4. Cubiertas en Los Invernaderos
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Transcript of 4. Cubiertas en Los Invernaderos
Mc. Juan Pedro Corona Salazar
CUBIERTAS PARA INVERNADERO
Diseño y construcción de invernaderos
La constante irradiación
de fotones desde el Sol
es el único suministro de
energía sobre la
superficie de la Tierra.
La atmósfera actúa como
una cubierta filtrante
donde la energía
irradiada del Sol
permanece parte en su
interior, y calienta la
superficie dando lugar al
efecto invernadero,
participando en casi
todos los procesos que
tienen que ver con la
vida.
Constante solar
100% 25%
Radiación reflejada por el agua, el hielo de las nubes y por el polvo (se pierde)
Radiación difundida Por la atmósfera Hacia el espacio
7%
SUPERFICIE TERRESTRE
Radiación reflejada Por el suelo (se pierde)
5%
Radiación absorbida por La atmósfera
15%
Radiación directa 24%
Radiación difusa 13%
Radiación difundida por la atmósfera hacia el suelo 10%
1%
Radiación absorbida por las nubes
A T M Ó S F E R A
20º 40' 34.52" N
103º 20' 48.94" O COORDENADAS GEOGRÁFICAS DE
GUADALAJARA, JALISCO, MÉXICO
E F M A M J J A S O N D
INTENSIDAD DE LA LUZ
Inte
ns
ida
d d
e la
lu
z
0°
20°
40°
60°
Hemisferio norte
EL EFECTO INVERNADERO sol
5800 °K
1
300 °K
50% IR LARGO
50% IR LARGO
2
3 El plástico deja
pasar gran parte
de la radiación
solar
Las superficies y plantas del invernadero absorben
la energía solar y remiten energía (infrarrojo largo)
La cubierta
absorbe la
energía (IR
largo) y la remite
por sus dos
caras, hacia
adentro y hacia
fuera.
1. Radiación solar
2. Reflexión
3. Absorción
4. Flujo de calor hacia el
suelo
5. Flujo horizontal de calor
6. Flujo de calor hacia el aire
7. Ventilación e intercambio
de calor
8. Radiación del suelo
9. Radiación de cubierta
10. Evapotranspiración
BALANCE DE RADIACIÓN Y ENERGÍA
EN UN INVERNADERO
Propiedades ópticas: transparencia transmisión, absorción,
reflexión, difusión.
Propiedades térmicas: emisividad, transmisividad (opacidad).
Propiedades físicas: peso, densidad, espesor, resistencia,
envejecimiento.
PROPIEDADES DE LAS CUBIERTAS DE INVERNADERO
PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS CUBIERTAS DE INVERNADEROS
• Peso. Los filmes de plástico tienen poco peso lo que reduce su
exigencia en estructuras y por tanto aumenta la uniformidad de la luz
en el interior al reducir el sombreo.
• Densidad. Informa sobre la cristalinidad de los polímeros. Ésta
modifica la flexibilidad, permeabilidad y propiedades térmicas del
polímero.
• Espesor. Las unidades de medida serán milímetros generalmente
utilizados para vidrio y plásticos rígidos y micras o galgas para los
filmes, 100 equivalen a 400 galgas. (1 mm = 1000 ). En filmes el
espesor recomendado para proteger el cultivo en las bajas
temperaturas es de 200 - 800 galgas.
• Resistencia a la rotura (especialmente en zonas de granizo, nieve o
viento), resistencia a la deformación por altas temperaturas,
resistencia a la rotura por bajas temperaturas.
• Envejecimiento. El envejecimiento de los materiales utilizados como
cubierta en invernadero viene determinado por la degradación de sus
propiedades físicas, radiométricas y mecánicas.
Unidades Las unidades de medida serán milímetros generalmente utilizados para
vidrio y plásticos rígidos y micras o galgas para los filmes.
100 equivalen a 400 galgas = 0.004” (1 mm = 1000 ).
150 equivalen a 600 galgas = 0.006”
180 equivalen a 720 galgas = 0.0072”
200 equivalen a 800 galgas = 0.008”
En filmes el espesor recomendado para proteger el cultivo en las bajas
temperaturas es de 200 - 800 galgas.
Abreviatura Nombre
PEBD Polietileno de baja densidad
PEBDL Polietileno de baja densidad lineal
EVA Etileno vinil acetato
PEAD Polietileno de alta densidad
PVC Polivinilo clorado
PP Polipropileno
PC Policarbonato
PMMA Polimetilo metacrilato
Plásticos utilizados en agricultura
Tipos de usos del plástico en agricultura
PEBD EVA PEBDL PEAD
Hidroponía
Embalses
Estructuras ligeras
Invernaderos
Túneles y parrales
Cubiertas flotantes
Pequeños túneles
Acolchado
Cortavientos
Mallas
Ensilaje
Hilo agrícola
Contenedores
Irrigación y drenaje
PMMA PC PP PVC Aplicación
Envejecimiento Físico
Envejecimiento Radiométrico Movimiento del viento
Reacción del sujetador del plástico
Deterioro de aditivos UV
Opacidad
Material cristalino
MATERIALES PARA CUBIERTA DE INVERNADEROS
La reducción de los intercambios de aire con la atmósfera exterior, la
transmisión de onda corta ( radiación solar ) y la absorción parcial o
total de radiación de onda larga por el material de cubierta provocan
un aumento de temperatura con respecto al exterior: Efecto
Invernadero.
De un material de cubierta debemos esperar que :
• Durante su vida útil conserve sus características.
