PLANTELES

CAPÍTULO 2 3 1

CAPÍTULO 2

José Albaladejo Alarcón

Control del climaen el invernadero

INTRODUCCIÓNNo podemos concebir una agricultura moderna sin el

uso de invernaderos con un rango amplio de equipos enlos cuales poder controlar los diversos parámetros: cale-facción, ventilación, pantallas, equipos de luz, etc. Ydespués no será difícil comprender porqué el control ma-nual no puede ser el más ideal y debemos hacerlo de for-ma automática mediante mecanismos y sistemas electró-nicos e informáticos. Estudiaremos estos cuatro pilares:físico, fisiológico, tecnología, y control tecnológico.

Físico: Debemos saber que los factores del clima son:luz/radiación, temperatura, humedad del aire, CO2 y lacirculación del aire.

Fisiológico: Es necesario comprender la influenciaque el invernadero tiene en el crecimiento de la planta.Dos procesos son básicos para el crecimiento: fotosínte-sis y transpiración.

Tecnología: Debe trabajar a nuestro servicio, por esoes muy importante saber cómo trabaja.

Control tecnológico: Todos los equipos deben estarconectados a un ordenador las 24 horas del día.

El desarrollo de sistemas avanza. El futuro seguirásiendo la perfección y renovación de nuevos sistemas ymétodos de control.

ASPECTOS FÍSICOSPara conocer el clima, se debe estudiar los siguientes

parámetros y la relación entre ellos: temperatura, hume-dad del aire, CO2, luz y la recirculación del aire. Noscentraremos primero en la temperatura y humedad y des-pués en la luz.

El diagrama de MollierEste diagrama muestra la relación entre temperatura y

humedad del aire. Con este diagrama pueden ser explicadoslos efectos de calefacción, ventilación, fog y transpiración.

- El aire caliente puede contener mucho vapor deagua, el frío poco: Durante la noche la temperatura baja.Por la mañana cuando la temperatura baja hasta que elaire se satura y no puede contener más agua, entonces seproduce el goteo (rocío). Cuando el sol aparece el aire secalienta y puede contener más vapor de agua. Entonces elgoteo cesa. Por otro lado debemos considerar la transpi-ración de la planta durante el día principalmente. Estotiene importancia para considerar la ventilación para re-mover este vapor de agua.

- Humedad absoluta, humedad relativa y aire satu-rado: La humedad absoluta indica cuánta humedad hayen un kg de aire. Por otro lado, el aire saturado indica lamáxima cantidad de humedad que el aire puede contenerdependiendo siempre de la temperatura; la humedad rela-tiva es controlada siempre con: calefacción, ventilación yfog o cooling. Los efectos de estos sistemas siempre de-ben ser estudiados dentro del diagrama de Mollier.

- La calefacción según el diagrama de Mollier haráreducir la humedad y aumentar la temperatura. To-davía tiene mayor incidencia la de aire calientepuesto que incide más directamente sobre el volu-men del aire.- La ventilación tendrá dos efectos sobre la tem-peratura, normalmente la temperatura bajará y lahumedad absoluta también bajará.- El fog o cooling actúan en el aire cuando hay undéficit de vapor de agua, resultando también en unabajada de temperatura.

- Punto de rocío: El aire frío puede tener menos va-por de agua que el aire caliente. Cuando más frío menosvapor de agua contendrá. Entonces aparecerá la conden-

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COMPENDIOS DE HORTICULTURA

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sación de ese vapor de agua. El vapor de agua condensaen objetos fríos: en el plástico (también frío por la baja tem-peratura exterior), también en frutos y flores, o en el hierro.

- Presión del vapor de agua: La presión de aire secono es grande, pero la causada por vapor de agua es mayor.Esta cantidad es muy importante para la transpiración delcultivo. La presión atmosférica es la suma de la presióndel aire seco más la presión del vapor de agua. Debemossaber siempre qué cantidad de vapor de agua, en gramos,hay presente y cuánta es la máxima cantidad de vapor deagua que puede contener el aire en ese momento.

- Calor de evaporación: La evaporación del agua de-pende de las condiciones del aire y de la temperatura delaire. Para la evaporación la energía requerida es 2.500 KJpara evaporar 1 litro de agua a 0ºC, y 2.256 KJ para eva-porar un litro de agua a 100ºC. Es importante saberlo paraconocer la relación de agua necesaria a evaporar para ba-jar la temperatura 1ºC en un invernadero.

- Enfriamiento: Todos los sistemas de enfriamientointroducen agua en el interior del invernadero; el agua seevapora y toma el calor necesario para pasar de agua avapor. La transformación ha sido tomar calor perceptiblepara evaporar agua y transformarlo en calor letarte, el ca-lor total no varía.

- Recirculación y gravedad del aire: La recirculacióndel aire en un invernadero es necesaria para la buena di-fusión del vapor de agua y CO2 . La velocidad del flujo deaire es influenciada por la temperatura exterior y la velo-cidad del viento y en un cultivo denso, el flujo del aire nosuele ser suficiente para remover el vapor de agua.

- Transpiración de plantas: La planta transpira de-pendiendo de los niveles de agua en la planta, intensidadde luz y nivel de CO2. Está influenciada por:

- La diferencia en presión de agua entre el estoma y latoma de aire del invernadero.- La resistencia del estoma.La transpiración necesita calor. Esto hace que la tem-

peratura de la hoja sea más baja.

- Condensación en el cultivo: Normalmente en el co-mienzo de la salida del sol cuando la planta recibe calor,la temperatura de la hoja aumenta causando presión devapor de agua en el estoma, que aumenta la temperaturade el aire. La temperatura de la hoja y fruto crecen másdespacio por eso el vapor de agua del aire del invernade-ro condensará en las partes más frías de la planta.

