Ver tesis - Universidad de Colima

44 downloads 310 Views 7MB Size Report
27 Abr 2011 ... 4.1 – Condiciones agroclimáticas anuales promedio de la fresa. 21. Fig. 5.1 - Relaciones de las variables en el enfriamiento del invernadero.

Universidad de Colima Facultad de Arquitectura y Diseño Maestría en Arquitectura

CONTROL BIOCLIMÁTICO DE UN INVERNADERO LAS CONDICIONES AGROCLIMÁTICAS DE UN CULTIVO EN UN INVERNADERO, LOGRADAS POR EL USO DE MEDIOS DE CLIMATIZACIÓN PASIVOS.

Tesis que para obtener el grado de: MAESTRO EN ARQUITECTURA Presenta: Armando Ulises Chávez Martínez

Asesor: Dr en Arq. Armando Alcántara Lomelí Coasesor: PhD Matheos Santamouris

Coquimatlán, Colima, Noviembre 2009

AGRADECIMIENTOS En un México donde algunas dependencias gubernamentales resultan de poca o nula confianza por ser inútiles y parasitarias, las cuales por fortuna están desapareciendo, agradezco muy especialmente al CONACYT, que además de ser trascendental para la educación de los mexicanos, nos ha brindado su apoyo para dar éste tan importante primer paso en materia de investigación científica.

Agradezco también a la Universidad de Colima, que ha gestionado los apoyos para que finalmente pudiera obtener este logro académico.

De forma muy especial agradezco al Ing. José Luis Zamora Sánchez por su asesoría y apoyó económico de cerca de la mitad de las instalaciones requeridas para llevar a cabo el proyecto de investigación.

A Elba, mi esposa, por su apoyo ilimitado y su paciencia para ayudarnos a salir adelante con este tan importante logro.

Al gobierno de la Nación en su dependencia de SAGARPA por apoyarnos con la mitad del recurso económico para la infraestructura necesaria para el proyecto.

Al ing. Jesús Becerra Silva de Hi-Tech Irrigation de México por brindarme asesoría y por su excelente trato al proveerme de productos de irrigación de alta tecnología.

A María del Carmen Zamora, quien me animó a seguir el camino de la investigación.

Al Dr. Luis Gabriel Gómez Azpeitia, y en general a todos mis maestros quienes aportaron lo mejor de sí para que éste logro académico estuviera acompañado de los conocimientos necesarios para su posterior desempeño.

ÍNDICE Página Tabla de cuadros y figuras Resumen Introducción 1. Planteamiento del problema 2. Antecedentes de la investigación 3. Marco conceptual 3.1 Caracterización del invernadero 3.2 Climatización de invernaderos 4. Definición de las variables de la investigación 5. Marco teórico 5.1 Preguntas de investigación 5.2 Hipótesis 5.3 Objeto de estudio 6. Metodología 6.1 Diseño del experimento 6.1.1 Descripción del sitio del experimento 6.1.2 Materiales del experimento 6.1.3 Variables a medir e Instrumentos de medición 6.2 Recomendaciones técnicas empleadas en la metodología 7. Resultados 7.1 Resultados de clima 7.1.1 Temperaturas 7.1.2 Humedad relativa 7.1.3 Velocidad del viento 7.1.4 Condiciones agroclimáticas óptimas 7.2 Resultados de producción 7.3 Resultados de calidad 7.3.1 Plagas 7.3.2 Evaluación sensorial 7.4 Análisis financiero 7.5 Análisis de los resultados Resumen y conclusiones de los resultados Nuevas preguntas de investigación Anexos Bibliografía

1

1 3 5 8 10 18 18 19 20 31 36 36 36 37 37 37 38 41 44 46 46 46 51 55 57 61 62 64 64 65 67 68 69 70 84

TABLA DE CUADROS Y FIGURAS

Página TABLAS Tabla-1. Comparación del método convencional con el de la hidroponía bioclimática TABLA. 7.1 – Tabla de producción y rendimiento TABLA 7.2 – Tabla de producción y rendimiento a capacidad máxima FIGURAS Fig. 1.1 - Emisión de GEI por sector desde 1990 a 2004 Fig. 2.1 – Sistema de riego Fig. 2.2 – Sistema de cultivo con sustrato en bolsas Fig. 3.1 – Mapa conceptual Fig. 4.1 – Condiciones agroclimáticas anuales promedio de la fresa Fig. 5.1 - Relaciones de las variables en el enfriamiento del invernadero Fig. 6.1 –Ubicación del sitio y de las UA Fig. 6.2 – Foto del sitio y de las UA tomada desde una montaña adyacente Fig. 6.3 – Estructura de las unidades de análisis Fig. 6.4 – Foto de la parte trasera de las unidades de análisis Fig. 6.5 – Foto de la cubierta de las unidades de análisis Fig. 6.6 – HOBO U12 Fig. 6.7 – Anemómetro TIF Fig. 6.8 – Termómetro Taylor Fig. 7.1 Comportamiento de la temperatura al interior de las dos unidades de análisis en un típico día de primavera de 2008 Fig. 7.2 Comportamiento de la temperatura máxima al interior de las dos unidades de análisis durante un mes de verano de 2008 Fig. 7.3 Comportamiento de la temperatura máxima al interior de las dos unidades de análisis durante un mes de otoño de 2008 Fig. 7.4 Comportamiento de la temperatura máxima al interior de las dos unidades de análisis durante un mes de invierno de 2009 Fig. 7.5 Comportamiento de la temperatura máxima al interior de las dos unidades de análisis durante un mes de primavera de 2009 Fig. 7.6 Comportamiento de la temperatura al interior de las dos unidades de análisis en un típico día de primavera de 2009 Fig. 7.7 Líneas de tendencia y curvas de temperaturas máximas de ambos invernaderos obtenidos durante todo un año de investigación Fig. 7.8 Correlación de los datos horarios de ambas unidades de análisis correspondientes al mes de Abril de 2009 Fig. 7.9 Comportamiento de la humedad relativa mínima al interior de las dos unidades de análisis durante un mes de primavera de 2008 1

7 65 66

5 16 17 18 21 31 37 38 40 40 41 41 42 42 46 47 48 48 49 50 50 51 52

Fig. 7.10 Comportamiento de la humedad relativa mínima al interior de las dos unidades de análisis en un mes de primavera de 2009 Fig. 7.11 Comportamiento de la humedad relativa mínima al interior de las dos unidades de análisis durante un día de verano de 2008 Fig. 7.12 Comportamiento de la humedad relativa mínima al interior de las dos unidades de análisis durante un día de primavera de 2009 Fig. 7.13 Comportamiento de la humedad relativa mínima durante toda la investigación Fig. 7.14 Comportamiento de la velocidad del viento a la entrada y al interior de las dos unidades de análisis durante el verano de 2008 Fig. 7.15 Comportamiento de la velocidad del viento a la entrada y al interior de las dos unidades de análisis durante el otoño de 2008 Fig. 7.16 Comportamiento de la velocidad del viento a la entrada y al interior de las dos unidades de análisis durante el invierno de 2009 Fig. 7.17 CAO contra datos horarios de la UA1 en el mes de Agosto de 2008 Fig. 7.18 CAO contra datos horarios de la UA2 en el mes de Agosto de 2008 Fig. 7.19 CAO contra datos horarios de la UA1 en el mes de Mayo de 2009 Fig. 7.20 CAO contra datos horarios de la UA2 en el mes de Mayo de 2009 Fig. 7.21 – Floración Fig. 7.22– Fructificación Fig. 7.23– Rendimiento de fruta producido en las unidades de análisis Fig. 7.24– Rendimiento de fruta de talla Premium producida en las UA Fig. 7.25 Cantidades de fruta defectuosa producida en los invernaderos Fig. 7.26 – Fruta con malformaciones Fig. 7.27 – Evaluación en panel de degustación Fig. 7.30 – Análisis financiero a 10 años de ambos invernaderos Fig. 7.31 – Utilidades brutas de ambos invernaderos

2

53 54 54 55 56 56 57 58 59 59 60 61 62 62 63 63 64 65 66 67

RESUMEN

Este trabajo de investigación estudia el comportamiento de un invernadero con características bioclimáticas, comparándolo con otro de construcción estándar tomado como referencia.

Las variables a considerar en este trabajo son: la temperatura, la humedad relativa, la velocidad del viento y la evotranspiración del cultivo, que para este caso de estudio se ha escogido la fresa de la variedad aromas.

Los medios de control usados en el invernadero bioclimático para manejar dichas variables son: una envolvente que mejora el flujo del viento, una cubierta que sombrea en un 20% y refracta la luz en un 55%, un sombreado natural y un sistema de enfriamiento evaporativo.

Las mediciones de Temperatura y HR se realizaron cada hora, los resultados al hacer uso de todas las estrategias de enfriamiento fueron de aproximadamente 8 °C de diferencia entre ambos invernaderos y se lograron las condiciones agroclimáticas del cultivo en el invernadero bioclimático.

3

ABSTRACT

This research work studies the performance of a greenhouse with bioclimatic characteristics compared to another blank greenhouse with typical characteristics and standard construction. The main variables to consider in this work are the temperature, relative humidity, wind speed and crop evotranspiration, which in this particular case is the strawberry of the variety “aromas”.

Employed means of control in the bioclimatic greenhouse to manage these variables were: Anti-insects polyethylene walls 50% shaded and mesh 10X10 threads/cm2 as ventilation enhancer, a UV diffused roof Cover, 55% Light diffused and 20% shading, a natural forestry shade and a fog system for evaporative cooling.

Temperature and relative humidity measurements were carried out every hour, results shown that bioclimatic greenhouse highest temperature were in average 8°C lower than that of the reference one, besides, the agro-climatic conditions of the crop were achieved in the bioclimatic unit of analysis.

4

INTRODUCCIÓN

El transporte de alimentos perecederos y la agricultura son dos sectores que intervienen de forma determinante en la contaminación del planeta por la enorme emisión de gases del efecto invernadero que producen.

Los gases del efecto invernadero (GEI) son la suma de los gases que hacen posible el efecto que lleva el mismo nombre; estos son, principalmente, el bióxido de carbono, (CO2), el óxido nitroso (N2O), el metano (CH4) y, en menor medida, los clorofluorocarbonos e hidroclorofluorocarbonos (gases F) los cuales, aunque controlados por los países que firmaron el protocolo de Kyoto, han seguido en aumento.

De acuerdo con datos de IPCC, las emisiones de gases del efecto invernadero cubiertas por el protocolo de Kyoto, aumentaron de 28.7 gTon CO2 en 1970 a 49 gTon CO2 en 2004; es decir, casi se duplicó en las últimas 3 décadas. La concentración de CO2 en la atmósfera se ha incrementado en 100 partes por millón desde los niveles preindustriales alcanzando 379 ppm en 2005. Considerando lo anterior, se generan alrededor de 12.5 gTon CO2 por conceptos de agricultura y transporte. Esto significa más de la cuarta parte de la emisión global de bióxido de carbono. En la figura 1.1 se aprecia las emisiones de estos gases por sector. Fig. 1.1 - Emisión de GEI por sector desde 1990 a 2004. Fuente: Reporte de IPCC 2007

Desperdicios y agua residual, 2.8% Forestería, 17.4% Sum inistro de energía, 25.9%

Agricultura, 13.5%

Transporte, 13.1% Industria, 19.4% Construcción, 7.9%

5

El transporte de alimentos perecederos, como lo es el caso de la fresa (cultivo con el cual experimentamos en los invernaderos), está sometido a normas muy estrictas que pretenden preservar la inocuidad del producto alimentario para el consumidor final; por ello, no se escatima en el gasto de energía que conlleva el transporte refrigerado de los mismos.

La fresa (fragaria ananassa) variedad aromas, es un fruto no climatérico altamente perecedero debido a su elevada tasa de respiración (Manning, 1993). Su vida poscosecha es muy corta, y son susceptibles al ataque por microorganismos y al daño físico durante su manejo, almacenamiento y comercialización (Sistrunk y Morris, 1985). Un rápido enfriamiento de la fresa, cerca de 0 ºC puede retardar los cambios de calidad indeseables e incrementar su vida de anaquel (Pérez y col., 1998). Muchos mercados para la comercialización de la fresa se encuentran bastante alejados del lugar de su producción, por lo que se requiere un manejo efectivo para prevenir su deterioro excesivo. México ocupa la séptima posición en producción a nivel mundial y los principales Estados productores son: Michoacán (69, 699 ton), Baja California (57, 913 ton) y Guanajuato (20, 258 ton) (SAGARPA, 2007). Este proyecto, como objetivo colateral, pretende optimizar la producción hidropónica de fresa en un invernadero mediante el control climático, usando principalmente mallas sombreadoras, ventanas cenitales, mallas de ventilación más abiertas y humidificadores de niebla. En el recuadro siguiente se muestran las ventajas y desventajas, cualitativas y cuantitativas de usar el método estudiado en este trabajo.

6

Tabla-1. Comparación del método convencional con el de la hidroponía bioclimática. Fuente: Elaboración propia Concepto

Método convencional

Hidroponía Bioclimática

Control del clima

No es posible

Es posible controlarlo

Control de eventos

No es posible

Evita las heladas,

climáticos desfavorables Contaminación del aire

controla el calor. Por uso de maquinaria

No hay contaminación

agrícola Contaminación del suelo

Por uso de plaguicidas o

No hay contaminación

aguas negras Contaminación de

Uso de agroquímicos no

mantos freáticos

permitidos

Consumo de agua

3 litros-día/planta

7

No hay contaminación

0.8 litros-día/planta

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA En el mundo globalizado de hoy los alimentos de origen vegetal que consumimos pueden provenir de cualquier parte del mundo, sin embargo, esta medida conlleva un incremento innecesario en la entropía del planeta, es decir, se consume más energía de la necesaria para producir y transportar los alimentos, ésta proviene de la quema de combustibles fósiles que emiten enormes cantidades de CO2. Los medios masivos de producción de vegetales y los métodos convencionales de siembra han llevado a la erosión de los suelos y en casos más extremos a la desertificación de los mismos, la deforestación y la destrucción de ecosistemas enteros. En busca de la ahora buscada inocuidad alimentaria nuevas alternativas de cultivos van a proliferar en el futuro, prevaleciendo los orgánicos y los hidropónicos. Éstos últimos, aunque, considerados una alternativa menos sana que los primeros, serán de gran aceptación dado el mínimo impacto ambiental que producen, pues la emisión de contaminantes al suelo es nula, así como la contaminación del aire por agroquímicos como plaguicidas, herbicidas y fertilizantes. De igual manera, el ahorro de agua por el uso de estos sistemas es gigantesco, comparado con los métodos tradicionales ya que sólo se utiliza el líquido que la planta requiere, a diferencia de la siembra tradicional, que desperdicia esta vital sustancia hasta en un 70% filtrándola al subsuelo. Problema que se ve enormemente agravado, si los efluentes resultan contaminados con fertilizantes y/o plaguicidas no autorizados que dañan los mantos freáticos. (http://www.hidroponics.com , Mayo de 2008) Aunado a lo anterior, si se controla de manera pasiva el clima dentro de los invernaderos, la tasa de energéticos empleados por tonelada de producto también se disminuye, llegando incluso a ser menor que los de la siembra convencional, cuando en ellos se utilizan tractores y otras máquinas de combustión interna. Al disminuir la energía empleada para mantener las plantaciones y obtener una generosa cosecha llegamos a lograr la alta eficiencia en el cultivo, al mismo tiempo que disminuimos al máximo el impacto ambiental.