• La transmisividad a la luz solar sea la máxima posible
• La transmisividad a la radiación de onda larga sea mínima.
Son características deseadas para una mayor precocidad,
productividad y calidad de las cosechas.
Dada la amplia gama de materiales existentes los clasificaremos en
dos grupos: rígidos y flexibles
Características generales de los principales materiales de cubierta
(Muñoz, P., 1998*)
FLEXIBLES Espesor
densidad g/cc
luz
%
IR
%
precio
USD$/m2
PE 100-200 0.92 92 55-71 0.25-0.35
PELD 180-200 0.92 90 65-75 0.38-0.46
PE Térmico 200 0.92 83-86 13 0.47-0.55
EVA 200 0.95 90 10 0.64-0.81
TRICAPA 200 0.98 90 10
PVC 200 1.25 90 32 0.65-1.3
PVC Reforzado 300-500 75 16 2.30
RÍGIDOS mm
VIDRIO 4 2.5 90 0 9
POLIÉSTER 1.2 1.5 85 4 7-9
POLICARBONATO 6 1-3 Kg/m2 75-83 0 15-60
PVC Biorientado 0.8 1.5 Kg/m2 84 6 15
CARACTERÍSTICAS IDONEAS DE UNA CUBIERTA PLÁSTICA
• Deberá permitir el 100% de trasmisividad de luz
en el rango PAR.
• Deberá ser transparente al NIR (infrarojo
cercano) de la radiación solar.
• Lo mas opaco posible al IR largo, con el fin de
lograr un buen efecto invernadero.
• Deberá ser un buen material difusor de la luz.
• Buenas características de aislamiento.
• Buen comportamiento ante la condensación.
Características comparadas de los principales materiales plásticos utilizados en
cubierta de invernadero (Fuente: SERRANO, 1994)
FLEXIBLES RÍGIDOS
Polietileno PVC PVC
ondulado
Polimetacrilato
de metilo
Poliéster
estratificado Cristal
Características (0,08 mm) (0,1 mm) (1-2 mm) (4 mm) (1-2 mm) (2,7 mm)
Densidad 0,92 1,3 1,4 1,18 1,5 2,40
Índice de
refracción 1,512 1,538 - 1,489 1,549 1,516
% de dilatación
antes de que se
rompa
400-500 200-250 50-100 escasa escasa nula
Resistencia al
frío y calor -40+50º C -10+50º C -20+70º C -70+80º C -70+100º C muy elev.
Duración 2 años 2-3 años elevada elevada elevada elevada
Transparencia
% (0,38-0,76
micrones)
70-75 80-87 77 85-93 70-80 87-90
Transmisión %
(-0,24-2,1
micrones)
80 82 82 73 60-70 85
Transmisión %
(7-35 micrones) 80 30 0 0 0 0
TABLA DE PROPIEDADES*
PEBD PEAD PP UNIDADES
Densidad 0,92 0,94 0,90 cm3/gr
Peso/gramaje 23 23,5 22,5 gr./cm2, film de 0,025
mm (galga 100**)
Carga de rotura 100-170 210-380 300-400 Kg./cm2
Alargamiento a la rotura 500-725 100-200 500-700 %
Dureza 40-45 60-70 85-95 (SHORE)
Conductividad térmica 8 11-13 3,3 10 (4ª) cal/s cm. ºC
Calor específico 0,55 0,55 0,44 kcal/kgºC
Temperatura reblandecimiento 80-90 90-120 140-160 (VICAT)ºC
Temperatura de fusión 110-115 130-140 170-175 ºC
Temperatura trabajo (extrusión) 150-160 170-220 200-230 ºC
Valoración de las principales propiedades de cuatro de los materiales de cubierta plásticos más utilizados
(Fuente: MONTERO; ANTÓN, 1993).
PROPIEDAD PE PVC EVA PC
Resistencia a UV +/- -/+ + +
Transparencia a rad. Visibles -/+ + + -
Propiedades térmicas -/+ + +/- +
Antigoteo - - - +
Propiedades mecánicas -/+ +/- + +
Compatibilidad con aditivos - + + +
Resistencia al rasgado + + - +
Resistencia a las bajas temperaturas - - + +
Resistencia a las altas temperaturas + -/+ - +
Precio - + + +
Anchuras grandes + - + -
El utilizado para invernadero
tiene un espesor de 2 a 4 mm
con una densidad de 2.400
kg/m3.
Presenta una alta transmisividad
a la radiación solar y nula a la
infrarroja de onda larga.
Los elementos estructurales
producen importantes sombras
dentro del invernadero.
MATERIALES RÍGIDOS
Vidrio
Fue el primer material utilizado en los invernaderos hasta la aparición de los
materiales plásticos. Necesita de estructuras sólidas y estables que soporten su
peso y eviten la rotura del material por desplazamientos de la misma.
Polimetacrilato de Metilo PMM
Es un material ligero con una densidad de 1.180 kg/m3. Presenta buena
resistencia mecánica y estabilidad. Tiene alta transmisividad a la radiación solar
(> 83 % ) y baja a la radiación de onda larga . Se presenta en forma de doble
pared con espesores de 8-16 mm.
Policarbonato PC
Es también un material termoplástico con buena resistencia al impacto y más
ligero que el PMM. Se presenta en forma de doble pared con espesores entre 4-
16 mm.
Poliéster
Fabricado con poliésteres insaturados y reforzados con fibras minerales u
orgánicas. Éstas proporcionan resistencia mecánica y mejoran la difusión de la
luz. Este material presenta buena transmisividad a la luz solar y baja a la
radiación de onda larga. Necesita ser aditivado para evitar su rápida degradación
por la radiación UV.