Luz y radiaciónPor una parte gracias a la luz se produce la fotosínte-

sis (energía necesaria para cambio de CO2 y agua en azú-cares). Por otra, la radiación solar calienta el invernadero.

- Radiación solar: La luz viaja según distintas longi-tudes de onda:

- Onda corta: ultra violeta (300 a 400 nm).- Onda larga: infrarroja - efecto del calor - (700 a3000 nm).- Onda intermedia: visible - luz/espectro de colores -(400 a 700/nm).La planta consume más CO2 con luz roja y menos con

luz azul. Si deseamos estimular la fotosíntesis lo mejor eshacerlo con luz roja, con lámparas de alta presión desodio que producen una luz anaranjada.

Interior de un invernadero con ventiladores y pantallas controladas por ordenador

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- Radiación visible y PAR: Las plantas requieren luzpara el proceso de fotosíntesis. La luz que la planta nece-sita es la visible (400 a 700 nm), es una mezcla principal-mente de luz roja, algo de amarilla, azul y verde. Esta luzes llamada radiación fotosintética activa (PAR).

- Medidas de luz: La luz se puede medir de tres for-mas diferentes:

- Luxómetro. Mide la intensidad de luz en lux. En in-vierno tenemos máximo 10.000 lux, en verano100.000 lux.- Los PAR/m2 nos da la intensidad de luz en W/m2. Eninvierno será 50 W/m2 y en verano 450 W/m2 máxi-mo. La conversión de uno a otro es 4w/m2 = 1.000lux; esta conversión no es fácil y es válida sólo de-pendiendo de numerosos factores, dependiendo decondiciones meteorológicas, hora del día, etc.- También podemos medir la radiación solar global conun medidor de radiación solar global y se mide en W/m2.Para tener una idea, en un día claro el 45% de la radia-ción global es PAR. En invierno será de 100 W/m2 y enverano 1.000 W/m2.

ASPECTOS FISIOLÓGICOSEntre los aspectos fisiológicos hablaremos de: fotosínte-

sis, respiración, división y elongación de células, transpira-ción, flujo de agua, flujo de sales, y refrigeración de hojas.

Para el crecimiento las plantas necesitan varios cana-les de toma de sustancias:

- Los que absorben del suelo: agua, sales y fertilizantes.- Los que absorben del aire: CO2.- Los que fabrican ellas: azúcares de la fotosíntesis.

División y elongación de las célulasEl crecimiento se realiza mediante la división de célu-

las. Una célula se divide en dos de idénticas característi-cas que actúan independientemente. Para alimentar las cé-lulas hacen falta azúcares, y éstos son aportados por las ho-jas. También pequeñas porciones de sal disuelta en agua sonaportadas por las raíces. Después de la división viene laelongación que se hace con agua hasta tener el mismo tama-ño que la original, al final esto es lo que hace que la plantacrezca. En resumen los azúcares son necesarios para la divi-sión de la célula y el agua para la elongación de la planta.

Fotosíntesis y respiraciónLas hojas de la planta tienen estomas sobre todo de-

bajo de la hoja, a través del estoma toman CO2 y lo dis-persan a las células. Dentro de éstas hay cloroplastos quecon la influencia de la luz cambian a azúcares (a más fo-tosíntesis más azúcares y más crecimiento).

La fotosíntesis está influenciada por luz, temperatura,CO2, humedad del aire, agua y fertilizantes. Después dedías muy soleados cuando se producen muchos azúcares,

Ventilador de recirculación y humidificación de aire

Generador de CO2 y aire caliente por gas. Serie DA,con kit de conexión para gas natural o propano, kitde aspiración de aire caliente con o sin aliviador

de presión. Admite controlador de CO2 , monitor CO2,bomba de aspiración, filtros antipolvo y humedad

y kit de calibración

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tenemos una clara reducción de la fotosíntesis llevada a1,1 gr/ CO2.

El cambio de temperatura y humedad puede ser másbeneficioso para la planta y puede compensar en ciertomodo la pequeña reducción del rango de fotosínteis.

Fotosíntesis y CO2

La concentración normal de CO2 del exterior es de300-400 ppm, por debajo de estos niveles la fotosíntesisdecrece rápidamente. Si alcanzamos una concentraciónde CO2 alrededor de 700-800 ppm la fotosíntesis crecerápidamente, pero cuando pasamos de 900-1000 ppm losestomas se cierran y la transpiración y temperatura de lahoja se reducen.

Fotosíntesis y temperaturaLa temperatura debe tener un balance, es decir, un ni-

vel equilibrado entre el rango óptimo de fotosíntesis y elde respiración.

Se estima que por debajo de 5ºC la fotosíntesis se parali-za en la mayoría de las plantas, y el óptimo estaría entre los18 y 22ºC. Por encima de esta temperatura la planta sufriríay de los 35 a los 40ºC la fotosíntesis bajará rápidamente.

Fotosíntesis, CO2 y luzMás luz proporciona más fotosíntesis y más concen-

tración de CO2 también.

De todas formas de cara a un buen nivel de fotosíntesis,igual como sucedía con la temperatura, con más luz el ópti-mo de CO2 será mayor. Esto quiere decir que no siempre laconcentración óptima de CO2 será 700 a 800 ppm sino quedependerá de la intensidad de luz. Por ejemplo: a 100 W/m2

el óptimo sería 800 ppm y a 40 W/m2 sería 400 ppm.

Luz y temperaturaLa temperatura óptima para la fotosíntesis será de

20ºC aproximadamente. En semilleros, inicialmente sedebe hacer una planta fuerte, pero el brote se activa contemperaturas más altas ya que las bajas temperaturas noson buenas si la planta es pequeña.

