Invernaderos: Estructuras que Encierran un Microclima

Los enigmas de la vida vegetal han sido descubiertos por el hombre. En la actualidad, la tecnología no sólo está a favor de la comodidad y el confort, sino también de otras formas de existencia.

Por Marco Antonio Romero

Ha sido la conjunción de la ventilación y la calefacción, los que ha dado origen a las condiciones climáticas perfectas que necesitan las plantas y frutos. Ejemplos de estas aplicaciones son los invernaderos.

Estas estructuras traslucidas que guardan en su interior un ambiente fresco, generan un microclima, el cual proporciona las características indispensables para que las plantas puedan dar cuenta de su belleza, calidad y rendimiento.
Todo tipo de plantas pueden cultivarse gracias a estos espacios que la tecnología ha diseñado. Su carácter vanguardista ofrece la posibilidad de obtener más de un ciclo de cultivo al año, además del mejoramiento gradual de los sistemas de riego y climatización, que se reflejan posteriormente en excelentes rendimientos y calidad del producto final.

En los últimos años, los agricultores han iniciado la instalación de radiómetros que indican el grado de luminosidad en el interior de un invernadero. Además, han instalado equipos sofisticados de calefacción, así como artefactos que permiten automatizar los orificios de ventilación. Todo con la finalidad de garantizar más y mejores plantas y frutos.

Control del clima en invernaderos
El desarrollo de los cultivos en sus diferentes fases de crecimiento está condicionado por cuatro factores ambientales o climáticos como son la temperatura, humedad relativa, luz y oxigeno. Estos factores son muy importantes para que las plantas puedan realizar sus funciones adecuadamente.

Temperatura. Este factor es el más influyente en el crecimiento y desarrollo de las plantas, ya que su temperatura óptima se encuentra entre los 10 y 20º centígrados. Por ello, este factor en el interior del invernadero deberá estar en función de la radiación solar y su misión será acumular calor durante las épocas invernales.

La humedad o cantidad de agua contenida en el aire es un factor climático que puede modificar el rendimiento final de los cultivos. Cuando esta es excesiva, las plantas reducen la transpiración y disminuyen su crecimiento, se producen la muerte de la flor. Pero si es muy baja, las plantas transpiran en exceso, pudiendo deshidratarse.

Para que la humedad se encuentre lo más cerca posible del óptimo, el agricultor debe ayudarse del higrómetro, y el exceso puede reducirse mediante la ventilación, aumento de la temperatura y evitando humedad en el suelo. La falta de humedad puede corregirse con riegos, llenando canalillas de agua, pulverizando el agua en el ambiente, o ventilado y sombreado.

Iluminación. Para mejorar la luz natural en los invernaderos se utilizan materiales de cubierta con buena transparencia, la orientación adecuada del invernadero, materiales que reduzcan el mínimo de sombras interiores, así como acolchados en el suelo con plástico blanco. Por el contrario, para reducir la luminosidad se blanquean las cubiertas, se colocan mallas de sombreo y acolchados de plástico negro.

Oxígeno. El enriquecimiento de la atmósfera del invernadero con CO2, es muy interesante en muchos cultivos, tanto en hortalizas como en flores. La concentración normal de oxígeno en la atmósfera es del 0,03%, por lo que las concentraciones superiores a este nivel resultan tóxicas para los cultivos.

Por la noche en un invernadero cerrado, antes de que se inicie la ventilación, la concentración de CO2 puede llegar a límites mínimos de 0,005-0,01%, ante lo cual, los vegetales llegar a no absorberlo y la fotosíntesis es nula.

En el caso que el invernadero esté cerrado durante todo el día, en épocas demasiado frías, esa concentración mínima sigue disminuyendo y los vegetales se encuentran en situación de extrema necesidad de oxígeno para poder realizar la fotosíntesis.

Climatización de invernaderos durante períodos fríos
Existen distintos sistemas para calentar y mantener la temperatura en el interior de un invernadero, entre ellos se encuentran los sistemas de calefacción por agua caliente y por aire caliente, donde el calor cedido puede ser aportado al invernadero por convección o por conducción. Por convección al calentar el aire del invernadero y por conducción se localiza la distribución del calor a nivel del cultivo.

Los sistemas de calefacción aérea o de convección más utilizados son tuberías aéreas de agua caliente, aerotermos, generadores de aire caliente o generadores del aire en mangas de polietileno.

Por otro lado, los sistemas de distribución de calor por conducción se basan en tuberías de agua caliente y las diferencias entre ellos se encuentran en la temperatura del agua y su localización, ya que éstas pueden estar en suelo a nivel de cultivo, en tuberías enterradas o banquetas.