Policloruro de vinilo PVC
Se obtiene por polimerización del
monómero cloruro de vinilo. Se
presenta en placas lisas u onduladas
con espesores entre 1 a 1,5 mm.
Para mejorar su comportamiento se
añaden antioxidantes, estabilizantes
y absorbentes UV.
MATERIALES FLEXIBLES
Son materiales sintéticos, compuestos generalmente por moléculas orgánicas
con un elevado peso molecular. Son termoplásticos, es decir, permiten ser
sometidos a diferentes ciclos térmicos pudiendo ser fundidos y solidificados
tantas veces sea necesario. Son materiales ligeros, de fácil transporte y
manipulación.
Propiedades Básicas:
• Índice de fluidez: informa sobre la procesabilidad del polímero, así como
de las futuras propiedades mecánicas y ópticas. Está relacionado con el
peso molecular y por ello con la viscosidad.
• Densidad: informa sobre la cristalinidad de los polímeros. Ésta modifica
la flexibilidad, permeabilidad y propiedades térmicas del polímero.
• Distribución del peso molecular: amplitud de pesos moleculares que
constituyen el polímero.
• Tipo y contenido de comonómeros: con el PE se pueden polimerizar
distintos monómeros. Uno muy común es el Acetato de Vinilo, para
conseguir el copolímero EVA. El contenido de los comonómeros afecta
a las propiedades mecánicas , ópticas y de soldadura.
Policloruro de vinilo (PVC)
Es un material rígido que
mediante plastificantes se
consigue transformar en
flexible. Las láminas se fabrican
por calandrado lo que limita el
ancho de lámina a 2 m,
llegando hasta 8 m mediante
sucesiva soldaduras. Su
densidad es de 1250 - 1500
kg/m3, siendo más pesado que
el PE.
Su resistencia al rasgado es muy baja, por lo que requiere de estructuras poco
agresivas que mantengan bien sujeta la película. También se le añaden
antioxidantes, estabilizantes y absorbentes UV. Transmite la luz visible en
porcentajes elevados, pero con baja dispersión.
Copolímero de Etileno y Acetato de Vinilo (EVA)
Sintetizado por calentamiento suave de etileno y AV en presencia de
peróxidos. La proporción usual en AV para agricultura oscila entre el 6%
y el 18%. Mayor contenido en AV aumenta su opacidad al IR pero
disminuye su resistencia mecánica.
Los problemas más importantes que presentan son : su plasticidad
(cuando se estiran no recuperan), quedan flácidos; gran adherencia al
polvo lo cual en zonas secas y de vientos constantes (como Almería)
donde el polvo en el aire es abundante, pueden provocar reducciones
en más de un 15% en transmisividad a la radiación solar.
Además, son más difíciles de lavar por las lluvias debido a su alta carga
electrostática. Otro uso es como doble techo en concentraciones de
hasta un 6% en AV y espesores de 75-100 µm.
Polietileno :
Es el material plástico más extendido, debido a su precio, a sus
buenas propiedades mecánicas, y a la facilidad para incorporar
aditivos que mejoran sus prestaciones.
El PE junto al polipropileno (PP) y al PVC, son los termoplásticos de
más consumo.
El PE se obtiene mediante la polimerización del etileno utilizándose
en su fabricación varios procesos y sistemas catalíticos. La mayor
parte del PE para invernaderos se fabrica por el proceso de alta
presión y catálisis de radicales libres mediante peróxidos.
Atendiendo a su densidad los PE se clasifican:
• baja densidad < 930 kg/m3
• media densidad 930-940 kg/m3
• alta densidad >940 kg/m3
Ancho mts. Largo mts. Peso rollo/kg kg/m2
2,00 100 100 18,40 0,092
2,50 150 100 23,00 0,092
3,60 100 100 33,12 0,092
3,60 150 100 49,68 0,138
4,20 100 100 38,64 0,092
4,20 150 100 57,96 0,138
7,20 100 50 33,12 0,092
7,20 150 50 49,68 0,138
8,00 100 50 36,80 0,092
8,00 150 50 55,20 0,138
8,00 200 50 73,60 0,184
9,00 150 50 62,10 0,138
12,00 150 50 82,80 0,138
Dimensiones y peso de película tricapa para invernaderos
(LTD)
Ancho mts Micrones Largo mts Peso rollo/kg Kg/m2
1,50 100 100 13,80 0,092
2,00 100 100 18,40 0,092
2,00 200 50 18,40 0,184
3,00 100 100 27,60 0,092
3,00 200 50 27,60 0,184
3,60 100 100 33,12 0,092
4,00 100 100 36,80 0,092
4,00 200 50 36,80 0,184
6,00 100 50 27,60 0,092
6,00 200 50 55,20 0,184
8,00 100 50 36,80 0,092
8,00 200 50 73,60 0,184
10,00 100 50 46,00 0,092
10,00 200 50 92,00 0,184
12,00 150 50 55,20 0,092
12,00 200 50 110,40 0,184
Dimensiones y peso de película genérica para invernaderos
Las películas plásticas para cubiertas de invernadero, están
fabricadas en polietileno con un tratamiento especial para
soportar el efecto de la degradación por los rayos solares.
Plásticos especiales con una duración de uno, dos y tres años de
vida útil. Con una transmisión de luz visible de 91.8%. Colores
amarillo verdoso, transparente, Blanco lechoso y Azul.