En cultivos como la lechuga, que requiere temperatu-ras bajas, un incremento de la temperatura debe acom-pañarse de incremento de luz.

La luz debe acompañarse de un control de temperatura,para controlar la transpiración y regular la temperatura enfunción de la luz, debemos tener un sistema de ventilación.

Relación del agua en la plantaEl agua tiene las siguientes funciones en la planta:- Materia: Un 1% del agua tomada es para la fotosín-

tesis y un 10% es para la constitución, volumen y formade la planta.

Sistema de apertura y cierre de ventilación lateral.Motorreductor con barra telescópica acoplado a tubo

enrollador (válido para pantalla o plástico)

la producción de nuevas células continúa durante la no-che. Cuando la planta respira consume azúcares: este pro-ceso es realizado en todas las partes de la planta.

La respiración es lo contrario a la fotosíntesis. Duran-te el día el CO2 absorbido es mucho más alto que durantela noche.

Para medir la fotosíntesis se puede hacer midiendo lamateria seca. Cuando hay tratamiento la planta ha hechoazúcar, la medida es gr/m2 día. También midiendo la can-tidad de CO2 absorbida, la medida es CO2/m2/día.

Relación fotosíntesis y luzSi la luz es necesaria para la fotosíntesis se supone

que a más luz más fotosíntesis, pero llega un momento enque a más luz no hay incremento en la fotosíntesis. Si sequiere usar luz suplementaria se debe hacer especialmen-te cuando en invierno la intensidad de luz es menor a 15W/m2 con un rango de fotosíntesis a 0,2 gramos de CO2por m2 y hora. Con luz suplementaria podríamos ir a 30W/m2 y la fotosíntesis es incrementada a 0,4 gramos CO2,sin embargo cuanto más aumenta el rango menos efectopodemos hacer artificialmente.

Efecto de la pantallaEn verano las pantallas térmicas quitarán los altos ni-

veles de radiación. El problema no será quitar luz sino elcalor que entra con la luz. Por ejemplo, una pantalla del30% de sombra significará que con una intensidad de luzde 300 W/m2 ésta es reducida a 210 W/m2 debajo de lapantalla. El rango de fotosíntesis de 300 W/m2 es de 1,5gr/CO2, cuando la pantalla se extiende y tenemos 210 W/m2

el rango de fotosíntesis es mucho menor.

Si el rango de fotosíntesis para 100 W/m2 es 1,4 gra-mos, cuando ponemos la pantalla y tenemos 70 W/m2 ob-

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- Refrigeración: La planta absorbe 10 veces la cantidadde agua que necesita. Con la transpiración se enfriará la hoja.

- Da firmeza a las células, dándole un control de pre-sión a la planta.

- Sirve como medio de transporte interno.

TranspiraciónEl estoma está influido por la luz, CO2 y agua. Cada

estoma tiene dos células de protección para controlar elestrés de agua y el CO2 en alta concentración. Cuandouna planta recibe calor, la temperatura de la planta y latranspiración aumentan y trata de mantener la temperatu-ra de la hoja bajo ciertas condiciones. Si no hay calor, nohay transpiración.

El agua de la transpiración viene de la raíz. Esto haceque se potencie el sistema de transporte y con él la distri-bución de sales y nutrientes. Por eso la transpiración debemantenerse al menos hasta un mínimo nivel.

Sombreo y transpiraciónEn días de mucha luz, la temperatura de la planta po-

dría ir a 10º C por encima de la temperatura ambiente. Elestoma a más de 35ºC se puede cerrar porque no tiene su-ficiente agua y la planta se deshidrata. Con pantallas elcalor y la transpiración bajan evitando las quemaduras.

TECNOLOGÍALos equipos que podemos utilizar se dividen en:

- Equipos de control: ordenador.- Equipos de corrección: ventilación, pantallas, cale-

facción, etc.- Equipos de medida: interiores y exteriores.

OrdenadorDebe controlar la temperatura, humedad relativa, luz

y CO2 y la circulación del aire. El ordenador actúa sobrelas bombas, caldera, ventilación, iluminación, pantalla,equipos CO2, hidroventiladores, cooling system, etc.

Ventilación en invernaderoEl objetivo de la ventilación es remover y sacar el ex-

ceso de temperatura y humedad. La velocidad y cantidadde calor que debemos sacar depende principalmente de latemperatura exterior y de la velocidad del aire. Es impor-tante que las dimensiones, localización y control de laventilación sea correcta para hacer una óptima ventilación,así trataremos de mantener una correcta temperatura.

Consideremos, aunque es difícil, que el número de re-novaciones de aire necesarias en un invernadero sean al-rededor de 60 a 80 renovaciones por hora. En un inverna-dero multitúnel con ventilaciones cenitales en todas lasnaves de 1 metro de altura y laterales de 2 metros, el nú-mero de renovaciones es de 15 a 30 dependiendo del an-cho de las naves y de la altura del invernadero. Significaesto que uno de los factores más importantes en el inver-nadero es la ventilación y además es el primero a tener encuenta a la hora de elegir. Lo más importante en este as-pecto será: altura del invernadero, ancho de cada túnel,colocación de ventanas, y tipo de ventanas.

Sistema de pantallas térmicas enrollables

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Ventilación lateral doble de invernadero tipo parralaccionado con motorreductor y barra telescópica,

acoplada a tubo enrollador

- Altura: Es muy importante poner mucha altura yaque tenemos más aire y más inercia térmica, es decir, máslento se calienta y más lento se enfría. No se debe tenermiedo al exceso de calentamiento artificial en invierno.La altura óptima está entre los 4 y 5 metros bajo la canal.

- Ancho de cada túnel: Cada túnel puede tener una odos tipos de ventilaciones. Si ponemos túneles de 6,40metros tendremos muchas más ventilaciones por unidadde superficie que si ponemos túneles de 8 m. Además,esto tiene la ventaja de que fijamos el plástico mucho me-jor y más seguro.

