Mc. Juan Pedro Corona Salazar

coronasalazar@gmail.com

CUBIERTAS PARA INVERNADERO

Diseño y construcción de invernaderos

La constante irradiación

de fotones desde el Sol

es el único suministro de

energía sobre la

superficie de la Tierra.

La atmósfera actúa como

una cubierta filtrante

donde la energía

irradiada del Sol

permanece parte en su

interior, y calienta la

superficie dando lugar al

efecto invernadero,

participando en casi

todos los procesos que

tienen que ver con la

vida.

Constante solar

100% 25%

Radiación reflejada por el agua, el hielo de las nubes y por el polvo (se pierde)

Radiación difundida Por la atmósfera Hacia el espacio

7%

SUPERFICIE TERRESTRE

Radiación reflejada Por el suelo (se pierde)

5%

Radiación absorbida por La atmósfera

15%

Radiación directa 24%

Radiación difusa 13%

Radiación difundida por la atmósfera hacia el suelo 10%

1%

Radiación absorbida por las nubes

A T M Ó S F E R A

20º 40' 34.52" N

103º 20' 48.94" O COORDENADAS GEOGRÁFICAS DE

GUADALAJARA, JALISCO, MÉXICO

E F M A M J J A S O N D

INTENSIDAD DE LA LUZ

Inte

ns

ida

d d

e la

lu

z

0°

20°

40°

60°

Hemisferio norte

EL EFECTO INVERNADERO sol

5800 °K

1

300 °K

50% IR LARGO

50% IR LARGO

2

3 El plástico deja

pasar gran parte

de la radiación

solar

Las superficies y plantas del invernadero absorben

la energía solar y remiten energía (infrarrojo largo)

La cubierta

absorbe la

energía (IR

largo) y la remite

por sus dos

caras, hacia

adentro y hacia

fuera.

1. Radiación solar

2. Reflexión

3. Absorción

4. Flujo de calor hacia el

suelo

5. Flujo horizontal de calor

6. Flujo de calor hacia el aire

7. Ventilación e intercambio

de calor

8. Radiación del suelo

9. Radiación de cubierta

10. Evapotranspiración

BALANCE DE RADIACIÓN Y ENERGÍA

EN UN INVERNADERO

Propiedades ópticas: transparencia transmisión, absorción,

reflexión, difusión.

Propiedades térmicas: emisividad, transmisividad (opacidad).

Propiedades físicas: peso, densidad, espesor, resistencia,

envejecimiento.

PROPIEDADES DE LAS CUBIERTAS DE INVERNADERO

PROPIEDADES FÍSICAS DE LAS CUBIERTAS DE INVERNADEROS

• Peso. Los filmes de plástico tienen poco peso lo que reduce su

exigencia en estructuras y por tanto aumenta la uniformidad de la luz

en el interior al reducir el sombreo.

• Densidad. Informa sobre la cristalinidad de los polímeros. Ésta

modifica la flexibilidad, permeabilidad y propiedades térmicas del

polímero.

• Espesor. Las unidades de medida serán milímetros generalmente

utilizados para vidrio y plásticos rígidos y micras o galgas para los

filmes, 100 equivalen a 400 galgas. (1 mm = 1000 ). En filmes el

espesor recomendado para proteger el cultivo en las bajas

temperaturas es de 200 - 800 galgas.

• Resistencia a la rotura (especialmente en zonas de granizo, nieve o

viento), resistencia a la deformación por altas temperaturas,

resistencia a la rotura por bajas temperaturas.

• Envejecimiento. El envejecimiento de los materiales utilizados como

cubierta en invernadero viene determinado por la degradación de sus

propiedades físicas, radiométricas y mecánicas.

Unidades Las unidades de medida serán milímetros generalmente utilizados para

vidrio y plásticos rígidos y micras o galgas para los filmes.

100 equivalen a 400 galgas = 0.004” (1 mm = 1000 ).

