Factores para el manejo ambiental del invernadero de mediana tecnología

Factores para el manejo ambiental del invernadero de mediana tecnología

Un invernadero es un sistema, capaz de transformar una serie de insumos (fuente), como radiación, dióxido de carbono, etc., en alimentos con ciertas características, obviamente con un costo (sumidero) no solo económico sino energético, ambiental, etc., que está en función de variables tales como localización geográfica, tipo de cultivo, manejo, etc. Lo que indica que, si el clima cambia, el ambiente del invernadero estará supeditado a las características de este.

Tecnológicamente pueden identificarse tres principales categorías en un invernadero, baja, media y alta. Cuando se habla de mediana tecnología, se infiere un invernadero con sistema de riego automatizado y un control ambiental principalmente pasivo, con alternativas puntuales de calefacción o refrigeración en específicos periodos, y el manejo es principalmente empírico.

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En el país existen estaciones meteorológicas, que administran tanto la CONAGUA, como el meteorológico nacional, el IMTA con fundaciones Produce, etc., de tal suerte que prácticamente es posible tener datos en tiempo real o “casi” real de esta información. La siguiente figura se muestra un caso tipo para Morelos, con las estaciones que administra el IMTA, caso específico Estación: INIFAP. Los datos son del 17 de marzo de 2016.

tabla variedades climaticas invernadero MOR

De acuerdo a esta estación, se tiene las principales variables que permiten “gestionar” el ambiente del invernadero atendiendo las necesidades agronómicas de los cultivos.

De acuerdo a esta estación, se tiene las principales variables que permiten “gestionar” el ambiente del invernadero atendiendo las necesidades agronómicas de los cultivos.

1. Precipitación. – En el cuadro se observa nula precipitación, sin embargo, directamente esto no impacta en el ambiente del invernadero, debido a que, en este, la aplicación es totalmente artificial. Dicho factor sería importante desde el punto de vista de la cosecha de lluvia o fertirrigación, pero esto será abordado en otro momento.

2. Dirección del viento. – Este factor junto con la radiación es la que definía la orientación del invernadero. Dependiendo de la localización geográfica y lo que se pretenda cultivar, se debe definir la prioridad, captar una mayor radiación o favorecer una tasa de ventilación para evitar las altas temperaturas.

3. Velocidad del viento. – En un invernadero pasivo, con ventilación a base de ventanas, laterales, cenitales, o de cualquier índole, es la velocidad del viento lo que define la tasa de ventilación

invernadero MOR jorge flores

4. Radiación Solar. – Es el factor que mueve el resto de los factores del clima, excepto la precipitación. Mayor radiación, mayor temperatura, menor humedad relativa, movimiento del aire, convección, etc. Los valores de radiación dependen básicamente de la oposición geográfica, que es inevitable y se ve afectada por la estación del año y de manera estocástica meteoros como la nubosidad, o contaminación ambiental.

5. Humedad Relativa. – Estrictamente hablando se han realizado estudios sobre la temperatura en invernadero, velocidad de viento, y hasta radiación, pero sobre la Humedad relativa son más bien pocos, la causa tal vez la complejidad de su análisis. La humedad relativa en un invernadero prácticamente condiciona la fotosíntesis, debido a que es un espacio cerrado o semicerrado, es más fácil que se llegue al punto de saturación, en cuyo caso la Evapotranspiración se detiene. No hay evapotranspiración, no hay producción de materia seca

6. Temperatura. – Es el parámetro más utilizado para el manejo del ambiente del invernadero, debido tal vez, a la facilidad de su lectura.  Desde el punto de vista del ambiente del invernadero, indica el estado de confort de la planta y en consecuencia, el vigor, y en términos de los Días Grado de Desarrollo (DGD), inferir, coeficiente de cultivo, transpiración y predecir calidad y cantidad de cosecha

7. Existen tres tipos de fertilización, hídrica, gaseosa y mineral; La hídrica y mineral se aplica mediante el fertirriego, que como se mencionó, será tratado en otro momento. La fertilización gaseosa, se refiere al dióxido de Carbono (CO2), que es el motor para que se lleve a cabo la fotosíntesis. A pesar que no es un factor ambiental en si, es importante también monitorear estos valores para poder “manejar” el déficit o exceso.

Desde el punto de vista del ambiente del invernadero, estos serían los factores más importantes a considerar en el manejo. Algunas acciones que pueden ser útiles, comienza por saber las unidades y dispositivos con que se mide cada una de estas variables y como es que los cultivos se ven afectados. Así mismo, la interacción entre ellas y estar atento que, si una de ellas se “mueve”, el resto también lo hará.

Precipitación. – La mayor importancia de la precipitación desde el punto de vista del manejo ambiental, es la limpieza o sucio de plásticos y mallas de los techos y protección de las ventanas. Estudios realizados en España indican que un plástico después de 6 meses de colocado reduce su trasmisividad hasta en un 50%. De la misma manera, en las mallas anti insecto, la reducción del paso del aire dependiendo la cantidad de hilos de la malla, puede variar del 40 hasta el 60 %.

Dirección del viento.  En un invernadero cenital, si el viento es paralelo a la ventana cenital en función de la longitud esta, el flujo del aire es: entrada por la parte final del invernadero, y salida por la parte inicial. Si la dirección del viento es perpendicular, la ventana cenital debe colocarse de espaldas a la apertura de la ventana.

