U NIVERSIDAD DE GUADALAJARA
Di pl omad mado en en f l or i cul tur a
INVERNADEROS Y EQUIPAMIENTO EQUIPAMIENTO
MC. Juan Pedro Corona Salazar
Definiciones de invernadero Del latín h i b e r n a c u l u m . (Martialis, 93 D.C.; Plinius, 77 D.C.) Lugar abrigado para proteger las plantas del frío. Recinto generalmente cubierto de cristaleras con las condiciones de ambiente y temperatura adecuadas, para el cultivo de vegetales fuera de su ambiente natural (s. XIX y XX). Un invernadero es una estructura de materiales diversos, tales como: acero, madera, sintéticos, etc., entre otros, y que cumple con los requerimientos de resistencia necesarios; con una cubierta que permita el paso de la luz, ya sea translúcida o transparente; que permite el cultivo de plantas bajo condiciones controladas, con el objeto de incrementar la productividad, a bajo costo y de manera fácilmente operable.
Superficie cubierta por algún tipo de protección a escala mundial (Papaseit y col., 1997, Pérez Parra y col., 2002) hectáreas
TECNOLOGÍA
ASIA
AMÉRICA
ÁFRICA
EUROPA
TOTAL
Acolchado
3,500,000
200,000
15,000
380,000
4,095,000
Cubiertas
12,000
3,150
40,000
68,000
Túneles bajos
192,960
9,000
11,050
90,000
372,700
Invernaderos plásticos
320,000
10,000
18,000
110,000
458,000
15,500
40,700
Invernaderos vidrio
La floricultura es una actividad que ha crecido en México En 1988 fueron 6,700 las hectáreas cultivadas con flores , mientras que en 2001 son más de 9,500 hectáreas, concentradas en Michoacán, Querétaro, Estado de México y Morelos. En el país se consumen alrededor de 450 millones de dólares en flores al año y se exportan unos 30 millones, de los cuales la inmensa mayoría son ventas de empresas medianas y grandes. Las exportaciones han generado grandes expectativas, pero encuentran dificultades en un mercado internacional sumamente competitivo. Holanda es el primer exportador mundial, con casi la mitad del total, seguido de Colombia, con el 8%. La superficie bajo invernadero ha crecido de 25 hectáreas en 1981 a más de 1000 en la actualidad (2005). Es una actividad altamente generadora de empleo: casi 2,000 jornales anuales por hectárea de invernadero -en su mayoría mujeres-.
Durante 2001 en México se han identificado 40 empresas exportadoras que en su conjunto realizaron el 80% del total exportado en ese año, para el 20% restante del valor exportado se desconocen los exportadores. Todas las empresas florícolas exportan a EUA, y sólo 5 a Japón, Canadá, Francia y Alemania.
Factores a analizar
DISEÑO DE INVERNADERO
MODELO DE SISTEMA DE PRODUCCIÓN
MICRO -CLIMATOLOGÍA
Factores del suelo hídricos
Sistema de explo tación Comercial
ESPECIE A CULTIVAR Factores de mercado
Elección del sitio
Desarrollo de la Industria florícola en México 92% de la industria de la floricultura están en la producción a campo abierto, con el solamente 8% bajo cubierta (invernaderos del polietileno)
ZONA FLORÍCOLA El sector mexicano de la flor se extendió por 11,000 has estimadas y se valora actualmente la producción en $400 millones de dólares.
Isotermas anuales en Jalisco
Temperatura media mensual en Guadalajara, Zapopan, Tlaquepaque, Tonalá y Tlajomulco 1956-1995 30
25
20
C
°
15
10
5
0 Ene
Feb
Fuente: Comisión Nacional del Agua
Mar
Abr
May
Guadalajara
Jun
Jul
Zapopan
Ago
Sep
Tlaquepaque
Oct
Tonalá
Nov
Dic
Tlajomulco
Temperaturas máximas y mínimas Santa Anita, Jalisco (2006)
°C
Alto riesgo de helada
diciembre
Dirección de los vientos
Ventajas logísticas
Estudios topográficos
Ubicación física. Para la ubicación de un invernadero deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones:
Factores Geográficos. Latitud (grados, minutos, segundos) Altitud (metros sobre el nivel del mar) Topografía del terreno
Comedor empleados
Baños empleados Cámara fría
Cuarto de empaque
Patio de maniobras Caseta Bodega de materiales
Oficina
Laboratorio
Cuarto de maquinas Depósito 70,000 litros POZO Transformador
Terreno de 24 has (aprox.)
Naves de 10,800 m2 180 X 60 m
19.0 kilómetros
Factores Climáticos Radiación Solar . Latitud Altitud Nubosidad Interferencias físicas (árboles, construcciones, montañas y elevaciones irregulares del terreno).
