Elementos fundamentales de un invernadero hidropónico

Hidroponãa en esencia

La superficie de hortalizas en invernadero continúa extendiéndose cada año en Latinoamérica. Por varias razones, los productores en estas regiones quieren incrementar su potencial de producción y calidad de frutos, así como ser capaces de producir hortalizas durante un periodo de tiempo más largo cada año. Ello abre la posibilidad de aprovecharse completamente de los precios de los frutos a lo largo del otoño, invierno y primavera, cuando los invernaderos norteños en Canadá y EUA están fuera de temporada de producción.

El objetivo de este artículo es resaltar claramente los elementos esenciales de una producción hidropónica en invernadero que los propietarios deben considerar a la hora de planificar la construcción de una nueva operación de invernadero, o bien ampliar la operación existente.

1- Nivel de tecnología

La primera consideración para el propietario es el nivel de tecnología (o nivel de inversión) que está dispuesto a aplicar a su proyecto. Alta tecnología implica un nivel de inversión mayor debido al costo de equipos, tales como el sistema de calefacción por agua caliente y/o la canaleta de sustrato suspendida, así como el tipo de estructura.

Tecnología de nivel medio es menos costosa si se instala un sistema de calefacción por aire caliente, siempre que las condiciones climáticas donde está ubicado el invernadero lo permitan. En cualquier caso, hay que tener en cuenta, no sólo el costo inicial del sistema de calefacción, sino también la disponibilidad de combustible (p. ej. gas natural) y el costo del combustible y sus objetivos de producción totales.

Los invernaderos de baja tecnología son los menos costosos debido a que el sistema en general contiene menos equipo y en consecuencia ha sido simplificado, pero el potencial de producción total también será más bajo en dichas operaciones.

2- Ubicación

La segunda consideración para el propietario debe ser la ubicación del invernadero y en particular las condiciones de clima anuales en la región. La elección de la ubicación de la operación tendrá una influencia significativa en el nivel de tecnología que sería apropiado para la óptima producción y calidad de frutos.

Por ejemplo, si la ubicación es en un lugar de altitud elevada se requerirá un sistema de calefacción debido a la posibilidad de bajas temperaturas durante varias semanas en los meses de invierno, los cuales presentan el mayor potencial de ganancia. En altitudes bajas podría ser necesaria mayor capacidad de ventilación en el invernadero o incluso la instalación de un equipo de enfriamiento (p.ej. sistema de nebulización o sistema de enfriamiento de muro húmedo y ventilador) que incrementará el nivel de inversión requerido para obtener alta producción y calidad de frutos.

La producción de hortalizas en invierno en un invernadero de baja tecnología requiere la cuidadosa consideración del propietario en cuanto a la ubicación del invernadero en lo que se refiere a la temperatura. Al no disponer de un sistema de calefacción, es necesario buscar un emplazamiento en el cual la temperatura más baja en invierno no sea inferior a 14°C. Sin importar el nivel de tecnología, el propietario debería buscar una ubicación para su invernadero donde la máxima temperatura no supere 30°C entre agosto y junio, que es la temporada de producción óptima para la producción de invierno.

Cuando el propietario esté buscando la ubicación ideal, también debe considerar la disponibilidad de luz. La luz es esencial para el desarrollo de la planta y la mayoría de lugares en México tienen condiciones de luz excelentes durante la mayoría de los meses de invierno. Sin embargo, al considerar una ubicación posible para el invernadero, el propietario deberá maximizar la duración del día en el que las plantas estén expuestas a la luz del sol, para lo cual debe evitar construir el invernadero próximo a una montaña que proyecte sombra en el invernadero, ya sea por la mañana o por la tarde.

3- Estructura del invernadero

Una vez decidida la ubicación de la operación y el nivel de tecnología que sea apropiado para la ubicación, el propietario deberá seleccionar el tipo de estructura de invernadero, el equipo y los sistemas de cultivo que constituirán su sistema de invernadero completo.

