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lunes, 11 de octubre de 2010

Claridad sobre Luz: Explicacion de conceptos y unidades de medicion que influyen en la produccion en invernadero

La diferencia entre radiación, luz de cultivo y radiación o luz acumulada no siempre es clara. Además, existen dispositivos de medición de luz y radiación que proporcionan lecturas totalmente diferentes. En la práctica, la luz es medida por la computadora de control climático del invernadero en W/m2 y J/m2 (SI de Unidades).
 
• Luz y radiación. Radiación es el término general para energía electromagnética. La radiación con importancia para la horticultura es el espectro visible, la radiación ultravioleta (<350 nm) invisible y la radiación infrarroja (>750 nm).
 
• Tipos de luz. La radiación calorífica (infrarroja o IR) tiene una longitud de onda de 750-1,300 nm o mas. La luz visible tiene una longitud de onda entre 400 y 700 nm y comprende el 43% de la luz que llega a la superficie de la Tierra.
 
• Luz instantánea y acumulada. Luz o radiación acumulada indica la cantidad de radiación incidiendo en un punto sobre cierto periodo de tiempo, y se refiere a luz instantánea (irradiancia), la cual se expresa en W/m2 (equivalente a J/s.m2). Los J/m2 miden la cantidad de energía que recibe un invernadero en un periodo de tiempo determinado y como resultado, los productores se refieren a la cantidad de energía recibida por las plantas, en la forma de luz solar, en una hora o en un día. Después utilizan esta cantidad de energía para establecer la frecuencia de riego del cultivo.
 
• Difusión de luz. Es muy importante en zonas con altos niveles de irradiancia (>800 W/m2). Se recomienda una combinación de menos del 25% de transmisión de luz directa y más del 70% de de luz difusa a través de la cubierta del invernadero.