150 equivalen a 600 galgas = 0.006”

180 equivalen a 720 galgas = 0.0072”

200 equivalen a 800 galgas = 0.008”

En filmes el espesor recomendado para proteger el cultivo en las bajas

temperaturas es de 200 - 800 galgas.

Abreviatura Nombre

PEBD Polietileno de baja densidad

PEBDL Polietileno de baja densidad lineal

EVA Etileno vinil acetato

PEAD Polietileno de alta densidad

PVC Polivinilo clorado

PP Polipropileno

PC Policarbonato

PMMA Polimetilo metacrilato

Plásticos utilizados en agricultura

Tipos de usos del plástico en agricultura

PEBD EVA PEBDL PEAD

Hidroponía

Embalses

Estructuras ligeras

Invernaderos

Túneles y parrales

Cubiertas flotantes

Pequeños túneles

Acolchado

Cortavientos

Mallas

Ensilaje

Hilo agrícola

Contenedores

Irrigación y drenaje

PMMA PC PP PVC Aplicación

Envejecimiento Físico

Envejecimiento Radiométrico Movimiento del viento

Reacción del sujetador del plástico

Deterioro de aditivos UV

Opacidad

Material cristalino

MATERIALES PARA CUBIERTA DE INVERNADEROS

La reducción de los intercambios de aire con la atmósfera exterior, la

transmisión de onda corta ( radiación solar ) y la absorción parcial o

total de radiación de onda larga por el material de cubierta provocan

un aumento de temperatura con respecto al exterior: Efecto

Invernadero.

De un material de cubierta debemos esperar que :

• Durante su vida útil conserve sus características.

• La transmisividad a la luz solar sea la máxima posible

• La transmisividad a la radiación de onda larga sea mínima.

Son características deseadas para una mayor precocidad,

productividad y calidad de las cosechas.

Dada la amplia gama de materiales existentes los clasificaremos en

dos grupos: rígidos y flexibles

Características generales de los principales materiales de cubierta

(Muñoz, P., 1998*)

FLEXIBLES Espesor

densidad g/cc

luz

%

IR

%

precio

USD$/m2

PE 100-200 0.92 92 55-71 0.25-0.35

PELD 180-200 0.92 90 65-75 0.38-0.46

PE Térmico 200 0.92 83-86 13 0.47-0.55

EVA 200 0.95 90 10 0.64-0.81

TRICAPA 200 0.98 90 10

PVC 200 1.25 90 32 0.65-1.3

PVC Reforzado 300-500 75 16 2.30

RÍGIDOS mm

VIDRIO 4 2.5 90 0 9

POLIÉSTER 1.2 1.5 85 4 7-9

POLICARBONATO 6 1-3 Kg/m2 75-83 0 15-60

PVC Biorientado 0.8 1.5 Kg/m2 84 6 15

CARACTERÍSTICAS IDONEAS DE UNA CUBIERTA PLÁSTICA

• Deberá permitir el 100% de trasmisividad de luz

en el rango PAR.

• Deberá ser transparente al NIR (infrarojo

cercano) de la radiación solar.

• Lo mas opaco posible al IR largo, con el fin de

lograr un buen efecto invernadero.

• Deberá ser un buen material difusor de la luz.

• Buenas características de aislamiento.

• Buen comportamiento ante la condensación.

Características comparadas de los principales materiales plásticos utilizados en

cubierta de invernadero (Fuente: SERRANO, 1994)

FLEXIBLES RÍGIDOS

Polietileno PVC PVC

ondulado

Polimetacrilato

de metilo

Poliéster

estratificado Cristal

Características (0,08 mm) (0,1 mm) (1-2 mm) (4 mm) (1-2 mm) (2,7 mm)

Densidad 0,92 1,3 1,4 1,18 1,5 2,40

Índice de

refracción 1,512 1,538 - 1,489 1,549 1,516

% de dilatación

antes de que se

rompa

400-500 200-250 50-100 escasa escasa nula

Resistencia al

frío y calor -40+50º C -10+50º C -20+70º C -70+80º C -70+100º C muy elev.