8

Por otra parte, con los métodos agrícolas más novedosos, en los que no se necesita suelo, el único factor de la región que determinaría el logro de un cultivo sería el clima del lugar; es éste, por lo tanto, el punto de partida de ésta investigación y de nuestro objeto de estudio: ¿cómo cambiar el clima dentro de un invernadero?

Si se consiguiera cambiar el clima en los invernaderos con estrategias de climatización pasiva, se lograría un cuantioso ahorro de energía al evitar transporte y malas prácticas agrícolas, pero, ¿se puede lograr? Por supuesto que sí, el reto ahora es hacerlo con medios que permitan una emisión mínima de contaminantes al ambiente, al mismo tiempo que permitan un armonioso crecimiento de la plantación dentro del invernadero y por ende, un ahorro en la economía del agricultor.

9

2. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN En todo el mundo se han hecho diferentes tipos de experimentos, escritos, ensayos e incluso libros para la climatización tanto pasiva como activa de un invernadero o la combinación de ambas, en diferentes climas y bajo parámetros y condiciones que de cierta manera influyen en la realización del experimento. Citaremos algunos de ellos:

El desempeño en el enfriamiento de invernaderos naturalmente ventilados en sureste de los Estados Unidos, escrito por Willtis, S. Li y C.A. Yunker (2005). Este experimento en el que se cultivó chile campana dulce (Capsicum annuum) se realizó en el verano del 2004 en Raleigh, Carolina del Norte y en él se comparó la eficiencia en la ventilación de dos tipos de invernaderos, pues se incluyeron en el ensayo un par con ventilación natural y otro par con ventilación artificial de ventiladores.

Ambos invernaderos de ventilación forzada eran pequeñas unidades de 6.7 X 12.1 m. que fueron enfriados usando un sistema de ventiladores y paletas con valores de intercambio de aire de 0.087 m3/m2 s y los invernaderos de ventilación natural eran unidades de apenas 6.4 X 11m y se les suministró un sistema de nebulización de baja presión (400 kPa). En los cuatro invernaderos fueron cultivadas las variedades Kaki, Walter y Zamboni de chile campana dulce a una densidad de 2.6 plantas/m2. Se observó que las temperaturas foliares y las del aire fueron siempre mayores en la de los invernaderos de ventilación natural, no obstante las transpiraciones durante el día no fueron diferentes.

Cuando no se utilizaba el sistema de nebulización y nada más se recurría a la ventilación natural en los invernaderos, se observó que la temperatura era mayor que cuando se empleaban ambos métodos al mismo tiempo. El control de la temperatura en los invernaderos incidió tanto y de tal modo, que los rendimientos en los invernaderos con ventilación forzada se obtuvo el doble de cosecha que en los de ventilación natural, aunque con mayor número de defectos en los frutos.

10

Otro caso de la utilización de medios pasivos para la climatización de un invernadero es el del “blanqueado” y dentro de las investigaciones recientes, encontramos el lanzamiento de una nueva película plástica para cubrir invernaderos en los climas tropicales y subtropicales. Este método también conocido como “sombreado” o “blanqueado”, tiene como consigna eliminar parte de la radiación emitida por el sol, mitigando con ello los efectos que el calor absorbido por radiación causa en las plantaciones dentro del invernadero. Los investigadores Y. García Alonso, E. Espi, A. Salmerón y A. Fontecha lograron cultivar pimientos verdes en un invernadero con una cubierta plástica para aislar de altas temperaturas desarrollado para zonas de gran radiación; sin embargo, esto trajo ciertos inconvenientes como la disminución de la fotosíntesis en la plantación y la producción a precios muy altos. En México, España y Colombia se están probando nuevas películas plásticas que pretenden evitar estos problemas.

La velocidad del viento también juega un papel muy importante para el buen desarrollo de las plantas, como lo demostraron los investigadores E. Rico García, J.L. Reyes Araiza y G. Herrera Ruiz (2005) en su ensayo de Simulación de el clima en dos diferentes invernaderos y trata del efecto que tiene la velocidad del viento en un invernadero tipo túnel y otro tipo aleta de tiburón. El experimento se llevó a cabo con un sistema computacional de dinámica de fluidos (CDF, por sus siglas en inglés). Ambos invernaderos fueron equipados con ventanas enrollables en los lados y el techo. El experimento que se suscitó en Querétaro contemplaba abrir parcialmente las ventanas ya fuera abierto total, la mitad, una tercera parte o dos terceras partes, tomándose en cuenta la dirección del viento. Los resultados obtenidos fueron que con una velocidad del viento de 4 m/s y las ventanas totalmente abiertas, el invernadero de aleta de tiburón tenía una renovación de aire de 75 h-1 y el valor para el de tipo túnel fue de 27h-1. Con todo y eso el perfil de la temperatura tendía a ser más homogénea dentro del invernadero aleta de tiburón, asimismo, en éste la temperatura fue más cercana a la del exterior que en el de tipo túnel.

11

Otro medio de climatización muy usado en climas áridos es el de nebulización por medio de aspersores de partícula fina. Atomizar pequeñísimas gotas de agua en el ambiente hace que dichas partículas ganen el calor que contiene el aire circundante, ya que todo líquido que se convierte en vapor gana energía. En este caso, dicha energía es absorbida del ambiente; estas finas partículas de apenas 10 micras de diámetro no llegan a tocar el piso pues se evaporan en el aire realizando el efecto anteriormente

descrito.

En

el

Simposio

Internacional

de

Enfriamiento

de

Invernaderos, los investigadores japoneses S. Sase, M. Ishii, H. Moriyama, C. Kubota, K. Murata, M. Hayashi en su ensayo Efecto de la ventilación natural sobre la humedad relativa y el uso del agua para enfriamiento por nebulizadores en invernaderos situados en climas semiáridos (2006) investigaron el efecto que causan en un invernadero las condiciones arriba citadas, pero sin plantas. Un algoritmo de control simple para el enfriamiento por micro aspersión fue lo que se usó para el experimento. El invernadero estaba equipado con ventanas plegadizas, sistema de alta presión para las boquillas de atomización y malla anti-áfidos. La nebulización fue operada en forma cíclica tomando como objetivo base una temperatura del aire de 24.5 °C y bajo varias configuraciones de abertura de ventilas. Se monitorearon las temperaturas dentro del invernadero y fuera de él. La ventilación natural fue monitoreada con el método del gas rastreador, además los tiempos de humidificación del sistema fueron medidos cada 15 min.

Los primeros resultados mostraron que mientras mayor era la ventilación dentro del invernadero, menor era la humedad relativa en el interior del mismo al tiempo que se incrementaba el uso de agua para atomización. Éste efecto era el esperado dadas las simulaciones basadas en el estudio de las ecuaciones de balance de energía usando un programa de visualización VETH. Por ejemplo, la humedad relativa decreció de un 80 a un 65% en un día claro cuando la velocidad de ventilación se incrementó de 1 a 3.5 m3 m-2 min-1, mientras el agua se incrementaba de 18 a 21 gr/m2 min. Hubo una buena concordancia entre los resultados obtenidos durante los 45 minutos promedio monitoreados de ventilación y los esperados por el programa VETH. 12

Al momento de utilizar los medios de climatización pasivos de los que hemos visto y algunos otros del tipo activo, las cosechas sufren algunos cambios, algunos benéficos y otros no tanto. Según muestra un experimento por parte de los doctores N. Katsoulas, E. Kitta, C. Kittas, I.L. Tsirogianis, E. Stamati y D. Sayvas (2004) que dio origen a la publicación de su artículo llamado Invernadero enfriado por un sistema de atomización: Los efectos sobre el microclima, la producción y la calidad de un cultivo de pimientos en hidroponia, donde se menciona la influencia que tiene el control en la humedad del invernadero en el microclima dentro del mismo, la transpiración de la cosecha y el rendimiento de un cultivo sin suelo de pimientos en un invernadero localizado en el área costera del oeste de Grecia. Las mediciones se realizaron durante el verano y hasta el otoño en dos diferentes compartimientos que involucraban: (i) falta de control del aire y (ii) un sistema de enfriamiento por micro aspersión cenital que suministraba partículas de agua, cuando la humedad relativa dentro del invernadero era menor a 80%. Se comprobó que mientras el sistema de atomización estaba trabajando, la temperatura foliar y la del aire disminuía al menos 3 °C, con respecto al caso de que no estuviera funcionando dicho sistema de enfriamiento. Además cuando se estaba atomizando, el déficit de presión de vapor fue menor a 2 kPa; incluso en la parte mas tibia del día. Sin embargo, el uso del sistema de nebulización redujo en un 20% la evotranspiración, aproximadamente. El sistema de atomización optimizó el peso de la fruta así como el porcentaje de fruta que

se

puede

vender

a

mercados

con

mayor

demanda,

pero

redujo

significativamente el número de frutas por planta. El contenido de ácido y el pH de la pulpa de los pimientos no se afectaron por causa del sistema de enfriamiento por atomización, mientras que los sólidos solubles de las frutas se redujeron un poco y el volumen de las mismas se incrementó.

Aspectos a considerar en el control climático del invernadero Especie dentro del invernadero (Fresas) Ya que el factor inicial de enfriamiento a considerar son las plantas y su habilidad para enfriarse a sí mismas, tuvimos por necesidad que revisar la bibliografía que hay 13

sobre el cultivo de fresas en invernadero. He aquí algunos aspectos importantes a considerar:

En el verano las cosechas se retrasan o se detienen cuando las temperaturas llegan a 32 °C y cuando la humedad es menor a 40% o mayor a 90%. A través de un sistema de enfriamiento bien calibrado y automatizado se pueden eliminar estos picos de temperatura y humedad haciendo del control del clima, la clave para una mayor producción y talla de las frutas.

En los casos más exitosos de climatización pasiva y usando hábilmente las estrategias de enfriamiento se han logrado disminuciones de temperatura de hasta 18 °C en climas áridos, ahora bien, el clima cálido sub-húmedo representa un reto mucho mayor dada la humedad. En el caso del presente proyecto, es vital alcanzar las horas-frío que la fresa necesita para llevar a cabo su proceso de fructificación adecuado. Y de acuerdo con los datos que mas adelante veremos, en nuestro proyecto necesitaremos escasos 7 °C para alcanzar las horas-frío necesarias.

CULTIVO DE LAS FRESAS Exigencias agroclimáticas. Clima La fresa es un cultivo que se adapta muy bien a muchos tipos de climas. Su parte vegetativa es altamente resistente a heladas, llegando a soportar temperaturas de hasta –20 °C, aunque los órganos florales quedan destruidos con valores algo inferiores a 0 °C. Al mismo tiempo son capaces de sobrevivir a temperaturas estivales de 55 °C. Los valores óptimos para una fructificación adecuada se sitúan en torno a los 11-20 °C de media anual. Temperaturas por debajo de 12 °C durante el cuajado dan lugar a frutos deformados por frío, en tanto que un tiempo muy caluroso puede originar una maduración y coloración del fruto muy rápida, lo cual le impide adquirir un tamaño adecuado para su comercialización. 14

No obstante, el fresón necesita acumular una serie de horas frío, con temperaturas por debajo de 7 °C, para dar una vegetación y fructificación abundante. Este requerimiento en horas frío, muy variable según los cultivares, no suele satisfacerse totalmente en las condiciones climáticas colimenses. Es muy importante determinar el frío requerido por cada variedad, debido a que insuficiente cantidad del mismo origina un desarrollo débil de las plantas, que dan frutos blandos y de vida comercial reducida. Un exceso de frío acumulado, por otra parte, da lugar a producciones más bajas, un gran crecimiento vegetativo y la aparición de estolones prematuros. Ciclo de la planta de fresa (fresón) - Invierno: Período de días cortos y bajas temperaturas en el que se produce una paralización del crecimiento, hasta que la planta acumula el frío necesario y sale de la latencia. - Primavera: Con la elevación de las temperaturas y el alargamiento progresivo de los días, aparece una reanudación de la actividad vegetativa, floración y fructificación, aumentando con la longitud del día. - Verano: Período con influencia de días largos y temperaturas elevadas, la planta crece y se multiplica vegetativamente por emisión de estolones. - Otoño: Con incidencia de días cortos y temperaturas descendentes, se da una paralización progresiva del crecimiento, con acumulación de reservas en las raíces. Comienza la iniciación floral y la latencia de la planta. Suelo. La influencia del suelo, su estructura física y contenido químico es una de las bases para el desarrollo del fresón. Éste prefiere suelos equilibrados, ricos en materia orgánica, aireados, bien drenados, pero con cierta capacidad de retención de agua. 15

En

definitiva,

un

suelo

catalogado

como

arenoso

o

franco-arenoso

y

homogéneamente profundo se acercaría al ideal para nuestro cultivo. pH: la fresa soporta bien valores entre 6 y 7. Situándose el óptimo en torno a 6,5 e incluso menor. Materia orgánica: serían deseables niveles del 2 al 3% C/N: 10 se considera un valor adecuado para la relación carbono/nitrógeno, con ello se asegura una buena evolución de la materia orgánica aplicada al suelo. Agua de riego. La fresa es un cultivo muy exigente tanto en las cantidades de agua, muy repartidas y suficientes a lo largo del cultivo, como en la calidad que presente ésta. Riego. El riego se realiza por la parte superior de la bolsa, mediante mangueras de riego, acopladas a cintillas perforadas, permitiendo a cada bolsa el flujo de al menos 3 orificios de la cintilla. Fig. 2.1 – Sistema de riego

Sistema de cultivo empleado en el invernadero. Sistema con sustrato en bolsas de 12 Kg. Situadas sobre el piso.

16

En este sistema, la planta se dispone en una bolsa sentada en el suelo del mismo invernadero, que contiene un sustrato con 30% jal, 30% estopa de coco molida, 30% tierra de baja calidad y 10% tierra de calidad. El tamaño de la bolsa tiene capacidad para 12 Kg de sustrato y con 4 perforaciones de drenaje para dejar salir el excedente de agua de riego. La plantación se realizó con una densidad de 4 plantas por bolsa. La orientación de las bolsas de hace a lo largo del invernadero con un metro de separación por pasillo, para que a las plantas les llegue la máxima cantidad de luz. Los carriles contienen aproximadamente 100 bolsas, haciendo un total de 7 carriles por invernadero y 1400 bolsas en ambas naves. Para efectos de medición del rendimiento se omitirán los resultados de los 3 carriles de cada orilla de los invernaderos, con el fin de eliminar los estragos producidos por el conocido efecto orilla, que lastima más a las plantas de las orillas debido a los efectos del sol directo, y la proximidad con hierbas y plagas. Fig. 2.2 – Sistema de cultivo con sustrato en bolsas

17

3. MARCO CONCEPTUAL Las variables de temperatura, humedad relativa, ventilación y radiación solar juegan el papel más importante, pues su interrelación permite el control climático mediante el uso de medios pasivos. Afortunadamente estas variables son el tema de estudio de varios libros escritos por los pioneros de la arquitectura sustentable y el bioclimatismo, estos conocimientos fortalecen la teoría de esta búsqueda; junto con las experiencias mostradas en el apartado de antecedentes de la investigación. Fig. 3.1 – Mapa conceptual. Fuente: Elaboración propia

MAPA CONCEPTUAL Las flechas indican: Radiación Solar

Incremento de Temp. Disminución de Temp. Nebulización

Sombreado Disminución de HR Incremento de HR Ventilacion e.

Zona de confort del cultivo en el Invernadero

Ventilación s.

Evotranspiración

Sobre el control bioclimático de invernaderos no hay mucha literatura disponible en español, pues esto apenas se encuentra en desarrollo. El presente trabajo será una aportación más, al incipiente estudio del control del microclima dentro de un invernadero, utilizando principalmente medios pasivos. Las teorías ya desarrolladas de los autores ya mencionados serán empleadas para complementar el presente material.