Calefacción por agua caliente
La distribución del calor dentro del invernadero por el sistema de calefacción central por agua caliente se puede hacer por termofusión, es decir, con tubos de diámetro grande, que tendrán una ligera pendiente unidescendiente. O también por impulsión de bombas o aceleradores con tubería de diámetro menor y una temperatura en el agua de retorno ligeramente más elevada que en el caso anterior.

Por otra parte está el sistema de calefacción aérea tradicional que se basa en la circulación de agua caliente o vapor procedente de un foco calorífico, ya sea, caldera, bomba de calor, etc., que pasa por una red de tuberías.

También se puede contar con un sistema de calefacción del suelo, donde al estar el calor aplicado en la base, la temperatura del aire del invernadero es mucho más uniforme en comparación con la calefacción tradicional por tubo caliente colgado del techo.

Además para calentar el suelo se puede utilizar agua entre 30 y 40º C y por tanto es una forma de aplicación de energías alternativas como la geotérmica, calor residual industrial y solar a baja temperatura.

Calefacción por aire caliente
La calefacción por aire caliente consiste en hacer pasar aire a través de focos caloríficos e impulsarlo dentro de la atmósfera del invernadero a fin de elevar la temperatura de los invernaderos.

Cuando los generadores están colocados dentro del invernadero, los ventiladores aspiran el aire por una parte del aparato, donde se calienta y es expulsado directamente a la atmósfera de estos espacios. También puede distribuirse por medio de tubos de plástico perforado, que recorren en todas las direcciones el invernadero.

En caso de que el generador de calor esté en el exterior, el aire del invernadero es retornado al generador con la ayuda de termoaislantes, donde se calienta y es impulsado de nuevo por medio de otros conductos.

Normalmente el combustible empleado es gasoil o propano, y los equipos están dotados de un sistema eléctrico de encendido con accionamiento a través de un termostato.

Los sistemas de calefacción por aire caliente tienen la ventaja de una menor inversión económica y mayor versatilidad al poder usarse como sistema de ventilación, con el consiguiente beneficio para el control de enfermedades.

Pantallas térmicas
Se puede definir una pantalla como un elemento que extendido a modo de cubierta sobre los cultivos tiene como principal función ser capaz de variar el balance radiactivo desde el punto de vista fotosintético como calorífico.

El uso de pantallas térmicas consigue incrementos productivos de hasta un 30 por ciento, gracias a la capacidad de gestionar el calor recogido durante el día, esparcir y mantenerlo durante la noche.

Las pantallas también son útiles con doble cubierta para impedir el goteo directo de la concentración de agua sobre las plantas en épocas de excesiva humedad.

a) Protección exterior contra:

•El exceso de radiación con acción directa (UV) sobre las plantas, quemaduras.

•El exceso de temperatura.

•Viento y granizo.

b) Protección interior:

•Protección térmica, ahorro energético.

•Así las pantallas térmicas se pueden emplear para distintos fines: Exceso contra el enfriamiento convectivo del aire a través de la cubierta.

•Humedad ambiental y condensación.

Ejemplos prácticos
En la actualidad, internarse en una auténtica selva tropical puede estar a tan sólo a unos pasos, debido a que el uso de los invernaderos hace posible imitar este tipo de ambientes naturales.

Los elementos que intervienen para desarrollar estos espacios son el empleo de sistemas de climatización, iluminación y ventilación que proporcionan la humedad y temperatura óptimas para mantener la vida vegetal dentro de ellos.
Ejemplos de construcciones vanguardistas que ponen al alcance del hombre un extracto de típicas selvas mexicanas son los invernaderos “Faustino Miranda” y “Manuel Ruiz Oronoz”, ubicados en las instalaciones de Ciudad Universitaria, de la Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM.

Diseñados y construidos sobre hondonadas naturales de roca volcánica proveniente de la erupción del Xitle, el uso de estos invernaderos recae en la investigación sobre determinados grupos y colecciones de plantas, en la difusión de conocimientos y en la exhibición.

Climatización en períodos cálidos
Reducir la temperatura es uno de los mayores problemas para la horticultura protegida en climas cálidos, debido a que no es fácil enfriar o controlar la temperatura en el invernadero sin invertir grandes cantidades de dinero en instalaciones y equipo.

Pero esto no constituye un obstáculo en una sociedad que permanece siempre a la vanguardia, ya que muchas empresas especializadas en la producción y venta de plantas utilizan ciertos factores para reducir la temperatura en sus invernaderos y conseguir así productos finales de alta calidad.

Los cuatro factores fundamentales que permiten reducir la temperatura en invernaderos son la reducción de la radiación solar que llega al cultivo a través de técnicas de blanqueado o sombreado de las paredes de la construcción; así como la evapotranspiración del cultivo, la ventilación del invernadero y finalmente la refrigeración por evaporación de agua.