Duración 2 años 2-3 años elevada elevada elevada elevada

Transparencia

% (0,38-0,76

micrones)

70-75 80-87 77 85-93 70-80 87-90

Transmisión %

(-0,24-2,1

micrones)

80 82 82 73 60-70 85

Transmisión %

(7-35 micrones) 80 30 0 0 0 0

TABLA DE PROPIEDADES*

PEBD PEAD PP UNIDADES

Densidad 0,92 0,94 0,90 cm3/gr

Peso/gramaje 23 23,5 22,5 gr./cm2, film de 0,025

mm (galga 100**)

Carga de rotura 100-170 210-380 300-400 Kg./cm2

Alargamiento a la rotura 500-725 100-200 500-700 %

Dureza 40-45 60-70 85-95 (SHORE)

Conductividad térmica 8 11-13 3,3 10 (4ª) cal/s cm. ºC

Calor específico 0,55 0,55 0,44 kcal/kgºC

Temperatura reblandecimiento 80-90 90-120 140-160 (VICAT)ºC

Temperatura de fusión 110-115 130-140 170-175 ºC

Temperatura trabajo (extrusión) 150-160 170-220 200-230 ºC

Valoración de las principales propiedades de cuatro de los materiales de cubierta plásticos más utilizados

(Fuente: MONTERO; ANTÓN, 1993).

PROPIEDAD PE PVC EVA PC

Resistencia a UV +/- -/+ + +

Transparencia a rad. Visibles -/+ + + -

Propiedades térmicas -/+ + +/- +

Antigoteo - - - +

Propiedades mecánicas -/+ +/- + +

Compatibilidad con aditivos - + + +

Resistencia al rasgado + + - +

Resistencia a las bajas temperaturas - - + +

Resistencia a las altas temperaturas + -/+ - +

Precio - + + +

Anchuras grandes + - + -

El utilizado para invernadero

tiene un espesor de 2 a 4 mm

con una densidad de 2.400

kg/m3.

Presenta una alta transmisividad

a la radiación solar y nula a la

infrarroja de onda larga.

Los elementos estructurales

producen importantes sombras

dentro del invernadero.

MATERIALES RÍGIDOS

Vidrio

Fue el primer material utilizado en los invernaderos hasta la aparición de los

materiales plásticos. Necesita de estructuras sólidas y estables que soporten su

peso y eviten la rotura del material por desplazamientos de la misma.

Polimetacrilato de Metilo PMM

Es un material ligero con una densidad de 1.180 kg/m3. Presenta buena

resistencia mecánica y estabilidad. Tiene alta transmisividad a la radiación solar

(> 83 % ) y baja a la radiación de onda larga . Se presenta en forma de doble

pared con espesores de 8-16 mm.

Policarbonato PC

Es también un material termoplástico con buena resistencia al impacto y más

ligero que el PMM. Se presenta en forma de doble pared con espesores entre 4-

16 mm.

Poliéster

Fabricado con poliésteres insaturados y reforzados con fibras minerales u

orgánicas. Éstas proporcionan resistencia mecánica y mejoran la difusión de la

luz. Este material presenta buena transmisividad a la luz solar y baja a la

radiación de onda larga. Necesita ser aditivado para evitar su rápida degradación

por la radiación UV.

Policloruro de vinilo PVC

Se obtiene por polimerización del

monómero cloruro de vinilo. Se

presenta en placas lisas u onduladas

con espesores entre 1 a 1,5 mm.

Para mejorar su comportamiento se

añaden antioxidantes, estabilizantes

y absorbentes UV.

MATERIALES FLEXIBLES

Son materiales sintéticos, compuestos generalmente por moléculas orgánicas

con un elevado peso molecular. Son termoplásticos, es decir, permiten ser

sometidos a diferentes ciclos térmicos pudiendo ser fundidos y solidificados

tantas veces sea necesario. Son materiales ligeros, de fácil transporte y

manipulación.

