Principios básicos para construcción de un invernadero (Parte 2)

Sistemas ambientales

Los sistemas ambientales del invernadero proporcionan un refugio en el cual se mantiene un ambiente adecuado para las plantas. La energía solar proporciona luz y calor pero se debe complementar mediante otros sistemas para regular el medio ambiente  en el interior del invernadero, mediante el uso de sistemas de calefacción, ventiladores, termostatos y otros equipamientos.

Calefacción

Los requerimientos de calefacción de un invernadero dependen de la temperatura deseada para las plantas cultivadas, la ubicación y construcción de invernadero y el  área  total expuesta de la estructura. El 25 % de los requerimientos suelen provenir del sol, pero una estructura poco aislada va a necesitar una gran cantidad de calor en las frías noches invernales. El sistema de calefacción debe ser el adecuado para mantener la temperatura tanto durante el día como por la noche.

Los sistemas de calefacción pueden ser por medio de electricidad, gas, petróleo, biomasa  y se empieza a utiliza la energía geotérmica de forma experimental. El calor obtenido deberá ser distribuido mediante aire caliente forzado, calor radiante, agua caliente o vapor. La elección del sistema de calefacción y combustible dependerá de lo que esté disponible localmente, los requisitos de producción de las plantas, coste y por último la elección individual. Por motivos de seguridad y para evitar que los gases nocivos en contacto con las plantas, todos los sistemas de gas, petróleo y leña deberán ventilarse adecuadamente al exterior. Se deben utilizar ventiladores de aire fresco para suministrar oxígeno a los quemadores con el objeto de obtener  una combustión completa. Se precisarán controles de seguridad, como pilotos de seguridad y un interruptor de cierre de gas cuando sea necesario.

Circulación del aire

La instalación de ventiladores circulares en el invernadero es una buena inversión. En invierno cuando esté caliente se precisa mantener una circulación de aire en el interior del mismo para que la temperatura se mantenga uniforme. Sin ventiladores el aire caliente se eleva al techo y el aire frío baja a las plantas. Los ventiladores no excesivamente grandes que permitan el movimiento del 25% del aire del interior del invernadero son suficientes para esta función. El objetivo es desarrollar un patrón circular (oval) de movimiento de aire. Se debe operar con los ventiladores continuamente durante el invierno y apagarlos en verano cuando el invernadero deberá ventilarse. Los ventiladores en un sistema de calefacción de aire forzado se pueden utilizar para proporcionar una circulación continua de aire. El  ventilador debe disponer de un control de encendido / apagado para poder funcionar continuamente y debidamente debe estar separado del quemador controlado termostáticamente.

Ventilación

La ventilación es el intercambio de aire de aire exterior con el del interior para controlar la temperatura, quitar humedad o reponer dióxido de carbono (CO2). Se pueden utilizar varios sistemas de ventilación.  Ha que tener cuidado con mezclar los componentes de los dos sistemas.

La ventilación natural utiliza los respiraderos del techo en la línea de cumbrera con los respiraderos laterales entrada (Lumbreras). El aire caliente se eleva por medio de las corrientes convectivas para escapar por la parte superior, entrando el aire fresco por las lumbreras laterales.

La ventilación mecánica utiliza un extractor mecánico para mover el aire hacia fuera por uno de los extremos del invernadero mientras que el aire exterior entra por el otro extremo a través de rejillas de entrada. Los ventiladores de escape deben dimensionarse para intercambiar el volumen total de aire en el invernadero cada minuto.

El volumen total de aire que se debe mover desde un invernadero mediano a uno grande se puede calcular multiplicando su superficie por 8.  En un invernadero pequeño (menos de 142 m3 en volumen de aire)  el coeficiente multiplicador es de 12.

Los requisitos de ventilación varían según el tiempo y la temporada.  En verano se precisa sustituir la totalidad de aire cada minuto en invernaderos medianos y grandes, mientras que en invernaderos pequeños se precisa una mayor frecuencia. En invierno,  entre un 20 a un 30 por ciento de sustitución de volumen de aire por minuto es suficiente para la mezcla de aire fresco sin los sistemas de refrigeración.