Vientos. Velocidad Dirección Intensidad
Precipitación. El contar con los registros máximos y mínimos de precipitación pluvial presentada en el lugar de ubicación de un invernadero, nos permitirá considerar las cubiertas y las canalizaciones de desalojo de aguas pluviales adecuadas a las cantidades estimadas. (promedio de lluvia anual en Guadalajara es de 987.6 mm = 987.60 litros/m 2).
Humedad relativa. Amortiguamiento de los cambios de temperatura El aumento o disminución de la transpiración El crecimiento y desarrollo de cultivos El desarrollo de enfermedades.
Temperatura. Energía calorífica necesaria para el crecimiento (conocimiento de necesidades especificas según el cultivo) Lograr un verdadero efecto invernadero
vegetal
sol
EL EFECTO INVERNADERO
5800 K 50% IR LARGO 50% IR LARGO
3 La cubierta absorbe la energía (IR largo) y la remite por sus dos caras, hacia adentro y hacia fuera.
1
El plástico deja pasar gran parte de la radiación solar
300 K 2
Las superficies y plantas del invernadero absorben la energía solar y remiten energía (infrarrojo largo)
Comportamiento de los principales parámetros del microclima en invernadero en invierno, según las condiciones ambientales TIPO
EXTERIOR • Diferencia grande entre T
Cielo despejado
día y noche. • Radiación solar alta (sobre todo directa) • HR baja, sobre todo si hace viento. • De noche aire frío, “cielo frío”
INVERNADERO DE DIA
DE NOCHE
• Radiación solar alta
(directa y difusa). • Ventilación alta para limitar temperatura y evitar déficit de CO 2. • Almacenaje térmico alto. • Evaporación elevada.
• Calefacción posible
para mantener temperatura. • HR alta (sin calefacción)
• Radiación solar débil, • T suaves.
Cielo nublado
• Radiación solar débil,
difusa. • HR alta, cielo “caliente”
difusa. • Ventilación para evitar el confinamiento (HR alta, carencia de CO2) • Almacenaje térmico escaso. • Evaporación baja.
• Calefacción limitada o
innecesaria, salvo riesgos sanitarios ligados a la HR alta.
Factores agronómicos Cultivo. Especie a desarrollar dentro del invernadero Características de manejo del cultivo (temperatura, humedad relativa, necesidades nutricionales, riegos, drenaje, siembra, trasplantes, densidades, podas, control plagas y enfermedades, densidad, tutoreados, cosecha, etc.). Diseño espacial (longitudes y anchos de camas y espaciamiento entre ellas). Sustratos a utilizar.
Disponibilidad de materiales .
Disponibilidad de electricidad .
Disponibilidad de agua. Calidad y cantidad.
Disponibilidad de mano de obra
Disponibilidad de tecnología. Recursos financieros necesarios, a fin de que de acuerdo a un programa de trabajo y producción establecido, sea posible cumplir con los compromisos de inversión que la operación de un invernadero requiere.
Fecha de muestreo: 21 Septiembre de 2006 N . De Muestreo. Único (pozo profundo) °
Lu gar : Tonal á, Jal . Pro p: J uan Carl os B enítez METODO
No. Muestras 1
PPM
Potenciometro
7.89
-
Conductividad eléctrica en micro-mhos/cm a 25 C
Conductímetro
400
-
Conductividad eléctrica en mili-mhos/cm a 25 C
Conductímetro
0.40
-
Calculado
4.00
-
Ca + Mg en meq/It
EDTA
3.80
20 ppm Ca-12 ppm Mg
Calcio en meq/It
EDTA
2.10
42
Magnesio en meq/It
EDTA
1.70
21
Sodio en meq/lt
Flamometria
1.50
34
Potasio en meq/It
Flamometria
0.26
10
Relación de adsorción de sodio %
Nomograma
1 20
Porcentaje de sodio intercambiable %
Nomograma
0 50
Cloruros en meq/It
Mhor-Argentome
0.99
35
Sulfatos en meq/It
Calculado
1.24
60
Carbonatos en meq/It
Warder- Fonolfta_
0.00
Bicarbonatos en meq/It
War-anar. de met_
1 77
CO3 + HCO3 en meq/It
Calculado
1.77
Carbonato de sodio residual en meq/lt
Calculado
0.00
Colorimetría
0.00
DETERMINACIONES PH °
°
Cationes totales en ppm Cationes en meq/lt
Aniones totales en meq/It
Boro ppm Clasificación del agua con fines de riego
C2-S1
108
Factores Socioeconómicos . Recursos financieros suficientes .
Profesionales y técnicos capacitados
Orientación. Aprovechar al máximo el tiempo horario de luz solar diurna durante el año.
23° 27´
20° 43´ N - 103° 23´ W Guadalajara, Jal.
Clases y tipos de Invernaderos.
Los factores ambientales las condiciones financieras, y los elementos técnicos son los que determinan si es posible instalar algún tipo específico de invernadero. El ambiente a reproducir dentro del mismo es el que interesa para fines del establecimiento de los cultivos.