La consideración más importante para el propietario será la estructura del invernadero. Este artículo tratará dos tipos de estructura: la tradicional de techo fijo y ventila y la innovadora de techo retráctil que ha adquirido popularidad en México durante los últimos años debido a su capacidad de optimizar la luz y la ventilación a lo largo del día.

La estructura tradicional tiene un techo cubierto de plástico fijo y una ventila doble movible o una ventila simple en posición fija. En primer lugar, el plástico del tejado es un componente esencial en el invernadero tradicional. Las características del plástico afectan no sólo a la cantidad de luz que penetra sino a la calidad de la misma. Si el propietario está considerando un invernadero tradicional, la cubierta de plástico del techo debe maximizar la difusión de la luz con propiedades de difusión superiores al 70% con el fin de distribuir la luz en el invernadero y minimizar la radiación solar directa en la parte superior de las plantas. La luz solar intensa y directa en la punta de la planta resultará en quemaduras, lo cual producirá mucho estrés en la planta hacia la mitad del día.

Si el propietario está considerando un invernadero tradicional, también debe tener en cuenta la instalación de ventilación cenital doble (p.ej. ventilas de barlovento y sotavento). Un invernadero con ventilación doble en la cumbrera en el cual la apertura de las ventilas es motorizada dependiendo de la dirección de viento, es el método más efectivo para crear intercambio de aire en el interior de la estructura a través de un proceso llamado efecto venturi. Una ventila cenital unidireccional (p. ej. ventilación única de dirección fija en el techo) sólo es efectiva para facilitar el intercambio de aire en el invernadero cuando el aire fluye sobre la ventila, así como para extraer el aire del invernadero.

Las ventilas cenitales sirven para crear intercambios de aire, no sólo extraer el aire caliente del invernadero. Los intercambios de aire extraen aire caliente y humedad excesiva e introducen CO2 en el invernadero. Cuando las plantas están trabajando intensamente necesitan grandes cantidades de CO2, el cual es esencial para el crecimiento continuo y la elevada producción de frutos de la más alta calidad. Si el invernadero no es capaz de maximizar los intercambios de aire hacia la mitad del día, la concentración de CO2 será agotada rápidamente por las plantas y detendrán su actividad. Piensen en el CO2 como en un nutriente esencial para las plantas sin el cual éstas no trabajan.

El uso de pantallas antiinsectos en ventilas cenitales ha requerido que los invernaderos posean ventilas de mayor tamaño. Al considerar una pantalla anti-Mosca blanca, una pantalla de alta calidad bloqueará aproximadamente del 30 al 35% del flujo de aire, mientras que una de baja calidad bloquea del 50 al 58% del flujo de aire. Sin importar el tamaño de la ventila cenital, si se coloca una pantalla sobre ésta, el número de intercambios de aire por hora se verá reducido. La mayor ventila cenital práctica será de 1.7 a 2.0 metros, lo cual proporciona un máximo de 35 a 42% de capacidad de ventilación en un sistema de ventila cenital doble sin malla antiinsecto instalada. Una ventila cenital única con la misma apertura proporcionará la mitad de su capacidad de ventilación.

El avance más innovador en estructuras de invernadero es el sistema de techo completamente retráctil. Esto proporciona al productor la solución más flexible con respecto a intercambios de aire, ventilación, y control de la temperatura durante la noche y sombreo del cultivo en la mitad del día, cuando la intensidad de luz es demasiado alta para la óptima salud de la planta. Por ejemplo, por la mañana el productor puede abrir completamente o parcialmente el techo para extraer humedad indeseada, secar la base del cultivo e incrementar la temperatura en el invernadero de manera que las plantas sean más activas en cuanto a la fotosíntesis y la transpiración. En la mitad del día, el productor puede cerrar completa o parcialmente el techo para proteger las plantas contra intensidad de luz indeseada y para conservar una cierta humedad, de forma que las plantas no se estresen y para crear un ambiente de cultivo óptimo. Por la tarde, el productor puede abrir el techo completa o parcialmente otra vez para incrementar la cantidad de luz que recibe el cultivo y así incrementar la fotosíntesis y la transpiración.