Propiedades Básicas:

• Índice de fluidez: informa sobre la procesabilidad del polímero, así como

de las futuras propiedades mecánicas y ópticas. Está relacionado con el

peso molecular y por ello con la viscosidad.

• Densidad: informa sobre la cristalinidad de los polímeros. Ésta modifica

la flexibilidad, permeabilidad y propiedades térmicas del polímero.

• Distribución del peso molecular: amplitud de pesos moleculares que

constituyen el polímero.

• Tipo y contenido de comonómeros: con el PE se pueden polimerizar

distintos monómeros. Uno muy común es el Acetato de Vinilo, para

conseguir el copolímero EVA. El contenido de los comonómeros afecta

a las propiedades mecánicas , ópticas y de soldadura.

Policloruro de vinilo (PVC)

Es un material rígido que

mediante plastificantes se

consigue transformar en

flexible. Las láminas se fabrican

por calandrado lo que limita el

ancho de lámina a 2 m,

llegando hasta 8 m mediante

sucesiva soldaduras. Su

densidad es de 1250 - 1500

kg/m3, siendo más pesado que

el PE.

Su resistencia al rasgado es muy baja, por lo que requiere de estructuras poco

agresivas que mantengan bien sujeta la película. También se le añaden

antioxidantes, estabilizantes y absorbentes UV. Transmite la luz visible en

porcentajes elevados, pero con baja dispersión.

Copolímero de Etileno y Acetato de Vinilo (EVA)

Sintetizado por calentamiento suave de etileno y AV en presencia de

peróxidos. La proporción usual en AV para agricultura oscila entre el 6%

y el 18%. Mayor contenido en AV aumenta su opacidad al IR pero

disminuye su resistencia mecánica.

Los problemas más importantes que presentan son : su plasticidad

(cuando se estiran no recuperan), quedan flácidos; gran adherencia al

polvo lo cual en zonas secas y de vientos constantes (como Almería)

donde el polvo en el aire es abundante, pueden provocar reducciones

en más de un 15% en transmisividad a la radiación solar.

Además, son más difíciles de lavar por las lluvias debido a su alta carga

electrostática. Otro uso es como doble techo en concentraciones de

hasta un 6% en AV y espesores de 75-100 µm.

Polietileno :

Es el material plástico más extendido, debido a su precio, a sus

buenas propiedades mecánicas, y a la facilidad para incorporar

aditivos que mejoran sus prestaciones.

El PE junto al polipropileno (PP) y al PVC, son los termoplásticos de

más consumo.

El PE se obtiene mediante la polimerización del etileno utilizándose

en su fabricación varios procesos y sistemas catalíticos. La mayor

parte del PE para invernaderos se fabrica por el proceso de alta

presión y catálisis de radicales libres mediante peróxidos.

Atendiendo a su densidad los PE se clasifican:

• baja densidad < 930 kg/m3

• media densidad 930-940 kg/m3

• alta densidad >940 kg/m3

Ancho mts. Largo mts. Peso rollo/kg kg/m2

2,00 100 100 18,40 0,092

2,50 150 100 23,00 0,092

3,60 100 100 33,12 0,092

3,60 150 100 49,68 0,138

4,20 100 100 38,64 0,092

4,20 150 100 57,96 0,138

7,20 100 50 33,12 0,092

7,20 150 50 49,68 0,138

8,00 100 50 36,80 0,092

8,00 150 50 55,20 0,138

8,00 200 50 73,60 0,184

9,00 150 50 62,10 0,138

12,00 150 50 82,80 0,138

Dimensiones y peso de película tricapa para invernaderos

(LTD)