domingo, 3 de octubre de 2010

Propiedades UV de los plasticos: transmision y resistencia

Introducción
Sin duda todos conocemos el efecto principal de la radiación ultravioleta (UV) sobre los seres humanos, ¿a cuántos nos ha ocurrido terminar con la nariz roja después de haber pasado un día al sol? Nuestra piel no es la única estructura orgánica que sufre: hasta los polímeros se ven afectados en alguna medida por la exposición a la luz del sol y la radiación ultravioleta. El problema principal es que hay muchos parámetros que afectan el nivel de exposición y hay varias formas de proporcionar resistencia a estos efectos.
La radiación UV y el espectro electromagnético
La luz UV es parte del espectro electromagnético. Es el extremo superior de la energía en comparación con la luz visible y está seguido por los rayos-X y los rayos Gamma (ver diagrama).
La radiación UV está dividida en tres tipos diferentes de radiación, según se describe en la tabla 1 junto con los efectos característicos de cada una.
DESCRIPCIÓN INTERVALO DE LONGITUD DE ONDA (nm) EFECTO COMÚN
UVA 320 - 400 BRONCEADO DE LA PIEL
UVB 280 - 320 QUEMADURA DE LA PIEL
UVC 100 - 280 GERMICIDA
Uno de los principales problemas al considerar el efecto de los rayos UV sobre los polímeros es la intensidad en relación con: ozono estratosférico, nubes, altitud, posición de la altura del sol (hora del día y época del año) y reflexión. Es posible observar la complejidad de los efectos en un gráfico global de niveles de UV, el verde oscuro representa los más altos:
También es importante recordar que la temperatura ambiente y la humedad reales acelerarán cualquier efecto que pueda tener el nivel de intensidad.
Efectos principales en los polímeros expuestos a UV
Todos los tipos de UV pueden tener un efecto fotoquímico dentro de la estructura de los polímeros, el cual puede ser beneficioso o puede ocasionar algún tipo de degradación en el material. Obsérvese que, en comparación con la piel humana, es más probable que la energía más alta UVC afecte a los plásticos.
Degradación.
Los principales efectos visibles son un aspecto calcáreo y un cambio de color en la superficie del material, así como el hecho de que la superficie del componente se vuelve quebradiza. Puedo dar fe de que estos efectos son reales, los he visto en los trepadores rojos de polipropileno (PP) de mis hijos. Luego de unos años en el jardín, los caños extruidos conservaban su color original, mientras que las partes de las abrazaderas moldeadas por inyección se volvieron blanquecinas y se rajaron. Otros componentes que probablemente se vean afectados por la exposición a la luz solar incluyen los asientos de los estadios, los muebles de jardín, las películas de los invernaderos, los marcos de las ventanas y los repuestos de los automóviles.
Algunos plásticos estuvieron expuestos a niveles de radiación mucho más agresivos que lo que podemos experimentar en la Tierra. Los componentes del telescopio espacial Hubble (HST) y de la Estación Espacial Internacional (ISS) requieren que los plásticos puedan resistir las demandas del espacio exterior. Los fluoropolímeros como el FEP y las poliamidas como el Kapton son plásticos que han sido utilizados con éxito en el HST y la ISS.
Los efectos anteriores ocurren principalmente en la capa superficial del material y es poco probable que se extiendan a profundidades mayores a los 0,5 mm en la estructura. Sin embargo, las concentraciones de tensión ocasionadas por la naturaleza altamente quebradiza de algunos plásticos genéricos puede provocar una falla completa del componente.
Beneficios.
Muchos de nosotros nos beneficiamos con los recubrimientos poliméricos protectores curados con radiación UV, como los acrilatos de poliuretano o los componentes exteriores de los automóviles. Un beneficio más localizado para muchas personas es la radiación UV en los purificadores y enfriadores de agua de mesada que a menudo se ve favorecida por las buenas propiedades de transmisión de los tubos de FEP (etileno propileno fluorinado) y su capacidad antidegradante. El FEP puede procesarse por fundido y también se utiliza como recubrimiento protector en lámparas UV utilizadas en matamoscas electrónicos, en donde el recubrimiento ofrece una transmisión excelente (sólo alreadedor de un 4% de pérdida para una película de 0,25 mm). También hay muchas aplicaciones para la curación UV de tintas sobre sustratos plásticos. La radiación UVC no está completamente asociada a plásticos, pero puede utilizarse para la esterilización de componentes.
Interacción de la radiación UV con los plásticos
La energía UV absorbida por los plásticos puede excitar a los fotones, que entonces crean radicales libres. Mientras que muchos plásticos puros no pueden absorber la radiación UV, la presencia de residuos de un catalizador y otras impurezas a menudo actúan como receptores y causan la degradación. Una pequeña cantidad de impurezas puede ser suficiente para que haya degradación; por ejemplo, la presencia de cantidades del orden de trazas por mil millones de sodio en el policarbonato iniciarán la inestabilidad del color. En presencia de oxígeno, los radicales libres forman hidroperóxidos de oxígeno que pueden romper los enlaces dobles de la cadena central, generando así fragilidad en la estructura. Este proceso a menudo se denomina foto-oxidación. Sin embargo, en ausencia de oxígeno igual habrá degradación a causa del proceso de entrecruzamiento que es el efecto para los plásticos utilizados el el telescopio espacial Hubble y en la Estación Espacial Internacional.
Los tipos de plásticos no modificados cuya resistencia a la radiación UV se considera inaceptable son POM (acetal), PC, ABS y PA6/6. Otros plásticos como PET, PP, HDPE, PA12, PA11, PA6, PES, PPO, PBT y PPO se consideran aceptables. Obsérvese que hay una aleación de PC/ABS que también se considera aceptable. Es posible lograr una buena resistencia a los rayos ultravioletas a partir de polímeros extruidos por Zeus, como PTFE, PVDF, FEP, y PEEKTM. Los únicos plásticos que tienen una excelente resistencia son las imidas, la poliamida (PI) se utiliza en el telescopio espacial Hubble, y la polieterimida (PEI).
El PTFE tiene una resistencia particularmente buena a la radiación UV causada por los enlaces fuertes entre el carbono y el flúor (C-F) [casi el 30% más fuerte que el enlace carbono-hidrógeno (C-H)], que es el enlace lateral común que rodea a la cadena central de carbono (C-C) en una hélice y la protege. Además, la mayoría de los fluoropolímeros no tienen las impurezas cromóforas que absorben la luz en su estructura y que pueden actuar como iniciadores de la foto-oxidación.
Una interacción útil entre la radiación UV y los plásticos es con agentes fluorescentes blanqueadores (FWA). Expuestos a la luz natural, muchos polímeros pueden tener un aspecto amarillento. Pero al agregar un FWA, la luz UV absorbida luego se emite en la región azul del espectro visible (longitud de onda entre 400 y 500 nm),
en vez de hacerlo en la región de los amarillos. En comparación con otros agregados, los FWA sólo hace falta en pequeñas cantidades, normalmente entre 0,01 y 0,05 % del peso.
Cómo evitar la degradación por UV
Hay varias formas de evitar la degradación por UV en los plásticos: utilizando estabilizadores, absorbentes y bloqueadores. Para muchas aplicaciones al aire libre, el simple agregado de negro de humo en un nivel de aproximadamente el 2% proporcionará la protección de la estructura por el proceso de bloqueo. Otros pigmentos como el dióxido de titanio también pueden resultar efectivos. Los compuestos orgánicos como las benzofenonas y los benzotriazoles son absorbentes típicos que absorben la radiación UV de manera selectiva y la reemiten con una longitud de onda menos dañina, principalmente como calor. El tipo de los benzotriazoles es bueno, ya que tiene poco color y se puede utilizar en dosis bajas en proporciones por debajo del 0,5%.
El otro mecanismo de protección principal es añadir un estabilizador, el más común es el HALS (fotoestabilizadores a base de derivados de aminas), que absorben los grupos excitados y evitan la reacción química de los radicales.
En la práctica, los diferentes tipos de aditivos utilizados se encuentran en combinaciones o son compuestos incluidos en el polímero original para producir un grado especial de protección UV. El agregado de antioxidantes a algunos plásticos para evitar la foto-oxidación puede resultar atractivo, pero se debe tener cuidado de que el antioxidante elegido no actúe como absorbedor de radiación UV, lo que en realidad aumentaría el proceso de degradación.
Prueba de los componentes
El desgaste de los componentes a menudo está relacionado con los productos que se utilizan al aire libre, pero también puede haber radiación UV en los interiores proveniente de iluminación fluorescente, donde las cubiertas deben ser resistentes a la degradación y a la coloración adversa. El envejecimiento acelerado es una técnica común para evaluar el daño a largo plazo con el producto expuesto a la luz artificial de diferentes fuentes. La exposición a menudo tiene lugar a temperaturas elevadas y puede ocurrir en ciclos con períodos de alta humedad.
Hay varias normativas que regulan el tipo de iluminación y sus niveles, por ejemplo, ASTM D 2565 (práctica estándar para exposición a arco de xenón de plásticos que se utilizarán al aire libre). Otras normativas, con una descripción breve, son: ASTM D 4329 (lámpara fluorescente), ASTM D 4459 (como la 2565 pero para aplicaciones de uso en interiores), SAE J1960 (partes exteriores de automóviles con arco de xenón), ISO 4892-2 (arco de xenón) e ISO 4892-3 (fluorescente). Sin embargo, ninguna de estas normativas menciona el estándar requerido para las propiedades del producto al finalizar el período de exposición.
Varios usuarios importantes utilizan su propio criterio. Un ejemplo de ello es el informe de Plastic Pipe Institute (Instituto del entubado plástico) sobre el desgaste de las tuberías plásticas (informe TR18/99), que advierte acerca de las grandes diferencias de
entorno para las diferentes localidades de los EE.UU. Otro ejemplo es el de las tablas plásticas, donde la dureza de la capa externa no debe modificarse en más de un 10% luego de 500 horas de exposición.
En la lista precedente hay normativas para la exposición de aplicaciones en interiores. Esto tiene especial relevancia para los plásticos que se utilizan en cubiertas de luz fluorescente, ya que el espectro de este tipo de luz contiene radiación UV. Si se utiliza un polímero no estabilizado habrá un efecto obvio de decoloración.
Resumen
Si se va a exponer un producto a la luz directa del sol, el diseñador o el ingeniero debe especificar estándares adecuados de prueba y asegurarse de que el plástico tenga la formulación adecuada para mantener las propiedades deseadas a largo plazo. La inclusión de aditivos en el polímero fundido puede proporcionar protección o, cuando los volúmenes son grandes, es posible incorporar los aditivos como componente de la resina.