ANCHO CALIBRE PESO APROXIMADO
POR METRO LINEAL
4,10 Mts. 720 Gauges 0,738 Kgs.
5.20 Mts. 720 Gauges 0,936 Kgs.
6,20 Mts. 720 Gauges 1,116 Kgs.
8,20 Mts. 720 Gauges 1,476 Kgs.
10,00 Mts. 600 Gauges 1,500 Kgs.
El espectro electromagnético abarca longitudes de onda que van de
menos de 10-12 a más de 103 metros. Dentro de este espectro se
encuentran dos rangos que resultan de importancia para la vida vegetal
en agricultura protegida. El primero de ellos es el rango visible, el cual va
de 380 a 760 nanómetros (nm). Dentro de este rango visible se
comprende la radiación fotosintéticamente activa (PAR), la cual va de
400 a 700 nm (ó 0.4 a 0.7 µm).
Spectrum of Electromagnetic Radiation
Region Wavelength
(Angstroms)
Wavelength
(centimeters)
Frequency
(Hz)
Energy
(eV)
Radio > 109 > 10 < 3 x 109 < 10-5
Microwave 109 - 106 10 - 0.01 3 x 109 - 3 x 1012 10-5 - 0.01
Infrared 106 - 7000 0.01 - 7 x 10-5 3 x 1012 - 4.3 x 1014 0.01 - 2
Visible 7000 - 4000 7 x 10-5 - 4 x 10-5 4.3 x 1014 - 7.5 x 1014 2 - 3
Ultraviolet 4000 - 10 4 x 10-5 - 10-7 7.5 x 1014 - 3 x 1017 3 - 103
X-Rays 10 - 0.1 10-7 - 10-9 3 x 1017 - 3 x 1019 103 - 105
Gamma Rays < 0.1 < 10-9 > 3 x 1019 > 105
RADIACIONES SOLARES (Electromagnéticas)
Tipo de Radiación Long. de Onda (micras)
Ultravioleta Corto
Ultravioleta Largo
Violeta
Azul
Verde
Amarillo
Anaranjado
Rojo Corto
Rojo Largo
Infrarrojo Corto
Infrarrojo Medio
Infrarrojo Largo
0.015 – 0.280
0.315 – 0.380
0.380 – 0.440
0.440 – 0.490
0.490 – 0.565
0.565 – 0.595
0.595 – 0.620
0.620 – 0.700
0.700 – 0.760
0.760 – 1.000
1.000 – 2.600
2.600 – 3.200
Color
Rango de
longitud
de onda (nm)
Longitud de
onda
representativa
(nm)
Frecuencia
(Ciclos/S)
hertz(Hz)
Energía
(KJ/mol)
Ultravioleta <400 254 11.8 x 1014 471
Violeta 400-425 410 7.31 x 1014 292
Azul 425-490 460 6.52 x 1014 260
Verde 490-560 520 5.77x 1014 230
Amarillo 560-585 570 5.26 x 1014 210
Anaranjado 585-640 620 4.84 x 1014 193
Rojo 640-740 680 4.41 x 7 014 176
Infrarrojo >740 1400 2.14 x 1014 85
LONGITUD DE ONDA Y ENERGÍA
Radiaciones
nm
Altura del sol
5o 10o 30o 50o 90o
Ultravioleta 380 0 1% 2.7% 3.2% 4.7%
380 visible 760 31.2% 41% 43.7% 39.9% 45.3%
760 infrarojos 68.8% 58% 54.6% 52.3% 50%
100% 100% 100% 100% 100%
Visible
Violeta 380/430 0 0.8% 3.8% 4.5% 5.4%
Azul 430/490 0 4.6% 7.8% 8.2% 9.0%
Verde 490/570 1.7% 5.9% 8.8% 9.2% 9.2%
Amarillo 570/600 4.1% 10.0% 9.8% 9.7% 10.5%
Rojo 620/760 25.4% 19.7% 13.8% 12.2% 11.5%
Cantidad de radiación que llega a la superficie terrestre en función a
la altura del sol latitud 20-30°N
RADICION FOTOSINTETICAMENTE ACTIVA
(Radiación PAR = 0.4 – 0.7 micras)
micras influencia
< 0.28
0.28 – 0.35
0.35 – 0.40
0.40 – 0.50
0.50 – 0.60
0.60 – 0.70
0.70 – 1.00
Letal para las plantas.
Caustica para algunas plantas.
Poca influencia vegetal.
Muy activo, influye en crecimiento
de tallos y hojas (azul).
Poca respuesta biológica.
Máxima respuesta fotosintética,
síntesis de clorofila, desarrollo de
flores y frutos (rojo corto).
Condicionan el crecimiento de
plantas.
EFECTOS FISIOLÓGICOS DE DIFERENTES LONGITUDES DE ONDA DE
LUZ SOBRE LAS PLANTAS
COLOR
LONGITUD DE
ONDA
NM
EFECTO EN LAS PLANTAS
Infrarrojo >750 No hay un efecto específico. La radiación absorbida
por las plantas es convertida en calor.
Rojo lejano 700-750 Efecto formativo. El tallo se alarga demasiado.
Efécto fotoperiódico
Rojo 600-700
Máximo efecto fotosintético.
Efecto formativo. El tallo se alarga.
Efecto fotoperiódico.
Verde 500-600 Efectos fotosintéticos, formativos y fotoperiódicos
leves
Azul 400-500
Efectos fotosintéticos y fotoperiódicos.
