invernadero y se requiere suministrar calor al ambiente por convección. El objetivo de este trabajo fue evaluar un modelo numérico bajo condiciones climáticas locales, en la Universidad de Humboldt en Berlín, Alemania durante el invierno de 2011 para analizar la dinámica del aire que se genera por un sistema de calefacción por tubos, con la idea de aplicar los resultados en las regiones frías de México productoras en invernadero. Se construye y evalúa un modelo numérico basado en dinámica de fluidos computacional (CFD). Los resultados de la simulación mostraron que con 100 W m-2 de calor liberado del suelo mantuvieron el ambiente dentro del rango para el crecimiento de la planta desde el mediodía hasta la noche. Sin embargo, la energía perdida por la radiación de onda larga durante la noche redujo la temperatura, rebasando la mínima basal. El calor de las tuberías colocado debajo del cultivo promovió el movimiento del aire por convección, produciendo una distribución uniforme de la temperatura y la humedad dentro del dosel del cultivo.

Abstract Introduction: Topographic surveys based on traditional methods (total stations and GPS) enable representing in detail the characteristics of the terrestrial surface, but they mean a high cost in terms of resources and time. With the use of unmanned aerial vehicles (UAVs) it is possible to obtain digital terrain models (DTMs) with high spatial resolution, but they require field validation to obtain high-accuracy topographic products. Objective: To estimate the precision of DTMs generated from high-resolution images acquired with a UAV by means of the geolocation of 23 terrestrial points (11 control and 12 verification ones) obtained in the field with a GPS-RTK (Global Positioning System - Real Time Kinematic). Materials and methods: For the generation of each DTM, a photogrammetric restitution process with a different number of Ground Control Points (GCPs) was used: 4, 5, 6, 8, 9, 10 and 11. To evaluate the precision of the DTMs, four statistical parameters were used. Results and discussion: The DTM processed with four points had a root-mean-square error (RMSE) > 3 m, and those of 9, 10 and 11 had an RMSE < 7 cm. The georeferenced DTM with 11 GCPs represented the topography of the site with better accuracy. The largest RMSE was 5.9 cm, which is less than three times the spatial resolution of the orthomosaic (2 cm·pixel-1). Conclusions: At least five terrestrial GCPs are well distributed throughout the study area for every 15 ha of surveyed area; in addition, it is necessary to add one point for each additional 3 ha to obtain a minimum accuracy of 6 cm on the Z axis and 7 cm on the plane (X, Y, Z).

Resumen Introducción: Los levantamientos topográficos basados en métodos tradicionales (estaciones totales y GPS) permiten representar con detalle las características de la superficie terrestre, pero significan un costo alto de recursos y tiempo. Con el uso de vehículos aéreos no tripulados (UAVs, por sus siglas en inglés) es posible obtener modelos digitales de terreno (MDT) de alta resolución espacial, pero requieren validación en campo para obtener productos topográficos de alta precisión. Objetivo: Estimar la precisión de los MDT generados a partir de imágenes de alta resolución adquiridas con un UAV mediante la geolocalización de 23 puntos terrestres (11 de control y 12 de verificación) obtenidos en campo con un GPS-RTK (Global Positioning System - Real Time Kinematic). Materiales y métodos: Para la generación de cada MDT se utilizó un proceso de restitución fotogramétrica con diferente cantidad de puntos de control terrestre (PCT): 4, 5, 6, 8, 9, 10 y 11, y para evaluar la precisión de los MDT se usaron cuatro parámetros estadísticos. Resultados y discusión: El MDT procesado con cuatro puntos tuvo una raíz del cuadrado medio del error (RCME) > 3 m, y los de 9, 10 y 11 presentaron una RCME < 7 cm. El MDT georreferenciado con 11 PC representó con mejor precisión la topografía del sitio. La mayor RCME fue de 5.9 cm, la cual es menor a tres veces la resolución espacial del ortomosaico (2 cm·píxel-1). Conclusiones: Son indispensables al menos cinco PC terrestres bien distribuidos a lo largo de la zona de estudio por cada 15 ha de superficie levantada; además, es necesario agregar un punto por cada 3 ha adicionales para obtener una precisión mínima de 6 cm en el eje Z y de 7 cm en el plano (X, Y, Z).