Esquema de transmisión y reflexión de la radiación solar directa en e periodo otoño-invierno (hemisferio norte)
PARED HUMEDA
EXTRACTORES
CANALÓN
Elementos constructivos Distribución y orden de las partes importantes de un invernadero. Los elementos constructivos de un invernadero son los siguientes: •
La estructura, que resiste las cargas y las trasmite a los cimientos.
•
Los cimientos, que soportan y dan estabilidad al edificio.
Dimensionamiento de un invernadero tipo <>
Acciones externas a las que esta sometido un sistema estructural de invernadero. Los diferentes tipos de acciones que actúan sobre un invernadero se pueden clasificar de la siguiente manera: • Carga muerta: peso especifico de los materiales de la
estructura (secciones tubulares, plásticos tornillos, etc.)
(7,2 k/m2),
grapas,
• Carga viva: peso referente a la carga de cultivo (hortalizas)
y a algunos equipos, así como en ocasiones, las cargas debidas a granizo o nieve. • Viento: carga producida por efectos de viento sobre la
estructura del invernadero y que se traduce en empujes y succiones sobre toda la estructura.
Se tienen 2 áreas de acción del viento sobre la estructura:
a) Barlovento.- es aquella sección de la estructura en donde el viento incide y produce efectos de empuje (presiones). b) Sotavento.- es aquella parte del invernadero opuesta al barlovento y en donde el efecto del viento produce succiones.
Barlovento Sotavento (succión)
(empuje)
Componentes estructurales de un invernadero. Los elementos estructurales son las partes integrantes del sistema o conjunto de un invernadero. Existen dos tipos básicos de estructuras: • Estructuras Rígidas. presentan resistencia a los ataques del viento. •Estructuras Aerodinámicas. presentan una mayor capacidad para desplazar el aire.
Los elementos o partes de un invernadero son: • La estructura. • Las cubiertas. • El área de crecimiento de cultivos. • El sistema de riego y drenaje. • El sistema de ventilación y aireación. • El sistema de calentamiento y enfriamiento. • El sistema de iluminación. • Los sistemas mecánicos y de automatización.
Una nave de invernadero consta de los siguientes elementos estructurales: •
Cimentación.
•
Columnas.
• •
Arcos. Largueros.
•
Puertas y ventilas.
•
Canalones.
•
Tensores y diagonales perimetrales.
•
Cubiertas.
Cargas que soportan las estructuras para su cálculo. Para el cálculo de la estructura de un invernadero hay que tener en cuenta una serie de cargas que en unos casos son permanentes y en otros accidentales. En el caso de cargas permanentes hay que considerar: •
El propio peso de la estructura.
•
El peso de los materiales de cubierta.
•
El peso de los aparatos de control climático, que se van a apoyar en la estructura.
•
El peso del cultivo que se vaya a sujetar en la estructura.
•
Tuberías de riego, si se apoyan en la estructura.
En las cargas accidentales interviene: •
Peso de la nieve.
•
Peso de la fuerza del viento.
Materiales empleados en las estructuras. 1. Anclas para cimentación, columnas, arcos, flechas, largueros y refuerzos: 2. Perfil tubular cuadrado o redondo de acero galvanizado a base de una capa G-90 por ambas caras. Metalizado a base de Zinc en la costura de la soldadura (1”, 11/4”, 11/2”, 2”, 21/2”,3”…)
3. Capiteles. 4. Canalones y perfil sujetador Polygrap. Lámina de acero galvanizado a base de una capa G-90 por ambas caras, varios calibres. 5. Cable. De acero galvanizado capa G-90, varias medidas. 6. Alambres. De acero bajo carbón galvanizado varios calibres.
7. Resorte sujetador. De acero alto carbón galvanizado. 8. Tornillería. Galvanizada alta resistencia G-5 varias medidas. 9. Cubiertas. Polietileno cal. 720 tratado contra rayos ultravioleta UV II, diferentes porcentajes de sombra y color.
CAPITEL
EQUIPO DE CALEFACCIÓN
EQUIPO DE VENTILACIÓN
Detalle del canalón y capitel
9. Cimentación. Para la cimentación de invernaderos, se utilizan regularmente 3 tipos:
Anclas
Columnas directas
Barrenanclas
TIPO DE SUELO
MEDIDAS DE LA CIMENTACIÓN
Arenoso
0.70 M (diámetro) X 0.8 M (Profundo)
Franco
0.60 M (diámetro) X 0.7 M (Profundo)
Arcilloso
0.55 M (diámetro) X 0.65 M (Profundo)
Mezclas de concreto según su utilización CEMENTO
ARENA
GRAVA
Kilos de cemento por m3 de concreto
1
1.5
3
400
1
2
3
350 hormigones
1
1
2
2.5
4
5
300 armados
DESCRIPCIÓN Placas armadas Pavimentos de mucha resistencia Piezas especiales armadas Vigas y pilares Canalizaciones, muros armados, zapatas de pilares, pies derechos
250
Muros de contención, presas, muros laterales de acequias
1
3
6
200
Zócalos, soleras de acequias, soleras de edificios, muros
1
4
8
150
Cimentaciones ordinarias
1
6
12
100
Rellenos
Anclaje. Los tipos de anclaje considerados para sujeción y refuerzo de invernaderos se pueden resumir en dos aspectos: •
Para estabilizar estructuralmente un invernadero cuando éste sufre la combinación de cargas de servicio y viento.