Proteccion solar para invernaderos



El nuevo estabilizador de la luz alarga la vida de las películas de uso agrícola. Según los cálculos estimados por la Organización de las Naciones Unidas, más de 9 millones de personas vivirán en el planeta tierra en el año 2050.

Sin embargo, la superficie de terreno cultivable necesaria para alimentar a la población no aumentará en la misma proporción. Los invernaderos fabricados con películas plásticas son económicos y son una de las soluciones del problema: con la ayuda de estos invernaderos, la producción por hectárea puede aumentar de forma considerable. Tras seis años de investigación, BASF lanzará en la feria K un nuevo estabilizador de la luz que es capaz de mejorar los invernaderos y de hacerlos más efectivos: Tinuvin® XT 200 protege las películas fabricadas con resinas termo-plásticas contra la rápida degradación general que sufren cuando se exponen a los rayos ultravioleta. Este económico aditivo garantiza la eficacia de las películas durante un periodo más prolongado, incluso cuando existen serias concentraciones de agentes químicos agrícolas, como el azufre elemental. Así, Tinuvin XT 200 rellena el vacío que existía en la cartera de BASF de estabilizadores de la luz para resinas que se utilizan en el sector agrícola.

Un mercado importante en muchos aspectos. Como consecuencia del desarrollo urbanístico y también debido al incremento de la erosión y al cambio climático, la superficie de terreno cultivable se ha ido reduciendo. Actualmente, el desafío consiste en intensificar la actividad agrícola y a su vez, mantener unos precios de producto asequibles. Los invernaderos pueden construirse sin necesidad de grandes costes mediante el empleo de películas plásticas y son una de las posibles soluciones a este problema. Ofrecen un entorno ideal para las plantas, protegen las verduras de los efectos de las heladas, del viento y de la lluvia, y garantizan una alta calidad uniforme, además de contribuir a la maduración más rápida de la fruta, lo que permite realizar varias cosechas en un año.Por otra parte, la película plástica actual se puede adaptar a la medida específica de los requisitos individuales de luz y de temperatura de muchas frutas cultivadas en el campo. Al mismo tiempo, contribuye a reducir el consumo de agua, un recurso que deberá cuidarse cada vez más en años venideros.

Las ventajas de la producción de invernadero son tan convincentes que verduras como los tomates, los pimientos, los pepinos y las berenjenas ya se cultivan bajo techos de poliolefina. En 2009, la producción mundial de películas termoplásticas para invernaderos ascendió a cerca de 900.000 toneladas y ocupó una superficie de terreno cultivable de 800.000 hectáreas –superficie equivalente aproximada a la suma de las extensiones que ocupan las ciudades de Tokio, México D.F., Madrid, Johannesburgo, Roma, Moscú y Berlín. Al mismo tiempo, se prevé que la demanda de películas para la agricultura que se utilizan en invernaderos aumente a un índice anual aproximado del 4%. Los mercados más importantes se encuentran en la zona mediterránea. Otras zonas de crecimiento rápido de la demanda de invernaderos a nivel mundial son Asia, Sudamérica y el este de África.

La agricultura exige unos requisitos especiales 
La agricultura optimizada también incluye el empleo de agentes químicos cuidadosamente seleccionados, para evitar que las plagas y el moho ataquen las cosechas. En este campo, también se están logrando grandes progresos en soluciones respetuosas con el medio ambiente. La utilización del azufre por ejemplo, cuya aplicación en los productos orgánicos ha sido aprobada incluso en agriculturas altamente reguladas como la alemana, está experimentando un crecimiento digno de mención.  Sin embargo, la utilización del azufre elemental y de otros agentes químicos en la agricultura exige que las películas de uso agrícola que se utilizan en los invernaderos reúnan unas características especiales.

La razón radica en la sensibilidad de las películas termoplásticas a la luz UV. Esta radiación rica en energía provoca que los plásticos se vuelvan quebradizos con el tiempo, a través de un complejo proceso químico de pasos múltiples. Las películas de bajo coste, en particular las más finas, pueden resultar inútiles tras apenas algunas semanas de exposición a condiciones de cielo abierto debido a ello. Naturalmente, la química de polímeros ya ha desarrollado aditivos que pueden ralentizar esta reacción de degradación. Sin embargo, su idoneidad de empleo en películas de uso agrícola es bastante limitada, ya que su efectividad se reduce de forma considerable bajo el efecto de los azufres y ácidos que emanan de las construcciones de madera o hierro de los invernaderos. Los agentes químicos que contienen halógeno también contribuyen a la desactivación de los estabilizadores comunes de rayos UV.

Productos especiales que resisten los agentes químicos que se utilizan en la agricultura 
No obstante, ya existen alternativas en la cartera de estabilizadores de la luz de BASF específicamente desarrollados para el sector agrícola. Los estabilizadores de la luz recomendados en virtud de la cantidad de agentes químicos para la agricultura que se utilicen son, por ejemplo: Tinuvin NOR 371, un potente producto de alta gama disponible en el mercado desde 2001; Tinuvin 494 y Tinuvin 111, así como Chimassorb® 2020 y 944. El nuevo Tinuvin XT 200 se emplea en campos en los que, por razones técnicas, no pueden abastecerse utilizando Tinuvin 494, o que por razones económicas no puede abastecerse con Tinuvin NOR 371. De esta forma, se ha cubierto el vacío existente en la línea de aditivos de BASF.