Reducción solar
El biólogo y maestro en Ciencias, Víctor Corona Nava Esparza, asegura que en los meses más cálidos del año, un invernadero de cristal recibe mayor intensidad luminosa, lo que otorga ciertos beneficios para el desarrollo de las plantas, “pero el exceso de luz las puede dañar hasta marchitarlas y provocar su muerte”.

Este elemento hace necesario utilizar técnicas de sombreo en los cristales del invernadero, por lo que “es recomendable el empleo de mallas, que evitan el daño de las plantas por exceso de luz”.

En el invernadero “Faustino Miranda”, espacio a cargo del también especialista en horticultura ornamental, estas técnicas de sombreo son poco utilizadas, debido a que la construcción posee “una cubierta de fibra de vidrio que actúa como filtro solar”, lo cual impide el paso directo del sol en las colecciones de plantas tropicales.

Sin embargo, para algunos invernaderos “es necesario emplear esta técnica de climatización” para conservar en buenas condiciones la producción, debido principalmente a su magnitud y características de algunas plantas.
El sombreo puede ser empleado de dos formas:

•Sistemas estáticos que una vez instalados sombrean al invernadero de una manera constante, sin posibilidad de regulación o control, para ello existen las técnicas de encalado y malla de sombreo.

•Sistemas dinámicos permiten el control más o menos perfecto de la radiación solar en función de las necesidades climáticas del invernadero, estás pueden ser cortinas móviles y riego de la cubierta.

Ventilación contra enfermedades
La ventilación consiste en la renovación del aire dentro de los invernaderos. Al renovarlo se actúa directamente sobre la temperatura, humedad y oxígeno que hay en el interior del invernadero. Ésta puede hacerse de una forma natural o forzada.

De acuerdo con la bióloga, Aída Téllez Velasco, en invernaderos con las condiciones de humedad y temperatura como las que distinguen al “Faustino Miranda” y “Manuel Ruiz Oronoz” es fundamental poseer siempre una buena ventilación.

“Como aquí hay mucha humedad podemos provocar que haya hongos. El hongo siempre va a estar donde hay humedad, y como estamos representando una selva, en la selva también hay hongos, pero obviamente aquí pueden crearse hongos patógenos que afecten a las plantas”.

Aída Tellez, encargada del invernadero “Manuel Ruiz Oronoz” asegura que provocar el movimiento de las plantas que habitan en estos espacios por medio de la ventilación, constituye una “regla de oro” para evitar la propagación de este tipo de bacterias.

Gracias a la utilización de dos formas particulares de proporcionar ventilación en los invernaderos, se pueden cumplir este y otros objetivos para lograr un ecosistema que posea factores ambientes casi perfectos.

La primera de estas modalidades es la ventilación natural o pasiva, la cual se basa en la disposición de un sistema de ventanas en las paredes y en el techo del invernadero, que permite la aparición de corrientes de aire que contribuyen a disminuir las temperaturas elevadas y a reducir el nivel hidrométrico.

Normalmente las ventanas deben ocupar un 18 y 22 por ciento de la superficie de los invernaderos, teniendo en cuenta que con anchuras superiores a los 20 metros será imprescindible disponer de ventilación cenital que mejore la aireación lateral y que resulte hasta ocho veces más efectiva que otra situada lateralmente.

La segunda opción a la que se puede recurrir para contrarrestar la generación de hongos y bacterias dañinas a las plantas recae en la ventilación mecánica o forzada que consiste en establecer una corriente de aire mediante ventiladores extractores, en la que se absorbe aire caliente del invernadero, y el volumen extraído es ocupado por el aire de la atmósfera exterior.

Ambiente húmedo
La temperatura de más de 18º centígrados y el 90 por ciento de humedad relativa que se percibe en el invernadero “Manuel Ruiz Oronoz” se debe a un sistema de doble puerta y al techo completamente cerrado que evita la fuga de calor.

Esta peculiar construcción oculta entre una cascada artificial un sistema de aire lavado, el cual asegura la bióloga Aída Téllez, “inyecta aire filtrado y fresco al área”, y mantiene una humedad relativa siempre constante.

Según explica la experta en este sistema de aire lavado por medio de una fibra se desliza el agua y junto a una corriente de aire que pasa a través de ella se desprenden moléculas de agua, para después pasar por un equipo de succión que las inyectan al interior del invernadero. “Con ello se logra un incremento notable de la humedad”.

También el invernadero “Faustino Miranda” cuenta con cuatro calentadores de gas que regulan el calor en su interior. Este sistema de calefacción responde ante la necesidad de mantener una temperatura y humedad constante.