•
Para conseguir soporte de cargas internas, generalmente de tutoreo y/o de sujeción y refuerzo de arcos, según sea el caso.
La ventilación en un invernadero. Ventilación natural o pasiva Ventilación mecánica o forzada
Ventilación mecánica o forzada
DESPLAZAMIENTO DE LAS TEMPERATURAS EN UN INVERNADERO CON VENTILACIÓN NATURAL
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Radiación solar Reflexión Absorción Flujo de calor hacia el suelo Flujo horizontal de calor Flujo de calor hacia el aire Ventilación e intercambio de calor 8. Radiación del suelo 9. Radiación de cubierta 10. Evapotranspiración
BALANCE DE RADIACIÓN Y ENERGÍA EN UN INVERNADERO
Tipos de ventanas. 1. Permiten la renovación del aire dentro del mismo y además tienen la función de disminuir o aumentar los niveles de temperatura y humedad relativa en su interior. 2. Según su ubicación existen dos tipos: colocadas en la parte superior se nombran cenitales, y tienen como finalidad expulsar el aire caliente que tiende a concentrarse en la parte central alta de la nave. 3. Colocadas en los muros laterales de la nave, se nombran cortinas, siendo su principal función la de admitir y expulsar corrientes de aire, según su orientación. 4. La apertura y cierre tanto de ventilas cenitales como de cortinas perimetrales laterales se logra mediante el uso de malacates o winches manuales y poleas, o por medio de mecanización de motorreductores y racks con piñón, o brazos giratorios telescópicos.
Sistema de ventilación natural (pasiva) . El valor óptimo del área de ventilación (superficie de ventanas) está comprendido entre el 25 y el 33% con malla antinsecto y de 15 al 20% sin malla de la superficie del invernadero. Además, es conveniente que la superficie de aberturas cenitales del 15 al 25% de la superficie total, para así facilitar la renovación del aire por efecto chimenea cuando la velocidad del viento es pequeña.
Salida aire caliente
EFECTO VENTURI (succión)
Dirección del viento dominante
Diseño del cultivo impidiendo el paso del viento a través del invernadero
Diseño del cultivo permitiendo el paso del viento a través del invernadero
• Los valores óptimos de velocidad del aire en un invernadero son del
orden de 0.5 a 0.7 m/s. • El uso de ventiladores dentro del invernadero que remuevan el aire a
razón de 0.01 m 3/s por cada metro cuadrado. • Una buena ventilación se estima en 40-60 (renovaciones/hora) • A través del suelo: Como consecuencia del efecto invernadero,
también se produce un aumento de la temperatura del suelo.
Predicción de la temperatura en un invernadero con cultivo plenamente desarrollado para diferentes sistemas de climatización (ventilación, humidificación y sombreo)
Malla antiáfidos Malla antinsectos
Hilos por pulgada cuadrada
Hilos por centímetro cuadrado
(40-40) (50-25) (40-25) (25-25)
(16-16) (20-10) (16-10) (10-10)
Medidas Mts. Desde 1.15 - 3.60 X 100 Desde 1.20 – 3.70 X 100
Velocidad de viento recomendada para diferentes tipos de malla en función del insecto al cual se pretende evitar la entrada.
Insecto Minador Mosca blanca Afidos Trips
Tamaño de poros micras mesh 640 40 462 52 340 78 192 132
Velocidad recomendada m/s 1.5 1.3 1.2 0.5
25 x 25 / 10 x 10
40 x 25 / 16 x 10
MALLAS ANTIAFIDOS MALLAS ANTINSECTOS
40 x 40 / 16 x 16
Refrigeración por evaporación de agua Nebulización fina (Fog System). Consiste en distribuir en el aire un gran número de partículas de agua líquida de tamaño próximo a 10 micras. Debido al escaso tamaño de las partículas, su velocidad de caída es muy pequeña, por lo que permanecen suspendidas en el aire del invernadero el tiempo suficiente para evaporarse sin llegar a mojar a los cultivos.
Normalmente los difusores o boquillas tienen un caudal de 4 l/h y se colocan c/u cada 2025 metros cuadrados. El control del sistema se hace a través de una electro-válvula accionada por un humidistato.