Producción económica garantizada La utilización de Tinuvin XT 200 permite producir de manera muy económica películas de LDPE (polietileno de baja densidad) que resisten altos niveles de agentes químicos de uso agrícola y que a la vez garantizan una vida de servicio de dos o más años, incluso en condiciones de luz solar intensa. El rendimiento de estas películas estabilizadas es también muy bueno cuando entran en contacto con las estructuras de madera y metal de los invernaderos. Sin un estabilizador de la luz, no durarían ni un ciclo de cultivo.

Las propiedades del nuevo estabilizador de rayos UV se han puesto a prueba durante años, mediante ensayos exhaustivos en Ciba/BASF. Estos ensayos se han realizado no solo en laboratorios altamente especializados sino también en los invernaderos experimentales del gran centro de desarrollo de estabilizadores de la luz para uso agrícola de BASF en Bolonia (Italia). Tras la investigación detallada en el laboratorio de las características de envejecimiento de la película estabilizada, también se ha comprobado su rendimiento en ensayos exhaustivos de campo en Italia y en España. Ahora el nuevo estabilizador tiene la oportunidad de crecer al ritmo de un dinámico mercado.

martes, 12 de enero de 2010

Los invernaderos: estado de la tecnología

Materiales: La cubierta

Los materiales plásticos empleados como cubiertas de invernadero se pueden clasificar en filmes flexibles, placas rígidas y mallas, aunque la superficie cubierta con los primeros supera con mucho a las otras dos opciones.

Los filmes plásticos utilizados para cubierta de invernaderos habitualmente tienen espesores comprendidos entre 80 y 220 micrómetros (μm)* y anchos de hasta 20 metros. En mercados avanzados se pueden encontrar filmes monocapa y tricapa. Respecto a los polímeros utilizados, el polietileno de baja densidad (LDPE) y los copolímeros de etileno y acetato de vinilo (EVA) y acrilato de butilo (EBA) representan más del 80% del mercado mundial, el cual incluye también PVC en Japón y polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) en el resto del mundo. Las cubiertas de invernadero han ido evolucionando desde su lanzamiento en los años cincuenta.

Actualmente el tiempo de vida útil alcanza hasta cuarenta y cinco meses (frente a los nueve de hace unas décadas), dependiendo de los fotoestabilizantes utilizados, la localización geográfica, el uso de pesticidas, etc. La Norma para filmes de invernadero UNE-EN 13206:2002 ‘Filmes termoplásticos de cubierta para su utilización en agricultura y horticultura’ se ha publicado recientemente e incluye instrucciones sobre cómo medir el tiempo de vida, las dimensiones, propiedades ópticas y mecánicas, así como la opacidad a la radiación infrarroja; sin embargo, no incluye información sobre el comportamiento de los filmes respecto a la condensación (efecto antigoteo o antiniebla) o el efecto de los pesticidas en el envejecimiento acelerado.
 
Las placas rígidas tienen espesores mayores que los filmes, del orden del milímetro, y a veces presentan estructuras alveolares

Las placas rígidas tienen espesores mayores que los filmes, del orden del milímetro, y a veces presentan estructuras alveolares. Los materiales más utilizados son el poliéster reforzado con fibra de vidrio, el policloruro de vinilo (PVC), el policarbonato (PC) y el polimetacrilato de metilo (PMMA). Su empleo se reduce a invernaderos para cultivo de alto valor añadido o cuando se necesita que la cubierta tenga una gran duración (10-15 años).

El empleo de mallas en lugar de filmes como material de cerramiento, que no generan ‘efecto invernadero’ y sí ‘efecto sombreo’ y ‘efecto cortavientos’ es una opción de cultivo protegido que tiene cierta importancia en áreas de temperaturas invernales benignas, como las Islas Canarias y, en verano, en zonas de interior de cota alta, como la provincia de Granada. No existe para las mallas una norma española análoga a la de los filmes.

La estructura

En cuanto a los materiales estructurales,16 aproximadamente el 50% de los invernaderos son de estructura metálica (tubo de acero galvanizado), mientras que un 30% es de madera y el resto es de estructura mixta, entendiendo como tal el uso combinado de laminados de madera, perfiles metálicos, etc. Los materiales metálicos han ido sustituyendo a la madera, al mismo tiempo que la superficie media de un invernadero iba creciendo, siendo en la actualidad de unos 8.000 metros cuadrados. La geometría ha ido pasando de la estructura plana, frecuente hace unos años, a otras estructuras más avanzadas (figura 1). Aun así, la mayor parte de los invernaderos sigue siendo de estructura plana, aunque la que más se está construyendo (un 55%), es la ‘raspa y amagado’ simétrico, que surge a partir de la estructura plana ante la necesidad de poder evacuar el agua de lluvia con la cubierta simétrica a dos aguas. Estos dos tipos copan casi todo el mercado, lo que da una idea de la homogeneidad de las geometrías y de la escasa diversificación que éstas han tenido hasta el momento. El resto de estructuras se reparte entre multicapilla ‘raspa y amagado’ asimétrico (mayor superficie del plano expuesto al sur con el objeto de aumentar la capacidad de captación de radiación solar), multitúnel, macrotúnel y otros. Por zonas geográficas, Almería se decanta por las estructuras tipo ‘raspa y amagado’, mientras que en Murcia abundan más las estructuras multitúnel y en Huelva las de tipo túnel. Para cultivos ornamentales está más generalizada la utilización de invernaderos multitúnel en todas las zonas geográficas.

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Figura 1: Tipos de estructuras de invernadero: plana (arriba), «raspa y amagado» simétrico (centro) y multitúnel (abajo).