- Colocación de las ventanas: Se puede hacer de va-rias formas:

- Super cénit única: Esta ventilación es la que estájusto en el punto más alto del arco y tiene la ventaja deque en un túnel se puede poner la ventana en un sentido yla siguiente en sentido opuesto. Con esto el ordenadorpuede jugar muy bien dependiendo de la velocidad y di-rección del viento, teniendo cerradas unas y abiertas lasotras. La altura de cremallera debe ser de 1,20 m y el bra-zo de ventana de 1,5 m.

- Cenital tradicional a la canal: Todas las ventanas sedeben colocar en el mismo lado excepto la primera. Estaventana es la que tiene un brazo de la ventana que abreencima de la canal. La altura de la ventana debe ser míni-mo de 1,20 m.

- Lateral arriba: Ésta debe ser también cuanto mayor ymás alta mejor. El efecto que debe hacer es que el airefrío entre por aquí para que el caliente salga por arriba.Debemos evitar corrientes y que el aire frío le dé directa-mente a la planta. Por esta razón en los invernaderos de 4

m se hacen dos ventilaciones a distintas alturas de 1,5 mde abertura aproximadamente. Esto da mucho más juegopara poder abrir primero las de arriba y si la necesidadde ventilación es mayor, luego se abre la de abajo. Inclu-so en la ventilación lateral lo mejor será abrir de arriba abajo y justamente porque cuanto más alto entre el airemenos corriente de aire directa y fría recibe la planta.Por esta razón algunas empresas han desarrollado venti-laciones tipo guillotina o parecidas.

- Lateral abajo: Esta ventilación puede servir en de-terminados momentos de emergencia, es decir, cuando elcalor aumenta hasta cierto punto, podemos abrir la venti-lación de abajo, para forzar a tener más renovaciones deaire. También esta ventilación nos puede ayudar a sacaro introducir productos en el invernadero.

- Frontal: Al referirnos a esta ventilación es comoconsecuencia de que en muchos invernaderos se colocanplacas de materiales plásticos rígidos con el fin de evitarla colocación del plástico en estas partes tan complicadasa la hora de cambiar y reponer el plástico. Depende de ladecisión de la necesidad de ventilación en los frontales siconsideramos que estaremos muy justos en las renova-ciones de aire.

- Ventilación total: Dado que no es fácil conseguir elnúmero de renovaciones de aire de forma natural con laventilación tradicional, los constructores de invernaderosdesarrollan estructuras de invernadero tipo cabriolet odescapotable, también denominados de ventilación total.Son estructuras cuyas ventanas cenitales pueden abrir to-talmente al 100% la superficie del invernadero. Estossistemas son muy caros tanto de desarrollar como deimplementar; todavía no están totalmente perfecciona-dos, pero son el futuro y es en lo que actualmente se estátrabajando e investigando.

Pantallas térmicasLa pantalla térmica es una tela compuesta por combi-

naciones de plástico (polietileno de alta densidad en ge-neral) y láminas de aluminio entretejidas con filamentosmuy porosos y absorbentes de agua. Su misión principales el efecto de aislamiento: En general en verano cuandohay mucho calor, enfrían debido a la reflexión de los ra-yos de luz en el aluminio y en invierno, durante la nocheguardan el calor introducido por el sol durante el día,esto a la vez que hacen un efecto amortiguador de la hu-medad.

Los tipos de pantalla térmica que hay son:- Pantallas de interior: Pantallas abiertas, pantallascerradas, y pantallas de fotoperiodo.- Pantallas de exterior: Pantallas abiertas y panta-llas cerradas.

Pantallas térmicas abiertas

Éstas tienen la posibilidad de dejar pasar el aire entreellas, entre la parte inferior y superior. Esto permite unabuena ayuda a la recirculación del aire y a la salida delcalor hacia arriba. Por otro lado la pantalla actúa me-diante la reflexión bajando la temperatura dependiendode muchos factores hasta 10ºC.

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Diferencia entre pantallas térmicas abiertas ytelas de sombra

Las pantallas producen reflexión con lo cuál bajan latemperatura. A igualdad de % de sombreo tienen muchamás bajada de temperatura ya que la tela no produce re-flexión sino que como consecuencia de recibir la luz, pro-ducen sombreo, pero también absorben el calor que vienede la luz. Por esta razón, es mejor aunque duren menosutilizar mallas blancas que negras, ya que las blancas ha-cen algo de reflexión.

Pantallas térmicas cerradas

Son telas formadas por láminas de aluminio y entreellas hay filamentos de plástico transparente, esto haceque no haya paso de aire libre entre la parte superior e in-ferior aunque si algo de transpiración, es decir, la hume-dad que hay abajo cuando toca los millones de filamentosproduce que absorban el agua y por capilaridad ésta subaarriba; como la tela está más caliente que el agua arribase produce evaporación con lo cual ayuda a que el excesode humedad pase arriba.

Estas pantallas aislan mucho y son muy útiles con lacalefacción ya que reducen el consumo hasta un 60%. Eninvernaderos sin calefacción pueden ayudar a conservarhasta 5ºC respecto a otros invernaderos iguales donde nolas hay. Sin embargo el efecto en verano no es tan buenocomo en invierno, ya que para hacer un buen uso no sedeben desplegar totalmente para proporcionar una buenarecirculación del aire.

Las pantallas de fotoperiodo pueden incluirse dentrode las cerradas ya que el efecto que hacen es el oscureci-

miento total, tanto en el techo como en el perímetro parainducir a floración a las plantas con flor de día corto.