3.1 Caracterización de un invernadero convencional o estándar Por definición, un invernadero (o invernáculo) es una construcción de vidrio o plástico en la que se cultivan plantas, a mayor temperatura que en el exterior. 18

Un invernadero aprovecha el efecto producido por la radiación solar que, al atravesar un vidrio u otro material traslúcido, calienta los objetos que hay adentro; estos, a su vez, emiten radiación infrarroja, con una longitud de onda mayor que la solar, por lo cual no pueden atravesar los vidrios a su regreso quedando atrapados y produciendo el calentamiento.

Una de las principales características de un invernadero convencional, es que atrapa una considerable cantidad de calor cuando se llega al medio día, que es precisamente la hora en la que los rayos del sol inciden con un ángulo más recto sobre el techo del invernadero. Este calor puede llegar a ser tan sofocante que bien podría secar una cosecha entera, si no se toman las medidas de climatización adecuadas.

3.2. Climatización de invernaderos El invernadero es un sistema complejo, difícil de dominar: parece que se adapta más a los climas donde domina la radiación difusa y donde la radiación solar es menos intensa. En otros climas, que se distinguen por radiaciones intensas, el invernadero exige estar equipado de protecciones térmicas so pena de agraviar las condiciones interiores con relación a las del exterior. (Guyot e Izard, 1980, p. 104).

Aprovechando la idea de que un cultivo dentro de un invernadero es agricultura protegida de los efectos del exterior, éstos pueden ser climatizados de dos maneras, ya sea enfriarlos o calentarlos aún más. El caso de este estudio es el primero, para ello se debe escoger cuidadosamente una estrategia de enfriamiento y para eso se deben analizar varios factores, que por supuesto, afectan las variables del sistema. (http://www.igcusa.com/greenhouse_cooling_information.htm,12/02/08)

19

4. DEFINICIÓN DE LAS VARIABLES DE LA INVESTIGACIÓN Zona de Confort climática No existe un criterio único para poder realizar una evaluación precisa del confort. Quizá podría definirse en negativo, es decir, como la zona en la cual no se produce un sentimiento de incomodidad. (Olgyay, 1998, p. 18).

El confort térmico no puede estimarse a partir de un sólo parámetro: la temperatura del aire, sino que por el contrario deben intervenir varios factores, tales como la humedad y la velocidad del aire. (Guyot y Izard, 1980, p. 13).

Así, la definición de la zona de confort sería aquel sitio en el que precisamente se encuentran todos los elementos climáticos que propician el desarrollo al cien por ciento de una especie determinada.

Para el hombre, de acuerdo a varios autores y que coincide con la gráfica de V. Olgyay, la zona de confort se encuentra entre 21 - 28 °C y 20 - 80% de temperatura y humedad relativa respectivamente sobre una velocidad del aire de 0.5 m/s. Esta gráfica resulta de gran utilidad cuando se trabaja para mejorar las condiciones climáticas de un espacio habitado por el hombre o donde se realizan actividades humanas.

Por otro lado, y como todos los seres vivos tienen una diferente apreciación sensorial de la humedad y la temperatura, sus respectivas “zonas de confort” se encuentran en diferentes valores de estas variables. En nuestro caso particular no se trabajará con grupos de humanos en el interior de una vivienda, sino con una plantación de fresas dentro de un invernadero. Para tal efecto, lo primero a definir será las condiciones agroclimáticas de la planta de fresa o fresón: ésta, de acuerdo con varios autores, se encuentra en una temperatura óptima nocturna, de entre 10 – 13 °C y diurna de entre 18 – 22 °C, más una humedad relativa de entre 40 y 85%. Sin embargo, de acuerdo con otros autores, las condiciones agroclimáticas varían con las estaciones del año. 20

Satisfacer estos requerimientos climáticos no es sino la mitad de la solución, ya que el fresón necesita en el invierno un período de días cortos y bajas temperaturas en el que se produce una paralización del crecimiento, hasta que la planta acumula el frío necesario y sale de la latencia, lo cual se logra con una temperatura de 7 °C, produciendo con esto una mayor fructificación. (http://www.infoagro.com). Fig. 4.1 – Condiciones agroclimáticas anuales promedio de la fresa. Fuente Ulises Ch. CONDICIONES AGROCLIMÁTICAS DE LA FRESA. 10%

M=130w.

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

AMBIENTE DE MAXIMA RESISTENCIA HUMANA. POSIBLE INSOLACION.

45

LIMITE DE RESISTENCIA.

o

45o

CALOR SECO.

Humidificación. gr.(agua) kg.(agua)

R

A .

40o

POSIBLE DESMAYO.

6.0 5.5 5.0 4.5

35

o

TEMPERATURA DEL CUERPO.

4.0

35o

3.5

SOFOCACION Y BOCHORNO.

2.5 2.0

Ventilación. m/s.

1.5

6.0

30o

2.0 1.0

25

o

0.3 0.25

1.0

P

0.5

Línea de Sombra .

o

20o

70

M

20

25o

0.5

E

R

A

T

U

3.0

30o

40o

210

FRIO CORTANTE.

10o

280

AMBIENTE MUY HUMEDO FRIO HUMEDO PENETRANTE.

350 420 490

Radiación Solar w/m.2

Soleamiento .

T

E

140

15o

15o

10o

ENTUMECIMIENTO.

5o

5o

TEMPERATURA DE CONGELAMIENTO POSIBLE DE DEDOS Y PIES.

0o 10% ACTIVIDAD SEDENTARIA.

20%

H

U

30%

M

E

40%

D

A

50%

D

R

0o

60%

E

L

70%

A

T

80%

I

V

90%

100%

A .

Temperatura foliar y temperatura del aire. La temperatura es la cantidad de energía cinética promedio que poseen las moléculas que forman una sustancia. Como esta energía no puede medirse directamente, la temperatura debe determinarse indirectamente midiendo alguna propiedad física de la sustancia, cuyo valor depende de la temperatura de una manera conocida. (Felder & Rosseau, 1991, p. 67)

21

La temperatura de cualquier follaje en un invernadero depende de la temperatura del aire que lo rodea, la humedad relativa contenida en el aire y de si se encuentra o no directamente al alcance de los rayos del sol, es decir, de la radiación solar. El efecto de enfriamiento que proporciona la evotranspiración (el agua transpirada por las plantas y evaporada desde los substratos húmedos) es básico para la habilidad que las plantas tienen para regular la temperatura de sus tejidos. Cuando las plantas evaporan agua en el ambiente que las rodea, ellas modifican la temperatura del aire. La temperatura del aire circundante y la presión de vapor decrecen, mientras que la humedad relativa se incrementa. Cuando el aire dentro del invernadero se intercambia con el del exterior también se logra cierto efecto, debido al cambio en la temperatura y la humedad relativa contenida en el aire intercambiado.

Temperaturas. Éste es el parámetro más importante a tomar en cuenta en el manejo del ambiente dentro de un invernadero, ya que es el que más influye en el crecimiento y desarrollo de las plantas. Para el manejo de la temperatura es importante conocer las necesidades y limitaciones de la especie cultivada. Así mismo se deben aclarar los siguientes conceptos de temperaturas, que indican los valores-objetivo a tener en cuenta para el buen funcionamiento del cultivo y sus limitaciones: •

Temperatura mínima letal. Aquella por debajo de la cual se producen daños

en la planta. •

Temperaturas máximas y mínimas biológicas. Indican valores, por encima o

por debajo, al respecto del cual no es posible que la planta alcance una determinada fase vegetativa, como floración, fructificación, etc. •

Temperaturas nocturnas y diurnas. Indican los valores aconsejados para un

correcto desarrollo de la planta. Humedad relativa (HR).

22

La humedad es la masa de agua en unidad de volumen, o en unidad de masa de aire. La humedad relativa (HR) es la cantidad de agua contenida en el aire, en relación con la máxima que sería capaz de contener a la misma temperatura. (Felder y Rosseau, 1991) Existe una relación inversa de la temperatura con la humedad, por lo que a elevadas temperaturas, aumenta la capacidad de contener vapor de agua y por tanto disminuye la HR. Con temperaturas bajas, el contenido en HR aumenta. Cada especie tiene una humedad ambiental idónea para vegetar en perfectas condiciones: el tomate, el pimiento y la berenjena prefieren una HR sobre el 50-60%; el melón, entre el 60-70%; el calabacín, entre el 65-80% y el pepino entre el 70-90%. La HR del aire es un factor climático que puede modificar el rendimiento final de los cultivos. Cuando la HR es excesiva, las plantas reducen la transpiración y disminuyen su crecimiento; se producen abortos florales por apelmazamiento del polen y un mayor desarrollo de enfermedades criptogámicas. Por el contrario, si es muy baja, las plantas transpiran en exceso, pudiendo deshidratarse. Para que la HR se encuentre lo más cerca posible del óptimo, el investigador debe ayudarse del higrómetro. El exceso puede reducirse mediante ventilado, aumento de la temperatura y evitando el exceso de humedad en el suelo. La falta puede corregirse con riegos, pulverizando agua en el ambiente, ventilado y sombreado. La ventilación cenital en invernaderos es muy recomendable, tanto para el control de la temperatura como de la HR. Ventilación La ventilación consiste en la renovación del aire dentro del recinto del invernadero. Al renovar el aire se actúa sobre la temperatura, la humedad, el contenido en CO2 y el oxígeno que hay en el interior del invernadero. La ventilación puede hacerse de una forma natural o forzada. (http://www.ez-cool.com, Agosto 2007) Ventilación natural o pasiva.

23

Se basa en la disposición, en las paredes y en el techo del invernadero, de un sistema de ventanas que permiten la aparición de una serie de corrientes de aire que contribuyen a disminuir las temperaturas elevadas y a reducir el nivel higrométrico. Las ventanas pueden ser cenitales si se disponen en la techumbre o laterales, si están colocadas sobre las paredes laterales del invernadero. Se admite que una ventana cenital de una determinada superficie resulta a efectos de aireación hasta ocho veces más efectiva que otra situada lateralmente de igual superficie. Normalmente las ventanas deben ocupar entre un 18 y 22% de la superficie de los invernaderos, teniendo en cuenta que con anchuras superiores a los 20 m. será imprescindible disponer de ventilación cenital que mejore la aireación lateral. Ventilación mecánica o forzada. Los sistemas de ventilación forzada consisten en establecer una corriente de aire mediante ventiladores extractores, en la que se extrae aire caliente del invernadero; y el volumen extraído es ocupado inmediatamente por aire de la atmósfera exterior. Con este sistema se puede conseguir una temperatura idéntica a la del exterior, pero su control es más preciso que el que se logra con la ventilación pasiva. (http://www.ez-cool.com, 2007)

La ventilación en un invernadero es indispensable, ya que eliminará el aire caliente y húmedo que se encuentra dentro del invernadero e introducirá aire seco y con suerte, más fresco. Para un invernadero sombreado moderadamente, se debe de calcular un sistema de ventilación que proporcione al menos 8 a 10 pies3 por minuto cada pie2 de área de invernadero. Iluminación-Luz UV-Radiación La temperatura en el interior del invernadero, va a estar en función de la radiación emitida por el sol en un rango de 1500 Å hasta 40000 Å, la misión principal del invernadero será la de acumular calor durante las épocas invernales.

24

El calor solar ganado depende del área del invernadero y no del volumen, ya que no importa qué tan alto esté el invernadero éste recibe, aproximadamente, la misma cantidad de radiación por unidad de área. A mayor luminosidad en el interior del invernadero debe aumentar la temperatura, para que la fotosíntesis sea máxima; por el contrario, si hay poca luz pueden descender las necesidades de otros factores. Para mejorar la luminosidad natural se usan los siguientes medios: •

Materiales de cubierta con buena transparencia.



Orientación adecuada del invernadero.



Materiales que reduzcan el mínimo las sombras interiores.



Aumento del ángulo de incidencia de las radiaciones sobre cubiertas.



Acolchados del suelo con plástico blanco.

En verano para reducir la luminosidad se emplean: •

Blanqueo de cubiertas.



Mallas de sombreo.



Acolchados de plástico negro.

Es interesante destacar el uso del blanqueo, ya que esta labor está en función del desarrollo del cultivo y de las temperaturas, y tiene efectos contradictorios que hay que conocer para hacer un correcto uso. Hay que saber que la planta sombreada se ahila y se producen abortos de flores en determinadas especies sensibles a la luz (especialmente tomate, pimiento y berenjena), por lo que el manejo del riego y de la solución nutritiva tiene que ir unida al efecto que produce el blanqueo. Los plásticos sucios o envejecidos provocan el mismo efecto que el blanqueo. Sombreado Las mallas de sombreo suelen ser de polietileno, polipropileno, poliéster o de derivados acrílicos. Las mallas se clasifican en función de su porcentaje de transmisión, reflexión y porosidad. Siempre que sea posible deben situarse las mallas de sombreo en el exterior del invernadero, para que la reducción de la temperatura sea más efectiva. (http://www.infoagro.com, 2007) 25

La malla interior absorbe la radiación solar y la convierte en calor dentro del invernadero, que debe evacuarse por ventilación. Sin embargo, la malla exterior se calienta con la radiación, pero se enfría con el aire exterior del invernadero. En ensayos realizados se ha comprobado cómo en invernaderos sin sombreo se alcanzaban temperaturas medias máximas de 46,6 ºC. Al colocar la malla de sombreo negra por el exterior se conseguía reducir la temperatura a los 40,8º C, pero si se ponía en el interior ésta se incrementaba hasta los 50,5º C. El color de la malla es importante. La de color negro es la de mayor duración pero bajo el punto de vista climático no es la mejor. Por ello se recomienda que no sean de color, puesto que cualquier material coloreado corta un porcentaje mayor del espectro visible. Sistemas de sombreo El sombreo es la técnica de enfriamiento más usada en la práctica. La reducción de temperatura se basa en cortar un porcentaje de radiación fotoactiva, mientras que el infrarrojo corto llega en exceso a los cultivos. Se pueden dividir los sistemas de sombreo en dos grupos: •

Sistemas estáticos. Son aquellos que una vez instalados sombrean al

invernadero de una manera constante, sin posibilidad de regulación o control: encalado y mallas de sombreo. •

Sistemas dinámicos. Son aquellos que permiten el control más o menos

perfecto de la radiación solar en función de las necesidades climáticas del invernadero: cortinas móviles y riego de la cubierta. CO2 El anhídrido carbónico de la atmósfera es la materia prima imprescindible de la función clorofílica de las plantas. El enriquecimiento de la atmósfera del invernadero con CO2, es muy interesante en muchos cultivos, tanto en hortalizas como en flores. (http://www.infoagro.com) La concentración normal de CO2 en la atmósfera es del 0.03%. En la producción vegetal este índice debe aumentarse a límites de 0.1 - 0.2%, si se desea el 26

aprovechamiento al máximo de la actividad fotosintética de las plantas. Las concentraciones superiores al 0.3% resultan tóxicas para los cultivos. En los invernaderos que no se aplique anhídrido carbónico, la concentración de este gas es muy variable a lo largo del día. Alcanza el máximo de la concentración al final de la noche y el mínimo, a las horas de máxima luz que coinciden con el mediodía. En un invernadero cerrado por la noche, antes de que se inicie la ventilación por la mañana, la concentración de CO2 puede llegar a límites mínimos de 0.005 – 0.01%, que los vegetales no pueden tomarlo y la fotosíntesis, por ende, 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 en CO2 para poder realizar la fotosíntesis. Los niveles aconsejados de CO2 dependen de la especie o variedad cultivada, de la radiación solar, de la ventilación, de la temperatura y de la humedad. El óptimo de asimilación está entre los 18 y 23º C de temperatura, descendiendo por encima de los 23-24º C. Respecto a la luminosidad y humedad, cada especie vegetal tiene un óptimo distinto.