Ancho mts Micrones Largo mts Peso rollo/kg Kg/m2

1,50 100 100 13,80 0,092

2,00 100 100 18,40 0,092

2,00 200 50 18,40 0,184

3,00 100 100 27,60 0,092

3,00 200 50 27,60 0,184

3,60 100 100 33,12 0,092

4,00 100 100 36,80 0,092

4,00 200 50 36,80 0,184

6,00 100 50 27,60 0,092

6,00 200 50 55,20 0,184

8,00 100 50 36,80 0,092

8,00 200 50 73,60 0,184

10,00 100 50 46,00 0,092

10,00 200 50 92,00 0,184

12,00 150 50 55,20 0,092

12,00 200 50 110,40 0,184

Dimensiones y peso de película genérica para invernaderos

Las películas plásticas para cubiertas de invernadero, están

fabricadas en polietileno con un tratamiento especial para

soportar el efecto de la degradación por los rayos solares.

Plásticos especiales con una duración de uno, dos y tres años de

vida útil. Con una transmisión de luz visible de 91.8%. Colores

amarillo verdoso, transparente, Blanco lechoso y Azul.

ANCHO CALIBRE PESO APROXIMADO

POR METRO LINEAL

4,10 Mts. 720 Gauges 0,738 Kgs.

5.20 Mts. 720 Gauges 0,936 Kgs.

6,20 Mts. 720 Gauges 1,116 Kgs.

8,20 Mts. 720 Gauges 1,476 Kgs.

10,00 Mts. 600 Gauges 1,500 Kgs.

El espectro electromagnético abarca longitudes de onda que van de

menos de 10-12 a más de 103 metros. Dentro de este espectro se

encuentran dos rangos que resultan de importancia para la vida vegetal

en agricultura protegida. El primero de ellos es el rango visible, el cual va

de 380 a 760 nanómetros (nm). Dentro de este rango visible se

comprende la radiación fotosintéticamente activa (PAR), la cual va de

400 a 700 nm (ó 0.4 a 0.7 µm).

Spectrum of Electromagnetic Radiation

Region Wavelength

(Angstroms)

Wavelength

(centimeters)

Frequency

(Hz)

Energy

(eV)

Radio > 109 > 10 < 3 x 109 < 10-5

Microwave 109 - 106 10 - 0.01 3 x 109 - 3 x 1012 10-5 - 0.01

Infrared 106 - 7000 0.01 - 7 x 10-5 3 x 1012 - 4.3 x 1014 0.01 - 2

Visible 7000 - 4000 7 x 10-5 - 4 x 10-5 4.3 x 1014 - 7.5 x 1014 2 - 3

Ultraviolet 4000 - 10 4 x 10-5 - 10-7 7.5 x 1014 - 3 x 1017 3 - 103

X-Rays 10 - 0.1 10-7 - 10-9 3 x 1017 - 3 x 1019 103 - 105

Gamma Rays < 0.1 < 10-9 > 3 x 1019 > 105

RADIACIONES SOLARES (Electromagnéticas)

Tipo de Radiación Long. de Onda (micras)

Ultravioleta Corto

Ultravioleta Largo

Violeta

Azul

Verde

Amarillo

Anaranjado

Rojo Corto

Rojo Largo

Infrarrojo Corto

Infrarrojo Medio

Infrarrojo Largo

0.015 – 0.280

0.315 – 0.380

0.380 – 0.440

0.440 – 0.490

0.490 – 0.565

0.565 – 0.595

0.595 – 0.620

0.620 – 0.700

0.700 – 0.760

0.760 – 1.000

1.000 – 2.600

2.600 – 3.200

Color

Rango de

longitud

de onda (nm)

Longitud de

onda

representativa

(nm)

Frecuencia

(Ciclos/S)

hertz(Hz)

Energía

(KJ/mol)