Pantallas de interior y exteriorSegún la robustez de las telas nos encontramos con

pantallas fabricadas para el interior de invernadero y pan-tallas que resisten viento fuerte, lluvia, nieve o granizosiempre hasta determinados límites. Éstas se utilizan nor-malmente en umbráculos o puestas encima de la estructu-ra de los invernaderos.

El umbráculo es una estructura que no nos da el con-trol del clima en su interior pero mejora las condicionesde la planta y acelera el crecimiento.

Por qué fijas o móvilesEl colocar una pantalla o tela fija no dejaría recibir

mucha luz a primeras horas y últimas del día. Es impor-tante tener luz la mayor cantidad de horas posible, porotro lado en invierno no sólo no nos ayudaría, sino quenos perjudicaría dejar entrar la luz durante el día y con-servar el calor por la noche.

Si midiésemos en algunos casos poniendo una mallafija perjudicaríamos la capacidad fotosintética de la plan-ta en más de un 50%. El mismo efecto produce el pintarde blanco el invernadero, aunque a veces bajar tempera-tura será prioritario sobre la capacidad que quitamos a laplanta a primeras y últimas horas.

Formas de colocaciónLas distintas formas de colocación son las que se mues-

tran en la Figura 1, y pueden instalarse al exterior o en el in-terior del invernadero:

Pantalla térmica abierta, sistema de transmisióncremallera tubo con cajas reductoras

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- Encima del invernadero. Lo mejor para bajar tem-peratura es colocar las mallas exteriores y si es a ciertadistancia de la cubierta mejor, así habrá recirculación deaire entre ambas. El sistema enrollable permite elegir ladirección de luz y poder cerrar con el ordenador unos la-dos y abrir el otro, así evitamos que la planta reciba la ra-diación solar directa. Las telas aunque no están fabrica-das para eso tienen más peligro en cuanto a inclemencias.

- Debajo de la cubierta o en el interior. Este sistemaes el más económico y dirigido más al ahorro de energía,aunque también se instalan así las telas abiertas.

Dobles pantallas

Cada vez se están instalando más dobles pantallas enlas cubiertas de los invernaderos, es decir una pantallaclara para el verano o abierta y otra para el invierno total-mente transparente o cerrada.

Así se pueden cubrir bien las necesidades del invierno ydel verano. También se hace esta combinación con las defotoperiodo, arriba la de verano y abajo la de fotoperiodo.

HumedadEn este apartado se analizan diversas formas median-

te combinaciones que hay de reducir humedad. Para au-mentarla debemos tener en cuenta el diagrama de Mollier.Es una buena forma de bajar temperatura si el aire enprincipio tiene una baja humedad relativa debido al efec-to de evaporación:

- Fog system: Es un sistema de tuberías y boquillasque dispersando agua a presiones de 50-100 atm hace queel agua en partículas muy pequeñas vaya cayendo. Antes

de llegar al suelo esas partículas se han evaporado produ-ciendo una bajada de la temperatura. Estos sistemas re-quieren bombas de alta presión controladas mediante sen-sores de humedad controlados a través del ordenador.

- Hidrofan: Es el mismo sistema anterior pero las bo-quillas en lugar de ir suspendidas en tubos están coloca-das en ventiladores de forma circular rodeando el ventila-dor. Estos ventiladores se encargan de producir turbulen-cia removiendo el aire y una buena dispersión de la hu-medad por todo el invernadero.

- Cooling system: Es un sistema que combina ventila-ción forzada con aumento de la humedad. Dos premisasson que el invernadero tenga un ancho máximo de 35-40metros y que el número de renovaciones de aire mínimosea de 60. Se coloca en una pared una línea de ventilado-res de 1 m de diámetro aproximadamente. La potencia oel volumen de m3 de aire se irá calculado. Se estudia laposibilidad de que actúen según necesidades uno sí otrono, o ambos dependiendo de las necesidades de ventila-ción y de bajada de temperatura. En el otro lateral del in-vernadero se coloca una pared continua de material es-ponjoso duro que hace por un lado que pase el aire fácil-mente y por otro va cayendo agua por toda la columna.

- Generadores de aire húmedo: Son aparatos de di-versas dimensiones y posibilidades de colocación que ac-túan mediante ventiladores de la misma forma que un ca-lefactor de aire pero introduciendo aire frío y húmedo ydistribuyéndolo. El mecanismo se basa en paredes de ma-terial muy poroso por las que el aparato toma el aire máscaliente del exterior; éstas que a su vez tienen chorrocontinuo de agua que cae por ellas hace que el aire queaspire el ventilador al traspasar la pared sea húmedo. Éstees distribuido por el invernadero incrementando la hume-

Figura 1:Distintas formas de colocación de las pantallas

Umbráculo sobre invernadero Enrollable exterior

Horizontal interior Enrollable interior

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CAPÍTULO 2 3 9

dad y disminuyendo la temperatura con el efecto evapora-ción. Con este sistema las ventanas cenitales deben perma-necer algo abiertas para la salida de aire caliente por ellas.

- Generadores de aire frío: Son aparatos que hacenlo opuesto al calefactor, es decir enfriar el aire; se basanen quitar el calor del aire que pasa a través de ellos. Es elsistema de los aparatos de aire acondicionado. Este siste-ma no es muy utilizado por ser caro. A veces el mismoaparato invirtiendo el proceso es un calefactor; a estosaparatos con doble efecto se les llama bombas de calor.

Sistemas de calefacciónHay muchos sistemas de calefacción dependiendo de

las necesidades del cultivo: calefacción de aire caliente ycalefacción de agua caliente.

Dentro de las anteriores para calentar necesitamoscombustibles. Los más utilizados son: fuel, gasoil, gas, yparafina.