Efecto formativo (plantas compactas)
Efecto fototrópico
(dirección del crecimiento hacia la luz)
Ultravioleta 315-340
< 315
Efectos formativos indeseables
(plantas chicas con hojas gruesas)
Efectos letales
ABSORCIÓN PARCIAL DURACIÓN
CONTROL DE PLAGAS
TRANSMISIÓN TOTAL O
FOTOSELCTIVA
FOTOSÍNTESIS
PRODUCCIÓN
AGRÍCOLA
ABSORCIÓN PARCIAL TEMPERATURA
DURANTE EL DÍA
ABSORCIÓN PARCIAL TEMPERATURA
DURANTE LA NOCHE
VIS (380-1100) PAR
290 nm
380 nm
400 nm
700 nm
NIR (840-910)
MIR (2500-25000)
760 nm
2500 nm
7000 nm
14000 nm
25000 nm
UV (245–365)
BANDAS DEL ESPECTRO DE LAS RADIACIONES SOLARES Y
TERRESTRES, ACCIÓN DE LAS PELÍCULAS AGRÍCOLAS Y SU EFECTO
SOBRE EL CULTIVO BAJO CUBIERTA.
Constante Solar
energía solar fuera de la atmósfera
G = 1,367 watt/m2
433 Btu/hr-pie2
Energía solar en la superficie terrestre
Valores entre 700 watt/m2y 900 watt/m2
Radiación mínima requerida en el dia, para no tener perdidas elevadas de
rendimiento en tres cultivos
Cultivo Dentro Fuera
------ Mj/m2/día ------
Tomate 10 14
Pepino 12 17
Pimiento 9 13
Fuente: Comunicación personal Dra. Pilar Lorenzo.
1 Mj = 277.7 watts/hora
Para jitomate se necesitan entonces mínimo 10 mj/m2/día dentro
del invernadero
Traducido de mj/m2/hora a watts será:
Si el día promedio en enero en Guadalajara dura 10 horas con luz
del sol (horas luz)
10 mj /10 horas = 1.0 mj/m2/hora
1.0 mj/m2/hora = 250 watts/m2/hora (1.0 X 250.0)
o sea:
250 watts X 10 horas = 2,500 watts/m2/día (requeridos)
Total de watts/m2/día en Guadalajara en enero = 3,960
Mes nubosidad radiación cal/cm2/día watts/m2/dia watts/m2/hora Mj/m2/día
A B A B A B A B
Enero 15% 460 360 5060 3960 496.08 388.24 18.22 14.26
Febrero 12% 500 450 5500 4950 500.00 450.00 19.80 17.82
Marzo 21% 540 470 5940 5170 486.89 423.77 21.38 18.61
Abril 5% 665 525 7315 5775 594.72 469.51 26.33 20.79
Mayo 10% 670 540 7370 5940 575.78 464.06 26.53 21.38
Junio 32% 580 490 6380 5390 479.70 405.26 22.97 19.40
Julio 45% 480 450 5280 4950 415.75 389.76 19.01 17.82
Agosto 65% 405 460 4455 5060 371.25 421.67 16.04 18.22
Septiembre 60% 385 410 4235 4510 392.13 417.59 15.25 16.24
Octubre 48% 460 420 5060 4620 443.86 405.26 18.22 16.63
Noviembre 12% 475 360 5225 3960 488.32 370.09 18.81 14.26
Diciembre 18% 380 340 4180 3740 418.00 374.00 15.05 13.46
Promedio anual: 28.50% 500 439.6 5500.0 4835.4 471.9 414.9 19.8 17.4
NUBOSIDAD Y RADIACIÓN EN LA CIUDAD DE GUADALAJARA
Mes Total promedio
(horas)
Máximo en 24 horas
Número de
horas Año Día
Enero 178.2 10.2 1971 17
Febrero 209.4 11 1932 22
Marzo 273.3 12.2 1970 29
Abril 259.1 12.3 1970 13
Mayo 248.2 12.8 1969 31
Junio 178.2 13.3 1969 11
Julio 136.1 12.7 1970 13
Agosto 164.7 12 1972 12
Septiembre 169.6 10.8 1977 16
Octubre 207.8 11.4 1970 9
Noviembre 195.5 10.7 1969 9
Diciembre 155.1 10 1938 20
Anual 2,375.20 13.3 1969 11
INSOLACIÓN EN LA CIUDAD DE GUADALAJARA
A B
Mj/m2/día
e e f m a m j j a s o n d f m a m j j a s o n d
17,000 lux = 1,579.35 pies candela = 0.00248 watts/cm2 (555 nm) (amarillo)
Total = 24.8 watts/m2 x 13.3 horas luz (promedio) = 329.84 watts/m2/día
Requisitos de Luz de las Plantas
La luz proporciona la fuente de energía necesaria para que las plantas
produzcan alimento (fotosíntesis). La cantidad de luz se mide normalmente
en pies bujía (ft-c) o luxes. Las plantas difieren en gran manera en sus
requisitos de intensidad de luz.
Las plantas de interior son a menudo clasificadas por la cantidad de luz
necesaria.
• Baja (mínimo 1,1 Klx, preferible 0,8 a 2,1 para un buen
crecimiento)
• Medio (mínimo 1,1 a 1,6 Klx, preferible 2,1 a 5,4)
• Alta (mínimo 1,6 a 10,8 Klx, preferible 5,4 a 10,8)
• Muy Alta (mínimo 10,8 Klx, preferible 10,8)
2,070 pies candela /metro = 22,281.29 luxes/metro = 0.0032622
watts/cm2 (555 nm) = 32.62 watts/m2 X 13.3 = 433.84 watts/m2/día
Es necesario alrededor de 1,1 klx durante 12 horas al día
simplemente para mantener la calidad de la planta
durante 1 año y por lo menos 2,1 klx durante 12 horas al
día para que el follaje de las plantas manifieste algún
beneficio resultante de la fertilización.