El aspecto que más ha variado en la geometría en los últimos años ha sido el crecimiento en la altura media del invernadero. Este se traduce en un aumento del volumen unitario (m3/m2), de forma que aumenta la inercia del invernadero a los cambios en los diferentes parámetros del clima (temperatura, humedad ambiental, déficit de presión de vapor, dióxido de carbono…) y amortigua los cambios bruscos de dichas variables. El incremento de altura también tiene un efecto positivo sobre la ventilación natural y hace el invernadero más funcional y susceptible de adaptación a sistemas de climatización activa y más apto para su posible mecanización. La altura promedio de los invernaderos más recientes es de 3 a 4 m, en comparación con los de 2,5 a 3 m de hace veinticinco años. La anchura de las capillas (cada una de las naves en las que se divide el invernadero) varía de 6 a 8 m de los simétricos frente a los 12 m de los asimétricos.

Sustratos

Una de las técnicas que más ha influido en el desarrollo de la agricultura bajo plástico ha sido el enarenado. Esta técnica consiste en la incorporación de una capa de arena de unos diez centímetros de espesor sobre el suelo, que confiere importantes ventajas: la arena crea un microclima favorable para la planta, ya que altera el balance de agua y energía, aumentando la temperatura y estimulando la fotosíntesis. También la humedad del suelo se conserva durante un tiempo más prolongado debido a la reducción de la evaporación, con el consiguiente ahorro de agua de riego.

Junto al enarenado, los cultivos en sustrato (medio de cultivo artificial sobre el que crece la planta) constituyen una alternativa interesante y con un rápido crecimiento en los últimos diez años, llegando al 20% de la superficie en Almería. Los sustratos más habituales son la lana de roca (9%), perlita (10%) y fibra de coco (1%). También se utiliza la turba tanto negra, con mayor contenido de materia orgánica, como rubia, más inerte. Para cultivos ornamentales existen sustratos apropiados para las distintas especies, que combinan mezclas de distintos sustratos en función de las necesidades de retención de agua o de duración de los cultivos.

Hay una tendencia a la implantación de cultivos en sustrato en los invernaderos de reciente construcción, por el menor coste inicial frente al enarenado, llegando al 50% en los invernaderos de menos de cinco años de antigüedad. También se está introduciendo el cultivo hidropónico puro, sin sustrato, en cultivos como la fresa, aunque su superficie es aún escasa.

Sistemas electromecánicos: Mecanización

La horticultura bajo invernadero se ha caracterizado por ser una agricultura intensiva en mano de obra frente a un relativamente bajo nivel de mecanización. En la actualidad el 40% de las explotaciones cuenta con tractor y, aunque un 10% tiene más de veinte años, la incorporación de tractores es creciente en los últimos años. Con ellos se cubren labores de mantenimiento del suelo, tratamientos fitosanitarios, transporte del cultivo dentro de la explotación y, en menor grado, el transporte del producto hasta el centro de comercialización. Se observa actualmente un crecimiento importante en la incorporación de maquinaria auxiliar a las explotaciones, destinada a mejorar la productividad en labores de transporte y carga de la producción. Los invernaderos para cultivos ornamentales tienen en general un grado de automatización mayor que los de plantas hortícolas, con sistemas de movimiento de plantas dentro del invernadero o de trazabilidad desde la semilla hasta el consumidor final mediante código de barras.

El sistema más generalizado para la aplicación de los tratamientos fitosanitarios es la pulverización, empleando para ello instalaciones fijas, presentes en más del 85% de la superficie bajo plástico. En los últimos años se ha producido un crecimiento muy importante de los pulverizadores hidroneumáticos (cañones).
 
Los invernaderos con calefacción más frecuentes en España son los de tipo multicapilla o multitúnel, de gran altura en cumbrera y con una antigüedad menor de cinco años

La climatización

En España los sistemas de climatización como la calefacción o la refrigeración activa son bastante escasos, aunque en otras áreas geográficas más frescas o con cultivos de mayor valor añadido, por ejemplo ornamentales, éstos son más frecuentes. Los sistemas de calefacción más utilizados, por ser los más baratos, son los generadores de aire caliente (combustión directa e indirecta) y los sistemas de tubería por los que circula agua caliente a temperatura media (30-45 °C). Menos utilizados son los sistemas basados en conducción de agua a alta temperatura (80-85 °C) por tuberías metálicas, por el alto coste de la inversión inicial. Los invernaderos con calefacción más frecuentes son los de tipo multicapilla o multitúnel, de gran altura en cumbrera (punto más alto del invernadero) y con una antigüedad menor de cinco años. Su superficie también está por encima de la media (8.900 m2), pertenecen a fincas de gran tamaño que siempre tienen electricidad y el nivel técnico de sus propietarios suele ser también superior a la media.

Los sistemas de ventilación lateral suelen ser de ventana enrollable o plegable (ventana flexible que se enrolla o pliega sobre un eje). Los de ventilación cenital suelen ser de banda deslizante, ventana abatible (ventana rígida que gira sobre un eje para abrir y cerrar), ventana enrollable o sin ventilación. El automatismo en el accionamiento de las ventanas, ya sea con motores independientes (sistemas semiautomáticos) o con programadores de clima (automáticos, con sensores de viento y temperatura) es poco significativo con respecto a los sistemas de accionamiento manual, pero continúa creciendo.

La refrigeración por evaporación de agua para reducir temperatura y aumentar la humedad ambiental dentro de los invernaderos es una alternativa que empieza a utilizarse. Los equipamientos de implantación más reciente y con más posibilidades de expansión son los sistemas de nebulización o pulverización de agua.

Fertirrigación

Fertirrigación es la aplicación de forma simultánea de los fertilizantes y el agua de riego. La fertirrigación se encontró en sus inicios con una serie de inconvenientes que dificultaban el manejo y la aplicación de los fertilizantes a través del entonces novedoso sistema de riego por goteo. Tradicionalmente los fertilizantes empleados para la aplicación en el suelo presentaban unas características que limitaban su uso en los sistemas de riego localizado, que son aquellos que aportan agua a puntos muy concretos, generalmente cerca de las raíces de las plantas. Tales características eran su escasa solubilidad, que provocaba obturación de goteros y filtros; la gran cantidad de impurezas, que impedía el control de las aportaciones y desvirtuaba los valores de salinidad o conductividad eléctrica del agua de riego; formulaciones descompensadas (ricas en ciertos elementos que, si bien son necesarios para los cultivos, en porcentajes excesivos son dañinos). En la actualidad existe una amplia gama de abonos solubles, con elevado grado de pureza y una gran variedad de formulaciones adaptables a las necesidades del cultivo en cada fase de crecimiento.