“Cuando la temperatura baja a cierto nivel, el sistema se prende y empieza a generar aire caliente que es expulsado del quemador a través de una turbina. Ese aire caliente se distribuye alrededor del invernadero. Una vez que se alcanza el nivel deseado, este sistema se apaga”, asegura el especialista.

“Con el empleo de tuberías se puede tener un mejor control de la temperatura, por lo cual las calderas funcionan mediante la distribución de aire caliente o vapor que pasa por una red de tuberías ubicada alrededor del invernadero”.

El especialista asegura que con estas tuberías de agua caliente o de vapor es posible distribuir mejor el calor para mantener “una temperatura constante”, debido a que en las redes de tuberías hay trampas que recogen el vapor frío y lo regresan a la caldera para recalentarlo.

Estanques, estrechos carriles de agua y hasta un piso bañado del vital líquido se unen en para provocar la humedad requerida en los invernaderos.

Refrescando el ambiente
Cuando en el interior de los invernaderos hay un exceso de temperatura que puede provocar la muerte de las plantas, existen sofisticados sistemas que pueden conseguir descensos térmicos en el interior del invernadero de 10 a 15º centígrados.

Un claro ejemplo es el sistema de nebulización fina, Fog System, que consiste en distribuir en el aire un gran número de partículas de agua líquida de aproximadamente 10 micras; debido a su tamaño permanecen suspendidas en el aire del invernadero el tiempo suficiente para evaporarse sin llegar a mojar los cultivos.

Para ello es preciso emplear un sistema de nebulización formado por un conjunto de boquillas nebulizadoras conectadas a tuberías que cuelgan de la techumbre del invernadero. La instalación se completa con bombas, motores, inyectores, filtros y equipos de control (termostatos, humidostatos) que permiten la automatización del sistema.

Estos sistemas se emplean en la producción de ciertas plantas ornamentales como rosas, crisantemos, orquídeas, etcétera.

Para alcanzar el mismo objetivo, también se puede recurrir al uso de la pantalla evaporadora, Hidrocooling o Cooling System, que consiste en una pared formada de material poroso que se satura de agua por medio de un equipo de riego.

La pantalla por lo general se sitúa a lo largo de todo el lateral o un frontal del invernadero. En el extremo opuesto se instalan ventiladores eléctricos. El aire pasa a través de la pantalla porosa, absorbe humedad y baja su temperatura. Posteriormente es expulsado por los ventiladores.

El rendimiento de un buen equipo se acerca al 85 por ciento. La pantalla suele estar confeccionada con fibras (virutas de madera) o con materiales celulósicos en láminas corrugadas y pegadas con aditivos.

Según explica, el maestro Víctor Corona, los humidificadores también desempeñan un importante papel para lograr un ecosistema como el que se representa en el invernadero “Faustino Miranda”, ya que estos artefactos ayudan a refrescar el aire, sin que se pierda la humedad.

“Son como equipos de aire acondicionado, tienen una turbina. En las paredes del humidificador hay unas especies de celosías con fibra de madera muy fina. Por las perforaciones sale agua que va escurriendo por las paredes. Cuando se acciona la turbina, extrae ese aire y lo lanza hacia delante. El aire sale húmedo, en gotas muy finas que hace que el aire se cargue de humedad”.

Creando ecosistemas
Cada invernadero posee características y factores específicos de climatización que responden a las necesidades de las plantas, flores u hortalizas que se encuentran en su interior, así como al área geográfica donde están construidos.
El uso de sistemas de alta tecnología no resultará de mucha utilidad cuando se tiene una producción escasa, lo que puede traer gastos excesivos y bajo aprovechamiento de los elementos de climatización. O viceversa, cuando son empleados sistemas ambiguos ante altas producciones de platas, que reducirán su calidad y rendimiento.

Estos factores se deberán tomar en cuenta siempre a fin de obtener excelentes resultados, ya que la finalidad de un invernadero dedicado ya sea a la producción, distribución, propagación, conservación, investigación o en este caso la exhibición de un ecosistema determinado, es proteger a las plantas de las inclemencias del tiempo.

Como lo indica el biólogo Víctor Corona “dentro del invernadero se logra que las plantas no se maltraten, y además se puede regular las variables ambientales como son la temperatura, humedad, viento, tipo de suelo; y se aleja a las plagas y enfermedades que dañan el desarrollo de la vida vegetal”.

“Sí eres capaz de controlar estos elementos del medio, puedes conseguir prácticamente todo lo que desees en un invernadero”, apunta Corona Nava.
Es así que con la mezcla de todos estos elementos se logran inimaginables espacios que deslumbran y conquistan a más de una mirada.

Marco Antonio Romero es asesor Técnico Comercial de Soler & Palau