Calefacción dentro del invernadero. Sistemas de calefacción. El calor cedido por la calefacción puede ser aportado al invernadero por convección o conducción. Por convección al calentar el aire del invernadero y por conducción si se localiza la distribución del calor a nivel del cultivo.
Los sistemas de calefacción aérea o de convección más utilizados se pueden clasificar en: •
Tuberías de agua caliente
•
Generadores de aire caliente
•
Generadores y distribución del aire en mangas de polietileno.
Las tuberías de agua caliente son costosas y su uso se limita, generalmente, al cultivo de plantas ornamentales. Se debe disponer de caldera, quemador, depósito de combustible, tuberías, bombas, sistemas de automatización y accesorios.
Los generadores de aire caliente permite dos posibilidades:
El aire caliente pasa directamente del generador al interior del invernadero, donde se difunden por convección mientras que los gases de combustión se eliminan a través de una chimenea. El aire caliente mezclado con los gases de descarga, se lo hace circular en el invernadero y luego se eliminan a través de tuberías especiales que lo descargan al exterior.
Cubiertas para invernadero
Constante solar Radiación reflejada por el agua, el hielo de las nubes y por el polvo (se pierde) 25% 100%
Radiación absorbida por La atmósfera 15%
Radiación difundida Por la atmósfera Hacia el espacio 7% A T M Ó S F E R A
Radiación absorbida por las nubes 1%
Radiación reflejada Por el suelo 5% (se pierde)
Radiación directa 24%
Radiación difusa 13%
SUPERFICIE TERRESTRE
Radiación difundida por la atmósfera hacia el suelo 10%
Importancia de la luz Radiación fotosintéticamente activa (PAR) El espectro electromagnético abarca longitudes de onda que van de menos de 10-12 a más de 15 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). Radiación del espectro electromagnético Región
Tamaño de la onda (Angstroms)
Tamaño de la onda (centímetros)
Frecuencia (Hz)
Energía (eV)
Radio
109
> 10
< 3 x 109
< 10-5
Microndas
109 - 106
10 - 0.01
3 x 109 - 3 x 1012
10-5 - 0.01
Infrarojo
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
Ultravioleta
4000 - 10
4 x 10-5 - 10-7
7.5 x 1014 - 3 x 1017
3 - 103
Rayos X
10 - 0.1
10-7 - 10-9
3 x 1017 - 3 x 1019
103 - 105
Rayos Gamma
< 0.1
< 10-9
> 3 x 1019
> 105
666 nm
Nanómetro
Mil millonésima parte de un metro, o millonésima parte de un milímetro.
Cantidad de radiación que llega a la superficie terrestre en función a la altura del sol latitud 20-30 N °
Radiaciones nm Ultravioleta 380 380 visible 760 760 infrarojos Visible Violeta 380/430 Azul 430/490 Verde 490/570 Amarillo 570/600 Rojo 620/760
0 31.2% 68.8% 100%
Altura del sol 10o 30o 1% 2.7% 41% 43.7% 58% 54.6% 100% 100%
50o 3.2% 39.9% 52.3% 100%
90o 4.7% 45.3% 50% 100%
0 0 1.7% 4.1% 25.4%
0.8% 4.6% 5.9% 10.0% 19.7%
4.5% 8.2% 9.2% 9.7% 12.2%
5.4% 9.0% 9.2% 10.5% 11.5%
5o
3.8% 7.8% 8.8% 9.8% 13.8%
INTENCIDAD DE LA LUZ 20º 40' 34.52" N 103º 20' 48.94" O
COORDENADAS GEOGRÁFICAS DE GUADALAJARA, JALISCO, MÉXICO
Hemisferio norte
0° z u l
20°
a l e d d a d i c n e t n I
40° 60°
E F
M A M J
J
A S O N D
Propiedades de las cubiertas para invernaderos. 1. Ópticas: transparencia transmisión, absorción, reflexión, difusión. 2. Propiedades térmicas: emisividad, transmisividad (opacidad).
3.
Propiedades físicas: deformación, rotura).
peso,
espesor,
resistencia
(rasgado,
Unidades Las unidades de medida serán milímetros generalmente utilizados para vidrio y plásticos rígidos y micrones o galgas para los filmes, 100 equivalen a 400 galgas (aprox.) (0.1016 mm = 101.06 ). En filmes el espesor recomendado para proteger el cultivo en las bajas temperaturas es de 200 - 800 galgas (50 – 200 ) . 0.0254 mm = 100 galgas = 0.001 pulgadas 152.4 = calibre 600 galgas = 0.1524 mm 203.2 = calibre 800 galgas = 0.2032 mm El término UV que aparece en la nomeclatura de los plásticos para invernadero se refiere al aditivo de protección de rayos ultravioleta .
Dimensiones y peso de película tricapa para invernaderos (LTD) Ancho mts.
Micrones
2.00 2.50 3.60 3.60 4.20 4.20 7.20 7.20 8.00 8.00 8.00 9.00 12.00
100 150 100 150 100 150 100 150 100 150 200 150 150
Largo mts.