Calor El calentamiento del invernadero se produce cuando la radiación que pasa a través del material de cubierta, se transforma en calor. Esta radiación es absorbida por las plantas, los materiales de la estructura y el suelo. Como consecuencia de esta absorción, éstos emiten radiación de longitud más larga que al no poder atravesar la cubierta, se queda dentro del invernadero. El calor se transmite en el interior del invernadero por radiación, conducción, y por convección. La conducción es producida por el movimiento de calor a través de los materiales de cubierta del invernadero, la convección tiene lugar por el movimiento del aire a través de las plantas, el suelo y la estructura del invernadero, la radiación, en forma de ondas electromagnéticas a través del vacío o del aire circundante. 27

Medios de climatización Los medios activos de climatización son una posibilidad en los invernaderos pero reducen el margen de utilidad. Las técnicas de evaporación, como el de atomización de agua o el de películas de agua dan buenos resultados cuando se usan adecuadamente; sin embargo, su eficiencia depende mucho de las condiciones ambientales adyacentes, principalmente de la humedad presente en el aire, por ello, estos sistemas son mucho más efectivos en los climas áridos que en los húmedos. (http://www.AquaCool.com, 2006)

Refrigeración por evaporación de agua Nebulización fina (Fog System). Consiste en distribuir en el aire un gran número de partículas de agua de tamaño próximo a 10 micras. Debido al escaso tamaño de éstas, su velocidad de caída es muy pequeña, por lo que permanecen suspendidas en el aire del invernadero el tiempo suficiente para sólo mojar ligeramente a 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, etc.) que permiten la automatización del sistema. Normalmente los difusores o boquillas tienen un caudal de 4 l/h y se colocan cada 20-25 metros cuadrados. El control del sistema se hace a través de una electroválvula accionada por un humidostato. Con este sistema pueden conseguirse descensos térmicos en el interior del invernadero de hasta 10 °C. Se emplea mucho en la producción de ciertas plantas ornamentales como rosas, crisantemos, orquídeas, etc. Es importante disponer de un sistema de filtros para evitar que las aguas ricas en bicarbonatos y otras sales provoquen daños en los sistemas de fog sys, como la obturación de las boquillas.

28

Como emisores de fog system pueden utilizarse boquillas de alta presión (60 kg/cm2, 5 l/h y gotas con un diámetro inferior a 20 micras), boquillas de baja presión (3-6 kg/cm2 y gotas con un diámetro inferior a 10 micras) y humidificadores mecánicos.

Este sistema puede ser usado con ventilación natural o con ventilación forzada; sin embargo, la clave está en mantener siempre el balance correcto de humedad y temperatura del aire mediante el control del intercambio de aire. Uno de los principales problemas de este sistema es el taponamiento de las boquillas a causa de las impurezas de agua: sin embargo, un buen sistema de filtración del agua que además le servirá al sistema de riego por goteo, mitiga perfectamente estos problemas. El mantener el sistema de filtración limpio y destapado permite el buen funcionamiento del mismo. Otros problemas que el sistema tiene son los de humidificación extra del follaje, a causa de un mal control del sistema y residuos minerales en la plantación. Entre más pequeñas sean las partícula de agua mejor se dispersarán en el ambiente y menor será la probabilidad de que se humedezca el follaje. Sin embargo, la eficiencia en el enfriamiento depende no sólo del tamaño de la partícula de agua, sino de la cantidad de agua que se va a evaporar. Todos los sistemas deben ser diseñados por un ingeniero para que se calcule la cantidad de agua que se debe evaporar, para poder eliminar el calor necesario. (Ortho greenhouses book, 2004)

Humedad y Déficit de Presión de Vapor (DPV) El Déficit de Presión de Vapor (DPV) es un término usado para describir qué tan rápidamente el agua se evaporaría en una masa de aire circundante. El DPV de una hoja o un follaje es descrito como la diferencia entre la humedad en la superficie de la hoja (usualmente se asume que está saturada o al 100%) y la humedad del aire alrededor. Entre más alto el valor de DPV, mas rápidamente se evapora el agua. Un DPV alto (baja humedad del aire relativamente con respecto a la de la superficie de la hoja) puede llevar a un entristecimiento, desecamiento y daño si las plantas no son capaces de evaporar suficiente agua para mantener arriba la demanda de evaporación. Cuando el DPV es demasiado bajo, el aire circundante está tan 29

saturado de humedad que casi nada de agua se puede evaporar de la superficie de las hojas. (Algo similar sucede con los humanos cuando sudamos y el sudor no se seca, debido a la saturación de humedad en el aire). Eso puede traer como consecuencia un transporte inadecuado de agua y nutrientes dentro de la planta, así como una disminución en el enfriamiento y un daño potencial al aumentar la temperatura en el invernadero.

Así pues, algunos de los factores mencionados arriba formarán parte del experimento, serán las piezas a mover y ordenar cuidadosamente para lograr los objetivos deseados. Esto no se podrá lograr si no se tiene una adecuada estrategia de diseño del invernadero: un verdadero ecodiseño del sitio que ayudado de la tecnología permita el mejor desarrollo de la plantación.

Hoy en día el ecodiseño necesita basarse en conocimientos científicos, tratando de superar la barrera que tradicionalmente se ha puesto entre el diseño y la tecnología. (Tudela F, 1999. p. 37).

30

5. MARCO TEÓRICO A continuación se muestra un esquema de cómo se afectan las variables de la temperatura del aire, la humedad relativa, el DPV, la demanda de irrigación y la evotranspiración al ser expuestas al efecto de la luz, la ventilación y el enfriamiento por pulverización de agua o nebulización: Fig. 5.1 - Relaciones de las variables en el enfriamiento del invernadero.

Tª AIRE

Efecto de la radiación solar

H.R.

D.P.V.

DEM. RIEGO EVOTRANSP.

Cuando la luz se incrementa, la temperatura del aire sube, la humedad decae, y el DPV, demanda de riego y la evotranspiración se incrementan

Enfriamiento evaporativo

Ventilación

Cuando el aire del exterior es mas frío La ventilación y el enfriamiento evaporativo por nebulización funcionan bien juntos, ya que ambos incrementan el enfriamiento mientras que balancean los otros efectos del clima Fuente: Arguscontrol.com

31

El desarrollo de los cultivos en un invernadero climatizado, está condicionado por cinco factores climáticos: temperatura, humedad relativa, luz, ventilación y CO2. Para que las plantas puedan realizar sus funciones es necesaria la interacción de estos factores dentro de unos límites mínimos y máximos, fuera de los cuales las plantas cesan su metabolismo, pudiendo llegar a la muerte. Pero, ¿cómo se llega a tan deseado cambio climático dentro del invernadero? La solución incluye una estrategia de enfriamiento, la cual describiremos con detalle en este marco teórico y el seguimiento de una serie sistematizada de pasos que se explicará más delante en la metodología.

La estrategia de enfriamiento de un invernadero, no sólo debe considerar las plantas que van a estar adentro de él, sino que debe empezar por ahí, por las plantas. Ellas son excelentes aires acondicionados. En días cálidos, los bosques tienden a ser más frescos que el desierto porque los árboles están enfriando activamente sus hojas y el aire que las rodea a través del fenómeno conocido como evotranspiración. Las plantas son organismos que se adaptan con facilidad a condiciones de temperatura y humedad relativa variables e intentan regular la temperatura de sus tejidos al evaporar agua. Las plantas son tan buenas para esto que se puede considerar que son el componente principal de enfriamiento en el invernadero, principalmente si éstas están poco espaciadas y con una gran superficie foliar. Para comparar esto se podría tomar la temperatura en un invernadero con plantas y otro sin ellas en el mismo sitio. (www.arguscontrol.com, 2008)

Para optimizar la habilidad de las plantas para enfriarse a sí mismas, se necesita suministrarles suficiente agua para la transpiración en días calientes. Esto involucra riego extra y mantener la salinidad de las raíces relativamente baja para asegurar que las sales no interfieran con la capacidad de las raíces para absorber el agua.

Ya que las plantas sólo pueden evaporar agua en un aire que no esté completamente saturado de humedad, uno necesita proveer ventilación que se lleve el aire muy húmedo del invernadero y sea sustituido por aire menos húmedo del 32

exterior del invernadero y si es posible más fresco. La buena ventilación del aire también mejora la eficiencia de la evaporación entre el follaje de la cosecha al mover el aire saturado de humedad de la superficie de las hojas y remplazándolo con aire seco.

Uno de los mejores métodos para evitar que se genere calor dentro del invernadero es el prevenir que entre toda la energía proveniente del sol; es decir, la primera línea de defensa será evitar parte de la radiación solar. Por supuesto, esto deja menos luz ultravioleta para desarrollar la fotosíntesis de las plantas, sin embargo, se puede establecer un balance entre la luz necesaria para realizar la función fotosintética y la excedente que puede dañar a la plantación, lo cual se puede lograr al bloquear, filtrar o reflejar los rayos del sol dentro del invernadero.

Además del sombreado con plástico cenital, el invernadero con características bioclimáticas se encuentra ubicado de tal forma que recibe un sombreado estático forestal por medio de un gran árbol de higuera desde las primeras horas del día, hasta el medio día.

Las plantas se adaptan para sobrevivir a diferentes niveles de luz, incluso ciertas especies aprovechan mejor éste recurso en las horas de menos luz que a pleno rayo de sol en el medio día. Los niveles extremos de luz pueden, de hecho, inhibir la fotosíntesis o disminuirlas si las plantas son forzadas a restringir el intercambio de aire y humedad de las hojas para conservar agua y así evitar que se marchiten. Esto reduce directamente el CO2 disponible requerido para la fotosíntesis. El proveer cierto tipo de sombreado puede ser benéfico (20 – 75% dependiendo de la especie y la intensidad de la luz) que puede resultar en una buena realización de la fotosíntesis y un continuo mejoramiento en la salud de la planta. Las plantaciones con grandes masas de follaje tienden a ser más afectadas por la reducción de los niveles de luz ya que las hojas de abajo no alcanzan a obtener suficiente luz a causa de que son cubiertas por las de arriba, afectando con ello la capacidad de la planta para

33

desarrollar la actividad fotosintética, el sombreado les proporcionaría un efecto similar. (www.arguscontrol.com, 2008)

El sistema de ventilación debe ser diseñado para remover el calor de cualquier punto del invernadero, es decir, sin puntos “muertos” o puntos “calientes”. Hay que estar seguros que las puertas o las ventanas abiertas no formen un “cortocircuito” en la ventilación del invernadero.

Se pueden obtener temperaturas más bajas que el exterior al tomar ventaja del sistema de enfriamiento evaporativo por pulverización de agua y la evotranspiración. Para lograr esto sólo se debe permitir la cantidad de aire para mantener trabajando el sistema de enfriamiento sin causar un incremento no deseado de DPV y temperatura del aire.

Aunque las plantas son capaces de controlar la temperatura de sus hojas al evotranspirar, esta energía bien podría ser aprovechada para crecer. Por eso las cosechas en los invernaderos beneficiarse de aquellos procesos que les permitan reducir el estrés de agua, el crecimiento escaso y daño en los tejidos.

Usando un sistema de enfriamiento por micro aspersión cenital que suministraba partículas de agua cuando la humedad relativa dentro del invernadero era menor a 80%, se comprobó que mientras el sistema de atomización estaba trabajando la temperatura foliar y la del aire disminuía al menos 3 °C, con relación al caso de que no estuviera funcionando dicho sistema de enfriamiento. (N. Katsoulas, Et al. 2004, Invernadero enfriado por un sistema de atomización).

Los sistemas de película de agua con ventiladores utilizan unas cubiertas mojadas y con ventiladores expulsan la humedad hacia el interior del invernadero y no es un método que se vaya a usar en el proyecto, en cambio, el sistema de enfriamiento evaporativo por atomización de agua agrega el agua pulverizada directamente al invernadero. El agua (de preferencia de una fuente fría y subterránea) se hace pasar 34

por una tubería dentro del invernadero a una altura que apenas libre el cielo del mismo, usando un sistema de alta presión se hace pasar esa agua por unas boquillas que la expulsan en forma de finísimas partículas de apenas 10 micras de diámetro que se evaporan antes de tocar el suelo, humedeciendo el sistema y al mismo tiempo, capturando el calor contenido en el ambiente, posteriormente la ventilación se encarga de eliminar ese aire húmedo.

Hasta ahora hemos descrito algunas estrategias que, por separado, permitirán enfriar un invernadero que incluye, que las plantas hagan lo suyo a la hora de evotranspirar, eliminar en lo posible la radiación solar con mallas de sombreado, uso de la ventilación natural o forzada y el uso de sistemas de enfriamiento por humidificación. Para mayor eficacia, estas estrategias deben usarse combinadas.

Los sistemas automatizados, particularmente los controles integrados, hacen el trabajo de administrar mucho más fácil el enfriamiento. Éstos pueden responder a las cambiantes necesidades de climatización manteniendo los niveles de irrigación de la planta, los flujos de ventilación y la cantidad de agua que inyectará el sistema de humidificación. De esta manera se pueden mantener más o menos constantes las variables de humedad relativa, DPV, temperatura del aire y foliar. La desventaja de este sistema es el costo ya que trabaja con al menos una computadora que manda y detecta las señales a varios sensores solenoides y actuadores neumáticos que finalmente realizan las acciones de cambio en el sistema. (www.arguscontrol.com, 2008)

35

5.1

Preguntas de investigación

1) Con relación a la temperatura interior del invernadero testigo ¿cuánto podría disminuir la temperatura dentro del invernadero bioclimático, usando solamente medios de climatización pasivos?

2) ¿De qué forma se interrelacionan y se puede optimizar el uso de los medios de climatización pasivos en el invernadero bioclimático para lograr el mayor descenso en su temperatura interior?

5.2 Hipótesis

Ante el uso de medios de enfriamiento pasivo en un invernadero es posible disminuir la temperatura máxima en su interior, al menos 6 °C por debajo de aquella que prevalece en el invernadero de referencia, y de ésta manera lograr las condiciones agroclimáticas de un cultivo.

5.3 Objeto de estudio

El cambio en el microclima interior del invernadero, debido al uso de medios de enfriamiento pasivos.

36

6. METODOLOGÍA 6.1 Diseño del experimento 6.1.1 Descripción del sitio del experimento: Las unidades de análisis son dos invernaderos similares de 8 m. de ancho, 30 m. de largo y 4 m. de altura con orientación del túnel de suroeste - noreste, ubicados en La Yerbabuena, Comala, Colima. En la fig. 6.1 se esquematiza la ubicación de las UA. Fig. 6.1 –Ubicación del sitio y de las unidades de análisis

9 4.3 21

m

m

334.07 mm

COMALA

263.71

mm

60

105.00 mm

106.58 mm

m .34 m mm

29.46

mm

.8 9 161

99 .3 5

m

m

INVERNADEROS

m 9m 73 .5

Los pequeños recuadros ubicados al sur, son los invernaderos, una foto alejada ayudará a explicar mejor las condiciones del sitio:

37

Fig. 6.2 – Foto del sitio y de las UA tomada desde una montaña adyacente

Nótese que el invernadero bioclimático se encuentra convenientemente ubicado al oeste de una gran árbol perteneciente a la familia de los ficus, que le permite a esta unidad de análiis tener sombra desde el amanecer hasta el mediodía.

