Ahorra energía en tu invernadero

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Ahorro de energía

El consumo principal de energía en los invernaderos se realiza en el movimiento de grandes motores eléctricos, los cuales son utilizados para el movimiento de aireaciones, el bombeo de agua, fertilizantes e insecticidas, calefactores y ventiladores/extractores. El uso de los motores es controlado, ya sea de forma manual (operarios humanos) o por sistemas automáticos (controladores).

Tanto los controladores como los seres humanos administran el uso de los motores dentro de los invernaderos; un controlador representa grandes ventajas en producción y ahorro de energía en comparación con un operario humano.

Consumo de energía
El tiempo de florecimiento (cosecha) decrece mientras la temperatura del interior del invernadero incrementa; refiriéndonos a incremento de temperatura como obtención de las condiciones óptimas ambientales dentro del invernadero para cada tipo de cultivo. Por otra parte, el consumo de energía por día incrementa cuando la temperatura interior aumenta, especialmente en temporada de invierno.

Instalación eléctrica
La instalación eléctrica consta de dos partes principales — iluminación y sistemas de potencia (motores). La iluminación artificial puede ser utilizada para fines de trabajo humano o para acortar el tiempo para cosechar el cultivo sembrado, ya que al manipular la cantidad e intensidad de luz, se genera de forma forzada el fenómeno de fotosíntesis en el cultivo, haciendo que éste siga su proceso aún cuando ya no hay luz solar disponible. En el caso de la iluminación para los seres humanos ésta sólo se ocupa para supervisión del cultivo ya que no se realizan trabajos en el invernadero durante la noche.

Los invernaderos son construidos con materiales prefabricados y con diseños establecidos, por lo que la distribución de cargas eléctricas, está establecida debido al diseño del invernadero. La distribución de motores eléctricos en la estructura del invernadero determina la forma de conexión eléctrica necesaria para el sistema.

La distribución del cableado en el invernadero va sobre la estructura y no sobre el suelo, debido a que el plástico que recubre los alambres puede liberar contaminantes que afecten al cultivo o a la salud de los consumidores de ese cultivo, ya que éstos pueden entrar en contacto con las sustancias químicas de insecticidas o fertilizantes y provocar reacciones en el plástico de protección de los alambres, causando daños
a la salud del cultivo o a la salud de consumidores.

Alimentación eléctrica
La alimentación de todos los sistemas eléctricos del invernadero es por medio de energía alterna; en algunos casos se utilizan rectificadores para obtener alimentación en forma de corriente directa para motores pequeños que puedan estar colocados para mover pequeñas cargas mecánicas.

Cuando se utilizan controladores en invernaderos, el cableado de las señales provenientes de los sensores son protegidas por tubos de PVC los cuales aíslan a los cables de señales de los cables de potencia. Se utiliza una instalación eléctrica diferente y el controlador es colocado en una de las esquinas del invernadero cerca de los sistemas de control de motores utilizados para diversas aplicaciones.

Los controladores y sensores en invernaderos deben cumplir con normas ya que no se pueden utilizar sensores convencionales para el interior del invernadero, debido a que los materiales de los sensores y del controlador se encuentran bajo condiciones severas de humedad e incluso de corrosión.

Las señales provenientes de sensores son de niveles muy bajos de corriente para que el efecto resistivo de los grandes cables utilizados para conectar los sensores al controlador no afecten a su funcionamiento. El consumo de energía por el día, puede ser reducido debido a que el consumo de energía es una función lineal entre la diferencia de la temperatura exterior y la interior.

Pérdida de energía
Los principales métodos de pérdida de energía provenientes del invernadero y la contribución relativa a las pérdidas generales de energía se muestran en la Figura 1.

La contribución relativa de cada uno de los factores mencionados es calculada utilizando una base de datos del clima ambiental actual y el uso de sistemas de medición de temperatura en el interior del invernadero. Los primeros tres métodos de pérdida de energía son:

  1. Conducción y convección de calor por medio de la cubierta del invernadero;
  2. Infiltraciones de aire
  3. Conducción de calor hacia el suelo.

Éstos son una función lineal entre la temperatura interior del invernadero y la temperatura exterior, sumando el 80% de las pérdidas totales de energía en estos sistemas de cultivo.

Las pérdidas por radiación hacia el cielo, también tienden a seguir la temperatura del aire, pero no más cerca. Esto significa que el consumo de energía por día de los invernaderos incrementa de forma lineal en mayor o menor medida mientras la temperatura del invernadero incrementa.

Ponce Cruz es director de la Maestría en Ciencias de la Ingeniería del Instituto Tecnológico de Estudios Superiores de Monterrey (I.T.E.S.M.), Campus Ciudad de México, y director de la cátedra de sistemas mecatrónicos del mismo campus.

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