Mientras que la falta de luz suficiente da como resultado
un mal crecimiento de la planta, el exceso de luz puede
también ser nocivo.
Las plantas de zona sombría no pueden tolerar niveles de
luz excesivamente altos. Cuando una planta recibe
demasiada luz directa, las hojas se decoloran o queman,
llegando incluso a morir.
Esto sucede a menudo tras mover una planta al exterior,
bajo luz solar directa. Cualquier cambio en la intensidad
de luz deberá ser gradual.
IMPORTANCIA DE LA RADIACIÓN SOLAR
Se puede considerar que cada persona necesita para vivir
alimentos conteniendo 1 millón de calorías por año.
También se asume que para producir proteínas por la cadena
animal se requieren 3 millones de calorías provenientes de
vegetales.
Dado que como resultado del proceso fotosintético el factor de
eficiencia de captación energética que tienen las plantas es de
sólo 1 a 2%, 3 millones de kcal. de energía irradiada son
suficientes para cubrir estos requerimientos.
Teóricamente esta cantidad podría ser cultivada mensualmente
en un área irradiada de 200 m2. No obstante, todavía son
necesarios unos 4,500 a 5,000 m2/persona/año, aún con los
métodos agrícolas modernos que, aunque mejorados, son
todavía muy parecidos a los tradicionales.
Anualmente el Sol emite sobre la Tierra 1,5x1018 kWh de energía
electromagnética radiante. Debido a los fenómenos de reflexión,
absorción, difusión, etc. que se producen en la atmósfera, hay una
muy considerable reducción de la irradiación que realmente llega a la
Tierra.
Las incidencias del día y la noche, las estaciones del año, y la latitud
de los diferentes lugares permiten calcular un promedio de 160
watts/m2 de energía solar irradiada recibida por el planeta (100 a 120
W/m2 en la cercanía de los polos y unos 200 W/m2 en el Ecuador
terrestre).
Un rápido cálculo nos conduce a estimar 1,400 kWh/m2/año. El precio
actual de la energía eléctrica en Guadalajara es de aproximadamente
US$ 0,20/kWh. Consecuentemente, el Sol le está regalando energía
a la Tierra por un valor de unos 3 millones de dólares por cada
hectárea por año.
PELÍCULA TRANSFERENCIA (%)
PE 0.05 mm 77.0
PE 0.5 mm 56.5
POLIÉSTER LINEAL 46.0
PE NEGRO 0.05 mm 45.0
PVC 0.1 mm 32.0
PVC 0.2 mm 28.0
PE TÉRMICO 0.2 mm 13.0
PVC EN PLACA (1 mm) 0.5
POLIÉSTER/FIBRA DE VIDRIO 0.5
VIDRIO (3 mm) 0
Transferencia de radiación térmica (2500 < λ < 25000 nm durante la noche)
Materiales Radiaciones Total
0.3 -2.0
micras U.V. Visible I.R.
Polimecratilato 3 mm 68 92 80 84.5
Vidrio 53 90 88 86.5
Poliamida 0.1 mm 82 91 93 91.5
Polietileno 0.1 mm 68 80 83 80.0
Poliestireno 0.14 mm 83 90 92 90.5
Cloruro de polivinilo 0.25 mm 72 88 90 88.0
Poliéster-vidrio 1 mm 15 76 80 74.0
TRANSPARENCIA DE LOS MATERIALES DE CUBIERTA DE INVERNADERO
A LAS RADIACIONES SOLARES
% TRANSMISIVIDAD
TRANSMISIVIDAD DE LA RADIACIÓN DIFUSA
0.2 mm de espesor
PELÍCULA EFICACIA FOTOSINTÉTICA
PE 0.07 mm 91.5
PE 0.15 mm 90.5
PE BAJA DENSIDAD 86.5
PVC 0.10 mm 91.5
VIDRIO HORTÍCOLA + PE 85.5
PE + PE (0.10 mm x 2) 82.5
VIDRIO HORTÍCOLA 3.4 mm 91
VIDRIO HORTÍCOLA 3.0 mm 88
Eficacia fotosintética de algunos materiales
Duración de plásticos normalizados para invernaderos
(Fuente: SERRANO, 1994)
Tipo de plástico Espesor
Duración
(en
Almería)
Radiación
solar recibida
Polietileno “normal” (sin
aditivos)
150 micras
(600 galgas) 6-8 meses < 148 kcal/cm2
Polietileno “larga duración” 180 micras
(720 galgas) 2 años 296 kcal/cm2
Polietileno “Térmico larga
duración”
200 micras
(800 galgas) 2 años 296 kcal/cm2
Copolímero EVA (12 % AV) 200 micras
(800 galgas) 2 años 296 kcal/cm2
Copolímero EVA (6 % AV) 100 micras
(400 galgas) 1 año 148 kcal/cm2
SUJECCION DE LA PELICULA AL INVERNADERO
PERFIL
Lámina de acero Fb = 2,200 kg/cm2 (31,200 psi)
calibre 22 galvanizado o aluminio G-60 Color Gris
metálico reflejante.
RESORTE ALAMBRE
Material: Acero galvanizado G-60. Color: Gris
metálico calibre 10 (2.3 mm) Resistencia Tensión
173 kg.mm2 Ductilidad (WRAP) OK.