Peso rollo/kg
k/m2
m2/k
100 100 100 100 100 100 50 50 50 50 50 50 50
18.40 23.00 33.12 49.68 38.64 57.96 33.12 49.68 36.80 55.20 73.60 62.10 82.80
0.092 0.092 0.092 0.138 0.092 0.138 0.092 0.138 0.092 0.138 0.184 0.138 0.138
10.86 16.30 10.84 10.84 10.84 10.84 21.73 21.73 21.73 21.73 21.73 21.73 21.73
Plásticos utilizados en agricultura Abreviatura
Nombre
PEBD
Polietileno de baja densidad
PEBDL
Polietileno de baja densidad lineal
EVA PEAD PVC
Etileno vinil acetato Polietileno de alta densidad Polivinilo clorado
PP
Polipropileno
PC
Policarbonato
PMMA
Polimetilo metacrilato
Tipos de envejecimiento del plástico. 1. Envejecimiento Físico. El seguimiento de la degradación física de los materiales se puede realizar regularmente por una simple observación que revele la aparición de desgarraduras en láminas plásticas y mallas de sombreo, desprendimiento de la capa de aluminio en pantallas térmicas, fractura de la muestra en materiales rígidos, etc. 2. Envejecimiento Radiométrico. Un procedimiento sencillo para determinar los cambios en la transmisión de luz de un material, debidos a la acción de los rayos solares (ultra violeta) por degradación de los aditivos.
Materiales para cubierta de invernaderos 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
El objetivo buscado con las cubiertas plásticas, es que transmitan las longitudes de onda entre 300 y 3,000 nm (radiación solar directa) y que sean opacos a las radiaciones de mayor longitud de onda (IR lejana emitida por el suelo y las plantas, a la cual la atmósfera es transparente). Dada la amplia gama de materiales existentes se clasifican en dos grupos: rígidos y flexibles
Polietileno Es el material plástico más extendido, debido a su costo por unidad de superficie, 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
Baja densidad < 930 k/m3 Media densidad 930-940 k/m3 Alta densidad >940 k/m3
Efectos específicos de algunas cubiertas de polietileno • Efecto antigoteo • Fotoselectividad • Dispersión de la luz
Copolímero de Etileno y Acetato de Vinilo (EVA) Sintetizado por calentamiento suave de etileno y AV (acetato de vinilo) 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 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.
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.
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 416 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.
Eficacia fotosintética de algunos materiales PELÍCULA PE 0.07 mm
EFICACIA FOTOSINTÉTICA % 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
Sujección de la película al invernadero Tipo Poly-grap PERFIL Lámina de acero Fb = 2,200 kg/cm 2 (31,200 psi) calibre 22 galvanizado 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.
Manejo y mantenimiento de los plásticos en invernaderos
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 contin uación se recogen un a serie de recom endacion es y co ns ejos útiles qu e pued en ayud ar a alargar la vid a de los plástic os :
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.
Colocación de la cubierta plástica
C. DURANTE EL CULTIVO. •
Si se realiza desinfección del suelo, se recomienda usar técnicas de solarización antes de la instalación de la nueva cubierta.
•
Realizar los tratamientos necesarios y ventilar el invernadero de forma apropiada para evitar que los productos fitosanitarios se fijen en el plástico.
•
Para la eliminación de encalados se recomienda el empleo de agua a presión y no emplear ácidos.
•
Traslado de los plásticos deteriorados a los centros de acopio apropiados.
Modificación de los factores ambientales Es necesario aclarar, que con el término invernadero, englobamos un conjunto muy amplio de sistemas. En general los invernaderos logran: 1. Modificar la radiación 2. Aumentar la temperatura diurna 3. Aumentar la temperatura nocturna 4. Aumentar la amplitud térmica 5. Modificar la concentración de dióxido de carbono. 6. Modificar la humedad relativa 7. Aumentar el tiempo diario de hoja mojada 8. Disminuir la acción directa del viento. 9. Anular la incidencia de las lluvias. 10. Modificar el comportamiento de insectos y hongos.