6.1.2 Materiales del experimento 

La Unidad de Análisis número 1 (UA1) es el invernadero convencional con

las siguientes características: Tipo de construcción: Aleta de tiburón Materiales de construcción: Estructura: PTR galvanizado de 2X2” y 2X4” Envolvente: Muros laterales: Malla antiáfidos de polietileno de 16X16 hilos/cm2 Muros frontales: Malla antiáfidos de polietileno de 16X16 hilos/pulgada2 Cubierta: Plástico de polietileno que deja pasar el 100% UVR. 0% Sombra 38

Ventanas frontal, trasera y cenital del mismo material que muros Ventilación: Natural. Sombreado: No Sistema de enfriamiento: Nulo



La Unidad de Análisis número 2 (UA2) es el Invernadero con

características bioclimáticas: Tipo de construcción: Aleta de tiburón. Materiales de construcción: Estructura: PTR galvanizado de 2X2” y 2X4” . Envolvente: Muros laterales: Malla antiáfidos de polietileno de 16X16 hilos/cm2 Muros frontales: Malla anti-insectos de polietileno de 10X10 hilos/cm2. Cubierta: Polietileno virgen de alta densidad, con difusión de luz UV al 55% y 20%. de sombreado de la luz UV con rango de longitud de onda de entre 96 y 350 nm. Ventanas frontal, trasera y cenital hechas del mismo material que paredes frontales. Ventilación: Natural. Sombreado: Sombreado estático y el incluido en el plástico de la cubierta. Sistema de enfriamiento: Evaporativo por nebulización con aspersores con tamaño de partícula de 10 micrones.

39

Fig. 6.3 – Estructura de las unidades de análisis

Fig. 6.4 – Foto de la parte trasera de las unidades de análisis

De izquierda a derecha se observa el invernadero bioclimático (UA2) y la UA1 o invernadero convencional. Se aprecia que la pared de la UA2 es malla casi transparente dado al mayor tamaño del orificio en ésta, la malla anti-insectos. En la foto siguiente se aprecia cómo las cubiertas de ambos invernaderos son diferentes:

40

Fig. 6.5 – Foto de la cubierta de las unidades de análisis

6.1.3 Variables a medir e Instrumentos de medición Variables a medir que afectan las condiciones agroclimáticas: Temperatura del aire, bulbo seco (TBS), humedad relativa (HR), intensidad lumínica (IL) y velocidad del viento (VV), temperatura del agua de nebulización y riego (TBS). Frecuencia: Cada 60 minutos Fig. 6.6 – HOBO U12

Equipo para medir TBS, HR e IL: HOBO U12 Temp/RH/Light External data logger localizado a la altura de la plantación en el centro de cada invernadero. Rango: T -20 to 70 °C, RH 5 to 100%, Int Lum. 1 to 3000 lumens/ft2. Precisión: T ± 0.35 °C, RH ± 2.5% Resolución: 0.03 °C at 25 °C, RH 0.03% RH Precisión del tiempo: 1 min. por mes a 25 °C.

41

Fig. 6.7 – Anemómetro TIF

.

Anemómetro digital TIF VA500I Range: 0.8-15 m/s. las mediciones se hicieron en medio y en la parte de atrás de cada invernadero a un metro de altura. Precisión +/-3%. Este equipo también registra humedad relative y temperature de bulbo seco.

Fig. 6.8 – Termómetro Taylor

Para medir la temperatura del agua y para la calibración de los otros instrumentos que miden temperatura: Termómetro de precisión Marca Taylor Rango -5 a 50 °C

6.1.4 Método Calibración de los instrumentos: Se verificó la exactitud del termómetro de precisión Taylor con un termómetro de referencia, en mediciones del punto de fusión del agua y después a temperatura ambiente coincidiendo en las lecturas con el termómetro de calibración que a su vez

42

fue verificado con el punto de ebullición del agua que en Colima a una altitud de 444 msnm y a una presión de 1.0132 bares es de 98.61 °C. Se verificó la precisión de los termómetros TIF y Taylor al comparar sus lecturas simultáneas a la misma temperaturas encontrándose con una diferencia no mayor a 0.2% Los HOBOS U12 Onset se han calibrado con las lecturas de temperatura tomadas del ambiente con el termómetro de precisión comparadas con las lecturas arrojadas por los mismos HOBOS. Ubicación del equipo en las unidades de análisis: HOBOS: Dentro y al centro de cada invernadero a la altura del follaje de la plantación ANEMÓMETRO: Mediciones al centro de cada invernadero y antes de la entrada de ambos a la altura de 1 metro. TERMÓMETRO DE PRECISIÓN: Como referencia de los HOBOS y medición del agua de riego y nebulización a la salida del filtro de riego y nebulización Procedimiento de medición. Para el anemómetro, higrómetro y termómetro TIF VA500I: Se enciende y se le dan 3 minutos para que se estabilice. Se realizan las lecturas de HR, Velocidad del viento y Temperatura. Para el termómetro Taylor se le quita la protección al bulbo y se le dan 2 min. De estabilización térmica y se toman las lecturas. Los HOBOS U12 Onset se colocan en su sitio y se les permite un tiempo de 24 horas en el sitio para que se estabilicen; cada dos semanas se bajan las lecturas a la PC y se vuelven a programar. Como parte complementaria del experimento, y para verificar la efectividad de las estrategias de enfriamiento por separado, se colocaron 3 hobos en el invernadero bioclimático, al frente, en medio (que siempre había estado) y al final, de esta manera los resultados arrojados permiten saber cómo se interrelacionan dichas estrategias. 43

En cuanto al sistema de nebulización, se estableció una humidificación durante 1 minuto cada 15, durante las horas de mayor temperatura que resultaron ser de 12:00 a 16:00 horas; sólo durante las de temperatura máxima (alrededor de las 15:00 hrs) se activó el sistema 1 minuto cada 10. Éste se encontraba a una altura de 3 metros sobre la mitad de la plantación donde empezaba el túnel de viento del invernadero; la otra mitad era enfriada con la brisa que caía de la parte con boquillas nebulizadoras, las cuales eran 20 que estaban distribuidas cada 3 X 1.5 m con los flujos de chorro orientados en cruz y en equis para abarcar mayor área de nebulizado, el agua que utilizaban provino del mismo tanque de 30 m3 con el que se regaban las plantas, cuya manguera de alimentación estaba enterrada para evitar la ganancia de calor por radiación solar.

6.2 Recomendaciones técnicas empleadas en la metodología de la estrategia para obtener lo mejor del sistema de enfriamiento Usar sólo la ventilación necesaria y no escatimarla ya que será la base del sistema de enfriamiento, si se sobre ventila se pueden marchitar y desecar las plantas, si no es suficiente la ventilación no sacará el aire húmedo del interior del invernadero.

No humidificar sin ventilación. Es suficiente con sólo elevar la humedad, ya que esto reduce el valor de DPV. Las plantas que se encuentran en un baño de vapor no sufren problemas por un alto valor de DPV, pero se pueden cocer si la temperatura se eleva.

Ventilar siempre bajo sistemas de sombreado. Siempre hay que permitir el suficiente intercambio de aire incluso si se tienen que dejar las cortinas abiertas un poco.

No aventar sólo agua o aire al problema. Cuando ocurra un problema se debe hacer un buen diagnóstico para ver cuál es la necesidad: puede ser falta de agua, de ventilación o de sombreado, pero hay que ver cuánto y en qué condiciones. Después del análisis, entonces sí la solución debe ser acorde a las necesidades.

44

Boquillas de techo. Las boquillas que pulverizan el agua sobre las plantas funcionan mejor con ventilación natural y bajas necesidades de enfriamiento; se debe tener cuidado con las manchas de depósitos calcáreos por las sales minerales. (http://www.Treejet-fog.com)

Monitorear todos los factores y las variables que afectan la cosecha es uno de los mejores procedimientos para que se logren los resultados deseados.

45

7. RESULTADOS 7.1 Resultados de clima Es importante recalcar que las condiciones agroclimáticas óptimas (CAO) de la fresa, varían con el año, por ello, en el Anexo 1, se encuentran los resultados obtenidos de las CAO contra los todos los datos horarios obtenidos durante todo el mes para ambas unidades de análisis durante todo el periodo de observación, que fue de un año completo.

Con la implementación de solo dos estrategias bioclimáticas de manera simultanea, que fue la colocación de una cubierta plástica con sombreado y difusión solar mas el uso de una envolvente en las paredes frontal y trasera de una malla de 12 X 20 hilos por pulgada cuadrada se obtuvo una disminución en la temperatura máxima de hasta 4.8 grados centígrados en los días más soleados durante los días de primavera.

7.1.1 TEMPERATURAS A continuación se muestran las gráficas de temperatura a través del año, que evidencian el incremento en la diferencia de temperaturas entre ambas U. de A. Fig. 7.1 Comportamiento de la temperatura al interior de las dos unidades de análisis en un típico día de primavera de 2008. Fuente: Elaboración propia

Temp. 5 Jun 08 45 40 35

25

T° Inv Bioclim

20

T° Inv Conv

15 10 5 0 06 /0 5 06 / 08 0 /0 5/ 0:0 0 06 08 0 :00 /0 5/ 1:0 .0 0 06 08 0 :00 /0 5/ 2:0 .0 0: 0 06 8 00 0 /0 5/ 3:0 .0 0: 06 08 00 0 /0 5/ 4:0 .0 0: 06 08 0 0 0 /0 5/ 5:0 .0 0 06 08 06 :00 /0 5 :0 .0 0 06 / 08 0 :00 /0 5/ 7:0 .0 0 0 06 8 0 :00 /0 5/ 8:0 .0 0: 06 08 00 0 /0 5/ 9:0 .0 0 0: 06 8 0 1 0 /0 5/ 0:0 .0 0 06 08 11 :00 /0 5/ :0 .0 0 06 08 12 :00 /0 5/ :0 .0 0 06 08 1 :00 /0 5/ 3:0 .0 0: 06 08 00 1 /0 5/ 4:0 .0 0: 06 08 0 1 0 /0 5/ 5:0 .0 0: 06 08 0 1 0 /0 5/ 6:0 .0 0: 06 08 0 1 0 /0 5/ 7:0 .0 0 06 08 18 :00 /0 5/ :0 .0 0 06 08 19 :00 /0 5/ :0 .0 0 06 08 2 :00 /0 5/ 0:0 .0 0: 06 08 00 2 /0 5/ 1:0 .0 0 0: 06 8 0 2 0 /0 5/ 2:0 .0 08 0 23 :00 :0 .0 0: 00 .0

°C

30

Hora

46

En la figura 7.1 se aprecia cómo a partir de las 10 de la mañana se empiezan a separar las temperaturas de los invernaderos, llegando a su temperatura máxima a las 16:00 horas, donde se observa una diferencia cercana a 5 °C de la temperatura del invernadero convencional que la del bioclimático, esa diferencia es palpable hasta las 18:00 horas que disminuye la radiación solar y los vientos descienden su velocidad a menos de 1 m/s. Fig. 7.2 Comportamiento de la temperatura máxima al interior de las dos unidades de análisis durante un mes de verano de 2008. Fuente: Elaboración propia Temperaturas máximas durante el mes de Julio en las dos U de A 45

Temp. (°C)

40

Ref (°C) Bio (°C) Linear (Bio (°C)) Linear (Ref (°C))

35

30

25

20 0

5

10

15

20

25

30

35

Días

En la figura 7.2 se observa que la temperatura máxima de ambas unidades de análisis tuvieron una diferencia 3.8 °C apreciada con ambas líneas de tendencia graficada durante los días de Julio en la primavera de 2008 y aún sin plantas en el invernadero. Durante este mes de Julio, se emplearon las siguientes estrategias de climatización pasiva.  Malla de sombreado al 20% y difusividad de luz al 55%  Ventilación con malla de 10X10 hilos/cm2

El 1 de Septiembre se introdujo la plantación y para el mes de Noviembre ya se había llegado al máximo crecimiento vegetativo y estaban floreando las primeras plantas, por ello la evotranspiración se encontraba en su apogeo como medio de

47

enfriamiento, aunado a los dos anteriores, se llegó a un descenso en la temperatura más considerable. Como se aprecia e la figura 7.3 Fig. 7.3 Comportamiento de la temperatura máxima al interior de las dos unidades de análisis durante un mes de otoño de 2008. Fuente: Elaboración propia Temperaturas máximas durante el mes de Noviembre en las U de A. 45

Temp. (°C)

40

Ref (°C) Bio (°C) Linear (Bio (°C)) Linear (Ref (°C))

35

30

25

20 0

5

10

15

20

25

30

35

Días de Noviembre

Existe una mayor diferencia entre las temperaturas máximas de ambas unidades de análisis, llegando a un promedio de 4.8 °C menor que la del invernadero común. Fig. 7.4 Comportamiento de la temperatura máxima al interior de las dos unidades de análisis durante un mes de invierno de 2009. Fuente: Elaboración propia Temperaturas máximas durante el mes de Enero 09 en las U de A. 45

Temp. (°C)

40

Ref (°C) Bio (°C) Linear (Bio (°C)) Linear (Ref (°C))

35

30

25

20 0

5

10

15

20

25

Días de Enero 09

48

30

35

Al incidir la sombra de una higuera sobre el invernadero bioclimático, justo en esta época del año, se obtuvo una pequeña disminución en la temperatura del mismo, y se refleja en la gráfica anterior (figura 7.4), al alcanzar ya un promedio de 5.3 °C de enfriamiento con respecto a la unidad de análisis de referencia. Fig. 7.5 Comportamiento de la temperatura máxima al interior de las dos unidades de análisis durante un mes de primavera de 2009. Fuente: Elaboración propia Temperaturas máximas durante el mes de Abril 09 en las U. de A. 50

Temp. (°C)

45 Ref (°C) Bio (°C) Linear (Bio (°C)) Linear (Ref (°C))

40

35

30 0

5

10

15

20

25

30

35

Días de Abril 09

Se aprecia en la gráfica de la figura 7.5 que se ha enfriado el invernadero bioclimático al menos 7.5 °C en promedio, con respecto al invernadero de referencia, incluso la línea de tendencia es ya notoriamente opuesta, la del bioclimático a la baja y la del convencional a la alta, y se debe al uso del enfriamiento evaporativo por el sistema de nebulización que empezó a funcionar el día 3 de Abril de 2009 el cual funciona mejor con temperaturas altas.