Salto térmico es la diferencia entre la temperatura ex-terior y la deseada en el interior. Cuando éste es muygrande necesitamos gran capacidad de respuesta del sis-tema, por eso es conveniente ir a conductos de metal queresisten más temperatura.

Generadores de aire caliente

Son aparatos con un quemador de combustible, elcual, al quemarse en la cámara de combustión producecalor y este calor es distribuido por la superficie del in-vernadero a través de un ventilador que lleva el aparato.Este sistema reseca mucho el ambiente y tiene mayorconsumo en precio/m2.

Es importante la buena distribución de los aparatosen el invernadero para que no haya zonas con distintastemperaturas donde no llegue la fuerza del aparato.

Calefacción de agua caliente

El sistema se basa en una cámara de combustión através de la cual pasan multitud de tubos llenos de aguaque se encargarán de absorber el calor producido por lacombustión. Esta agua caliente a través de bombas deimpulsión crea un sistema de circulación por el inverna-dero, volviendo los tubos a traer el agua a la caldera pararepetir el proceso.

Este sistema de tubos puede ser con distintos materia-les: plástico coarrugado o normal, y tubería de hierro.También se pueden colocar tuberías aéreas colgadas de laestructura y dentro de este tipo tenemos la posibilidad deponerlas fijas o móviles con variación de altura mediantesistemas mecánicos, automáticos o manuales.

El efecto que producen esos tubos al ir pasando por elinvernadero es ir irradiando calor; transmiten el calor queel agua va transportando al ambiente y ésta se va enfrian-do. Por eso el sistema se basa en una recirculación ade-cuada de agua por tubos, donde tiene una salida con altatemperatura y una llegada o vuelta fría para reiniciar elproceso en la caldera.

Debemos tener en cuenta la cantidad de tubos a ponerdentro del invernadero y la altura a la que los necesita-mos. La cantidad de tubos depende del número de calo-rías que necesitemos para calentar y la altura de instala-ción de los mismos variará donde nos interese más teneresas temperaturas.

Podemos tener calefacción enterrada a unos 10 cmde profundidad con grava, arena u otros materiales.También se puede colocar a ras del suelo, que es unbuen sistema para bajar la humedad del ambiente.

Combustibles

El fuel es el más barato dentro de toda la gama; estaes la mayor ventaja. La desventaja es que es un productoterminal del refinado del petróleo y no es muy homogé-neo. Antes de ser introducido al quemador necesita sercalentado para poderse quemar bien. Tiene otro inconve-niente y es que de vez en cuando sube el consumo debidoa que el quemador suele parar y arrancar muy de vez encuando.

También el humo de la combustión del fuel es muysucio, y provoca que los plásticos o cubiertas cercanas ala chimenea se oscurezcan con lo que disminuye la trans-misión de luz dentro del invernadero.

El gasoil es un combustible algo más caro pero máslimpio que el fuel; también produce en la combustiónazufre pero menos y los humos no pueden ser utilizadospara introducir CO2 en el invernadero.

El gas en sus distintas formas es más puro y segúncantidades y localización también más barato.

Pantalla térmica cerrada con sistema de transmisióncremallera tubo con cajas reductoras

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El gas necesita almacenajes especiales y costosos porsu peligrosidad, éste es el inconveniente. Por esta razóncuando es muy difícil el proyecto con este combustible,el gasoil es más simple y no es tan peligroso como el gas.

Cada combustible tiene una distinta capacidad de pro-ducir kilocalorías por kilogramo de producto. Esto tam-bién es un elemento analizable a la hora de la eleccióndel tipo de combustible a utilizar.

Condensadores

Son aparatos que se colocan en la salida de los humosy absorben el calor que tienen los humos antes de salirdel exterior. Sabemos que normalmente la salida de hu-mos de una caldera puede ser a temperatura entre 50 y100ºC. Este calor puede ser aprovechado dejando salir loshumos a 20 ó 30ºC. Los condensadores son de muchos ti-pos, normalmente el calor es robado al humo medianteconductos de agua. Esta agua va a la recirculación detodo el sistema.

CO2

Sabemos que la concentración óptima de CO2 para unaplanta es de alrededor de 800 ppm. El aire normalmentetiene 300-400 ppm.

Hay diversas formas de incrementar el CO2: quemadoresde gas, subproducto combustión en calderas, y líquido.

Quemadores de gas

Son aparatos idénticos a los calefactores de aire perotienen que tener un buen quemador para que se produzcauna combustión perfecta, sin residuos que puedan sertóxicos para la planta. Siempre son de gas o parafina, com-bustibles que no proporcionan azufre en la combustión.

Estos aparatos pueden llegar a producir a veces CO2,con lo que se deben colocar sensores de este gas, ya que aciertas concentraciones puede ser tóxico para la planta.

CONTROL TECNOLÓGICOEn este apartado se describen: control de la ventila-

ción, control del exceso de humedad, control de pantalla,control de CO2, control de calefacción y control de hume-dad en defecto.

Control de la ventilaciónLa velocidad o número de renovaciones de aire depen-

derá de: La superficie de las ventanas, dirección de coloca-ción de las ventanas, diferencia de temperatura dentro y fue-ra del invernadero, y velocidad y dirección del viento.

Por esta razón el sistema informático de control debetener en cuenta todos esos factores para: abrir la ventila-ción proporcionalmente según sea necesario, elegir la di-rección de ventanas a abrir según la dirección del viento,evitar abrir la ventilación lateral hasta que sea necesario,

proteger la estructura de las ventanas según la velocidaddel viento (cerrando a medida que la velocidad pudieseser peligrosa para dañar la estructura).