Abstract: Remote monitoring of agricultural variables continues to be a challenge due to high costs of manual data collection at high frequency. After first placing satellites in orbit, acquisition of spatial and temporal variables of hydro-agricultural interest became easier. However, given the demand for detailed information, satellites have the disadvantage of providing discontinuous temporal information and low-resolution spectral information. Unmanned Aerial Vehicles (UAVs), more commonly known as drones, provide an emerging alternative for remote monitoring. Due to the advances that UAVs present for agricultural applications, it is useful to know their main characteristics and components, related work and their potential use in different hydro-agricultural applications. Emerging uses of UAVs are associated with the application of geospatial techniques and sensors to characterize spatial and temporal variability for differential application of inputs, irrigations, and to define agricultural management strategies. The studies also indicate that these vehicles are very useful for monitoring and supervision of terrestrial surface through georeferenced images of high spatial, temporal and spectral resolution at low altitude. However, there are restrictions for their adoption due to initial cost, training and software required, and regulations that are increasingly restrictive for their use.

Resumen: El monitoreo remoto de variables agrícolas sigue siendo un reto ante los altos costos que representa la adquisición manual de datos con alta frecuencia. La puesta en órbita de satélites facilitó la obtención de información espacial y temporal de variables de interés hidroagrícola. Sin embargo, ante la demanda de información detallada, los satélites tienen la limitante de suministrar información temporal discontinua e información espectral de baja resolución. Una alternativa emergente la proporcionan los Vehículos Aéreos No Tripulados (VANTs), comúnmente llamados “drones”. Ante el gran desarrollo que presentan los VANTs, es de utilidad conocer las principales características y componentes de estos equipos utilizados con fines agrícolas, los trabajos relacionados y su uso potencial en las diferentes áreas de aplicación hidroagrícola. Los usos emergentes de los VANTs están asociados con la aplicación de técnicas geoespaciales y sensores para caracterizar la variabilidad espacial y temporal parcelaria con fines de aplicación diferencial de insumos y riego, y para definir estrategias de manejo agrícola. Los estudios también indican que estos vehículos son de gran utilidad para el monitoreo y supervisión de la superficie terrestre a través de imágenes georreferenciadas de alta resolución espacial, temporal, y espectral de baja altura. Sin embargo, existen restricciones para su adopción debido a su costo inicial, entrenamiento y software requerido, y regulaciones cada vez restrictivas para su uso.

RESUMO A produção de coelhos em sistemas intensivos é importante para a economia da região central do México, onde os criadores usam instalações rústicas para produção. O acondicionamento climático nesse tipo de instalação ocorre, basicamente, por ventilação natural; no entanto, a arquitetura desses galpões é fator limitante para uma ventilação eficiente. Neste trabalho foi usada Dinâmica Computacional de Fluido para analisar o desempenho da ventilação natural em um típico galpão de 24 x 4 x 4,8 m construído na parte central do México. Foi usada uma densidade de 20 coelhos m-2 para as simulações. O galpão tinha dois lados de ventilação de 1.2 m de altura desde o solo. Os resultados indicaram taxas de câmbio de 0,052 e 2,9 x 10-4 m3 m-2 s-1 quando se simulou a direção do vento em ortogonal e paralelo às saídas de ar resultando em zero de concentração sobre as gaiolas; porém uma acumulação de gás ocorreu abaixo das gaiolas devido a uma distribuição não uniforme do ar. Com base nos resultados foram realizadas modificações na arquitetura das instalações, incluindo a abertura de entrada de vento na parte inferior do galpão. Tais modificações permitiram diminuir, notoriamente, os gradientes de concentração térmica e amoníaco.

ABSTRACT Rabbit barns are of economic importance in central Mexico, where rabbit breeders use rustic buildings for production. In such barns, climate conditioning is mostly based on natural ventilation (NV) where the lack of a well-designed NV system may be a limiting factor. In this study, computational fluid dynamics was used to analyse the performance of the NV system in a 24 x 4 x 4.8 m typical Central Mexico rabbit barn with a density of 20 rabbits m-2 of cage. The barn included both side vents at 1.2 m in height from the ground. Results indicated exchange rates of 0.052 and 2.9 x 10-4 m3 m-2 s-1 when the wind direction was simulated as orthogonal and parallel to the side vents, respectively, suggesting the orthogonal direction favoured the exchange rate. However, such conditions produced an accumulation of ammonia underneath the rabbit cages. Thus, a design modification including a lower inlet vent was analysed. Such modification substantially decreased the concentration gradients of temperature and ammonia.