Recubrimiento PVC 0.8 mm protección UV 3
años.
TIPOS DE SUJECCIÓN
COLOCACIÓN DEL PLÁSTICO
Plástico después del 3er año mal cuidado
El sombreo
Objetivos:
1. Protección de las plantas contra irradiación directa.
2. Disminuir el efecto invernadero a través de la reducción del
porcentaje de energía que penetra traspasando la cubierta de
plástico y mejora el microclima en el túnel
En algunos casos se busca efectos metabólicos en las plantas. Tal es el
caso de las lechugas donde se utiliza mallas de color azul que facilita la
transformación de los nitratos en aminoácidos, evitando la formación de
ácido oxálico que le dan un sabor amargo. Igual en pepinos y otros
cultivos.
Mallas “calientes” y Mallas “frías”
La malla negra acumula y disgrega calor. Se la denomina “malla
caliente”. El intercambio del aire se produce entre el aire que
queda atrapado en la malla y la radiación emitida y absorbida por
elementos refrigerantes bajo la malla, como la tierra y las plantas.
El calor acumulado por la malla se irradia
hacia la parte superior y hacia la inferior
Malla sombra negra =
Caliente
Para disminuir la temperatura, lo
adecuado es colocar las mallas negras
en el exterior del invernadero
En estos casos, para facilitar el
desalojo de aire caliente, se
instalan “mangas” perforadas
en la parte superior y se
conectan a un extractor de aire.
La malla de aluminio (conocida por su uso como un material
aislante) no calienta en absoluto, por lo tanto se la denomina “malla
fría”. Debido a que la malla es reflectora, la radiación solar es
rechazada y devuelta al cielo y no emite calor durante el día a la
tierra o a las plantas que hay debajo.
En ocasiones para no afectar
el proceso fotosintético de
las plantas, se colocan las
mallas de sombreo en
secciones, y con el
movimiento aparente del sol
las plantas reciben una
buena cantidad de luz
directa.
Propiedades de una pantalla termoreflectora ideal:
Para que el material aislante sea ideal debe cumplir los
siguientes requisitos:
1. Debe reflejar en vez de absorber el infrarrojo
lejano
2. Ser móvil
3. Debe ser buen aislante térmico
4. Ser económica
Cultivo de tomate hidropónico bajo invernadero
con malla termoreflectora
Cultivo de pimiento morrón hidropónico bajo
invernadero con malla termoreflectora
Las pantallas térmicas reducen el coeficiente de pérdida de calor por cobertura
("U") al aumentar la retención de radiación de onda larga (las aluminizadas en
comparación con el polietileno pierden el 50 % menos de calor). Se prefieren
materiales que no sean rígidos, con el fin de facilitar las operaciones de plegado.
Temperatura del aire y del fruto con y sin pantalla térmica
(50% sombreo, estructura abierta)
Fo
tos
ínte
sis
ne
ta d
el c
ult
ivo
g(a
zú
ca
r) /m
2.h
Respuesta de fotosíntesis neta a la temperatura a diferentes
niveles de intensidad lumínica
Tipo de sombreo
10 renovaciones/hora
(temp. en grados
centígrados)
40 renovaciones/hora
(temp. en grados
centígrados)
Malla aluminizada 30 27
Malla blanca 32 27
Malla negra 36 29
Sin malla 36 28
EFECTOS COMBINADOS DE DIFERENTES MALLAS DE SOMBREO
CON DOS SITUACIONES DE RENOVACIÓN DE AIRE (VENTILACIÓN)
Pantallas aluminizadas
Media sombra
En algunos cultivos, como el pimiento, la intensidad de los rayos
solares origina el “golpe de sol”, deteriorando la calidad de los
frutos.
El control de la radiación sobre los frutos se hace indispensable
con elementos que interfieran esta radiación y con una adecuada
poda de hojas.
En ocasiones los fenómenos climáticos, como la nieve,
cubren el plástico de los invernaderos limitando el paso de le
radiación solar afectando los cultivos. Además de bajar la
temperatura considerablemente.
La situación inicial se puede dar al cubrir los invernaderos
con materiales inapropiados, como la fibra de vidrio, que
atrapan partículas de polvo que se acumulan y oscurecen
considerablemente interior.
El doble techo consiste en instalar manualmente otra película de polietileno de
50-100 micrones de espesor separada unos centímetros de la cubierta principal.
Se aconseja como separación óptima entre ambas capas unos 2 a 10 cm.
Si se aumenta la separación se aumentan las pérdidas por conducción-
convección puesto que el aire confinado en la pared doble puede moverse con
mayor libertad. La separación entre ambas láminas por medio de aire a presión
es una variante mejorada del sistema anterior.
El ahorro energético puede estimarse en un 30 % y la pérdida de luz en un 10 %.
DOBLE TECHO
Túnel
nevado
Invernadero
nevado
Casa sombra
25 x 25 / 10 x 10
50 mesh
40 x 25 / 16 x 10
65 mesh
MALLA MOSQUITERO
INSTALACION DE MALLA ANTIAFIDOS
MALLA SOMBRA INTERNA RETRACTIL
SISTEMA DE TUTOREO
SUSTRATO PARA HIDROPONIA
Los plásticos para invernadero contienen aditivos que los protegen
durante algunos años para que no se deterioren por efecto de la
radiación solar. Además de fabricarse para dejar pasar preferentemente
la radiación PAR (Radiación Fotosintéticamente Activa)
Aditivos
De esta forma parte de la radiación que penetra al invernadero
es capturada en su interior para el manejo climático del mismo.