El sistema de techo retráctil permite una ventilación del 100% cuando, y si se requiere. La capacidad de la ventila del revestimiento del techo ya no son aspectos a tener en cuenta en este caso. Y lo que es más, el techo en el sistema retráctil durará 10 años o más, mientras que el plástico en un techo tradicional de invernadero deberá ser sustituido cada 3 ó 4 años para una óptima penetración de luz.

4- Sistema de irrigación

Sin importar el nivel de tecnología seleccionado para el invernadero, el sistema de irrigación es la segunda consideración más importante después de la estructura del invernadero. La habilidad de los sistemas de irrigación de aportar agua al cultivo con frecuencia determinada en la mitad del día es la medida más importante de su capacidad de salida.

Como pauta, la unidad de irrigación no debería tener que aportar agua a más de cuatro (4) zonas. La razón de esto es que en la mitad del día, el sistema debe ser capaz de aportar volúmenes pequeños de agua con precisión (p. ej. 100 mL/ gotero) cada 8 a 12 minutos en una operación hidropónica.

Si el sistema está utilizando goteros de 3L/h (45 mL/minuto) y el productor desea aportar 100 mL/ gotero en la mitad del día, el tiempo requerido para hacer esto es 2.2 minutos por zona. Si el productor tiene 4 zonas de irrigación, el tiempo requerido para irrigar el invernadero entero será de 9 minutos. Esto permitirá tiempo suficiente para que el agua aportada durante una sesión de riego sea absorbida y distribuida dentro del sustrato antes de que se aplique la siguiente sesión de irrigación

De acuerdo con las condiciones de luz y de temperatura en México en el otoño y especialmente en la primavera, cuando el cultivo es adulto y posee una carga completa de fruta, la unidad de irrigación deberá ser capaz de entregar de 7 a 9 L/m2 por día.

Para ilustrar este punto, el productor necesitará aportar en la primavera, de 2.5 a 3.5 mL/julios de luz/m2. Los julios son el estándar hortícola para la medida de luz y se definen como ‘intensidad de luz (W/ m2) por segundo.’ México recibe hasta 2,800 julios de luz por día (con una intensidad de luz de hasta 1,000 W ó más) en los meses de primavera y del comienzo del verano.

Por lo tanto, 2800 julios x 2.5 mL/ julio por m2 = 7.000 mL (7 litros) que deben ser aportados por m2 cada día al cultivo.

5- Sistema de calefacción

Si se requiere un sistema de calefacción en la ubicación elegida para el invernadero, es preferible instalar un sistema de agua caliente, ya que al aporta calor a la base del cultivo, el calor ascenderá a través del mismo. Éste es también el método más eficiente de aplicar calor, ya que calienta el tejido de la planta y el aire. Sin embargo, hay que tener en cuenta que un sistema de calefacción de agua caliente es más económico cuando el área superficial del invernadero es de 5 hectáreas o mayor. Otra ventaja de un sistema de calefacción de agua caliente es que el CO2 se puede extraer con limpieza y seguridad del extractor de la caldera y aportarlo al cultivo.

Alternativamente, puede ser instalado un sistema de calefacción de aire caliente, pero es menos eficiente que el de agua caliente y además tiene el inconveniente de aplicar calor sobre el cultivo, en vez de a través del mismo. Este sistema calienta el aire, que a su vez debe ser suficientemente caliente como para calentar el tejido de la planta (frutos y hojas). Su ineficiencia también está relacionada con el hecho de que se calienta el aire situado sobre el cultivo (cercano a las ventilas) pero no en la base de las plantas ni en el sistema radicular.