Definiendo la complejidad en el manejo de los factores de producción
cultivo
Apertura estomática
Transpiración
cultivo Temperatura del tejido
Respiración
Fotosíntesis
Diferencia en la presión de vapor
Humedad relativa
Temperatura del aire
Abastecimiento nutricional
Transpiración
cultivo Temperatura foliar
Apertura estomática
Abastecimiento de agua
Respiración Fotosíntesis
Radiación térmica
niveles de CO2 Condiciones de luz
fertilización
Sistema de nebulización Diferencia en la presión de vapor
ventilación
Humedad relativa
Temperatura del aire
Sistema de calentamiento
Abastecimiento nutricional
Transpiración
cultivo Temperatura foliar
Apertura estomática
Abastecimiento de agua
Respiración Fotosíntesis
Radiación térmica
Protección térmica
irrigación
niveles de CO2 Condiciones de luz
sombreado
Enriquecimiento de CO2
Luz artificial
fertilización
Sistema de nebulización Diferencia en la presión de vapor
ventilación Humedad
Transpiración
relativa
cultivo
Temperatura del aire
Sistema de calentamiento
Abastecimiento nutricional
Temperatura foliar
Apertura estomática
irrigación
Abastecimiento de agua
Respiración Fotosíntesis
Radiación térmica
Protección térmica
niveles de CO2
Enriquecimiento de CO2
Condiciones de luz
Luz artificial sombreado
Factores ambientales sujetos a modificar
•
Radiación
•
Temperatura
•
Humedad
•
CO2
Influencia de la duración del día sobre determinados cultivos DIA LARGO
DIA CORTO
INDIFERETES
Espinaca
Fresón
Tomate
Lechuga
Crisantemo
Pimiento
Ráb an o
Freesia
J u d ía
Co l-r áb an o
Cosmos
Guisante
Escarola
Bougainvillea
Melón
Borraja
Gardenia
Cal ab ac ín
Berenjena
Kalanchoe
San d ía
Col-china
Tagetes
Pepino
Remolacha
Zinnia
Es p árra g o
Papa
Crassula
Pelargonium
Gladiolo
Cactus
Ciclamen
Petunia
Tu lip án
Dianthus
Aster
Jacinto
Clavel
Calé n d u la
Poinsetia
Rosal
Lilium
Pr ím u las
Lathyrus Dalia Margarita
anemómetro
Piranómetro mV por kW/m2
pluviómetro barómetro
TEMPERATURA
La temperatura regula las funciones vitales de las plantas. Cada especie vegetal, en cada momento de su ciclo biológico, necesita de una temperatura óptima para su desarrollo normal.
Temperaturas nocturnas promedio en invernadero para cultivo y crecimiento de algunas especies ornamentales ESPECIE
TEMPERATURAS NOCTURNAS C
COMENTARIOS
°
Aster
10-12
Días largos durante las fases tempranas de crecimiento
Azalea
15-18
Crecimiento vegetativo y forzado específico son requeridos para el inicio de la floración y desarrollo
Caléndula
4-7
Crisantemo
16 (flor de corte) 17-18 (maceta)
Cyclamen
Iris
15-18 12 10-11
Temperaturas durante el inicio de la floración especialmente críticas para la floración uniforme, cultivos clasificados en base a la temperatura de desarrollo. Germinación Desarrollo de semilla Crecimiento y floración
7-10 (forzado)
Temperatura de forzado 12-14°C para 10/11 bulbos; 10-11 °C para 9/10 bulbos
Nochebuena
18.5 15-16
Crecimiento vegetativo Fotoperiodo requiere cambio con la temperatura; el desarrollo de brácteas tiene influencia en la temperatura
Rosa
15-16
Propiedades de una pantalla térmica 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
UNIVERSIDAD DE GUADALAJARA
Humedad
La humedad es el vapor de agua en la atmósfera en un momento dado; esta cantidad experimenta aumentos y disminuciones. El porcentaje de agua contenida en el aire depende de la temperatura de ese aire (humedad relativa).
Humedad
La humedad relativa óptima depende de cada cultivo y del momento de su ciclo biológico. El rango general óptimo está entre 50% y 70% de h.r. Afecta desarrollo vegetativo (transpiración, turgencia), fecundación, enfermedades, transporte de minerales (Calcio).
Temperatura ambiente Punto de saturación de vapor de agua Grs./vapor de agua/m3
-10 ºC
0 ºC
10 ºC
20 ºC
30 ºC
2,40
4,84
9,33
17,12
39,04
Por ejemplo: Si la temperatura ambiente es de 20 ºC y tenemos una HR del 70 %, esto quiere decir que tenemos: (17,12 x 70)/100=11,98 gramos de vapor de agua/metro cúbico de aire.
Temperaturas internas y humedad relativa a nivel superficie de 4 tipos de cubiertas de invernadero, con una temperatura en el aire de 15.5 C °
Temperatura externa °C
INVERNADERO 1
INVERNADERO 2
INVERNADERO 3
INVERNADERO 4
Temp.
HR%
Temp.
HR%
Temp.
HR%
Temp.