Dos lados de ventanas

Muchos invernaderos modernos tienen ventanas a am-bos lados, tanto en las cenitales como en las laterales yfrontales como es lógico. La salida del aire caliente esmayor en las ventanas puestas en dirección al viento queen las que no. Por otro lado es menos peligroso para laventana que se dirige directamente al viento por riesgoestructural. Por eso cuando el viento viene directamenteel ordenador cerrará más esas ventanas que las que esténen dirección contraria.

Sistema de protección de ventanas al viento

El enemigo de un sistema de ventanas puede ser elviento fuerte, por esta razón el ordenador siempre debeconsiderar:

- En caso de viento muy fuerte no se debe abrir.- Debe existir en el programa un punto de emergencia(máxima abertura de ventana con viento) en el que sila presión interior fuese mucho más alta que la exte-rior, la ventilación contraria a la dirección del vientoabriese un 3-5 ó 10% según convenga. Esto se hacesegún la dirección del viento.- También el sistema de ventilación debería tener laprotección de lluvia y mantener proporcionalmentecerrada la ventana según sea necesario.

Control de exceso de humedadPara controlar el exceso de humedad, los principales

parámetros a tener en cuenta son la relación calefacción/ventilación, la mínima posición de ventanas, temperaturaexterior y velocidad del viento.

Relación calefacción - ventilación

Estos afectarán sobre la humedad. Las formas de ha-cer decrecer el exceso de humedad son:

- Cuando hay mucha humedad en el interior y la tem-peratura exterior es muy baja, debemos calentar el in-vernadero y tener las ventilaciones un poco abiertas.Entonces mucho vapor de agua sale afuera. Si la tem-peratura exterior no es tan baja, este sistema no esbueno. Tiene el inconveniente del gran consumo encalefacción. La humedad varía dependiendo de las con-diciones exteriores.- El sistema de calefacción de aire caliente también sirvepara bajar humedad ya que el mismo efecto de calentarel aire y removerlo por los ventiladores, baja la humedaddentro del invernadero. Esta es una de las razones porlas que es bueno tener dos tipos de calefacción: la deaire y después, si sigue siendo necesario, agua.

Mínima posición de ventanas, temperaturaexterior y velocidad viento

La temperatura baja exterior hace que el vapor de aguacondense en el plástico. Hay que tener en cuenta que cuantomayor sea la temperatura exterior, menos condensación ha-brá en el interior. También a menores diferencias entre tem-peratura interior y exterior, habrá menos condensación.

PLANTELES

CAPÍTULO 2 4 1

Control de la pantalla térmicaLas pantallas dentro de un invernadero pueden ser:

Para sombreo y bajada de temperatura, para el ahorro deenergía, y de oscurecimiento.

Los ordenadores deben de poder controlar dos panta-llas por departamento y éstas pueden ser combinadas nor-malmente de la siguiente forma: Una ahorro de energía yotra sombreo en verano, o una fotoperiodo y otra sombreoen verano.

Control de la pantalla de sombra

Esta pantalla se usa en los meses de calor durante eldía para bajar la temperatura. En verano, la temperaturaserá alta y las ventanas estarán totalmente abiertas. Cuan-do la pantalla es cerrada, el intercambio de agua entre elinterior y exterior se reduce mucho, y el calor y el vaporde agua se remueven poco.

Debajo de la pantalla, la temperatura y la humedad re-lativa serán muy altas. Por esta razón es fundamental sa-ber que si las telas son abiertas permitirán un mejor inter-cambio entre la parte de arriba de la tela y la de abajo; en-tonces la temperatura y humedad relativa serán menores.

Si la pantalla es cerrada, debemos dejar la pantalla un15-20% abierta para que haya recirculación de aire entrela parte de arriba y la de abajo. Luego, la pantalla deberátener una posición según temperatura, humedad y luz.

La luz normalmente incidirá directamente sobre latemperatura. A medida que la intensidad de luz va subien-do, el ordenador tiene distintas posiciones de pantalla ce-rrada hasta un máximo del 100% si es pantalla abierta yde un 85% si es pantalla cerrada.

Control de pantalla de ahorro energético,temperatura exterior y luz

Esta pantalla fundamentalmente sirve para reducir laspérdidas de calor durante la noche, por eso se llaman deahorro energético. Estas pantallas aunque se usen en ve-rano durante el día, no están hechas para bajar temperatu-ra. Éstas se regulan en el ordenador por tiempo o portemperatura exterior.

Se debe tener en cuenta que durante la tarde-noche lapantalla no se debe echar antes de que la luz baje a nive-les muy pequeños, es decir, entrando la noche para queno tengamos pérdidas importantes de luz. Este efecto decierre debe ser rápido.

Sin embargo durante la mañana, al comienzo de laprimera luz, la pantalla debe abrir muy despacio, paraque el aire frío que tiene arriba no baje rápidamente y di-rectamente sobre el cultivo. Esto puede producir en elcultivo un «shock térmico». El efecto será mucha con-densación en el plástico que caerá encima de la planta.Por eso la pantalla se debe abrir al principio muy despa-cio y después más rápido. La apertura debe durar alrede-dor de unos 30 minutos, dependiendo de la temperaturaexterior.

Ventilación cenital en invernadero tipo parral

Motor enrollable para ventilación lateral instaladoen un invernadero tipo multitúnel

COMPENDIOS DE HORTICULTURA

CAPÍTULO 24 2

Pantalla térmicas y calefacción

Cuando la pantalla es cerrada el volumen total en elinvernadero es reducido y la pérdida de calor es reducida.

Cuando utilizamos la pantalla con el mismo sistemade calefacción, la temperatura aumenta rápidamente de-bido al mayor aislamiento.

Cuando la temperatura exterior es baja, se produce mu-cha condensación en el plástico frío. Debajo de la pantalla,la temperatura estará a niveles óptimos. También la hume-dad debajo de la pantalla será menor que la de arriba y elefecto de la condensación en el plástico no tendrá tantaincidencia en el cultivo puesto que las gotas de agua cae-rán sobre la pantalla y no sobre el cultivo.

