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Idoneidad de la estructura para calentar y conservar el calor

por Redacción

Gabriel Dorantes Saavedra

Temperaturas excesivamente elevadas al interior del invernadero pueden producir alteraciones e irregularidades en los cultivos; con el fin de minimizarlos, es necesario reducir los aportes de energía y eliminar los excesos, por ejemplo retirando sistemas artificiales de calefacción y limitar la radiación solar mediante el sombreo interior o exterior de la estructura de invernadero.

La ventilación natural o forzada puede ser un gran auxiliar para reducir la temperatura dentro del invernadero y puede ser tan simple como realizarse a través de puertas y ventanas. La renovación del aire permite evacuar calor en exceso y reducir la temperatura del aire, modificar la humedad atmosférica, evacuando el aire interior enriquecido de vapor de agua por la transpiración de las plantas y modificar la composición gaseosa de la atmósfera en especial del CO2. La ventilación lateral es muy importante en invernaderos pequeños; son efectivas incluso respecto de las cenitales en la hora de renovar el aire, en invernaderos grandes –anchos superiores a 35 m– es la ventilación cenital la que predomina. Se recomienda que el área de las ventanas sea 15 al 20% en túneles y 25 a 33% en invernaderos.

Un hecho bien entendido es que un invernadero provee condiciones climáticas distintas al clima natural del sitio donde se encuentra y da origen a un clima derivado o espontáneo dependiente básicamente de aquel pero también del invernadero en sí, del material de cobertura, de las condiciones de renovación del aire, de la forma dimensiones y orientación del invernadero, de la cubierta vegetal presente y de las posibilidades de evaporación del suelo y de la cubierta Las propiedades ópticas y térmicas de los materiales de cobertura han de poseer las siguientes características: máxima transparencia a la radiación solar visible e infrarroja media, comprendida entre los 380 a 2 500 msnm. Durante el día, la radiación solar atraviesa la cubierta y es absorbida por las plantas y el suelo, el aire del invernadero se calienta, al estar confinado y no renovarse con aire fresco del exterior. Asimismo, una opacidad máxima a la radiación térmica infrarroja (TIR) de longitud de onda larga –2500 a 2600 msnm– emitida por el suelo, la cubierta vegetal y por el material que constituye la estructura del invernadero, así mismo los materiales de cobertura deben poseer una débil emisividad.

La conjugación de ambas características origina el denominado «efecto invernadero o estufa». La intensidad de este fenómeno depende de la capacidad del invernadero para calentarse durante las horas de sol y de «guardar» el calor interno durante la noche. Es preciso indicar que la intensidad antes mencionada está también en relación con las características constructivas del invernadero: forma, volumen por unidad de superficie, orientación, naturaleza de la estructura, así como de las características de fijación de los materiales de cubierta.

De noche, la diferencia de temperatura con el exterior es el resultado de un balance complejo en el que influyen, sobre todo las características climáticas del lugar: temperaturas interior y exterior, temperatura del cielo, los intercambios de aire entre el invernadero y el exterior. El efecto invernadero influye notablemente en las plantas, pues al aumentar la temperatura el calor interno en la planta aumenta; la planta controla su temperatura con la transpiración. Se admite que la reacción de fotosíntesis crece con la intensidad luminosa hasta alcanzar un valor máximo que depende de la planta y del contenido de CO2 del aire; desde ese momento la asimilación de CO2 de la planta es máxima y así el crecimiento de esta.

Efecto de la intensidad y duración luminosa sobre el crecimiento de la planta

El valor máximo de intensidad luminosa varía según el cultivo entre 40 y 200 W/m². Si se supera dicho límite, la planta pierde su equilibrio en agua, o sea no está más en condiciones de absorber del terreno; aún con buen riego, toda el agua que ella debería evaporar para controlar la temperatura de las hojas. Cuando la planta llega a esta situación, cierra sus estomas limitando u parando completamente la absorción de CO2.

Además de la intensidad luminosa, la duración de la exposición luminosa de la planta influye sobre su crecimiento. La elección del material de cobertura es muy importante en un invernadero por los problemas señalados, de no ser así se cometerían muchos errores, sobre todo en el invierno, donde durante las primeras horas se produce el fenómeno de la inversión térmica, es decir la temperatura del interior del invernadero está por debajo de la temperatura exterior.

La fracción de radiación solar global transmitida dentro de un invernadero es determinante en el crecimiento de las plantas dentro del invernadero y depende fundamentalmente entre otros factores de las condiciones climáticas: nubosidad (limita la radiación directa, difusa), posición del sol en el cielo, de la geometría de la cubierta del invernadero, orientación, del material de cerramiento, estructura, envejecimiento de la cobertura, etc. La transmisividad a la radiación solar directa variará en función del ángulo de incidencia, que forman el rayo solar y la perpendicular a la cubierta del invernadero. En cuanto a la radiación difusa –proveniente de toda la bóveda celeste– está muy poco influenciada por la geometría de la cubierta del invernadero. La primera alteración que genera un invernadero sobre los parámetros climáticos es la reducción de la radiación solar porque la transmisividad disminuye por los factores señalados líneas arriba.

La reducción de calor se consigue principalmente, reduciendo las superficies de intercambio calórico y las pérdidas por unidad de superficie, utilizando dispositivos de aislamiento y empleando cortavientos. El balance energético de un invernadero permite buscar formas para reducir dichas pérdidas, en las estaciones de otoño e invierno, cuanto más grande sea el salto térmico ΔT= Ti – Te, mayores serán las pérdidas. Así por ejemplo para reducir las pérdidas por unidad de superficie, en particular las pérdidas por radiación, se emplean pantallas anti rradiativas por sobre los cultivos o encima de la cubierta, se deberá usar pantallas poco permeables a la radiación infrarroja larga: telas, arpilleras o polietileno térmico, desplegadas durante las noches frías. En otros casos se emplean dobles cubiertas del mismo material de cubierta, dejando entre ambas un volumen de aire que sirve como aislante, se deberá evaluar en cada caso la reducción de la transmisividad de la luz. En otros casos se usan dobles cubiertas infladas, todos estos sistemas deberán ser versátiles de fácil manejo y sobre todo se deberá evaluar los costos y beneficios de las innovaciones. En la mayoría de las aplicaciones están pantallas sólo se usan de noche.

Las pérdidas con conducción-convección se disminuyen minimizando los efectos del viento exterior, protegiendo el invernadero por cortavientos, mejorando la estanqueidad, sellando puertas, ventanas y la fijación adecuada de los plásticos. Otra forma de evitar estás pérdidas es la de reducir el área de la cubierta plástica en las paredes perimetrales y mejorando la captación de la energía solar orientando el invernadero hacia el N en nuestra latitud como si se tratara de un colector solar. Una aplicación interesante son los invernaderos desarrollados en la China para zonas frías, el aislamiento de la pared orientada al norte y el uso de una especie de estera que se coloca de noche sobre la cubierta del invernadero, son efectivas para reducir las pérdidas de calor en el período nocturno.

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