The growth of greenhouse crops in Mexico has been hampered by factors related to climate control. The climate produced in the greenhouse is largely a consequence of the environmental conditions where the greenhouse is located and the design thereof; as well as the configuration and operation of control systems like ventilation systems. The analysis of the effect of ventilation systems on the behavior of the climate is critical to optimize its management. The computational fluid dynamics (CFD) is a numerical technique that allows analyzing the behavior of greenhouse climate under different scenarios. This technique was used to model climate of a zenith greenhouse of three spans. Each span is 7.5 m wide by 28 m long. The greenhouse has a mechanical ventilation system consisting of a front window as air intake and an extractor fan on the opposite side. Three configurations were analyzed for the ventilation system, which combine the position of the windows, air intake surface, and the height of installation of both windows and extractor fan. The results indicate that the plane front window of air intake, produces an average air velocity of 0.81 ± 0.69 m s-1, average temperature of 297.97 ± 1.17 K, maximum temperature of 303.62 K, a thermal gradient of 8.67 K, and showed limiting the air renewal mainly in the lower part next to the entrance window.

El crecimiento de los cultivos bajo invernadero en México, se ha visto frenado por factores relacionados con el control del clima. El clima producido dentro del invernadero es en gran medida una consecuencia de las condiciones ambientales del lugar donde se localiza el invernadero y del diseño del mismo; así como de la configuración y operación de los sistemas de control como el sistema de ventilación. El análisis del efecto del sistema de ventilación sobre el comportamiento del clima es fundamental para optimizar su manejo. La dinámica de fluidos computacional (CFD) es una técnica numérica que permite analizar el comportamiento del clima del invernadero bajo diferentes escenarios. Esta técnica fue utilizada para modelar el clima de un invernadero cenital de tres capillas. Cada capilla mide 7.5 m de ancho por 28 m de largo. El invernadero cuenta con un sistema de ventilación mecánico que consiste en una ventana frontal de entrada de aire y el ventilador (extractor) mecánico de aire en el lado opuesto. Se analizaron tres configuraciones para el sistema de ventilación, las cuales combinan la posición de las ventanas, la superficie de entrada de aire, y la altura de instalación de ambos, las ventanas y los extractores. Los resultados indican que la ventana de entrada de aire plana, produce una velocidad media del aire de 0.81±0.69 m s-1, temperatura media de 297.97±1.17 K, temperatura máxima de 303.62 K, un gradiente térmico de 8.67 K, y mostró limitantes en la renovación del aire principalmente en la parte inferior inmediata a la ventana de entrada.

One of the main economic activities in México is horticulture production in protected environments for the US market. The area under protected agriculture increases about 20 % yearly, notwistanding production is restricted by high and low temperatures during specific periods. This poses the need for a cooling system. Efficient natural ventilation is an effective method for controlling climate, but its description is complex and requires more knowledge of the process. The objective of this study was to visually represent the air flow and temperature distribution in a cenital greenhouse with 10 spans (110x90x4.7), typical in central Mexico, by posing and solving the physical model of air movement. A totally developed (LAI=4) tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) crop was simulated. The model uses the computational fluid dynamics (CFD) approach and was structured and validated in the installations of the Institut de Recerca i Technolgía Agroalimentaries (IRTA) de Cabrils, Barcelona, Spain, from 2009 to 2010. Analysis of the results indicates significant differences in air flow due to the direction of window opening. The 3-Dimensional numerical analysis (CFD) enabled overall visualization of the spatial distribution of the climate inside the greenhouse and its climatic deficiencies. For wind speeds of 3 m s-1 in the first five spans, lateral ventilation is more important than roof ventilation because of wind or thermal effects. The combination of lateral and roof window opening increases thermal uniformity in the greenhouse by 30 % due to greater exchange flow through the roof windows, contributing fresh air to the interior, which maintains maximum gradients of 5-8 K.