A continuación se muestra una gráfica de un solo día donde se aprecia con más claridad las horas a la cual la diferencia entre ambos invernaderos es mayor y son precisamente aquellas en las que el sistema de nebulización se encuentra funcionando, es decir, de 12:00 a 16:00 horas, el punto de las 13:00 horas donde se nota un pico de bajo de temperatura seguramente se debe a un nublado que lógicamente afectó a ambos invernaderos. Si se compara con la figura 7.1 se notará la diferencia en el comportamiento de la unidad de análisis bioclimática. 49

Fig. 7.6 Comportamiento de la temperatura al interior de las dos unidades de análisis en un típico día de primavera de 2009 Fuente: Elaboración propia

Temp. 27 Apr 09 50 45 40 35

°C

30 T° Inv Bioclim

25

T° Inv Conv

20 15 10 5

27

/04 00 / 27 0 9 0 :00 .0 /04 1: 00 /0 :0 9 27 /04 0 2: 0.0 00 / 27 0 9 0 : 00 .0 /04 3: 0 /0 9 0 0: 00 27 . 4: /04 00 0 /0 9 0 : 00 27 .0 /0 5: 4/ 00 27 0 9 0 :00 .0 /0 6 : 4/ 0 9 00:0 27 0. 0 /0 4 / 7:00 0 27 0 9 0 :00 . /0 4 / 8:00 0 09 :0 27 /04 0 9: 0.0 00 / 27 0 9 1 :00 .0 /04 0: 0 /0 9 1 0:00 27 . 1: /04 00 0 / 27 0 9 1 : 00 .0 /04 2: 0 /0 9 1 0: 00 27 .0 /0 3: 4/ 00 27 0 9 1 : 00 .0 /04 4: 0 /0 9 1 0: 00 27 . /0 5: 4/ 00 0 27 0 9 1 :00 .0 /0 6 : 4/ 0 9 00:0 27 0. 1 /0 4 / 7:00 0 09 :0 27 0. 1 8: /04 0 00 / 27 0 9 1 :00 .0 /04 9: 00 /0 :0 9 27 /04 2 0: 0.0 00 /0 :0 9 27 /04 2 1: 0.0 00 /0 9 2 : 00 27 . /0 2: 4/ 00 0 09 :0 0. 23 0 :0 0: 00 .0

0

Hora

En la figura se observa ya una diferencia máxima de hasta 10 °C a las 15:00 horas, y una diferencia diurna sostenida de al menos 8 °C, sin duda son condiciones agroclimáticas ya muy diferentes las de ambas unidades de análisis El comportamiento térmico observado en un periodo de un año fue el siguiente que muestra la figura 7.7 Fig. 7.7 Líneas de tendencia y curvas de temperaturas máximas de ambos invernaderos datos diarios obtenidos durante todo un año de investigación. Fuente: Elaboración propia Temperaturas máximas diarias de ambas U. de A. durante 1 año Sombreado

Ventilación

Evotranspiración

Sombreado forestal

Sistema de nebulización

40.0 Straight

35.0

Bioc limatic Linear (Straight)

30.0

Linear (Bioc limatic)

25.0

Fecha

50

20/05/2009

06/05/2009

22/04/2009

08/04/2009

25/03/2009

11/03/2009

25/02/2009

11/02/2009

28/01/2009

14/01/2009

31/12/2008

17/12/2008

03/12/2008

19/11/2008

05/11/2008

22/10/2008

08/10/2008

24/09/2008

10/09/2008

27/08/2008

13/08/2008

30/07/2008

16/07/2008

02/07/2008

18/06/2008

04/06/2008

20.0 21/05/2008

Temp. (°C)

45.0

Esta gráfica tiene una tendencia muy clara de ambos invernaderos y empieza en Mayo de 2008 con una diferencia de temperaras apenas mayor a 2 °C a causa de la malla de sombreo y la ventilación, después ya con la evotranspiración del cultivo se llegan a 4 °C de enfriamiento y con el sombreado del árbol se avanza hasta 5 °C de diferencia mientras que el paso final, el sistema de enfriamiento evaporativo, nos lleva hasta los 8 °C de enfriamiento sostenido. Fig. 7.8 Correlación de los datos horarios de ambas unidades de análisis correspondientes al mes de Abril de 2009. Fuente: Elaboración propia

Correlación de datos horarios de ambos invernaderos, Abril 09 y = 0.7475x + 3.4181 R2 = 0.9688

Invernadero Bioclimático (°C)

35

30

25

20

15

10 15

20

25

30

35

Invernadero convencional (°C)

En la gráfica anterior de dispersión donde se comparan los resultados de temperatura en ambos invernaderos. Muestra un indicie de correlación alto (R2=0.9688), tal que permite utilizar la ecuación de la línea de tendencia (Y=0.7475x + 3.4181) para calcular a que temperatura se encontraría un invernadero bioclimático con las mismas características que el de esta investigación, dada una temperatura del invernadero convencional, nótese que a mayores temperaturas, mayor diferencia existe entre las U. de A. así pues una temperatura de 40 °C del invernadero convencionales tendrían 32.3 °C en el bioclimático, una diferencia de 7.7 °C.

7.1.2 HUMEDAD RELATIVA 51

La humedad relativa (HR) se comporta inversamente proporcional a la temperatura y ese fenómeno se comprende mejor al ver las gráficas de los resultados. Fig. 7.9 Comportamiento de la humedad relativa mínima al interior de las dos unidades de análisis durante un mes de primavera de 2008. Fuente: Elaboración propia HR mínimas de ambos invernaderos, Julio 08 60 55 50

% HR

45

Ref R.H. (%) Bio R.H. (%) Linear (Bio R.H. (%)) Linear (Ref R.H. (%))

40 35 30 25 20 0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24

26 28

30 32

Días de Julio de 2008

Usualmente, al aumentar la temperatura disminuye la HR, y en el caso del experimento, el comportamiento fue un incremento de hasta 5% en el invernadero bioclimático en las horas de mayor temperatura, debido a que su temperatura disminuyó al menos 4.8 °C con respecto al convencional. Sin embargo aun se puede apreciar que su línea de tendencia oscila entre el 30 y 40%, esto da lugar a la posibilidad del empleo de la estrategia de climatización de enfriamiento evaporativo por nebulización.

La tendencia linear, así como la HR mínima del invernadero bioclimático fueron mayores que la del convencional. La fig. 7.2 tiene una correlación con la figura 7.9 donde se nota una diferencia en las temperaturas. En una gráfica del comportamiento de la HR horaria de ambas unidades de análisis, también se hace notar este efecto del aumento de la HR con la disminución de la temperatura y como es de esperarse, a mayor diferencia de temperaturas entre ambos invernaderos, 52

mayor será la diferencia de humedades relativas que se encuentre, como lo demuestran las dos gráficas siguientes: En comparación con el verano de 2008 (Fig. 7.9), la primavera de 2009 nos muestra una diferencia mayor entre la HR de ambos invernaderos. Fig. 7.10 Comportamiento de la humedad relativa mínima al interior de las dos unidades de análisis durante un mes de primavera de 2009. Fuente: Elaboración propia HR Mínima de ambos invernaderos, Abril 09 40 35

% HR

30 Ref R.H. (%) Bio R.H. (%) Linear (Bio R.H. (%)) Linear (Ref R.H. (%))

25 20 15 10 0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22

24 26 28

30 32

Días de Abril de 2009

Al hacer uso del enfriamiento evaporativo, las condiciones de humedad favorecen bastante más al cultivo del invernadero bioclimático, ya se observa una diferencia de 8 puntos porcentuales a la alza de la UA2. Fig. 7.11 Comportamiento de la humedad relativa mínima al interior de las dos unidades de análisis durante un día de verano de 2008. Fuente: Elaboración propia

53

HR - 7 Jul 08 120 100

% HR

80 RH (%) Inv Bioclim

60

RH (%) Inv Conv

40 20 0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0: 0 0: 00: 00: 0 0: 0 0: 0 0: 00: 00: 00: 0 0: 0 0: 0 0: 00: 00: 0 0: 0 0: 0 0: 0 0: 00: 00: 0 0: 0 0: 0 0: 0 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : 0 0 01 02 03 0 4 0 5 0 6 07 08 0 9 1 0 1 1 1 2 13 14 1 5 1 6 1 7 18 19 20 2 1 2 2 2 3 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 / 0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/ 0 7/ 0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/ 0 7/ 0 7/0 7/0 7/0 7/ 0 7/ 0 7/0 7/0 7/0 7/ 0 7/ 0 7/ 0 7 /0 /0 /0 /0 / 0 /0 /0 /0 /0 /0 / 0 /0 /0 /0 /0 / 0 /0 /0 /0 /0 /0 /0 /0 /0 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07

Horas

Existe una correlación entre esta gráfica y la figura 7.1, la HR de la UA2 es mayor que la UA1 como se puede observar. Fig. 7.12 Comportamiento de la humedad relativa mínima al interior de las dos unidades de análisis durante un día de primavera de 2009. Fuente: Elaboración propia HR - Apr 27 '09 80 70

HR (%)

60 50 RH (%) Inv Bioclim

40

RH (%) Inv Conv

30 20 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. 0. :0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 0:0 00 1:0 2:0 3:0 4:0 5:0 6:0 7:0 8:0 9:0 0:0 1:0 2:0 3:0 4:0 5:0 6:0 7:0 8:0 9:0 0:0 1:0 2:0 3:0 0 0 1 2 0 0 0 0 1 1 2 2 0 1 0 0 1 1 1 1 1 2 1 09 09 09 09 09 /09 /09 /09 /09 /09 /09 /09 /09 /09 /09 /09 /09 /09 /09 /09 /09 /09 /09 4 4 4 4 4/ 4/ 4/ 4/ 4/ 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 /0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7/0 7 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

Hora

En abril de 2009 con el equipo de nebulización funcionando, las diferencias de HR se incrementaron significativamente, y se aprecia que la primavera es una buena estación para la aplicación de este método, ya que es la temporada más seca, dando cabida al uso del enfriamiento evaporativo.

54

Fig. 7.13 Comportamiento de la humedad relativa mínima durante toda la investigación.

H.R. Máxima diarias de ambas U. de A. durante un año Sombreado

Ventilación

Evotranspiración

Sombreado forestal

Sistema de nebulización

80.0 70.0

% HR

60.0 Straight 50.0

Bioclimatic Linear (Straight)

40.0

Linear (Bioclimatic ) 30.0 20.0

20/05/2009

06/05/2009

22/04/2009

08/04/2009

25/03/2009

11/03/2009

25/02/2009

11/02/2009

28/01/2009

14/01/2009

31/12/2008

17/12/2008

03/12/2008

19/11/2008

05/11/2008

22/10/2008

08/10/2008

24/09/2008

10/09/2008

27/08/2008

13/08/2008

30/07/2008

16/07/2008

02/07/2008

18/06/2008

04/06/2008

21/05/2008

10.0

Fecha

En la gráfica anterior, se aprecia cómo al final del experimento la diferencia de HR era de cerca de 8% entre ambos invernaderos, curiosamente esa fue la diferencia en grados centígrados de ambos invernaderos, (Fig. 7.7) Donde también se observa como se van separando las líneas de tendencia de ambas U. de A. a medida que se emplean más estrategias pasivas de climatización.

7.1.3 VELOCIDAD DEL VIENTO La velocidad del viento juega un papel fundamental para alterar las dos variables que se han visto con anterioridad, por una parte disminuye la humedad relativa, como ya se vio en el marco teórico y también hace que decaiga la temperatura, esto, favorece ampliamente a los cultivos. La velocidad del viento fue monitoreada durante las horas del día, sin las noches, donde aparentemente está en calma, en verano y otoño de 2008 y en invierno de 2009, llegándose a los siguientes resultados

Fig. 7.14 Comportamiento de la velocidad del viento a la entrada y al interior de las dos unidades de análisis durante el verano de 2008. Fuente: Elaboración propia

55

Velocidades del viento a a la entrada y en ambos invernaderos, en verano 08 3.0 2.5

m/s

2.0 Entrada de ambas UA

1.5

UA Bioclimática UA Convencional

1.0 0.5

00 :0 0 01 :0 0 02 :0 03 0 :0 0 04 :0 0 05 :0 0 06 :0 0 07 :0 0 08 :0 09 0 :0 0 10 :0 11 0 :0 0 12 :0 0 13 :0 14 0 :0 0 15 :0 0 16 :0 17 0 :0 0 18 :0 0 19 :0 0 20 :0 0 21 :0 0 22 :0 0 23 :0 0

0.0

Horas

Las velocidades del viento al interior de ambos invernaderos y en el punto de entrada del viento, fueron monitoreadas durante los últimos días de la primavera 2008 y el verano de ese mismo año, se observó que la velocidad del invernadero bioclimático duplicó la del invernadero convencional mientras que la velocidad a la entrada de ambos, era casi el doble de la del invernadero bioclimático. Fig. 7.15 Comportamiento de la velocidad del viento a la entrada y al interior de las dos unidades de análisis durante el otoño de 2008. Fuente: Elaboración propia Velocidad del viento en ambas unidades de análisis y a la entrada de aire, Otoño 08 3.0 2.5

m/s

2.0 Entrada de ambas UA UA Bioclimática

1.5

UA Convencional 1.0 0.5

00

:0 0 01 :0 0 02 :0 0 03 :0 0 04 :0 0 05 :0 0 06 :0 0 07 :0 0 08 :0 0 09 :0 0 10 :0 0 11 :0 0 12 :0 0 13 :0 0 14 :0 0 15 :0 0 16 :0 17 0 :0 0 18 :0 0 19 :0 0 20 :0 0 21 :0 0 22 :0 0 23 :0 0

0.0

Horas

Nuevamente parece haber una correlación en mitades, a la entrada del viento es al doble que la de la UA bioclimática mientras que la UA convencional es por mitad del bioclimático, estos eran resultados esperados dado el mayor orificio de malla del invernadero bioclimático.

56

Fig. 7.16 Comportamiento de la velocidad del viento a la entrada y al interior de las dos unidades de análisis durante el invierno de 2009. Fuente: Elaboración propia Velocidades del viento a la entrada y dentro de ambos invernaderos, Invierno 09 4.0 3.5

m/s

3.0 2.5

Entrada de ambas UA

2.0

UA Bioclimática

1.5

UA Convencional

1.0 0.5 23:00

22:00

21:00

20:00

19:00

18:00

17:00

16:00

15:00

14:00

13:00

12:00

11:00

10:00

09:00

08:00

07:00

06:00

05:00

04:00

03:00

02:00

01:00

00:00

0.0

Horas

Como era de esperarse, la velocidad a la entrada de ambos invernaderos (sin una malla que le impida el libre paso) es mayor que la de ambos invernaderos

7.1.4 CONDICIONES AGROCLIMÁTICAS ÓPTIMAS Para la fresa, a diferencia de los humanos, la “temperatura de confort” o mejor dicho sus condiciones agroclimáticas óptimas (CAO), tienen un cambio a medida que el año transcurre, así pues las condiciones agroclimáticas del mes de Julio son muy distintas en materia de temperatura y humedad que las del mes de Febrero, esto se debe a las diferentes ciclos reproductivos por las que pasa la planta, floración, fructificación, crecimiento vegetativo, etc.

Con datos de las normales climatológicas de la ciudad de Zamora, Michoacán y las de Guanajuato, Guanajuato del periodo comprendido de 1981 al 2000, aportados por el Observatorio Sinóptico de las dependencias SMN-CNA (Anexo II), se obtuvieron los datos para determinar las zonas de condiciones agroclimáticas de los diferentes meses que se mantuvo con vida el cultivo de fresa, para hacer esto, se obtuvo la temperatura promedio mensual y se hizo lo mismo con la HR de las ciudades de Zamora y Guanajuato, luego, se estableció un rango de +/- 5.5 °C y +/- 40% respectivamente y en ellas se graficaron los resultados de humedad relativa y temperaturas promedio obtenidos cada día, por cada unidad de análisis. 57

En el anexo I se encuentran las gráficas de las condiciones agroclimáticas óptimas contra los datos horarios de cada mes por cada invernadero, en éste anexo se puede observar la evolución que ha ido sufriendo el invernadero bioclimático y cómo sus lecturas de humedad relativa y temperatura horarias, entran a la zona de las CAO o quedan fuera, por el momento, a manera ilustrativa solo se muestran las correspondientes a los primeros meses de la investigación cuando solo se empleaban dos estrategias de enfriamiento y los resultados obtenidos en los últimos meses donde se muestran diferencias significativas entre ambos invernaderos y sus lecturas de temperatura y HR.

