MODELOS CFD PARA EL FLUJO DEL AIRE Y LA DISTRIBUCION DE LAS GOTAS DE UN TURBOATOMIZADOR DURANTE LAS APLICACIONES EN CITRICOS
Durante la aplicacion de fitosanitarios con turboatomizador en cultivos arboreos solo una fraccion del caldo pulverizado alcanza la vegetacion, mientras que el resto se pierde en la atmosfera o el suelo principalmente. Estas perdidas suponen un riesgo para el medio ambiente y las personas. La creciente concienciacion medioambiental de la sociedad ha estimulado acciones legislativas para la mejora de la eficiencia de la aplicacion de fitosanitarios. El primer paso para lograr este objetivo es cuantificar la cantidad de volumen pulverizado en cada sustrato (vegetacion, suelo y atmosfera) Para ello, se han utilizado diferentes metodos experimentales. Sin embargo, estos ensayos son caros, requieren mucho tiempo y son complejos por su dificultad para controlar todos los factores que influyen en la distribucion de la pulverizacion. Estas limitaciones han impulsado el desarrollo de modelos fisico matematicos para simular el comportamiento de las gotas durante las aplicaciones. La aproximacion numerica mediante la Dinamica de Fluidos Computacional (CFD) puede ser una buena opcion. Por ello, el objetivo de la presente tesis fue disenar un modelo CFD para simular el comportamiento global de la pulverizacion durante los tratamientos en citricos con turboatomizador en condiciones mediterraneas. En primer lugar, se realizo un experimento para describir el flujo real del aire desde que sale de un turboatomizador hasta que se enfrenta a la copa de un naranjo. Se observo que se formaban dos vortices, uno sobre la copa y otro detras del arbol. No se han descrito estas estructuras en otros cultivos. La alta densidad foliar induce una separacion del flujo que da lugar a estas estructuras turbulentas. A continuacion, se procedio a modelizar el problema asumiendo que el arbol enfrentado a la corriente del ventilador se comportaba como un solido. Para ello se generaron 12 modelos CFD en 2D para reproducir el comportamiento del aire frente al arbol, resultantes de la combinacion de tres modelos de turbulencia del aire (k ?estandar, SST k RSM) y cuatro geometrias diferentes para la copa del arbol frente al ventilador. Durante el ajuste, se comprobo que con una copa solida el modelo podia reproducir los mismos vortices que en campo. El modelo SST k simulo mejor el comportamiento fisico del aire que el tradicional standard k y el RSM. El modelo fue posteriormente validado con datos experimentales. Por ultimo, se desarrollo un modelo Euleriano Lagrangiano para simular el movimiento y deposicion de las particulas durante los tratamientos que incluia tanto un modelo de las corrientes de aire generadas por el equipo, como el viento atmosferico, ademas del comportamiento individual de las gotas. En diferentes instantes de la simulacion se estudio la posicion y las variables ligadas a las gotas (altura, velocidad etc. se hizo una estimacion del comportamiento dinamico de la nube de gotas y de otros parametros que se han asociado al comportamiento de las gotas frente al viento durante las aplicaciones fitosanitarias (tiempo de relajacion, ratio de evaporacion etc. y se cuantifico el volumen final en cada sustrato. Los resultados predijeron que los porcentajes de caldo respecto al total pulverizado fueron: el 44% en el arbol objetivo, el 28% en los arboles adyacentes, el 20% en el suelo y un 8% se perdio como deriva. Finalmente, el modelo se comparo con un balance experimental de masas, con resultados similares en la deposicion sobre la vegetacion y el suelo.