Pantalla térmicas y humedad

Las pantallas térmicas deben llevar miles de filamen-tos por m2. Éstos tienen la misión de absorber el vapor deagua procedente de la transpiración, evaporación, etc. yactúan como una esponja.

Como los filamentos son muy finos, por efecto de capi-laridad, la humedad sube arriba y como la tela está a tempe-ratura más elevada que el ambiente, se produce una evapo-ración hacia arriba. Esto hace que el exceso de humedadestá arriba de la tela. Por esta razón sería conveniente antesde abrir la pantalla por la mañana temprano, abrir las venta-nas un poco, ya que si está cerrada no perderemos calor ysin embargo sí reduciremos la condensación y bajaremos lahumedad relativa. Después se cerrará la ventilación y co-menzaremos el proceso de plegado de la tela.

Enriquecimiento de CO2

Hay tres formas de incrementar el CO2 en el inverna-dero: Con aire procedente de la caldera, CO2 en gas puro,y calefacción de aire de CO2. Para el enriquecimiento conCO2 se debe tener en cuenta que 1 m3 de gas produce1.400 gr de agua y 1.800 gr de CO2.

El nivel óptimo de CO2 depende de la intensidad deluz. A más intensidad más consumo de CO2; esto signifi-ca que el ordenador debe tener distintos niveles de CO2según los distintos niveles de luz.

Normalmente el CO2 es el subproducto de la combus-tión del gas, por esto en España a veces no será necesariocalentar pero sí producir CO2 y debemos consumir gas,aunque la excepción a esto sería tener un depósito deCO2 en gas puro. El inconveniente de este último es quees muy caro.

En España quizá lo mejor sería abrir las ventilacionesdurante la mañana lo antes posible al menos para que laconcentración de CO2 no baje de las 300 - 400 ppm aun-que sabemos que no es el óptimo. Si durante el final de lanoche hemos estado introduciendo CO2 en el invernaderoprocedente de la caldera o de los calefactores, entonces aprimera hora podemos tener una buena concentración.

Control de calefacciónLos sistemas usados son:Por aire, agua, o una combinación de ambos.

Pantalla térmica abiertay sistema de transmisión central por cable

PLANTELES

CAPÍTULO 2 4 3

Por aguaLa temperatura del agua en tubo tiene unas condicio-

nantes: Protección de la parte de la planta cercana altubo, prevención de que el suelo quede demasiado reseco,protección de cables, tubo y otros materiales que estuvie-sen en contacto como macetas, etc.

Incluso en calefacción por tubos se podría tener en unmismo departamento dos secciones de tubos según tem-peratura que queramos incrementar. El ordenador enton-ces puede actuar sobre el mismo quemador de la calderay también sobre las válvulas de distribución del agua yrecogida de la fría para poder proporcionar la temperaturadeseada, haciendo que trabaje a más carga o menos de-pendiendo de la necesidad de calor. Esto permite un aho-rro de combustible.

El control del quemador dependerá de la temperaturade la caldera (según requieran los tubos) y de la tempera-tura demandada en el invernadero.

Por aireEl ordenador actúa sobre estos calefactores a marcha

o paro. Para que esto no sea constantemente se pone unatemperatura máxima y mínima en un intervalo de 2 a 4ºC.Con esto se consigue que los calefactores trabajen un mí-nimo de 5 a 10 minutos y no estén constantemente fun-cionando y parando.

Combinación de aire y aguaCuando la temperatura del invernadero es muy baja, los

dos sistemas deben funcionar. Cuando la temperatura llegapor ejemplo a 16-18ºC solamente el sistema de agua conti-

Pantalla térmica cerrada con un sistemade transmisión cremallera tubo con cajas reductoras

nuará trabajando. Para esta consideración debemos tener encuenta la temperatura exterior, altura del invernadero y altu-ra de la planta ya que con el aire lo que hacemos es removery calentar todo el aire del invernadero, pero los tubos ca-lientan más el aire cercano a los tubos que el que está lejos.

Control de humedad en defectoCuando el sistema detecta el déficit de humedad pon-

drá en marcha los distintos sistemas para incrementarlapara alcanzar el óptimo de la planta. Ya hemos comenta-do en otros apartados el diagrama de Mollier y la rela-ción con la temperatura.

Aparatos utilizados para medirLos sensores que el ordenador utiliza para tomar los

datos se dividen en: interiores y exteriores. Los interiorespueden ser: humedad y temperatura; y los exteriores pue-den ser: lluvia, luz, dirección del viento, velocidad delviento, temperatura y humedad exterior.

Es necesario que el ordenador tenga en cuenta los da-tos exteriores para poder comparar y saber qué hacer conlos aparatos que tienen en el interior, sobre todo con laventilación y la pantalla térmica.

El ordenador debe entonces combinar la influenciasobre el invernadero de:

- La influencia exterior sobre el invernadero.- La influencia de las plantas ( CO2, transpiración, eva-poración, etc.)- Los equipos que tenemos en el invernadero para con-trol de clima.

COMPENDIOS DE HORTICULTURA

CAPÍTULO 24 4

Los flujos que hay en un invernadero con el exteriorson fundamentalmente: Radiación solar, calefacción, con-vección con el exterior y radiación, intercambio de aire,transpiración, evaporación de agua en el invernadero, ycondensación.

Uso de los ordenadoresAdemás de poder programar nuestras variables ópti-

mas de clima para que el ordenador intente conseguirlaslo máximo posible, el ordenador debe también tener lacapacidad de memorizar los datos y establecer gráficoscomparativos con los distintos invernaderos y distintasvariables o parámetros medibles.

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