Optimizar los métodos de producción es uno de los objetivos de muchos agricultores de invernaderos. Sin embargo, determinar cuál es el clima óptimo para calidad y producción de los cultivos, puede ser un reto, y hay que tener en cuenta que lo que le parece cómodo a una persona, no suele ser lo ideal para el cultivo. Además, cada tipo de planta tendrá sus propias necesidades, características y el entorno en el que puede desarrollarse adecuadamente. Una parte importante para conseguir ese entorno perfecto es mediante el movimiento del aire.
¿Por qué es importante el movimiento del aire?
El movimiento del aire debe verse como una herramienta para ayudar a mantener un clima activo y homogéneo. Esto puede suponer una serie de una serie de beneficios, entre los que se incluyen:
– Humedad uniforme
– Temperatura uniforme
– Ayuda a la transpiración
– Reducción de la condensación y riesgo de enfermedades
– Lograr un crecimiento uniforme de las plantas
– Uso eficiente de la energía
Beneficios
Uno de los principales beneficios de un buen movimiento del aire es la reducción del riesgo de enfermedades. Una acumulación de aire húmedo alrededor del cultivo puede provocar la formación de condensación en la planta si su temperatura cae por debajo del punto de rocío. Esto puede ocurrir como resultado de intercambio de radiación entre la planta y un cielo frío, aunque la temperatura del aire del invernadero esté por encima del punto de rocío. Es importante destacar que esto puede ocurrir siempre que haya un intercambio neto de radiación saliente (es decir, cuando sale más energía de la que entra), lo que puede ocurrir tanto durante el día y la noche.
Al mover el aire por el invernadero, la humedad y la temperatura pueden igualarse a niveles mucho más deseables. Esto permite un control más predecible de la humedad. Un clima uniforme también puede dar lugar a un crecimiento uniforme de las plantas, lo que significa menos rechazos y, potencialmente, una cosecha más fácil. Además, en el caso de los invernaderos que experimentan importantes variaciones de temperatura, conseguir un clima uniforme reducirá los efectos de la sobrecompensación, lo que significa que se puede reducir el consumo de energía.
Equilibrio Energético
El equilibrio energético del cultivo está fuertemente influenciado por la temperatura, la humedad y el movimiento del aire. Por ello, la siguiente fórmula muestra el equilibrio energético de la energía con respecto a la transpiración:
E = (R – G) – Q
E es la transpiración
R es la radiación entrante absorbida por la cubierta
G es la radiación saliente
Q es la energía transferida por la planta por convección
La transpiración de una hoja es la transferencia de agua a través de los estomas. Es causada por la absorción de la radiación y sólo se produce si hay luz. La fuerza motriz es la diferencia de presión de vapor (VPD) entre el agua del interior de la hoja y el aire que la rodea. La cantidad de transpiración está relacionada con la apertura de los estomas multiplicada por la VPD.
De la fórmula se desprende que si el intercambio convectivo (Q) aumenta, habrá una disminución de la transpiración (E), ya que hay menos energía disponible para ello. Dependiendo de la temperatura del aire, el movimiento del aire puede aumentar o disminuir la transferencia de energía convectiva. Si el aire que sopla alrededor de la cubierta, es más frío que la hoja, la energía transferida de la planta por convección aumentará, lo que significa una disminución de la transpiración. En cambio, si el aire es más cálido, la energía será transferida a la planta, por lo que la transpiración aumentará.
Por lo tanto, aunque inicialmente pueda parecer contradictorio, es posible reducir la transpiración de la planta aumentando el movimiento del aire, si éste es más frío que la temperatura de la hoja. La segunda forma de intercambiar humedad es la evaporación a través de la superficie de la hoja. Esto también es impulsado por la diferencia de presión de vapor, pero ahora los pero ahora los estomas pueden cerrarse y no es necesaria la absorción de energía más que para la transpiración. Se supone que la hoja está saturada, por lo que la temperatura de la hoja determina la presión de vapor en una situación de estado estacionario. La presión de vapor del aire circundante dicta la cantidad de evaporación. La hoja absorbe energía del aire circundante y de las fuentes de radiación, como un tubo de calefacción o un suelo caliente. Este es el sistema básico en la oscuridad y ahora el movimiento del aire reducirá la acumulación de vapor de agua en la capa límite de la hoja. Mientras mientras la presión de vapor del aire del invernadero sea inferior a la de la capa límite el movimiento del aire aumentará la evaporación. La sustitución del aire más frío en la capa límite de la capa límite con aire más cálido aumentará la evaporación, ya que se está suministrando energía adicional a la hoja.
