Aunque el programa de la investigación
que estoy
llevando a cabo en la empresa en la que trabajo tiene una duración
prevista de 4 años, y sólo llevamos en él 16 meses, creo que puedo
adelantar algunas conclusiones. El objetivo de este programa,
encaminado a la fabricación de invernaderos, es la creación de un
material con la menor permeabilidad al aire y al agua posibles, con
gran tenacidad y con poca deformación. Debe reunir, además, buenas
condiciones de transmisión de la luz y poca transmisión a las
radiaciones del infrarrojo largo (2,5-35 micras), que son las
responsables de la pérdida de calor por radiación. Por otra parte, debe
tener una duración mínima de dos años de exposición ininterrumpida a la
intemperie. La materia elegida ha sido el polipropileno por ser la que
mejor relación calidad precio nos da.
Antes de continuar creo que es
conveniente hacer
una descripción general de lo que es un invernadero y cuales son los
principios físicos que regulan sus funcionamiento, todo ello en
relación con las condiciones del exterior.
Por invernadero se entiende un espacio
limitado
por una cubierta que deje pasar el máximo de energía en forma de
radiaciones ultravioleta, visible e infrarroja corta, que son las
responsables de las ganancias de energía; y que a su vez deje pasar el
mínimo posible de radiaciones del infrarrojo largo, que son las
responsables de las pérdidas de energía en forma de calor. Este espacio
tiene como misión la creación de un microclima que se pueda adaptar lo
más próximamente posible a las condiciones óptimas del cultivo que en
él se esté realizando.
En función de las posibilidades de
regulación del
clima, los invernaderos se pueden clasificar en fríos y calientes. El
invernadero frío es el que no tiene más entrada de energía que la
procedente del Sol y cuya regulación de humedad y temperatura se hace
ventilando o regando, o combinando ambas acciones. La capacidad de
controlar el clima es limitada, y por esto, aunque la costumbre ha
implantado el nombre de invernadero sería más apropiado el nombre de
abrigo.
El invernadero caliente está equipado
con
calefacción y en algunos casos refrigeración por evaporación, por lo
que el clima se puede regular casi exactamente. Este invernadero es
necesario en los países del centro de Europa, pero en España debido a
su precio, que es diez veces más elevado que el del abrigo, y a su alto
consumo de energía, sólo se utiliza en cultivos de alta rentabilidad,
como son los ornamentales.
Si el criterio que seguimos para la
clasificación
es el de la forma de la cubierta, los podemos dividir en planos,
inclinados y curvos. Los planos son aptos para las regiones con poca
precipitación, poco riesgo de nevada y muy ventosas. Por lo tanto en
las regiones frías hay que recurrir a las otras dos modalidades.
Siguiendo el criterio de clasificación
por el
material de la estructura y teniendo en cuenta que la cimentación
siempre es de hormigón, podemos dividirlos en invernaderos con
estructura de madera, hormigón y metal. Particularmente aconsejo la de
metal, porque al poder emplear perfiles más finos nos da un 10% más de
luminosidad, lo cual es esencial para la fotosíntesis y la captación de
energía.
Desde el punto de vista de la cubierta
se pueden
dividir en cubiertas rígidas y cubiertas flexibles. Las rígidas sólo se
emplean en cultivos ornamentales.
Como considero que la cubierta es la
parte más
importante de cualquier tipo de invernadero, creo que vale la pena
analizarla con más profundidad. De sus propiedades físicas dependerá la
mayor o menor eficacia del invernadero. Para efectuar este análisis es
indispensable repasar algunos conceptos de física como son:
- La radiación electromagnética.
- El cuerpo negro y la conversión de
energía.
- Las formas de propagación del calor:
conducción, convección y
radiación.
- El equilibrio térmico.
Podemos decir que la radiación
electromagnética es
una manifestación de la energía. Sus parámetros principales son la
longitud de onda y la cantidad de energía que contiene. El Sol emite a
una temperatura aproximada de 6000º K en longitudes de onda que van
desde las 0,28 micras a las 2,5 micras, abarcando la gama del
ultravioleta (que por su gran potencial es responsable de la
degradación de los materiales de cubierta), la luz visible y el
infrarrojo corto. La cantidad de calor por metro cuadrado que nos llega
con esta radiación es de 1.164 kcal por hora; pero al atravesar la
atmósfera queda reducida en nuestras latitudes al 50-70% dependiendo de
la época del año y de las condiciones atmosféricas. Es evidente que si
esta energía atraviesa el material de la cubierta de un invernadero
habremos hecho una captación de energía o ganancia energética. Hay que
tener en cuenta, sin embargo, que una pequeña parte de esta energía la
tenemos que filtrar con aditivos incorporados a la cubierta con el fin
de prevenir su degradación y prolongar la vida de la misma.
De lo anteriormente expuesto se deduce
que una
primera condición, una de las más importantes que debe reunir un buen
material de cubierta, es una buena transparencia a los rayos solares.
Vamos a considerar lo que se entiende
por cuerpo
negro y como se efectúa la conversión de la energía solar en energía
térmica, todo ello desde la perspectiva de su aplicación a los
invernaderos. Definimos cuerpo negro como aquel que es capaz de captar
y emitir todas las radiaciones. Desde el punto de vista de emisión, el
Sol se comporta como un cuerpo negro que nos proporciona la energía de
entrada al invernadero a través de la cubierta.