Paralelamente al desarrollo de fertilizantes aptos para fertirrigación, se han producido importantes avances en los sistemas de filtrado, que se han traducido en nuevos materiales resistentes a la corrosión, mejoras en el diseño y fabricación del elemento filtrante (mallas de gran fiabilidad, anillas microrranuradas de precisión...) y aparición de los sistemas automáticos de filtrado, que garantizan la limpieza continua del sistema.

El riego por goteo es una tecnología que se impuso en la década de los años ochenta y, en la actualidad, la utilizan casi todos los invernaderos.16 Hay que destacar la importante renovación que han experimentado los sistemas de riego por goteo: el 80% tiene menos de diez años y el 55% menos de cinco. En paralelo, se ha producido una mejora en la calidad de los goteros: el 80% de los invernaderos presenta una uniformidad excelente (coeficiente de uniformidad mayor del 90%). El consumo de agua por hectárea y año ha pasado en Almería de 7.000 m3 en el año 1982 a 5.500 m3 en la actualidad, con una eficiencia económica media (valor en la producción en finca) de 9 euros por m3 de agua empleada.

Sin embargo, el factor que más contribuye a la elevada eficiencia en el uso del agua en los cultivos bajo invernadero es el menor consumo de agua frente a los mismos cultivos al aire libre. La cubierta plástica reduce la demanda hídrica debido a la reducción de la radiación solar y al confinamiento, que limita los intercambios con el entorno exterior. En regiones con alta insolación el invernadero puede reducir el consumo de agua hasta en un 50%.
 
El cabezal de riego es un componente importante tanto por su repercusión económica en la inversión inicial como por el papel que juega en la fertilización

El cabezal de riego es un componente importante tanto por su repercusión económica en la inversión inicial como por el papel que juega en la fertilización. Aunque cada sistema es diferente en función de las necesidades del regante, suele incluir una unidad de bombeo, filtros, equipos de fertilización y elementos de control y medida.

El sistema de incorporación de abonos es uno de los de mayor importancia. Los tipos más habituales suelen ser la abonadora (sistema en el que los fertilizantes son disueltos por parte del caudal de agua que circula por un depósito auxiliar) (50%) y el ‘venturi’ (sistema en el que los fertilizantes se inyectan directamente en la corriente del agua de riego con un sistema de succión: 35%), aunque el primero es más antiguo. El sistema de fertilización manual está ligado a la presencia anecdótica de algunos invernaderos con riego a pie. La abonadora y la absorción directa son sistemas obsoletos, ya que la incorporación del abono se produce de forma variable a lo largo del tiempo, lo que se traduce en oscilaciones de la conductividad eléctrica del agua de riego. En la actualidad los sistemas más instalados son los de tipo ‘venturi’.

Otro factor de creciente incorporación es el programador de riego, presente en más del 30% de los invernaderos y ligado al crecimiento de la superficie de cultivo sin suelo. El 86% de los programadores se instaló hace menos de cinco años. Más del 80% de las fincas tiene balsa de riego, con una capacidad media de 2.000 m3. En su mayor parte están construidas con hormigón, aunque se tiende a utilizar cada vez más la geomembrana plástica. Todos los invernaderos, excepto los de cubierta plana, permiten la recogida de las aguas pluviales y su conducción a la balsa si dispone de las condiciones apropiadas. Se estima que un buen sistema de recogida de aguas pluviales puede cubrir un notable porcentaje de las necesidades hídricas de los cultivos.

Sistemas biológicos auxiliares: Polinizadores

Para obtener una buena cosecha en frutales y hortalizas de fruto, es necesario que las flores se polinicen. El transporte del polen puede llevarse a cabo por un agente físico, caso del viento, o un agente biológico, como los insectos. Los cultivos protegidos necesitan ayuda para que se produzca una polinización óptima, siendo uno de los métodos más utilizados el empleo de abejorros. La introducción de estos insectos en cultivos bajo plástico, desde finales de los años ochenta, se ha incrementado y ha sido aceptada por los agricultores. Esto se ha debido a que anteriormente la polinización se hacía con vibradores eléctricos o con hormonas, siendo muy laboriosa y con alto coste de mano de obra. En la actualidad, el uso de abejorros en invernadero ha permitido abaratar los costes de producción, mejorando la calidad de los frutos y haciendo que el uso de tratamientos fitosanitarios se haya dejado en un segundo plano para dejar paso a la introducción de organismos de control biológico para el control de plagas.
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Para obtener una buena cosecha en frutales y hortalizas de fruto, es necesario que las flores se polinicen.

 

Producción integrada

El control fitosanitario ha sido siempre uno de los caballos de batalla de la agricultura y así, a medida que se producían innovaciones tecnológicas, se han ensayado aplicaciones en este sentido: a principios del siglo XX se experimentó con corrientes eléctricas, campos electromagnéticos, distintos tipos de radiaciones, frecuencias, etc. Pero lo que sin duda ofreció un resultado rotundo fue el avance de la industria química, produciéndose un gran desarrollo de la agricultura a partir de la segunda mitad de siglo, avances jalonados de indudables éxitos y también de bastantes dificultades. Una de estas dificultades es la pérdida de eficacia en el control de plagas debido al desarrollo de resistencias a las materias activas utilizadas. Además en las últimas décadas la agricultura ha conllevado graves contaminaciones y degradaciones del medio por el exceso de plaguicidas y de agroquímicos en general. A partir de la década de los noventa la preocupación por la preservación del medio ambiente y la salud pública se recoge en la legislación de los diferentes gobiernos europeos.