Una sola velocidad de ventilador no puede satisfacer este criterio. Dos ventiladores de velocidad única son mejores. Una combinación de un ventilador de una sola velocidad y un ventilador de dos velocidades permiten tres tipos de ventilación que satisfagan mejor las necesidades durante todo el año. Una sola etapa y un termostato de dos etapas son necesarios para controlar la operación. Un motor de dos velocidades en baja velocidad proporciona alrededor del 70% de su capacidad máxima. Si los dos ventiladores tienen la misma clasificación de capacidad, entonces el ventilador de baja velocidad suministra alrededor del 35 por ciento del total combinado. Esta tasa de ventilación es razonable para el invierno. En la primavera, el ventilador funciona a velocidad alta. En verano, ambos ventiladores funcionan en alta velocidad. Algunos invernaderos de vidrio se venden con un sistema de alta presión, incluso cuando se especifica un sistema mecánico. El sistema manual puede ser un sistema de respaldo, pero suple el lugar de las lumbreras motorizadas.

Refrigeración

El movimiento del aire de ventilación puede no ser suficientemente adecuado en pleno verano por lo que la temperatura del aire deberá reducirse mediante enfriamiento evaporativo. Asimismo la intensidad de la luz puede ser demasiada para las plantas. Durante el verano, enfriamiento, sistemas de sombreado pueden ser necesarios. Los materiales de pantalla deben ser malla tejidos de vinilo.

Los enfriadores evaporativos se componen de un conjunto de ventilador y uan almohadilla evaporativa dentro de una caja para evaporar el agua, la cual enfría el aire y aumenta la humedad por evaporación. El  aire más fresco y húmedo entra en el invernadero mientras el aire caliente  escapa hacia fuera a través de los respiraderos del techo o las lumbreras de escape. Un enfriador evaporativo funciona mejor cuando la humedad del aire exterior es baja.  Del mismo modo el sistema puede utilizarse sin la evaporación del agua para proporcionar ventilación al invernadero. La capacidad del refrigerador evaporativo debe de 1.0 a 1.5 veces el volumen del invernadero. Un sistema alternativo, utilizado en invernaderos comerciales, coloca las almohadillas en las entradas de aire en un extremo del invernadero y utiliza los extractores de aire en el otro extremo del invernadero para sacar el aire a través del edificio.

Automatización

El control automático es esencial para mantener un ambiente adecuado en el interior  del invernadero. En invierno con días con cantidades variables de luz de sol y  nubes, la temperatura puede variar de forma importante y una supervisión cercana sería obligatoria en el supuesto de que un sistema de ventilación manual está en uso. Por ello cuanta menos supervisión cercana sea posible es la mejor solución. Es importante la utilización de sistemas automatizados mediante termostatos y otros sensores. Los termostatos pueden utilizarse para controlar unidades individuales o pueden utilizar un controlador central con un sensor de temperatura. En cualquier caso, el sensor o sensores deben estar fuera de alcance de los rayos solares, situados en la planta baja, lejos de los cerramientos y con una ventilación constante. Es deseable un cuadro con aspiración que deberá estar pintado de blanco para que pueda reflejar la luz solar de forma que pueda dar unos datos correctos de temperatura.

Sistemas de riego

El suministro de agua es esencial. El riego manual puede ser aceptable para la mayoría de los cultivos siempre y cuando exista personal disponible en el momento adecuado. Una variedad de sistemas de riego automáticos está disponible en el mercado para ayudar a hacer esta tarea durante cortos períodos de tiempo.

Temporizadores o sensores mecánicos de evaporación se pueden utilizar para controlar sistemas de riego automáticos. Se pueden utilizar sistemas de nebulización para crear humedad o para humedecer las plantas de semilleros. Kits de riego puede obtenerse para regar las plantas en macetas, bancales o pisos.

CO2 e iluminación

El dióxido de carbono (CO2) y la luz son esenciales para el crecimiento vegetal.  El sol se levanta por la mañana y produce lo luz por ello las plantas comienzan a producir la energía del alimento denominada fotosíntesis. El nivel de CO2 cae en el interior del invernadero debido a que  es utilizado por las plantas en dicho proceso. La ventilación repone el CO2 en el invernadero.  Debido a que la luz y el CO2 se complementan mutuamente en dicho proceso, la iluminación combinada con la inyección dee CO” se utilizan para aumentar la producción de hortalizas y cultivos de flores. Tanques de CO2, hielo seco o la combustión de combustibles libres de azufre pueden utilizarse como fuentes de CO2.

Sistemas ambientales

Principios básicos para construcción de un invernadero (Parte 1)

Hay que planificar cuidadosamente el proyecto de la construcción del invernadero antes de iniciar su construcción. De este modo se economizarán los recursos disponibles tanto en tiempo como en dinero. La elección final dependerá del espacio disponible para el cultivo, del lugar dónde se deba construir y del tipo de invernadero industrial que se pretenda. No obstante es requisito indispensable que proporcione el ambiente adecuado para el cultivo de las plantas.

