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Pantallas térmicas para el control del clima

En invernaderos mexicanos (1a. parte)

México esta experimentando cómo su potencial productivo está aumentando gracias a la aceptación por parte de muchos agricultores decididos de nuevas tecnologías en estructuras de invernadero, riego y/o control climático.

Al igual que en otras zonas agrícolas del mundo, la decisión de tecnificar más la producción, vendrá marcada por las exigencias del mercado. En este sentido podemos asegurar ya, que el mercado nos va a demandar mayor calidad y una mejor trazabilidad del producto fresco con el fin de asegurarse un producto cada vez más competitivo.

Pero, ¿Cómo conseguimos aumentar la productividad, calidad y a la vez añadir mayor competitividad al producto?

No cabe duda que el primer paso es el de tener una estructura de invernadero más hermética para controlar las plagas. Esta estructura deberá tener un volumen y ventilación apropiados para mejorar a posteriori las condiciones climáticas. Asimismo, será necesaria la introducción tanto de tecnología de riego como de control climático que se adapte a las necesidades reales del cultivo, zona geográfica e invernadero.

¿Por qué es necesario un control climático apropiado?

Todos los procesos físico-químicos de la planta están influenciados directa o indirectamente por factores ambientales tales como la temperatura, la humedad, la radiación y el CO2. En resumidas cuentas, el correcto control de estos factores ambientales, nos va a proporcionar mejores resultados de producción y calidad en los frutos.

De nada nos serviría tener un buen invernadero y el mejor riego, si en cuestiones de clima no le aportamos a la planta lo que necesita.

En este sentido, una pantalla térmica es utilizada para controlar o modificar las distintas variables climáticas en el invernadero.

Una definición escueta de pantalla térmica, consiste en aquella herramienta climática constituida estructuralmente por cintas de aluminio y poliéster o polietileno, que de forma extendida a una cierta distancia del cultivo, permite reflejar los dos tipos de radiación, la diurna y la nocturna, modificando así el balance radiativo tanto del punto de vista calorífico como del fotosintético.

Gracias a estas propiedades, se están consiguiendo aumentos de producción y calidad de cerca de un 30 a 40% y ahorros energéticos de calefacción del orden del 35% al 75%.

En este artículo, trataremos de explicar de forma clara las cuestiones más relevantes de este tipo de tecnología. Para ello, incidiremos en las características principales a tener en cuenta y en algunos consejos prácticos que ayudaran al agricultor a aumentar su rentabilidad.

El concepto de rentabilidad es muy importante. En el mercado no existe suficiente información acerca del uso, características y propiedades de los diferentes productos de uso agrícola. Tomando como referencia a las zonas más productoras de México, y la gran oportunidad comercial que brinda la agricultura, hace que en determinadas ocasiones las ventas de productos de uso agrícola se hagan de una forma poco ortodoxa.

El agricultor moderno, ahora empresario, no sólo ha de asesorarse sobre las características de cada producto/insumo sino que también ha de estar bien informado de su utilización así como de lo que realmente aporta a su invernadero.

Cuestiones relevantes para seleccionar un tipo de pantalla

Tipo de cultivo y fecha de plantación

Como bien sabemos, las necesidades de luz, Temperatura, Humedad y CO2 varían de un cultivo a otro. La familia de las solanáceas (tomate, pimiento, etc.), cucurbitáceas (pepino, melón, etc.) o plantas ornamentales, por citar algunos ejemplos, se desarrollan óptimamente en diferentes rangos de las variables anteriormente mencionadas. Debemos buscar una pantalla que pueda crear un microclima especial en el interior del invernadero y que se adecue a las necesidades reales de cada cultivo.

Tipo de invernadero

El tipo de invernadero definirá por un lado la forma de la instalación de pantalla y por otro nos orienta del régimen térmico, de la renovación de aire en su interior (importante para el control de la temperatura, del CO2 y de la humedad), la captación de luz, etc. Los invernaderos con mayor volumen ofrecen una mayor inercia térmica.

Régimen térmico

A través de diferentes medidas de Tª y HR tanto en el interior como en el exterior del invernadero, podemos hacernos una idea del tipo de pantalla a instalar. A priori se pueden sacar conclusiones del aporte calorífico que necesitará según la necesidad del cultivo, de la posibilidad de que exista o no inversión térmica, de las fugas de calor por convección o conducción, etc.

Datos climatológicos de la zona

El historial o serie climática nos ayuda a “predecir” los datos climáticos para una zona determinada en función de lo que ha sucedido tiempo atrás.

Otros elementos existentes

La pantalla a elegir deberá estar en concordancia con los otros elementos de control de clima (si los hubiese) como calefacción, sistema de nebulización, ventilación forzada, etc, ya que el funcionamiento de la pantalla (apertura o cierre) estará directamente relacionado con estos elementos para poder maximizar el rendimiento del conjunto.

Estudio de la rentabilidad del cultivo

Las necesidades de cada cultivo (otoño, primavera) son diferentes. Por ello el agricultor deberá evaluar en que ciclo invertir más en tecnología.  Por ejemplo, carece de sentido invertir mucho para suavizar los efectos de la temperatura en verano, (pantalla de sombreo, humidificadores, ventiladores, etc.) si la misma inversión en invierno va a proporcionar mayor rentabilidad.

Costos de combustible

En caso de tener calefacción, el precio del combustible será un factor económico primordial a tener en cuenta. A veces, habrá que plantearse una estrategia a la hora de calentar el invernadero, para que el rendimiento económico final sea bueno, sacrificando el óptimo biológico. En estos casos, si el ahorro energético es la primera prioridad, se empleará una pantalla cerrada. Cuantas más cintas de aluminio disponga la pantalla, mayor ahorro energético se tendrá en el invernadero. Pero su elección dependerá de otros factores climáticos.