Se produce así una reforma de la política agraria basada en planteamientos preventivos que promueven la sostenibilidad y reconocen el doble papel de los agricultores como productores y protectores del medio. Dentro de los objetivos propuestos se incluye la reducción del uso de pesticidas y la conversión de los agricultores hacia métodos de control integrado de plagas. Para lograr estos objetivos, en las diferentes comunidades autónomas españolas se aplican ayudas agroambientales, mediante las cuales los agricultores reciben ayudas compensatorias a cambio de establecer determinadas practicas agrícolas. Entre estas medidas destacan las ayudas para fomentar la producción integrada y la agricultura ecológica.
 
La Organización Internacional de Lucha Biológica (OILB) define la producción integrada como “el sistema de producción sostenible de alimentos de alta calidad mediante métodos respetuosos con el medio ambiente y manteniendo los ingresos de la explotación”
 
La Organización Internacional de Lucha Biológica (OILB) define la producción integrada como “el sistema de producción sostenible de alimentos de alta calidad mediante métodos respetuosos con el medio ambiente y manteniendo los ingresos de la explotación”. La OILB ha desarrollado directrices técnicas relativas a la producción integrada y las diferentes comunidades autónomas españolas han iniciado el desarrollo legislativo correspondiente (ya están reguladas y definidas las técnicas y formas de producción integrada y la Administración reconoce los productos cultivados de esta manera con un distintivo de calidad que permite su diferenciación y reconocimiento). La producción integrada es un concepto amplio que engloba la utilización del control integrado de plagas, así como la realización de estrategias para conservar y aumentar la fauna auxiliar autóctona. 
 
En este sentido la OILB define, por ejemplo, el establecimiento de un 5% de áreas de compensación ecológica sin cultivar, que permitan la conservación de esa fauna auxiliar. El control integrado de plagas se basa en el empleo de los enemigos naturales de las plagas (parasitoides, depredadores y patógenos) y de las enfermedades para mantener su impacto por debajo del umbral económico de daño, así como otras medidas de control (mecánico, químico…). Aunque es conocido desde hace décadas, su empleo a gran escala en cultivos hortícolas y ornamentales de invernadero no se ha producido hasta los últimos 10-15 años.20 Las áreas de producción hortícola se caracterizan por la presencia simultánea de diferentes cultivos de ciclo corto, que en su mayoría comparten las mismas plagas, y por una elevada carga de agentes nocivos durante todo el año. Por ello la estrategia utilizada para conseguir un control de plagas consiste en sueltas inoculativas periódicas de entomófagos y parasitoides procedentes de crías en insectarios.
Por otro lado, el concepto de producción certificada se refiere a la producción de acuerdo a una norma determinada y certificada por un organismo de normalización. En España existe la norma UNE 155001 'Hortalizas para consumo en fresco. Producción controlada'. En la actualidad, más de la mitad de la superficie de invernaderos en Almería está certificada por alguna de las normas de calidad existentes. Las hectáreas acogidas a la norma UNE 155001 han crecido rápidamente en la última década, aunque parece que se han estabilizado en torno a las 11.700 hectáreas. A esta superficie habría que añadir la certificada por producción ecológica, producción integrada (utiliza productos naturales y de síntesis siempre que sean respetuosos con la naturaleza) o por EurepGap, principalmente (programa privado de certificación consistente en aumentar la confianza del consumidor en la sanidad de los alimentos a través del desarrollo “buenas prácticas agrícolas” que deben adoptar los productores). Destaca la gran expansión del control biológico que se ha dado en el sureste de España, en el Campo de Cartagena a partir de 2001 y en los dos últimos años en Almería. Se ha pasado de unas pocas hectáreas con control integrado en la campaña 2005-2006 a 1.400 hectáreas el año siguiente y a más de 11.000 hectáreas en la última campaña 2007-2008.

martes, 15 de diciembre de 2009

Una mayor transmisión de luz para cubiertas de invernadero




Los nuevos paneles paneles de policarbonato Lexan ZigZag de la compañía GE Advanced Materials Specialty Film & Sheet, ya tienen su primera aplicación comercial. La empresa Corn. Bak BV, especializada en el cultivo y la exportación de plantas de bromelia, ha seleccionado el material para la restauración de las cubiertas de tres de sus invernaderos, un área total de 3.800 metros cuadrados. La compañía ha apostado por el plástico, por su precio y propiedades, frente al cristal convencional.
 
La selección de los paneles de policarbonato Lexan ZigZag se basó en una investigación realizada por Corn. Bak, que tiene experiencia en prácticamente todos los sistemas de cubierta para invernaderos (incluidos los de cristal, cristal de seguridad, acrilato y policarbonato), y en un estudio especial dirigido por la Universidad Agrícola Holandesa de Wageningen.

Los resultados de la investigación demostraron que Lexan ZigZag ofrecía una transmisión de luz aún mayor que el cristal sencillo, junto con valores de aislamiento equivalentes a los del acristalamiento doble. Una clave de este nuevo y mayor nivel de transmisión de luz es la forma especial del panel de pared doble que refleja la luz hacia el interior del invernadero, con lo que compensa cualquier pérdida de luz derivada de la doble pared del panel.

Además, la pared doble retiene un 45 por ciento más de calor que el cristal sencillo, lo que supone una gran ventaja para los cultivadores, ya que el uso de paneles de policarbonato Lexan ZigZag permite un mayor aislamiento y disminuye el riesgo de daños en los cultivos. Este aislamiento mejorado puede reducir la demanda pico de energía en hasta un 50 por ciento, lo que lleva a un ahorro económico sustancial. En función de los requisitos de calefacción y ventilación de los distintos cultivos, los ahorros energéticos anuales pueden estar en torno al 20-40 por ciento.

“Siempre hemos seguido con gran interés todos los desarrollos de sistemas de cubiertas de invernaderos, y hemos llegado a la conclusión de que el futuro no está en el cristal, dijo Peter Bak, Director Gerente. El precio de la energía seguirá aumentando, y materiales innovadores como el policarbonato Lexan ofrecen ahorro energético combinado con otras ventajas. Decidimos utilizar Lexan ZigZag porque creemos que tiene el potencial de convertirse en el material favorito para los invernaderos del futuro”.