Una de las principales actividades económicas en México es la producción de hortalizas para satisfacer el mercado estadounidense y la superficie cultivada en ambiente protegido aumenta alrededor de 20 % anualmente. Pero la producción es restringida debido a temperaturas altas y bajas en periodos específicos, planteando la necesidad de un sistema de enfriamiento. La ventilación natural eficiente es un método efectivo para controlar el clima, pero su descripción es compleja y una simplificación demanda mayor conocimiento del proceso. El objetivo del presente estudio fue mostrar, mediante el planteamiento y la solución del modelo físico de movimiento del aire, la representación visual del flujo en un invernadero baticenital de 10 naves (110x90x4.7), típico del centro de México, y la distribución de temperaturas en el interior donde se simula un cultivo de tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) totalmente desarrollado (IAF=4). El modelo utiliza el enfoque de dinámica de fluidos computacional (CFD). La construcción y validación del modelo se llevó a cabo en las instalaciones del Institut de Recerca i Technologia Agroalimentaries (IRTA) de Cabrils, Barcelona, España, del 2009 al 2010. El análisis de los resultados indica diferencias sustantivas en el flujo de aire debido a la orientación de la apertura de las ventanas. El análisis numérico (CFD) 3-dimensional permite una visión global de la distribución espacial del clima interior del invernadero y sus deficiencias climáticas. Para velocidades de viento de 3 m s-1 en las primeras cinco naves, la ventilación lateral tiene más importancia relativa que la ventilación cenital debido al efecto eólico o térmico. La combinación de apertura de ventanas laterales y cenitales aumenta la uniformidad térmica del invernadero en 30 %, debido a un flujo mayor de entrada /salida por la ventana cenital que aporta aire fresco al ambiente interior manteniendo gradientes máximos de 5 a 8 K.

One of the main problems facing agriculture in greenhouses, especially, in hot climates, is to moderate and control problems arising from increased temperatures that occurs in marked periods of the year, as they reduce the quality and quantity of the harvest. An effective method of climate control is ventilation (natural or forced) and although forced ventilation is more predictable than natural ventilation, its description is more complex and a simplification requires further knowledge of the process. The objective of this study was to validate and apply a numerical model based on computational fluid dynamics (CFD) for the climate analysis of a zenithal greenhouse of three spans without crop and with forced ventilation. Experimentally the scalar variables of air and soil temperatures along with values of heat transfer and ventilation rates under different external conditions are supplied. Analysis of results indicated that when operating the forced ventilation system, the ventilation rate is stable, regardless of external conditions. For low wind speeds (less than 3 m s -1) the mechanical ventilation becomes more important than the outside air flow due to the wind or thermal effect. As to air temperatures, in small greenhouses (30 m long) the forced ventilation system provides adequate thermal uniformity, becoming more important the position and capacity (power) of the fans, since there is a maximum fan power above which the ventilation rate is not increased.

Uno de los principales problemas que enfrenta la agricultura en invernaderos, sobre todo en regiones de clima cálido, es moderar y controlar los problemas derivados del incremento de temperatura que ocurre en marcados periodos del año, ya que reducen la calidad y cantidad de la cosecha. Un método efectivo para el control del clima es la ventilación (natural o forzada) y aunque la ventilación forzada sea más predecible que la natural, su descripción es compleja y una simplificación obliga un mayor conocimiento del proceso. El objetivo de este trabajo fue validar y aplicar un modelo numérico basado en la dinámica de fluidos computacional (CFD) para el análisis climático de un invernadero cenital de tres naves sin cultivo y con ventilación forzada. Experimentalmente se suministran las variables escalares de temperaturas de aire y de suelo junto con valores de cesión de calor y tasas de ventilación bajo distintas condiciones exteriores. El análisis de los resultados indicó que al funcionar el sistema de ventilación forzada la tasa de ventilación es estable, independientemente de las condiciones exteriores. Para velocidades de viento bajas (menores de 3 m s -1) la ventilación mecánica adquiere mayor importancia que el flujo de aire exterior debido al efecto eólico o térmico. En cuanto a las temperaturas del aire, en invernaderos pequeños (30 m de largo) el sistema de ventilación forzada presenta adecuada uniformidad térmica, cobrando importancia la posición y capacidad (potencia) de los ventiladores, ya que se observó una potencia del ventilador máxima por arriba de la cual no se incrementa la tasa de ventilación.