Necesitamos un captor de esta energía
dentro del
invernadero y esta misión la efectúa el suelo y la masa vegetal, que
aprovecha, además una pequeña parte para la fotosíntesis, convirtiendo
el resto en calor. No se comporta este captor como un cuerpo negro
perfecto, pero sí con la suficiente eficacia como para cumplir bien con
la transformación de la energía solar en energía térmica. Al captar la
energía solar, se produce el calentamiento del mismo subiendo la
temperatura y rompiendo el equilibrio térmico que hay establecido en el
invernadero. En este momento empieza a emitir radiaciones que tienen
longitudes de onda comprendidas entre 2,5 y 35 micras.Estas radiaciones
son calor que hay que aprovechar.
De todo esto se deduce la segunda
condición que
debe reunir la cubierta: debe ser lo más opaca posible a estas
radiaciones comprendidas entre 2,5 y 35 micras de longitud de onda.
Pero la radiación no es ni la única ni
la forma
más importante de ganar o perder calor. La conducción, asociada con la
convección, nos hacen perder calor en función de la diferencia de
temperatura entre el interior y el exterior, no solo por la cubierta,
sino también por el suelo. La tercera condición es que la cubierta debe
ser de un material que sea aislante térmico.
Y finalmente podemos perder calor por
la
renovación de aire del invernadero, ya sea por la ventilación necesaria
para regular la temperatura, ya sea por poca estanqueidad del material
de cubierta. Esta falta puede producirse por agujeros, grietas, juntas,
puertas, etc. La cuarta condición que ha de tener un material de
cubierta es que debe proporcionar al invernadero una buena estanqueidad.
Hasta aquí hemos analizado las
condiciones
térmicas que debe reunir un buen material de cubierta, pero éstas no
son las únicas. Considero que hay otras condiciones determinantes en la
elección de la cubierta de un invernadero como son las mecánicas y las
económicas. Entre las primeras están la tenacidad, la resistencia al
desgarro, la resistencia al golpe, la flexibilidad, la ligereza y el
poco peso, la resistencia a los agentes atmosféricos y a la radiación
(duración), la capacidad para cubrir grandes superficies con una pieza
y la facilidad de fijación a la estructura. La condición económica es
una relación prestaciones/precio favorable.
Para nuestras investigaciones
disponemos de dos
invernaderos experimentales. Uno de ellos tiene forma semicilíndrica
con 108 m2 y está situado en La Dehesilla. El otro es de vertiente
inclinada a dos aguas y está situado en la Fuente del Rey. Ambos están
ubicados en dos puntos considerados como fríos. Las diferencias en las
temperaturas registradas en ambos son tan pequeñas que no se pueden
precisar.
El invernadero de La Dehesilla lleva 16
meses de
exposición a la intemperie y está intacto. En el invernadero de la
Fuente del Rey se tramaron algunos trozos con hilo sin estabilizar a
los rayos ultravioleta. Los citados trozos se empezaron a romper a los
8 meses y quedaron destruidos a los 10 meses. Sin embargo los paños
donde tanto la urdimbre como la trama tienen la estabilización debida
tienen todavía, a los 11 meses, una tenacidad residual superior al 80%
de la primitiva. Sobre las temperaturas diurnas llegamos a la
conclusión que incluso en los días más fríos de diciembre y de enero
hay un excedente de calor que nos hizo pensar en la fabricación de un
acumulador con los resultados que después veremos.
El invernadero así diseñado, sin más,
sólo aumenta
la temperatura en una media de 2ºC, siendo tanto más eficaz cuanto más
baja es la temperatura del exterior.
La siguiente experiencia consistió en el montaje
de túneles de cultivo dentro del invernadero en la época fría, lo que
nos elevaba la temperatura en 4ºC sobre el invernadero y en 6ºC sobre
la del exterior.
Para aprovechar el excedente de calor
del día se
construyó un acumulador consistente en un ventilador de 6000m3 de
caudal, que tomando el aire de la cumbre lo hacía pasar por unos
bidones llenos de agua que era calentada durante el día y que a su vez
calentaba el aire durante la noche, en cuanto la temperatura del
invernadero era más fría que la del agua. Con el efecto combinado de
los túneles de cultivo y del acumulador de calor, se han conseguido
temperaturas en el interior de los túneles de hasta 10ºC más que en el
exterior en noches muy frías.
De los resultados expuestos podemos
extraer
algunas conclusiones. La primera es que si bien podemos adelantar y
retrasar los cultivos hortícolas de primavera y verano, tales como
pimiento, tomate, judías, calabacinos, etc, el invernadero sin apoyo,
con el que corregimos solo dos grados la mínima, habremos de utilizarlo
durante los meses de noviembre a abril en cultivos de invierno, tales
como acelgas, espinacas, lechugas, etc. sin que tengamos tiempo para
más de una cosecha de cultivos de verano. El invernadero nos dará una
cosecha de invierno y otra de verano con lo que a pesar de todo será
rentable ya que la producción del invernadero es normalmente tres veces
superior a la del mismo cultivo al aire libre, y sus productos de mejor
calidad.
La segunda conclusión es que con túnel
de apoyo,
que supone una inversión muy pequeña, hacemos aptos para el cultivo de
verano los meses que antes lo eran más los meses de noviembre, marzo y
abril, con lo que podemos intentar la programación siguiente: acelgas
en diciembre, enero y febrero; judía enana de ciclo corto en marzo,
abril y mayo; tomate en junio, julio, agosto, septiembre, octubre y
noviembre.
Esta programación la estudiaremos
económicamente
ya que en el momento que queramos incorporar acumulador de calor la
inversión se ha de duplicar por lo menos.
Por último, la tercera conclusión es
que con el
acumulador de calor se puede cultivar en cualquier época, sobre todo
si, como prevención, se dota de una estufa para apoyar la acción del
acumulador.
|