La renovación de Corn. Bak incluye tres invernaderos con cubiertas tipo wide-span de 12,80 m de ancho por 96 de largo, con una altura de plantación de 3,50 m. La obra se realizó con sistemas de cubiertas diseñados por la firma Bosman Kassenbouw de Aalsmeer (Holanda).

El diseño incorpora ventanas anchas de ventilación continua y doble cara de 1,95 m de longitud protegidas con malla mosquitera. Cabe destacar por lo innovador el perfil especial de las ventanas que permite la colocación de distintos tipos de mosquiteras.

Por otra parte, por cada pendiente de la cubierta se instalan sólo tres persianas enrollables en lugar de las cuatro que requiere un invernadero convencional, con lo que el número de motores y cerchas para las persianas se reduce también a tres por cada lado de la cubierta.

Los lados y los hastiales de los invernaderos están hechos con paneles de estructura en X de Lexan Thermoclear de 16 mm, seleccionados por su gran valor aislante combinado con su alta rigidez. La rigidez del material es especialmente importante para poder garantizar que la estructura resistirá las fuerzas de viento previstas.

El objetivo de Corn. Bak es aprovechar al máximo la luz natural disponible en otoño e invierno. La estructura de Lexan Zigzag ayuda a conseguirlo porque permite que la luz entre antes en el invernadero y permanezca durante más tiempo que con un panel de cubierta plano. En el período de noviembre a marzo, cuando el sol va bajo, la dirección de los canales del material, de norte a sur, aportará entre un 6 y un 8 por ciento más de luz comparado con el sistema de cubierta de cristal sencillo Venlo estándar.




“Además de la elevada permeabilidad a la luz y el excelente valor aislante, la garantía por diez años de Lexan ZigZag contra rotura, pérdida de transmisión de luz y resistencia a la radiación UV también fueron determinantes para la selección, afirmó Van der Laarse, Director General de Bosman Kassenbouw. La garantía incluye una disposición según la cual la transmisión de luz no puede disminuir más de un 2 por ciento a lo largo de 10 años. Sabemos que otros materiales plásticos han creado confusión en torno a las propiedades de transmisión de luz en el sector hortícola, pero Lexan ZigZag resuelve esos problemas. Además, los materiales alternativos como el acrilato no cumplen nuestros requisitos de resistencia al fuego”.
La Directora Asociada de Corn. Bak, Elly Bak, responsable de recursos humanos, también cree que la contribución de este material a la seguridad es muy importante: “No quiero que nuestro personal trabaje bajo cubiertas acrílicas, porque el riesgo de incendio es demasiado alto. Lexan ofrece una resistencia al fuego superior y no se pondría a arder en pocos minutos”.

Las propiedades aislantes y de transmisión de luz de Lexan ZigZag se complementan también con su seguridad de instalación y su resistencia al granizo. Además, los paneles llevan un recubrimiento anticondensación, antialgas y antigoteo en el interior de los canales, mientras que por fuera están tratados con una protección contra el deterioro provocado por la luz solar.

Influencia de la luz de invernadero en lechuga


Cultivar el tipo correcto de la lechuga de hoja verde en invernaderos durante el invierno podría aumentar los niveles de los carotenoides nutricionalmente beneficiosos.
Cultivar el tipo correcto de la lechuga de hoja verde en invernaderos durante el invierno--y exponiéndola al tipo correcto de luz ultravioleta—podría aumentar los niveles de los carotenoides nutricionalmente beneficiosos, según un estudio por el Servicio de Investigación Agrícola (ARS).

Los carotenoides dietéticos son antioxidantes biológicos que protegen las células y los tejidos contra daños causados por radicales libres de oxígeno que ocurren naturalmente en el cuerpo humano. Un consumo regular de carotenoides obtenidos de la cantidad recomendada de verduras frondosas verdes, junto con una dieta sana, podría ayudar a reducir el riesgo de las cataratas y la degeneración macular relacionada con la edad.

El estudio fue realizado por fisiólogos de plantas Charles Caldwell (retirado) y Steven Britz con el Centro de Investigación de Nutrición Humana mantenido por el ARS en Beltsville, Maryland.

Se piensa que en el campo, las plantas producen compuestos químicos beneficiosos para protegerse contra los efectos de la radiación ultravioleta (UV). Caldwell y Britz estudiaron el papel de la exposición a la luz y la selección de variedades en el contenido relativo de varios de los compuestos. Ellos estudiaron ocho variedades de lechuga de hoja verde y ocho de hoja roja, exponiendo cada una a la luz UV-A, o una combinación de la luz UV-A y UV-B, o ninguna luz UV (solamente la luz normal).

La combinación de la luz UV-A y UV-B aumentó significativamente las concentraciones de carotenoides y clorofila en las variedades de lechuga de hoja verde, mientras reduciendo un poco, pero significativamente, los niveles de los compuestos en las variedades de lechuga de hoja roja. De manera interesante, niveles significativamente más altos de otros fitoquímicos fenólicos fueron producidos en las variedades de lechuga de hoja roja, comparados con los niveles en las variedades de lechuga de hoja verde bajo las mismas condiciones de tratamiento con la luz UV.

Entre las variedades de lechuga de hoja verde, bajo idénticas condiciones de luz y crecimiento, la variedad de lechuga 'Concept' tuvo aproximadamente 10 veces más del carotenoide llamado luteína, comparada con la variedad 'Black-Seeded Simpson'. También, la cantidad de luteína en dos variedades verdes—'Marin' y 'Waldmann's Dark Green'—aumentó más de doble después de recibir la luz UV-A y UV-B, cuando comparada con el nivel de luteína en la lechuga que recibió solamente la luz normal.

Estos y otros hallazgos publicados del estudio muestran que la selección de cultivares específicos para producción comercial en invernaderos puede llevar a lechugas que contienen cantidades significativamente diferentes de fitonutrientes.