| 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. |