Velocidad del viento. – Datos experimentales y modelos simulados mediante Dinámica de Fluidos Computacional, indican caídas de presión entre el 80 y 90 %. Lo que indica que si en el exterior, como se observa en el cuadro 1, existen velocidades de 3 m s-1, en el interior del invernadero será de apenas 0.3 m s-1. Lo que implica tasas de renovación de entre 8-12 volúmenes por hora. De acuerdo a las recomendaciones esta tasa debería ser mínima de 45 renovaciones por hora.

Radiación. – De acuerdo a estudios de Bailey y Medrano, las plantas necesitan aproximadamente 300-400 W m2 para foto-sintetizar. De acuerdo a la gráfica 1, las plantas comienzan a fotosintetizar después de las 9 de la mañana y hasta las 4 de la tarde. Esto en Morelos, a una latitud de 19° aproximadamente, estos valores serán diferentes en función de la ubicación geográfica.

tabla radiacion solar

Humedad relativa. – El agua que es absorbida por las plantas es transpirada por las estomas, y liberada a la atmosfera, al estar en un ambiente confinado, esta humedad se acumula hasta la saturación, si no se libera el ambiente los estomas se cierran y se corta el ciclo. Pero además desde el punto de vista del ambiente del invernadero, esta humedad esta “cargada” de “energía” en forma de temperatura, que es el factor definitivo del confort de las plantas

Temperatura. – El penetrar la radiación, una porción de esta es trasformada en calor, si no hay ventilación esta se acumula, modificando proceso en la fisiología de las plantas.
 Manejo de variables climáticas en el manejo ambiental

A. Dirección y velocidad del viento. Para los invernaderos que se están diseñando la dirección del viento se recomienda de espaladas a la ventana cenital, si se pretende que la función sea principalmente de salida de aire. Si el objetivo es  ingresar aire por las ventanas cenitales esta debe ser de frente a la dirección del viento. La combinación de estos factores debe ser capaz de evacuar al menos 30 volúmenes de aire cada hora, es decir que, si se tiene un invernadero de 20×40 largo por ancho, 800 m2, por 4 de alto, son 3200 m3 aproximadamente. Para mantener un ambiente adecuado, sería conveniente que cada hora se removiera ese volumen 30 veces, es decir (30×3200) 96,000 m3 de aire.

Entre las acciones que favorecen la tasa de renovación pueden ser: Orientar los surcos en la dirección del flujo del aire (paralelo)

Tener un sistema de poda adecuado, para facilitar el flujo del aire, sobre todo en cultivos hilerados.

Si las velocidades de viento son bajas (menores a 3 m s-1), incrementar el área de ventanas, pero, sobre todo, mantener limpias las mallas anti-insectos

B. Radiación. – La cantidad de radiación está condicionando fenómenos como la fotosíntesis de las plantas y desde el punto de vista del ambiente del invernadero, de fenómenos de transporte de masa y energía, que mantiene la temperatura ambiente del invernadero, principalmente por convección.

Entre las acciones para el mayor aprovechamiento de la radiación esta la densidad de siembra; a mayor cantidad de plantas mayor necesidad de radiación. Desde el punto de vista de manejo de cultivo, es adecuado “estresar la planta” en la etapa inicial para que haya un desarrollo vegetativo mayor, con el fin de que tenga una mayor área de captación de energía radiactiva por las hojas; obviamente debe haber radiación que captar.

Para la región centro del país, con valores de radiación que oscilan los 1000 Watts por metro cuadrado, es posible hasta 4 plantas por metro cuadrado. Otras alternativas es el uso de luz artificial; sin embargo, ese tema será abordado posteriormente.

Desde el punto de vista de manejo del ambiente, es importante captar la energía que permita mantener la temperatura en el invernadero dentro de los rangos que las plantas necesitan; Esta energía, será acumulada en el suelo y liberada por la noche. Para mantener un ambiente en rango, se estima que sean almacenados aproximadamente 200 Watts por metro cuadrado.

C. Temperatura y Humedad:
En un invernadero de mediana tecnología, las variaciones de temperatura implican que en momentos del día y del año, los rangos de temperatura y humedad estarán fuera de este. Si la temperatura del verano se acumula, se hacen necesario refrigerar. La mejor manera de refrigerar de manera pasiva, es mediante el riego. Cuando la planta transpira está refrigerando, obviamente la Humedad se incrementa, luego entonces será necesario ventilar.

En cuanto a las bajas temperaturas invernales, o en las madrugadas, la principal acción sería un invernadero sellado. Otras alternativas que ya implican un costo, será el doble techo, con el fin de mantener aire caliente en la frontera de la cubierta.

También es posible favorecer el almacenamiento de energía en el suelo o sustrato; en algunos casos materiales sin color o negros pueden favorecer este proceso. En algunos casos pueden utilizare lechos rocoso o mangueras de agua para almacenar energía, que será liberada por la noche

Debido que la energía será almacenada en materiales del suelo, en ocasiones el invernadero es construido dejando una pared de material solido que pueda almacenar energía, y con ello incrementar el volumen de almacenamiento.