Aditivos (cont.)
Materiales químicos que se incorporan a los plásticos para otorgar determinadas propiedades:
– Aditivos de procesado: que facilitan el proceso de
transformación.
– Aditivos funcionales: que tienen un objetivo de aplicación.
– Fotoestabilizadores (complejos de níkel, benzofenonas,
“hals”(Hindered Amine Ligth Stabilizers)
– Antiácidos, mejoran la resistencia de los “hals”, óxido de zinc
(difusor de luz).
– Bloqueadores de la radiación IR, silicatos naturales o
sintéticos, hidróxido de magnesio (plásticos térmicos).
– Modificadores de la tensión superficial, 1. Antiestáticos tienen
un efecto “antipolvo” 2. Antigoteo que evitan la formación de
gotas en la cara interior.
Multicapas (PENTACAPAS):
La coextrusión de varias películas pretende combinar distintas
propiedades para mejorar las prestaciones del material. En el mercado los
más empleados son los tricapas aunque también existen bicapas (que no
implican tres campañas o dos).
De un tricapa lo que cabría esperar es:
• Capa externa: resistencia a la degradación por UV, resistencia al
rasgado, rigidez, transparencia y evitar la fijación del polvo.
• Capa intermedia: efecto termoaislante, elasticidad y difusión de la
luz.
• Capa interna: efecto termoaislante y antigoteo.
El PE y EVA son los materiales más utilizados en la coextrusión. Así la
coextrusión de EVA entre dos capas de PE (llegando hasta un 28% AV)
limita la transmisividad al IR a valores inferiores al 10% mejorando la
transparencia a la transmisión solar y dando mayor resistencia al material
resultante.
Antigoteo:
Intentan aumentar la transmisividad y
reducir el ataque de enfermedades.
Están aditivados con elementos que
modifican la tensión superficial, haciendo
que la gota de agua en contacto con el
material de cubierta tenga un ángulo más
pequeño, tendiendo a ser plana.
Si la estructura permite (sujeción de cubierta
e inclinación) la eliminación de esa capa de
agua, se evitaría el goteo sobre los cultivos
y por ello el riesgo de enfermedades y
quemaduras. En cuanto a la mayor afinidad
por el polvo, se han reducido en un 50%
esas concentraciones (pasando de 3 g/m2 a
menos de 1.5 g/m2).
Plásticos fotoselectivos:
Se basan en el efecto “cascada” (fluorescencia) mediante aditivos de
luminiscencia que convertían radiación UV en azul y radiación verde en
roja.
Películas antitérmicas o escudos térmicos estáticos. Filtran radiación
NIR (IR corta) del espectro solar con lo que limitan la entrada de energía
al invernadero.
Películas termocrómicas o escudos térmicos dinámicos. Actualmente
en estudio, filtran radiación NIR en función de la temperatura, siendo
compensadas en las diferentes estaciones del año.
Películas fluorescentes. Alteran la proporción de luz R/FR (roja/roja
lejana) afectando la morfogénesis y tienen una transmisividad PAR inferior
al PE normal.
Películas antiplagas. Son láminas fotoselectivas que bloquean parte de
la radiación UV solar para dificultar o disminuir el desarrollo de plagas, de
enfermedades.
DESARROLLO DE NUEVAS FORMULACIONES EN ADITIVOS
Filmes antivirus:
La expansión de los virus se ve favorecida por la presencia de vectores
(como la mosca blanca). Es sobre éstos donde se incide de forma directa,
al modificar las bandas de radiación que absorbe el material de cubierta.
Experiencias en campo muestran que cubiertas con absorbentes UV
protegen de infecciones de mosca blanca (Bemisia Tabacci), trips
(Frackliniella occidentalis) y minador (Lyriomiza trifolii).
Filmes antibotrytis:
La producción de esporas, viabilidad y crecimiento
están condicionados por factores como la luz, la
humedad y temperatura. Si se rompe el ciclo de
desarrollo se distorsiona su expansión. La radiación
UV-b incide sobre la esporulación de la Botrytis
Cinerea y otros hongos, de igual forma la luz
monocromática azul inhibe este proceso.
MANEJO Y MANTENIMIENTO DE LOS PLÁSTICOS
• Existen diversos factores que influyen en la
duración de un plástico:
• Radiaciones ultravioleta.
• Temperatura a la que está sometido el plástico.
• Colocación de la lámina sobre la estructura.
• Tipo y estado de la estructura.
• Calidad de la lámina,
• Régimen de vientos.
• Productos fitosanitarios.
Por todo esto a continuación se recogen una serie de
recomendaciones y consejos útiles que pueden ayudar a alargar la
vida de los plásticos:
A. TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO.
• No arrastrar las bobinas ni rozar sus bordes.
• Apoyarlas sobre una superficie lisa y sin salientes.
• No colocar sobre las bobinas objetos pesados, duros o
punzantes.
• Guardar las bobinas en un lugar oscuro y seco.
B. COLOCACIÓN DEL PLÁSTICO.
• No rodar la bobina por el suelo.
• No colocar los plásticos durante las horas de máximo calor para
evitar su excesiva dilatación (temprano por la mañana).
• Al instalar los laminados de tres capas, verificar que la parte
exterior del laminado quede por encima del invernadero, de
acuerdo a los pliegues e instrucciones de instalación dadas por el
fabricante.
• No tensar excesivamente los plásticos sobre las estructuras ya
que se puede reducir su espesor y duración.
Gracias