6- Sustrato

Los sustratos más apropiados para producción hidropónica de hortalizas son las planchas de fibra de coco o de lana de roca. Estos sustratos proporcionan al productor la capacidad de desarrollar una estrategia de irrigación adecuada a la época del año, a la etapa del desarrollo de cultivo y al control del contenido en agua del sustrato para la optimización de la producción y de la calidad de frutos.

No sólo es importante el tipo de sustrato, sino la configuración y el volumen del sustrato (L/planta o L/ m2). El uso de una mezcla fibra de coco y tezontle en una bolsa de 25 a 30 cm de altura es muy común en México, porque es barato — no porque sea un buen sustrato, ni con la configuración adecuada. Una mezcla de fibra de coco y tezontle no es un buen sustrato porque es una mezcla de dos medios con densidades sumamente diferentes. Asimismo, una columna de 25-30 cm de altura no es una buena configuración porque drenará más rápidamente que la capacidad de las plantas de extraer y de absorber el agua y los nutrientes. La velocidad del drenaje está relacionada directamente con la altura de la columna del sustrato.

La fibra de coco con dimensiones de 100 x 15 x 12 cm (largo x ancho x alto) o de lana de roca con dimensiones de 100 x 20 x 7.5 cm permitirá desarrollar una estrategia de irrigación basada en el volumen radicular de la planta o por m2.

La altura de la columna es la característica que afecta al índice del drenaje. La columna de fibra de coco tiene 12 cm de alto y la de lana de roca tiene 7.5 cm de alto porque sus características de drenaje se optimizan a estas alturas de columna basadas en las características individuales de los sustratos. El volumen radicular total por m2 afectará significativamente al volumen del agua que se aplica durante cada sesión de irrigación y a la capacidad del productor de manipular el contenido de agua del sustrato de acuerdo al crecimiento, desarrollo y carga de fruta del cultivo. Para aquellos productores en México que experimenten alta intensidad de luz (W/m2), alta luminosidad diaria total (J/cm2) y temperatura, el volumen más eficaz de sustrato es de 10 a 14 L/m2 en sustrato de fibra de coco o de lana de roca. Es muy importante equiparar configuración y volumen del sustrato con el sistema de riego, ya que ambos componentes están íntimamente ligados.

7- Cultivo

Tomate es el cultivo de invernadero más común en México, destacando los tipos bola (beef), en racimo (TOV) y cóctel. Sin importar el tipo de tomate que vaya a cultivarse, si desean plantar en agosto, producir a través del invierno y continuar la producción en primavera, deben utilizar plantas injertadas.

Las plantas injertadas son más fuertes y vigorosas — y por tanto más productivas a lo largo de la temporada completa — que las no injertadas. Los portainjertos que se utilizan para crear las plantas injertadas son más vigorosos y resistentes a enfermedades que las propias raíces de la variedad. El costo de utilizar plantas injertadas es levemente más alto si se compara con el de variedades sin injertar, pero las ventajas compensan significativamente el costo adicional.

El costo adicional de las plantas injertadas se debe a trabajo, pericia e instalaciones requeridas para producir plantas de calidad. Por ejemplo, si el productor decide plantar 25,000 tallos/ha, compraría 12,500 semillas de un portainjertos y 12,500 semillas de la variedad que desea cultivar y el propagador las injertaría. En consecuencia, el productor recibe 12,500 plantas pero termina consiguiendo 25,000 tallos en el invernadero, ya que cada planta tendrá dos cabezas (es decir, dos tallos). El resultado final será el mismo en tallos/m2, pero el productor tendrá una planta significativamente más robusta y más resistente a enfermedades (radiculares) con fortaleza para producir en invierno y en la primavera siguiente.
 

El autor es experto en tecnología de invernadero y actualmente labora como consultor privado para productores de hortalizas y otros cultivos. Parte de este artículo fue publicado en el boletín eHortalizas del 23 de octubre 2008 como respuesta a la pregunta de varios lectores. Para más información escriba a [email protected]

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Un comentario en “Elementos fundamentales de un invernadero hidropónico

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