En las figuras siguientes se muestran las condiciones y las lecturas del mes de Agosto para ambas unidades de análisis, haciendo uso de las dos primeras estrategias de enfriamiento ya se nota que muchos más puntos del invernadero convencional salen del zona CAO que los que se salen en el invernadero bioclimático. Fig. 7.17 Condiciones agroclimáticas óptimas contra datos horarios de la UA1 en el mes de Agosto de 2008. (Fuente CNA-SMN y datos propios) Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Convencional, Agosto 08 45 40

Temp. (°C)

35 30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

H.R. (%)

58

80

100

Fig. 7.18 Condiciones agroclimáticas óptimas contra datos horarios de la UA2 en el mes de Agosto de 2008, donde solo operaban la malla de sombreado y la ventilación. Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Bioclimático, Agosto 08 45 40

Temp. (°C)

35 30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

80

100

H.R. (%)

Como las CAO varían a través del año, existen meses que son más fáciles de obtener que otros, pero las estrategias de enfriamiento juegan un papel básico. Fig. 7.19 Condiciones agroclimáticas óptimas contra datos horarios de la UA1 en el mes de Mayo de 2009. (Fuente CNA-SMN y datos propios) Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Convencional, Mayo 09 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

H.R. (%)

59

80.0

100.0

Fig. 7.20 Condiciones agroclimáticas óptimas contra datos horarios de la UA2 en el mes de Mayo de 2009, todas las estrategias de enfriamiento estaban funcionando. Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Bioclimático, Mayo 09 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

H.R. (%)

Se aprecia en las gráficas anteriores que las CAO se logran en muchas más horas en el invernadero bioclimático que en el convencional, éste último además tiene puntos a muy altas temperaturas (entre 35 y 45 °C), llegando así a las temperaturas letales del cultivo, aquellas en las que la plantación simplemente muere.

El 1 de Septiembre se introdujo la plantación de fresa, con 700 macetas con aproximadamente 2800 plantas por cada invernadero, a partir de esa fecha hasta Noviembre se dio lugar al crecimiento vegetativo de la misma, dando lugar a nuevos estolones, hojas y tallos, de esta manera, entró en juego la evotranspiración del cultivo, la cual se reflejaría en los meses posteriores. El 3 de Abril de 2009 se introdujo el sistema de nebulización, para “absorber” a manera de calor latente, (aquel que se utiliza para que el agua del sistema, cambie del estado líquido a vapor) el calor que no se pudo eliminar de otras formas. Al principio se probaron la configuración de 40 nebulizadores a una distancia de 1.5 X 3 metros unos de otros, activados con una bomba de ¾ de HP, luego con los primeros 60

10 a la entrada del flujo del viento, para posteriormente quedarnos con 20 nebulizadores con la misma configuración que se plantea en el diseño del experimento, propiamente en el punto 6.1.4, método. Al hacer uso del enfriamiento evaporativo, se obtiene un enfriamiento de al menos 7.5 °C sostenibles en su temperatura máxima, las condiciones agroclimáticas óptimas del cultivo se cumplen, y ello se refleja en la plantación, la cual sigue viva a diferencia de aquella que vegeta en el invernadero convencional, que ya tiene a principios de mayo, el 70% de sus plantas muertas a causa de las elevadas temperaturas letales y las muy bajas HR que imperan en el.

7.2 Resultados de producción La floración apareció en ambos invernaderos al mismo tiempo, el día 23 de septiembre, es decir a principios de Otoño. Por lo que se hicieron orificios pequeños para que entraran las abejas a polinizar, aunque la fresa es autopolinizada, es algo recomendado por la literatura. Fig. 7.21 – Floración

La fructificación empezó primero en el invernadero convencional, la primera semana de Noviembre, al parecer el calor afecta el ciclo reproductivo de la planta y la hace acelerarse.

61

Fig. 7.22– Fructificación

Hasta el día 30 de Abril de 2009 los frutos obtenidos fueron: Fig. 7.23– Rendimiento de fruta producido en las unidades de análisis Rendimiento de fruta producido en las unidades de análisis 14 12

229.26 kg.

10 Kg.

Bioclimatico Convencional

8

196.45 Kg.

6 4 2

N

de





de

N

ov ie m

br e ov ie m 2° br de e D ic ie m 4° br de e D ic ie m br e 2° de En er o 4° de En er 1° o de Fe br er 3° o de Fe br er o 1° de M ar zo 3° de M ar zo 1° de Ab ril 3° de Ab ril

0

Semanas

7.3 Resultados de calidad Además existen ciertas diferencias que se deben tomar en cuenta:  El 50% de los frutos del invernadero bioclimático corresponden a la talla Premium, que se puede vender en presentación de caja de 400 gr. A $15 cada caja, el resto se puede vender por kilo a $18/Kg mientras que los frutos del invernadero convencional tienen solo un 20% de esta talla. 62

1° de 2° No de vie 3° No mb de vie re 4° No mb de vie re 1° No mb de vie re 2° Di mb de cie re 3° Di mb de cie re 4° Di mbr d cie e D e D mb ici ic em ie re br mb e re 2° -En de ero 3° En de er o 4° En de er 5° En o d e 1° e E ro de n e 2° F e ro de bre 3° F e r o de bre 4° F e ro de br F er 1° eb o de rer 2° M o de arz 3° Ma o de r z 4° M o de arz M o 1° ar de zo 2° Ab de ril 3° Ab de ril 4° Ab de ril Ab ril

Kg. de

N de ov ie 3° No mb de vie re 4° No mb de vie re 1° No mb de vie re 2° Di mb de cie re 3° Di mb de cie re 4° Di mb d cie re Di e D mb cie ic r m iem e br e- bre 2° En de ero 3° En de ero 4° En de er 5° En o d e 1° e E ro de n e 2° Fe ro de bre 3° Fe ro de bre 4° F e ro de br F er 1° eb o de rer 2° Ma o de rz 3° M a o de rz 4° M o de arz M o 1° ar de z o 2° A b de ril 3 ° Ab de ril 4° Ab de ril Ab ril 2°



Kg.

Fig. 7.24– Rendimiento de fruta de talla Premium producida en las UA Rendimiento de fruta talla premium en los invernaderos

7

6 114.63 kg.

5

4 Bioclimatico

Convencional

3

2 39.29 Kg.

1

0

Semanas

 Existen un mayor número de malformaciones en los frutos en el invernadero convencional que en el bioclimático, un 30% contra un 4% respectivamente. Fig. 7.25 Cantidades de fruta defectuosa producida en los invernaderos Cantidades de fruta defectuosa producida en los invernaderos

4

3.5

3 58.94 Kg

2.5 Bioclimatico

2 Convencional

1.5

1

0.5 9.17 kg.

0

Semanas

Las malformaciones en la fruta se deben al calor excesivo de acuerdo con la

literatura

63

Fig. 7.26 – Fruta con malformaciones

7.3.1 PLAGAS Hongo gris (Botrytis cinerea/Sclerotinia fuckeliana) se observó solo en el invernadero convencional a temperaturas cerca de 20 °C Oidium (Oidium fragariae) se observó solo en el invernadero convencional a temperaturas cercanas a 20-25 °C Araña roja (Tetranychus urticae Koch) infectó de igual forma a ambos invernaderos Thrips (Frankliella occidentalis) atacó ambos invernaderos Gusano gris, se observó solo en el invernadero convencional

7.3.2 EVALUACION SENSORIAL Características generales de la fruta según un panel de degustación integrado por 10 personas de la U de C. Fig. 7.27 – Evaluación en panel de degustación. Fuente: Elaboración propia

64

EVALUACIÓN DE LOS FRUTOS DE FRESA EN PANEL DE DEGUSTACIÓN Fruto de Invernadero Convencional Escala Color Rojo Intenso Tamaño 4 cm Olor Agradable Sabor Muy Dulce Turgencia Muy firme

5

4

3

2

4 cm

3 cm

2 cm

4

3

2

4 cm

3 cm

2 cm

1 Descolorido 1 cm Desagradable Muy Ácido Flácida

Fruto de invernadero bioclimático Escala Color Rojo Intenso Tamaño 4 cm Olor Agradable Sabor Muy Dulce Turgencia Muy firme

5

1 Descolorido 1 cm Desagradable Muy Ácido Flácida

El recuadro coloreado es el promedio marcado por los degustadores:

7.4 Análisis financiero Dados los tres puntos anteriores se puede hacer un pequeño análisis financiero que arroja que debido al rendimiento, las tallas y las deformaciones en los frutos, el invernadero bioclimático obtuvo $ 6,361.93 mientras que el convencional solo se obtuvo $ 4,302.28 durante toda la producción. Una diferencia de $ 2,059.65 o sea, un 48% más de ganancias. Tabla 7.1 – Tabla de producción y rendimiento TOTALES DE FRUTA

KG tamaño pequeño

Bioclimático

Convencional

Bioclimático

Convencional

Bioclimático

Convencional

229.26 Kg.

196.45 Kg.

114.63 Kg.

39.29 Kg.

114.63 Kg.

157.16 Kg.

Total Kg. $ Total

KG TAMAÑO PREMIUM

$

6,361.93

$

4,302.28

$

4,298.60

$

1,473.38

$ 2,063.33

$

2,828.90

Para llevar a cabo, un análisis de costo beneficio, extrapolaremos estos datos a su máxima producción, su capacidad instalada y los compararemos con la inversión inicial de ambos invernaderos, de esta forma sabremos la conveniencia de producir bajo este sistema de agricultura. 65

Los invernaderos se trabajaron a solo 1/4 de su capacidad, la extrapolación de estos datos nos lleva a los siguientes: Tabla 7.2 – Tabla de producción y rendimiento a capacidad máxima TOTALES DE FRUTA

KG TAMAÑO PREMIUM

KG tamaño pequeño

Bioclimatico

Convencional

Bioclimatico

Convencional

Bioclimatico

Convencional

Experimento

229.26 Kg.

196.45 Kg.

114.63 Kg.

39.29 Kg.

114.63 Kg.

157.16 Kg.

Capacidad Instalada

917.04 Kg.

785.81 Kg.

458.52 Kg.

157.16 Kg.

458.52 Kg.

628.64 Kg.

$ Capacidad Instalada $ 25,447.72

$ 17,209.13

$ 17,194.41

$

$ 8,253.32

$ 11,315.59

5,893.54

NOTA: No es seguro que llevados a esta escala, los datos de producción del experimento serán exactamente el cuádruple de los obtenidos, esto es solo una aproximación.

Así, la diferencia por producción anual sería de $8,238.59 Mientras que la inversión inicial del invernadero convencional fue de $98,000.00 Incluyendo la mitad de los gastos del sistema de riego, la del invernadero bioclimático fue de $112,000.00, haciendo una diferencia de inversión inicial de $14,000. Aplicando Costo de ciclo de vida (CCV) considerando que la duración de ambos invernaderos es de 10 años (dato del fabricante) y considerando una tasa de descuento de 5% anual: Fig. 7.28 – Análisis financiero a 10 años de ambos invernaderos

$ 196,496 VPN Cosechas Inv. Bioclimático. e=5% Bioclimático Convencional n = 10 años e=0.05

$ 63,613 Diferencia de VPN de ambos invernaderos

Inv. Inicial $ 112,000 $ 25,447 $ 25,447 $ 25,447 $ 25,447 $ 25,447 $ 25,447 $ 25,447 $ 25,447 $ 25,447 $ 25,447 $ 98,000 $ 17,209 $ 17,209 $ 17,209 $ 17,209 $ 17,209 $ 17,209 $ 17,209 $ 17,209 $ 17,209 $ 17,209 0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

$ 132,883 VPN Cosechas Inv. Convencional. e = 5%

Se obtuvo el Valor Presente Neto (VPN) de las 10 cosechas obtenidas con ambos invernaderos usando el programa discount de Stephen R. Petersen del National Institute of Standards and Technology. Este fue de $196,496 para el invernadero bioclimático y de $132,883 para el convencional, descontando la inversión inicial y los valores promedio para la mano de obra y los insumos (los cuales se desprecian porque es igual para ambos invernaderos). 66

Fig. 7.29 – Utilidades brutas de ambos invernaderos Inv. Inicial Bioclimático Convencional

VPN Cosechas

Mano de Obra

Insumos

Utilidad bruta

$ 112,000

$

196,496

$

8,000

$ 5,420

$

71,076

$

$

132,883

$

8,000

$ 5,420

$

21,463

98,000

El invernadero bioclimático, aunque requiere una mayor inversión inicial, si se produjera con 4 veces mayor densidad en la plantación de fresa de la variedad aromas, se obtendría una utilidad bruta de $ 71,076.00 contra $ 21,463.00 es decir, existe una diferencia a favor del invernadero bioclimático de $ 49,613.00. De esto se deduce que es conveniente, la aplicación de este sistema cuando las condiciones agroclimáticas óptimas están ligeramente por debajo de las que se encuentran en el sitio de producción.

7.5 Análisis de los resultados En la investigación realizada por Willtis, S. Li y C.A. Yunker mencionadas en la primera parte de los antecedentes, en la que se compara un par de invernaderos con ventilación natural y otro par con ventilación forzada, que además usaban sistema de nebulización en todos los casos, se demostró que los segundos produjeron el doble de cosecha que en el primero aunque con mayor número de defectos, esto debido a las temperaturas menores obtenidas en los mismos. En comparación, el presente trabajo de investigación aporta que una mejor ventilación incide de forma benéfica en la calidad y la cantidad de los frutos de un cultivo, siempre y cuando las condiciones agroclimáticas óptimas (CAO) de dicho cultivo contengan temperaturas menores que las que se tienen en el invernadero.

En la investigación de cubiertas de blanqueado de Y. García et al, se menciona que la cubierta probada disminuía la capacidad fotosintética, sin embargo no se menciona cual era el porcentaje de sombreado ni de difusión, con la cubierta usada en el presente experimento no se tuvo ese problema.

67

En la investigación de E. Rico García et al, sobre la comparación de los tipos de invernaderos, de aleta de tiburón contra otro tipo túnel, se demostró que la ventilación era casi tres veces mayor en el primero, como en el presente experimento se necesitaba una gran ventilación, se usaron solo invernaderos tipo aleta de tiburón.

Los resultados de los investigadores japoneses S. Sase et al mostraron que mientras mayor era la ventilación menor era la humedad relativa en el interior del mismo, el presente experimento difirió en sus resultados y se debe a que aquí no se trabajó en invernaderos construidos con los mismos materiales.

El trabajo de los doctores N. Katsoulas, et al en Grecia, comprobó que mientras el sistema de nebulización estaba trabajando, la temperatura foliar y la del aire disminuyó en al menos 3 °C con respecto al caso de que no estuviera trabajando dicho sistema. Los resultados de la presente investigación arrojan que ciertamente se disminuyen al menos 2.5 °C en el invernadero bioclimático cuando se utiliza el sistema de atomización con respecto a cuando no se encontraba en funcionamiento. La pequeña diferencia se da debido a que en nuestra investigación, se encontraban trabajando simultáneamente otros medios pasivos para disminuir la temperatura en la unidad de análisis bioclimática.

Resumen y conclusiones de los resultados En resumen, el invernadero bioclimático comparado con el convencional, obtuvo:  Mayor cantidad de fruta  Mayor calidad  Mayores tallas  Menores malformaciones  Menor ataque de plagas  Menor índice de mortandad en las plantas

68

Finalmente se obtuvieron las condiciones agroclimáticas del cultivo así como un descenso en la temperatura máxima de al menos 7.5 °C en el invernadero bioclimático (UA2), cumpliendo con ello la hipótesis de la presente tesis que afirma lo siguiente:

Ante el uso de medios de enfriamiento pasivo en un invernadero es posible disminuir la temperatura máxima en su interior, al menos 6 °C por debajo de aquella que prevalece en el invernadero de referencia, y de ésta manera lograr las condiciones agroclimáticas de un cultivo.