Por eso, antes de invertir en un equipo caro, conviene determinar si realmente se tiene un problema. Lo más probable es que, si no se utiliza nada para generar movimiento de aire, habrá un cierto grado de desnivel en términos de clima en el invernadero y el cultivo. Debido a que, medir el movimiento del aire puede ser complicado. Sin un equipo sensible y caro, la precisión de la medición a bajas velocidades puede ser poco fiable. Cerca de un ventilador, por ejemplo, la velocidad del aire será alta, mientras que a nivel del cultivo podría ser significativamente menor. También hay que tener en cuenta la cantidad óptima de movimiento de aire. En lugar de medir el flujo de volumen o los metros por segundo, podría ser más eficaz una medición indirecta, por ejemplo, la uniformidad de la temperatura o la humedad en todo el invernadero.
Para saber exactamente cuál es la situación actual y si ha mejorado o no, es necesario realizar algunas mediciones. En muchas situaciones puede haber una diferencia significativa entre el microclima y la lectura de la caja de medición, no porque los datos sean erróneos, sino porque el clima es realmente diferente en esos lugares. No basta con utilizar una sola caja de medición por zona. En su lugar, debe utilizarse una matriz de sensores para obtener una buena resolución de la zona de cultivo. La temperatura puede utilizarse como indicador del movimiento del aire y puede ayudar a identificar las zonas problemáticas.
Al crear un «mapa de calor», es mucho más fácil visualizar lo que está ocurriendo que basándose únicamente en las mediciones. Además, se puede utilizar una cámara térmica para medir la temperatura de un fruto o de la cabeza de una planta, ya que ésta puede ser considerablemente diferente de la temperatura de las hojas o del aire, y puede acarrear graves problemas más adelante.
Una vez comprendido el problema, se puede plantear una solución. Los expertos del sector aconsejan un objetivo de variación máxima de 1°C en sentido vertical y horizontal en todo el invernadero, que puede lograrse con un equipo fácilmente disponible y una planificación cuidadosa.
¿Cómo generar movimiento del aire?
Sin utilizar ningún dispositivo mecánico, se producirá cierto movimiento de aire por convección natural. El aire caliente es menos denso que el aire frío, por lo que el aire frío se hunde y el aire caliente sube. Las diferencias de temperatura en un invernadero pueden producirse por varias razones, como el calentamiento de las tuberías, la radiación entrante del sol, la radiación saliente (es decir, la pérdida de calor) del invernadero o la transpiración del cultivo. Sin embargo, confiar únicamente en la convección natural para impulsar el movimiento del aire es poco probable que dé lugar a un clima homogéneo. En esta sección se examinan algunos métodos tradicionales y alternativos de movimiento del aire y sus ventajas relativas.
1.Método de calentamiento de tubos
Algunos agricultores utilizan la calefacción por tuberías para crear corrientes de convección. Para los que tienen tubos de cultivo o calefacción por raíles, el aire caliente subirá a través del cultivo y puede ayudar a alejar la humedad de la planta, reduciendo localmente la humedad relativa. Sin embargo, éste puede ser un método costoso para generar movimiento de aire (véase la sección de Costes), especialmente si no se necesita el calor; confiar en la convección para estimular el movimiento de aire suficiente para mantener el clima activo y homogéneo no es aconsejable. En cambio, el movimiento del aire mediante el uso de ventiladores es mucho más eficaz.
2. Ventiladores horizontales
Existen diferentes configuraciones de ventiladores, aunque la idoneidad de cada una de ellas dependerá del tipo de cultivo. Una consideración importante debe ser la altura a la que se mueve el aire y cómo interactúa con el cultivo.
La instalación de ventiladores horizontales puede considerarse la opción convencional para generar movimiento de aire. Estos ventiladores suelen montarse por encima del cultivo y funcionan moviendo el aire en un plano horizontal para crear un patrón de circulación. Esta puede ser una buena opción para un cultivo alto, ya que estimulará el flujo de aire a través de las plantas, pero no es la solución más eficaz para las plantas ornamentales a nivel del suelo.
Regla general: Procure recircular el volumen total de aire del invernadero dos veces por hora utilizando unos 20 ventiladores por hectárea. Antes de comprar, consulte la hoja de especificaciones del ventilador para determinar si puede mover el volumen de aire necesario a la velocidad deseada.
3. Ventiladores verticales
Los diseños de ventiladores verticales específicos para la horticultura, como el Nivolator, dispersan el aire en un flujo cónico, dando una amplia cobertura.
El aire se extrae tanto desde arriba como desde abajo del ventilador, creando un patrón de circulación local. Dependiendo de la altura a la que se monte el ventilador, cada unidad puede cubrir un diámetro de unos 15 metros. Aunque esto puede significar que se necesitan más ventiladores que en una instalación horizontal, el aire puede dirigirse exactamente hacia donde se necesita. Es importante que el objetivo sea siempre la solución más eficaz para promover el movimiento del aire para un cultivo determinado.
4. Conductos verticales
En lugar de mover el aire a través del invernadero horizontalmente, lo que puede dar lugar a capas de aire que se mueven a diferentes velocidades, una configuración vertical puede ser una mejor opción para asegurarse de que el aire penetra en el cultivo.