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Variables climáticas a modificar por las pantallas térmicas

Como hemos comentado anteriormente, el agricultor podrá modificar los niveles de luz, humedad y temperatura con el uso de las pantallas térmicas aluminizadas. El aluminio de las pantallas refleja los dos tipos de radiación, tanto la diurna (Radiación Infrarroja de Onda Corta) como la nocturna (Radiación Infrarroja de Onda Larga). De este modo, logran variar el balance radiativo entre el invernadero y el exterior.

Veamos desde un punto de vista esquemático algunos conceptos climáticos que podrán ser manipulados a través de la pantalla:

La radiación solar incidente provee la energía necesaria para el proceso de la fotosíntesis y es la principal fuente de calor. Podemos encontrar cinco grandes grupos en función de su longitud de onda:

  • Radiación Infrarroja de Onda Corta.
  • Radiación visible y radiación PAR
  • Radiación ultravioleta
  • Radiación Infrarroja de Onda Larga

Cada uno de ellos, ejerce una interacción directa o indirecta con el cultivo y podrán ser manipulados a través de la pantalla térmica.

Además la proporción de luz directa/difusa, el control de la humedad en el ambiente de la planta y el control del goteo de la condensación, son otros factores que se podrán manipular con la pantalla térmica.

A continuación detallaremos los dos tipos de estructura de pantallas más importantes para la agricultura mexicana. Pantallas de sombreo y Pantallas de ahorro energético.

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Pantallas de sombreo

Las pantallas de sombreo, se definen también como pantallas de estructura abierta. Es decir, entre las cintas de aluminio podemos encontrar espacios abiertos por donde puede haber un intercambio de aire.

Existen pantallas de sombreo tanto para el interior del invernadero como para el exterior.

La misión fundamental de estas pantallas es la de reducir la radiación incidente a través del aluminio reflector y de esta manera refrigerar el ambiente.

La radiación Infrarroja de Onda Corta (calor), es reflejada en la misma proporción a las cintas de aluminio que tiene la pantalla. A más cintas, mayor reflexión y mayor grado de sombreo encontraremos.

Al reflejar radiación solar, disminuye la temperatura. Entonces, ¿cuántas más cintas de aluminio disponga la pantalla, mayor va a ser la refrigeración? La respuesta es no. Como bien hemos comentado, el aluminio tiene la propiedad de reflejar la Radiación Infrarroja de Onda Corta disminuyendo así el calor entrante al invernadero, pero debemos pensar que dentro del invernadero y bajo la pantalla, nos encontramos a pesar de todo con aire caliente que deberá ser desalojado ó intercambiado con aire frío para poder disminuir así también la temperatura. Bien, si la pantalla tiene muchas cintas de aluminio, dejará menos espacios libres para que circule un correcto flujo de aire a través de ella con lo que la bajada de temperatura no será tan apreciable como en las pantallas con mayor cantidad de orificios de ventilación.

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En algunos casos, nos podemos encontrar pantallas de sombreo en el mercado, que en lugar de disminuir la temperatura, la elevan aún más. Como podemos ver, no todas las pantallas de sombreo bajan la temperatura en el mismo grado. El estudio previo de todas las variables climáticas, de la estructura del invernadero, de sus ventilaciones y del tipo de pantalla, nos ayudará a mejorar la refrigeración del invernadero.

Pero desde el punto de vista lumínico, ¿cuál sería el mejor sombreo para cada caso?

Esta elección deberá ser minuciosamente estudiada ya que de lo contrario los supuestos beneficios de una pantalla pueden no ser tales. Numerosas experiencias demuestran como algunos cultivos como tomate y pepino disminuyen su producción un 1% por cada 1% de iluminación de menos (Cockshull, K.E. 1988,1989).

La Luz es una variable muy  importante, sobre todo en invierno, que habrá que maximizar si queremos que nuestro cultivo aumente su producción.  Al aumentar los niveles de iluminación, la respuesta fotosintética del cultivo será mayor (Gráfica 1).

Este aumento de la fotosíntesis no será tal si no controlamos adecuadamente la Temperatura del medio y de la planta.

Como podemos observar en la Gráfica 2, la temperatura óptima en cada uno de los 3 casos de radiación (1000, 500 y 250 W/m2) es diferente. El cultivo que recibe mayor nivel de luz (1000 W/m2) tiene un óptimo fotosintético para una temperatura de 30º C. El cultivo que está sombreado un 50% (500 W/m2) tiene un óptimo a una Tª= 25 ºC siendo su rendimiento fotosintético menor que para el caso del cultivo a 1000 W/m2 y a la misma Tª. Con el tercer ejemplo (250 W/m2) esta apreciación es mucho mayor (Gráfica 2).

La conclusión directa que sacamos, es que la entrada de luz en el invernadero ha de ser máxima. Según algunas experiencias realizadas por la Dra. Pilar Lorenzo (CIFA, Almería), podemos decir que la luz es un factor limitante. Las estructuras, el plástico, la suciedad y el blanqueo disminuyen la radiación que le llega a la planta en un porcentaje muy elevado.

“El sombreo pues, sólo tendrá razón de ser (para el caso de hortalizas), cuando estemos trabajando con un cultivo muy joven (poca actividad fotosintética) ó cuando  tengamos que disminuir luz para reducir Temperatura”.  HC

Continuará…