Ubicación

El invernadero debe ubicarse de forma que se obtenga la máxima luminosidad solar. El sentido del mismo debe ser de Este a Oeste para un mejor aprovechamiento de la radiación y suficientemente separado de edificios o arboles que puedan producir sombra. El sol de la mañana es de importancia capital ya que de este modo el proceso de fotosíntesis de las plantas empieza más temprano y se maximiza su crecimiento. La ubicación indicada más arriba captar más luminosidad en el periodo comprendido entre los meses de Noviembre y Febrero. Una ubicación orientada al Norte sólo será precisa para cultivos que requieran poca luz.

La posible existencia de arboles de hoja caduca, tales como el arce o el roble, en las cercanías del invernadero pueden servir como parte del sistema de sombreado durante las tardes del periodo estival en las que la luz del sol es más intensa  aunque en ningún caso deben interferir en la luz matinal en el invernadero. Los arboles de hoja caduca permiten asimismo una máxima exposición a la luz solar en invierno al perder todo su follaje. Debe descartarse sin embargo los árboles de hoja perenne ya que producirán sombra en el invernadero durante el invierno. Se debe maximizar la exposición al sol durante el invierno si el invernadero se va a utilizar a lo largo de todo el año. Hay que recordar que en invierno el sol está más bajo y provoca largas sombras de los edificios y árboles de hoja perenne cercanos.

La existencia de un buen drenaje es otro requisito del lugar. Siempre que se pueda se debe construir el invernadero por encima del suelo circundante de forma que el agua o de lluvia de del riego pueda ser fácilmente evacuable. Otras consideraciones del lugar incluyen la luz necesaria para que las plantas crezcan, la ubicación de las fuentes de calor, agua, electricidad y lla protección contra los vientos. Los accesos al invernadero deben ser los adecuados tanto para las personas como para los materiales.

Estructuras independientes

Las estructuras independientes en los invernaderos permiten un mejor aprovechamiento de la energía solar y establecer el tamaño adecuado para el cultivo. No obstante será  necesario un sistema de calefacción independiente así como instalaciones de electricidad y agua.

El menor coste por metro cuadrado de espacio de cultivo en un invernadero independiente es por módulos de 5,2 a 5,5 metros de ancho.  Con ello se puede albergar una bancada central, dos laterales y dos calzadas de paso. La relación de coste para el de cultivo útil es buena.

Al decidir sobre el tipo de estructura,  se debe asegurar el espacio adecuado para la bancada, el espacio para almacenaje  y el espacio para futuras ampliaciones. Los invernaderos grandes son más fáciles de gestionar porque las temperaturas en los pequeños invernaderos fluctúan más rápidamente. En invernaderos pequeños existe una gran área de exposición a la ganancia o pérdida de calor mientras que el volumen de aire interior es relativamente pequeño por lo que su temperatura cambia muy rápidamente.

Materiales de la estructura

Una buena selección de los materiales de las estructuras existentes en el mercado es imprescindible. Las estructuras de los invernaderos profesionales deberán ser de acero galvanizado para soportar las cargas de viento y nieve. Las estructuras se deben cubrir con cristal, policarbonato, plástico rígido de doble capa o película plástica. Todos ellos tienen sus ventajas y desventajas.

Las estructuras van desde las simples a las complejas dependiendo la imaginación del diseñador y los requisitos de ingeniería. Las siguientes  estructuras son las más comunes:

Túnel. Es una construcción sencilla y eficiente con de tubo de acero galvanizado. La estructura es circular y habitualmente se re por lo que se restringe el espacio disponible para el espacio libre y de almacenaje.

 Gótico. La construcción de la estructura gótica es similar a la de tipo túnel pero tiene una forma gótica. La forma gótica permite más espacio en las paredes laterales que la de tipo túnel.

Estructura rígida (tipo Venlo). La estructura rígida tiene paredes laterales verticales y vigas para la construcción de alcance amplio. No existen columnas ni cerchas para sostener el techo. Los refuerzos de contrachapado encolados o clavados conectan los soportes laterales a las vigas del techo para hacer un marco rígido. El convencional techo a dos aguas y cerramientos laterales permiten una máxima circulación de aire y espacio interior. Es necesaria una buena base para soportar la carga lateral en los cerramientos  laterales. Son de estructura autoportante.