Además, el aire se mueve a una distancia más corta, lo que significa que normalmente se puede utilizar un ventilador de menor potencia. Un sistema de conductos, compuesto por un ventilador en la parte superior y un tubo largo de plástico que dirige el aire hacia el suelo, podría ser una buena opción para los cultivos en banco. Sin embargo, el aire soplado puede levantar polvo en el suelo y puede dar lugar a un movimiento de aire localizado, que puede tener un efecto adverso en un cultivo de suelo al estimular una evaporación excesiva, secando así la planta.
5. Tubos de aire
Otra opción es utilizar tubos largos de plástico que incorporan un ventilador debajo del cultivo. Los tubos tienen agujeros a lo largo de su longitud, lo que permite que el aire salga.
¿Cuál es el costo de generar el movimiento del aire?
Para muchos, la naturaleza del negocio significa que cualquier inversión en nueva tecnología debe demostrar un rendimiento económico aceptable. Aunque puede ser difícil cuantificar con exactitud el beneficio financiero de la mejora de la calidad de las cosechas o las proyecciones de aumento del rendimiento, es mucho más fácil considerar los costes energéticos. A continuación se presentan dos ejemplos de escenarios para estimular el movimiento del aire y controlar el clima: uno de ellos utiliza calor por tuberías, el otro utiliza ventiladores.
Escenario 1: Calefacción por tuberías
El calor de las tuberías se utiliza para controlar la humedad todos los días durante seis horas. La tubería se mantiene 5°C más caliente de lo que sería de otro modo sólo con la calefacción, lo que requiere un aporte extra de energía de 15 W/m 2 para una longitud de 1,25 m de tubería de 50 mm por metro cuadrado. El coste del combustible es de 0,02 libras/kWh.
- Aumento de la temperatura de la tubería: 5°C
- Entrada de energía adicional: 15W/m2
- Horas de funcionamiento: 6 horas/día x 7 días/semana = 42 horas/semana
- Coste energético: 0,02 £/kWh
En este escenario el coste del movimiento de aire es de £ 126 por semana por Hectárea
Escenario 2: Ventiladores
Se utiliza una disposición de 20 ventiladores por hectárea para crear un movimiento de aire adecuado. Cada ventilador tiene una potencia nominal de 250 W y funciona durante 10 horas al día. El coste de la electricidad es de 0,12 £/kWh.
- Número de ventiladores: 20 por Hectárea
- Consumo de energía: 250 W/ventilador
- Horas de funcionamiento: 10 horas/día x 7 días/semana = 70 horas/semana
- Coste de la energía: 0,12 £/kWh
En cambio, en este escenario el coste del movimiento de aire es de £42 por semana por hectárea.
En conclusión,el uso del calor de las tuberías para estimular el movimiento del aire es significativamente más caro que el uso de ventiladores si se considera sólo en términos de energía. Si bien es posible que se requiera una inversión de capital adicional por adelantado para instalar una configuración de ventiladores adecuada, también deben tenerse en cuenta los costes adicionales asociados con el aumento de las horas de funcionamiento de un sistema de calefacción por tuberías, como la revisión y el mantenimiento de la caldera. Basándose únicamente en el ahorro de energía, el rendimiento de la inversión de una instalación de ventiladores podría convertirla fácilmente en una opción económicamente viable. Un aumento de los precios de la energía supondría un ahorro aún mayor. También hay que tener en cuenta la idoneidad del equipo para realizar el trabajo previsto. Una instalación de ventiladores bien diseñada conseguirá un movimiento de aire mucho mejor y un clima más uniforme que la calefacción por tuberías.
Teoría vs Práctica
La teoría de por dónde debe ir el aire, basada en una disposición concreta o en las afirmaciones de los fabricantes, no siempre se ajusta a la realidad. Factores como la dirección del viento o la pendiente de un invernadero pueden afectar significativamente al flujo de aire. Por lo tanto, puede ser una buena idea visualizar cómo se mueve el aire. Un método eficaz es la prueba de humo. Esto a menudo puede poner de manifiesto influencias que de otro modo no se verían, lo que significa que los problemas pueden ser identificados y remediados, lo que podría ser tan simple como ajustar la posición del ventilador
Resumen
Un buen movimiento de aire es una parte vital para crear un clima homogéneo, que puede ayudar a mejorar la calidad de los cultivos. Aunque existen varios métodos para generar movimiento de aire, hay que tener en cuenta la solución más eficaz para un determinado cultivo y disposición del invernadero. Los ventiladores suelen ser la solución más económica y pueden reducir el consumo de energía en comparación con el uso de calefacción por tuberías. La disposición y el número de ventiladores deben planificarse cuidadosamente, y hay que estar preparado para probar y ajustar la configuración, por ejemplo, utilizando una máquina de humo, para garantizar unos resultados óptimos.