HR%
8.3
11.1
72
13.3
86
13.8
89
14.4
92
-2.7
3.8
45
10.0
69
11.1
74
12.2
81
-13
-3.3
26
6.1
53
8.3
61
10.5
72
-22
-8.8
20
3.3
42
6.1
53
8.8
65
Sistemas de construcción INVERNADERO 1 cubierta sencilla INVERNADERO 2 cubierta sencilla con malla térmica INVERNADERO 3 cubierta doble INVERNADERO 4 cubierta doble con malla térmica
Dióxido de carbono (CO2) El CO2 es el nutriente más importante de los cultivos, puesto que contiene aproximadamente un 44 % de carbono y una cantidad similar de oxígeno. El aire es la única fuente de CO2 para las plantas y su contenido no excede el 0,03 % (300 ppm). Para producir 10 gramos de materia seca por metro cuadrado por día, el cultivo de tomate consume 2 litros de CO 2, lo que corresponde aproximadamente con el resultado de la combustión de 0,03 de metros cúbicos de gas natural (aproximadamente 30 metros cúbicos de gas y 1.000 metros cuadrados de cultivos).
BENEFICIOS DE LA FERTILIZACIÓN CARBÓNICA •
Incrementa la producción y el rendimiento de las cosechas.
•
Permite adelantar la época de recolección (precocidad de los cultivos).
•
Mejora la calidad de frutos y flores (densidad por planta,coloración, tamaño, etc).
•
Facilita el esponjado de terrenos compactos, lo que supone mayor aporte de Oxígeno y desarrollo del sistema radicular.
•
Acidifica el suelo, optimizando la asimilación de nutrientes y la actividad metabólica.
•
Permite siembras tardías sin retraso de las cosechas.
•
Aumenta la resistencia a plagas y enfermedades, reduciendo gastos en agroquímicos (mejora medioambiental)
•
Evita incrustaciones en los goteros, reduciendo costes de mantenimiento.
•
Mejora la rentabilidad y el valor añadido de los productos con una inversión mínima.
Fertilización carbónica. Sistemas de enriquecimiento con CO 2 Ventajas. Un aporte de CO2 hasta llegar a las 1,500 o 2,000 PPM pueden incrementar el crecimiento hasta 6 veces en comparación con plantas que se encuentran a los niveles normales de CO2.
Métodos • • • • • • •
Ventilación. Utilización gases de combustión de la instalación de calefacción. Uso de generadores de CO 2. Inyección de CO2 almacenado en cilindros. Convertidores de hielo seco. Descomposición de la materia orgánica. Fermentación de azúcares.
Enriquecimiento de bióxido de carbono en instalaciones pequeñas (fermentación) C12H22O11 + H2O Azúcar
levadura
Agua
Para un invernadero de 20 m 3 de volumen y 1,000 ppm de CO 2 24 Kgs. de azúcar (sucia o de barrido) (450 g/día/45 días) 500 g levadura de cerveza 20 g de nutriente de levadura Recipiente de 70 a 80 litros
4CO2 +
4CH3CH2OH
bióxido de carbono
Alcohol
Cabezal de riego
Anexos CARACTERÍSTICAS DE TUBO DE HIERRO NEGRO Diámetro interior pulgadas
Diámetro interior
Diámetro exterior
Peso por metro
mm
mm
kilo
1/8 1 /4 3/8 ½ ¾ 1 11/4 11 /2 1¾ 2
6 8 12 15 19 26 34 40 44 51
10 13 17 21 26 33 41 48 52 59
0,398 0,595 0,847 1,220 1,648 2,390 3,354 4,374 4,906 5,941
Nota: Estos tubos se designan siempre por sus diámetros interiores.
CARACTERÍSTICAS DE TUBO DE HIERRO GALVANIZADO Diámetro interior pulgadas
Diámetro interior mm
Diámetro exterior mm
Peso por metro kilo
¼ 3/8 ½ ¾ 1 1,1/4 1,1/2 1,3/4 2
8,8 12 15 19 26 34 40 44 51
10 17 21 26 33 41 48 52 59
0,600 0,893 1,260 1,730 2,510 3,552 4,593 5,151 6,210
Nota: Estos tubos se designan siempre por sus diámetros interiores.
PESO DE METRO LINEAL, EN KILOS, DE HIERRO CUADRADO Y REDONDO mm
CUADRADO
REDONDO
mm
CUADRADO
REDONDO
5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
0,20 0,28 0,39 0,50 0,64 0,79 0,95 1,13 1,33 1,54 1,77
0,15 0,22 0,30 0,39 0,50 0,62 0,75 0,89 1,04 1,21 1,39
16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
2,01 2,27 2,54 2,83 3,14 3,46 3,80 4,15 4,52 4,91 5,31
1,58 1,78 2,00 2,23 2,47 2,72 2,98 3,26 3,55 3,85 4,17
EMPRESAS VENDEDORAS DE ACERO Empresa Teléfono • Centro Servicio 31-34-32-00 Placa y Lamina 31-34-32-18 • Aceros Ocotlán 38-12-62-77 38-10-23-93 • Aceros Murillo 36-82-00-78 36-45-51-49 36-45-52-75 • Aceros Forza 31-45-00-19 31-45-00-04 Aceros Guadalajara • Aceros Corey •
•
C.A.O.S.A
36-75-58-81 38-10-44-44 38-12-54-00 36-45-81-60 36-45-51-25
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