Nuevas preguntas de investigación:

1.) ¿Cuánto haría descender la temperatura el aplicar únicamente la estrategia de enfriamiento de enfriamiento evaporativo? 2.) ¿Afecta a las condiciones del cultivo la humedad absoluta excedente proveniente del sistema de nebulización? 3.) Es posible agregar nuevas estrategias de enfriamiento a las que ya se encuentran funcionando en el invernadero, sin que esto represente un problema para la plantación?

69

ANEXOS ANEXO I Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Convencional, Mayo 08 45 40

Temp. (°C)

35 30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

80

100

H.R. (%)

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Bioclimático, Mayo 08 45 40

Temp. (°C)

35 30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

H.R. (%)

70

80

100

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Convencional, Junio 08 45 40 35

Temp.(°C)

30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

80

100

H.R. (%)

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Bioclimático Junio 08 45 40

Temp. (°C)

35 30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

H.R. (%)

71

80

100

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Convencional, Julio 08 45 40

Temp. (°C)

35 30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

80

100

H.R. (%)

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Bioclimático, Julio 08 45 40

Temp. (°C)

35 30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

H.R. (%)

72

80

100

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Convencional, Agosto 08 45 40

Temp. (°C)

35 30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

80

100

H.R. (%)

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Bioclimático, Agosto 08 45 40

Temp. (°C)

35 30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

H.R. (%)

73

80

100

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Convencional, Sept. 08 45 40

Temp. (°C)

35 30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

80

100

H.R. (%)

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Bioclimático, Septiembre 08 45 40

Temp. (°C)

35 30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

H.R. (%)

74

80

100

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Convencional, Octubre 08 45 40

Temp. (°C)

35 30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

80

100

H.R. (%)

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Bioclimático, Octubre 08 45 40

Temp. (°C)

35 30 25 20 15 10 5 0 0

20

40

60

H.R. (%)

75

80

100

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Convencional, Nov. 08 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

H.R. (%)

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Bioclimático, Nov. 08 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

H.R. (%)

76

80.0

100.0

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Convencional, Dic. 08 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

H.R. (%)

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Bioclimático, Dic. 08 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

H.R. (%)

77

80.0

100.0

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Convencional, Enero 09 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

H.R. (%)

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Bioclimático, Enero 09 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

H.R. (%)

78

80.0

100.0

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Convencional, Febrero 09 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

H.R. (%)

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Bioclimático, Febrero 09 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

H.R. (%)

79

80.0

100.0

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Convencional, Marzo 09 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

H.R. (%)

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Bioclimático, Marzo 09 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

H.R. (%)

80

80.0

100.0

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Convencional, Abril 09 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

H.R. (%)

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Bioclimático, Abril 09 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

H.R. (%)

81

80.0

100.0

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Convencional, Mayo 09 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

H.R. (%)

Condiciones Agroclimáticas Óptimas vs Datos horarios del Invernadero Bioclimático, Mayo 09 45.0 40.0

Temp. (°C)

35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0.0

20.0

40.0

60.0

H.R. (%)

82

80.0

100.0

ANEXO II NORMALES CLIMATOLÓGICAS GUANAJUATO, GTO. LATITUD N 21° 00' 20" LONGITUD W 101° 17' 08" ALTITUD 1999 msnm PARAMETROS TEMPERATURA MAXIMA EXTREMA PROMEDIO DE MAXIMA MEDIA PROMEDIO DE MINIMA MINIMA EXTREMA OSCILACION TOTAL HORAS INSOLACION HUMEDAD TEMPERATURA BULBO HUMEDO HUMEDAD RELATIVA MEDIA EVAPORACION PRECIPITACION TOTAL MAXIMA MAXIMA EN 24 HRS. MAXIMA EN 1 HORA PRESION MEDIA EN LA ESTACION VIENTO VELOCIDAD MEDIA FENOMENOS ESPECIALES LLUVIA APRECIABLE DESPEJADOS MEDIO NUBLADOS NUBLADO/CERRADO GRANIZO HELADA TORMENTA ELECTRICA NIEBLA

OBSERVATORIO SINOPTICO DEPENDENCIA: SMN-CNA

PERIODO 1981-2000 ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

27.9 21.9 14.4 6.9 -1.9 15.0 276

35.7 24.1 16.1 8.1 -1.9 16.0 236

34.4 26.7 18.2 9.7 0.9 17.0 200

35.8 29.1 20.5 12.0 1.5 17.1 204

36.9 30.4 22.2 14.1 1.9 16.2 223

36.0 29.0 22.0 15.0 6.8 14.0 210

33.6 26.8 20.5 14.2 1.1 12.6 231

10.2 61 116

11.1 59 139

12.4 54 197

13.9 51 205

15.9 57 208

16.6 65 178

19.6 243.0 79.0 11.4

6.5 24.0 19.0 8.1

12.9 90.0 90.0 12.8

9.1 44.0 20.0 3.0

46.5 131.0 57.0 26.2

805.9

806.3

806.3

805.8

2.9

3.3

3.5

3.7

2.4 10.4 11.4 9.2 0.0 0.2 0.2 0.9

1.5 9.6 11.6 6.8 0.1 0.0 0.2 0.2

1.6 11.1 14.2 5.8 0.1 0.0 0.5 0.0

2.1 6.7 14.8 8.5 0.1 0.0 1.4 0.3

SEP

OCT

NOV

DIC

ANUAL

31.9 26.9 20.6 14.3 9.0 12.6 234

31.8 25.9 19.9 13.9 6.0 12.1 224

31.3 25.3 18.5 11.8 1.8 13.5 241

29.8 24.4 16.9 9.4 0.8 15.0 266

27.9 22.9 15.3 7.7 -2.4 15.2 277

36.9 26.1 18.8 11.4 -2.4 14.7 2822

16.0 70 154

16.1 71 152

15.8 70 142

14.2 68 143

12.5 65 122

10.9 13.8 65 63 111 1867.0

132.9 285.0 74.0 53.5

182.2 485.0 86.0 50.0

135.3 256.0 67.9 30.0

107.7 212.4 62.0 24.5

39.2 146.5 52.6 20.7

12.1 67.0 40.0 15.8

7.2 38.0 12.0 3.9

711.1 485.0 90.0 53.5

806.5

804.7

805.1

807.9

807.7

807.2

805.0

806.5

806.2

3.1

3.1

3.0

3.1

3.1

3.0

2.7

2.8

3.1

6.0 5.1 13.9 12.0 0.5 0.0 3.8 0.5

10.8 2.2 9.6 18.2 0.4 0.0 6.6 2.2

14.6 4.3 8.9 17.8 0.6 0.0 7.7 3.2

AGO

12.1 0.9 10.7 19.5 0.6 0.0 6.3 2.8

9.1 4.4 12.9 12.7 0.3 0.0 4.1 2.6

4.9 5.3 14.1 11.7 0.3 0.0 1.5 1.2

1.6 8.3 15.2 6.5 0.1 0.0 0.5 0.7

1.8 10.7 11.0 9.4 0.0 0.1 0.1 0.7

68.2 79.0 148.2 137.8 3.0 0.2 32.8 15.3

UNIDADES: TEMPERATURA ( °C ), HUMEDAD RELATIVA ( % ), PRECIPITACION Y EVAPORACIÓN ( mm ), PRESION ( mb ), VIENTO ( m/s ) Y FENÓMENOS ESPECIALES ( días ).

NORMALES CLIMATOLÓGICAS ZAMORA, MICH. LATITUD N 19° 59' LONGITUD W 102° 19' ALTITUD 1562 msnm PARAMETROS TEMPERATURA MAXIMA EXTREMA PROMEDIO DE MAXIMA MEDIA PROMEDIO DE MINIMA MINIMA EXTREMA OSCILACION TOTAL HORAS INSOLACION HUMEDAD TEMPERATURA BULBO HUMEDO HUMEDAD RELATIVA MEDIA EVAPORACION PRECIPITACION TOTAL MAXIMA MAXIMA EN 24 HRS. MAXIMA EN 1 HORA PRESION MEDIA EN LA ESTACION VIENTO VELOCIDAD MEDIA FENOMENOS ESPECIALES LLUVIA APRECIABLE DESPEJADOS MEDIO NUBLADOS NUBLADO/CERRADO GRANIZO HELADA TORMENTA ELECTRICA NIEBLA

OBSERVATORIO SINOPTICO DEPENDENCIA: SMN-CNA

PERIODO 1981-2000 ENE

FEB

MAR

ABR

MAY

JUN

JUL

AGO

SEP

OCT

NOV

DIC

ANUAL

31.4 26.0 16.0 6.0 -3.2 20.0 192 6

39.6 27.5 17.6 7.6 -1.5 19.9 184 7

35.4 29.3 19.0 8.7 1.8 20.6 189 6

37.8 31.6 21.4 11.2 4.4 20.4 176 6

37.3 32.7 23.4 14.1 7.5 18.7 166 6

38.0 30.7 23.3 15.9 8.6 14.8 142 5

32.5 27.4 21.4 15.5 1.5 12.0 127 4

32.5 27.8 21.5 15.1 5.5 12.6 145 5

33.1 27.9 21.3 14.7 8.0 13.2 140 5

32.9 28.4 20.3 12.3 1.9 16.1 172 6

32.6 28.1 18.5 8.9 -0.2 19.2 187 6

31.0 26.3 16.6 6.9 -0.9 19.4 195 6

39.6 28.6 20.0 11.4 -3.2 17.2 2015

10.8 55

11.6 52

12.2 49

13.7 47

15.4 49

17.4 64

17.4 72

17.4 71

17.1 70

15.4 64

13.3 61

11.5 58

14.4 59

10.2 40.0 28.2 7.1

3.8 12.2 11.6 4.8

4.6 32.8 12.8 9.5

4.6 33.0 9.0 5.0

42.6 138.1 102.6 30.6

166.6 361.7 77.7 43.3

195.0 298.6 68.7 33.6

144.6 228.9 45.6 34.6

106.0 200.5 49.1 30.9

30.9 89.6 30.3 18.2

8.7 46.9 23.7 10.4

7.8 38.3 22.9 6.9

725.4 361.7 102.6 43.3

842.7

843.5

843.0

844.8

844.5

844.8

846.4

843.8

843.3

846.0

846.4

843.8

844.4

8.6

8.8

8.8

8.6

8.8

8.4

8.6

8.4

9.0

9.4

8.2

8.4

8.7

1.9 15.3 12.9 2.8 0.0 1.1 0.2 1.6

1.3 13.9 12.0 2.1 0.1 0.3 0.5 0.2

1.2 18.6 10.2 2.2 0.0 0.1 0.5 1.7

2.3 13.7 13.8 2.6 0.1 0.0 1.1 0.0

6.5 13.8 13.3 4.0 0.1 0.0 3.1 0.5

17.4 3.0 16.4 10.6 0.3 0.0 7.3 3.6

22.4 1.2 13.7 16.0 0.0 0.0 11.1 7.8

19.7 1.7 15.6 13.7 0.3 0.0 10.8 8.6

14.8 3.0 15.1 11.9 0.0 0.0 7.9 6.7

7.1 9.0 15.2 6.8 0.0 0.0 4.1 4.4

2.1 17.4 10.8 1.9 0.3 0.0 0.7 1.5

UNIDADES: TEMPERATURA ( °C ), HUMEDAD RELATIVA ( % ), PRECIPITACION Y EVAPORACIÓN ( mm ), PRESION ( mb ), VIENTO ( m/s ) Y FENÓMENOS ESPECIALES ( días ).

83

1.7 15.1 12.7 3.2 0.0 0.3 0.2 1.0

98.2 125.5 161.7 77.8 1.2 1.8 47.5 37.7

BIBLIOGRAFÍA Literatura consultada:

Baeza, E., J. Pérez-Parra, J. López y J. Montero. (2004). CFD Study of the natural ventilation performance of a parral type greenhouse with different numbers of spans and roof vent configurations. ISHS Acta Horticulturae 686: International Symposium on Greenhouse Cooling

Benavente, R.M.; García, J.L.; Pastor, M.; Luna, L.; Nolasco, J. (2000). Sistemas para la automatización de los invernaderos. Vida Rural Nº 118. 66-70.

Boulard, T. (2006). Greenhouse Natural Ventilation Modelling: A survey of the different approaches. ISHS Acta Horticulturae 725: International Symposium on Greenhouse Cooling

Felder R y R. Rosseau, (1991). Principios elementales de los procesos químicos. Segunda Edición. Editorial Addison Wesley Iberoamericana, 729 pp.

Garcia, Y., E. Espi, A. Salmeron, A. Fontecha, A. Gonzalez y J. Lopez. (2005). New cool plastic films for greenhouse covering in tropical and subtropical areas. ISHS Acta Horticulturae 696: International Symposium on Greenhouse Cooling

Garcia, E., J.L. Reyes y G. Herrera. (2006). Simulations of the climate in two different greenhouses. ISHS Acta Horticulturae 721: International Symposium on Greenhouse Cooling.

Izard, J.L., y Guyot, A. (1983). Arquitectura bioclimática (2a Edición). México: Gustavo Gili, S.A.

84

Katsoulas, N., E. Kitta, C. Kittas, I.L. Tsirogiannis, E. Stamati, D. Sayvas. (2004). Greenhouse cooling by a fog system: effects on microclimate and on production and quality of a soilless pepper crop. ISHS Acta Horticulturae 711: International Symposium on Greenhouse Cooling.

Maroto, C. (1997). El enriquecimiento carbónico en invernadero del Sur Mediterráneo. Horticultura. Nº 118. 66-67

Maroto, J.V. (2000). Elementos de horticultura general. Mundi-Prensa. 424 pp. Monteith, J.L., (1965). Evaporation and environment. 19th Symposia of the Society for Experimental Biology, University Press, Cambridge, 19:205-234. Jensen, M.E., Burman, R.D., y Allen, R.G. (ed). (1990). Evapotranspiration and Irrigation Water Requirements. ASCE Manuals and Reports on Engineering Practices No. 70. Olgyay, Victor. (1998). Arquitectura y Clima. Barcelona: Gustavo Gili.

Sase. S. (2006). Air movement and climate uniformity in ventilated greenhouses. ISHS Acta Horticulturae 719: International Symposium on Greenhouse Cooling

Sase S., M. Ishii, H. Moriyama, C. Kubota, K. Kurata, M. Hayashi, N. Sabeh, P. Romero y G. Giacomelli. (2006). Effect of natural ventilation rate on relative humidity and water use for fog cooling in a semiarid greenhouse. ISHS Acta Horticulturae 699: International Symposium on Greenhouse Cooling.

Tudela, Fernando. (1982). Ecodiseño. México: UAM-Xochimilco.

Vilarnau, A. (1997). El CO2 en la horticultura. Horticultura Nº 118. 64-70.

85

Willtis, D.H., (2005). Fan ventilated greenhouse cooling: some considerations for design. ISHS Acta Horticulturae 709: International Symposium on Greenhouse Cooling

Willtis, D.H., S. Li y C.A. Yunker. (2005). The cooling performance of naturally ventilated greenhouses in the southeastern U.S. ISHS Acta Horticulturae 712: International Symposium on Greenhouse Cooling

Yeang K, (1992). El Rascacielos Ecológico, México pp. 117

Allen, R.G., Smith, M., Perrier, A., y Pereira, L.S. (1994). An update for the definition of reference evapotranspiration. ICID Bulletin. 43(2). 1-34.

Páginas consultadas en la red:

http://www.hidroponics.com http://www.igcusa.com/greenhouse_cooling_information.htm http://www.infoagro.com http://www.arguscontrol.com http://www.ez-cool.com http://www.AquaCool.com http://www.Treejet-fog.com http://www.lamolina.edu.pe/hidroponia/boletin26/RED-HIDROPONIA-BOLETIN26.htm

Publicaciones sin autor: Ortho greenhouses book, 2004, Ortho Co.

86