Monocapilla (Tipo Widespan).  Los montantes y las vigas son de una construcción sencilla que se encajan pero requieren más material que otros diseños. Se precisan de sólidos montantes en los cerramientos ya que están obligados a soportar las fuerzas de la estructura y  las presiones de los vientos.  Del mismo modo que en las estructuras rígidas permiten un mayor espacio a lo largo de los cerramientos y una circulación de aire más eficiente. El armazón es similar en su construcción de los montantes y vigas excepto que precisan de un puente adicional ya que la estructura no es autoportante.

Recubrimientos

Los recubrimientos del invernadero deben ser de cristal de vida larga, pastico rígido de doble capa (tipo metacrilato), policarbonato o en su caso cubiertas de plástico con una vida útil mínima de 3 años. El tipo de estructura y el recubrimiento deben combinarse correctamente.

Cristal. El vidrio es el revestimiento tradicional. Tiene un aspecto agradable, es barato de mantener y tiene un alto grado de permanencia. Un marco de aluminio con una cubierta de vidrio proporciona una estructura libre de mantenimiento, minimiza el calor de la intemperie y retiene la humedad. El cristal está disponible en muchas formas que pueden acoplarse con casi cualquier estilo o arquitectura. El vidrio templado se utiliza con frecuencia porque es dos o tres veces más fuerte que el vidrio ordinario. Deben ser construidos por el fabricante porque pueden ser difíciles de construcción Las desventajas del vidrio es que se rompe fácilmente, es inicialmente costoso construir y requiere una mejor construcción del marco de fibra de vidrio o plástico. Se requiere una buena base, y los marcos deben ser fuertes y deben quedar bien juntos para apoyar el vidrio pesado y rígido.

Policarbonato y plásticos de doble capa. Láminas de plástico rígidos de doble capa de acrílico o policarbonato están disponibles para dar larga vida y un ahorro de calor en las cubiertas. Estas cubiertas tienen dos capas de plástico rígido separados por celdillas de aire. El material de doble capa retiene más calor, así que ahorro energético es del 30 por ciento frente a los sistemas más comunes. El material acrílico tiene una larga vida y el policarbonato normalmente amarillea más rápido, pero generalmente está protegido por un revestimiento inhibidor Ultravioleta en la superficie expuesta. Ambos materiales llevan garantía por 10 años sobre sus cualidades de transmisión de la luz. Ambos pueden utilizarse en superficies curvas; el material de policarbonato puede ser curvado todavía en mayor grado. Como regla general, cada capa reduce la luz un 10 por ciento con lo cual se obtiene un 80% de intensidad lumínica en un doble capa frente al 90% de la lámina de cristal

Lámina de plástico. Existen distintos recubrimientos de lámina de plástico con diferentes calidades y materiales diversos. Por lo general están siendo reemplazados por los tipos de cubierta más arriba descritos, por su periodo de vida útil. Su ventaja a corto plazo es que es de un coste inferior a los otros tipos de recubrimiento y las estructuras son más ligeras. La transmisión de la luz de estos recubrimientos de plástico es comparable a la del vidrio. Las láminas están hechas de polietileno (PE), cloruro de polivinilo (PVC), copolímeros y otros materiales.  Un invernadero profesional de grado PE debe tener inhibidores  de ultravioletas para protegerse de los mismos y duran de 12 a 18 meses. Los copolímeros duran de 2 a 3 años. Nuevos aditivos han permitido la fabricación de plásticos de película que bloquean y reflejar el calor irradiado en el invernadero, como lo hace el vidrio que permite reducir los costes de calefacción. La lámina de PVC o vinilo cuesta de dos a cinco veces más que el PE pero dura hasta cinco años. No obstante sólo  está disponible solamente en  hojas de cuatro a seis metros de ancho.  Un elemento muy desfavorable es que atrae el polvo ambiente por lo que debe ser lavada con regularidad.

Cimientos y suelos

El fabricante debe proporcionar planos para la construcción de los cimientos. En los invernaderos de tipo túnel y recubrimiento de plástico con estructuras de tubo se suelen utilizar postes clavados directamente. No se suele recomendar establecerlos cimientos sobre suelos permanentes ya que se mojan y pueden resbalar como consecuencia de las mezclas de suelo. Es preferible construirlos de hormigón con grava. Del mismo modo el resto de la planta debe cubrirse con varios centímetros de grava para el drenaje del exceso de agua así como para rociar agua en el interior del invernadero para producir humedad.

Construcción de invernaderos