Ultravioleta <400 254 11.8 x 1014 471

Violeta 400-425 410 7.31 x 1014 292

Azul 425-490 460 6.52 x 1014 260

Verde 490-560 520 5.77x 1014 230

Amarillo 560-585 570 5.26 x 1014 210

Anaranjado 585-640 620 4.84 x 1014 193

Rojo 640-740 680 4.41 x 7 014 176

Infrarrojo >740 1400 2.14 x 1014 85

LONGITUD DE ONDA Y ENERGÍA

Radiaciones

nm

Altura del sol

5o 10o 30o 50o 90o

Ultravioleta 380 0 1% 2.7% 3.2% 4.7%

380 visible 760 31.2% 41% 43.7% 39.9% 45.3%

760 infrarojos 68.8% 58% 54.6% 52.3% 50%

100% 100% 100% 100% 100%

Visible

Violeta 380/430 0 0.8% 3.8% 4.5% 5.4%

Azul 430/490 0 4.6% 7.8% 8.2% 9.0%

Verde 490/570 1.7% 5.9% 8.8% 9.2% 9.2%

Amarillo 570/600 4.1% 10.0% 9.8% 9.7% 10.5%

Rojo 620/760 25.4% 19.7% 13.8% 12.2% 11.5%

Cantidad de radiación que llega a la superficie terrestre en función a

la altura del sol latitud 20-30°N

RADICION FOTOSINTETICAMENTE ACTIVA

(Radiación PAR = 0.4 – 0.7 micras)

micras influencia

< 0.28

0.28 – 0.35

0.35 – 0.40

0.40 – 0.50

0.50 – 0.60

0.60 – 0.70

0.70 – 1.00

Letal para las plantas.

Caustica para algunas plantas.

Poca influencia vegetal.

Muy activo, influye en crecimiento

de tallos y hojas (azul).

Poca respuesta biológica.

Máxima respuesta fotosintética,

síntesis de clorofila, desarrollo de

flores y frutos (rojo corto).

Condicionan el crecimiento de

plantas.

EFECTOS FISIOLÓGICOS DE DIFERENTES LONGITUDES DE ONDA DE

LUZ SOBRE LAS PLANTAS

COLOR

LONGITUD DE

ONDA

NM

EFECTO EN LAS PLANTAS

Infrarrojo >750 No hay un efecto específico. La radiación absorbida

por las plantas es convertida en calor.

Rojo lejano 700-750 Efecto formativo. El tallo se alarga demasiado.

Efécto fotoperiódico

Rojo 600-700

Máximo efecto fotosintético.

Efecto formativo. El tallo se alarga.

Efecto fotoperiódico.

Verde 500-600 Efectos fotosintéticos, formativos y fotoperiódicos

leves

Azul 400-500

Efectos fotosintéticos y fotoperiódicos.

Efecto formativo (plantas compactas)

Efecto fototrópico

(dirección del crecimiento hacia la luz)

Ultravioleta 315-340

< 315

Efectos formativos indeseables

(plantas chicas con hojas gruesas)

Efectos letales

ABSORCIÓN PARCIAL DURACIÓN

CONTROL DE PLAGAS

TRANSMISIÓN TOTAL O

FOTOSELCTIVA

FOTOSÍNTESIS

PRODUCCIÓN

AGRÍCOLA

ABSORCIÓN PARCIAL TEMPERATURA

DURANTE EL DÍA

ABSORCIÓN PARCIAL TEMPERATURA

DURANTE LA NOCHE

VIS (380-1100) PAR

290 nm

380 nm

400 nm

700 nm

NIR (840-910)

MIR (2500-25000)

760 nm

2500 nm

7000 nm

14000 nm

25000 nm

UV (245–365)

BANDAS DEL ESPECTRO DE LAS RADIACIONES SOLARES Y

TERRESTRES, ACCIÓN DE LAS PELÍCULAS AGRÍCOLAS Y SU EFECTO

SOBRE EL CULTIVO BAJO CUBIERTA.

Constante Solar

energía solar fuera de la atmósfera

G = 1,367 watt/m2

433 Btu/hr-pie2

Energía solar en la superficie terrestre

Valores entre 700 watt/m2y 900 watt/m2

Radiación mínima requerida en el dia, para no tener perdidas elevadas de

rendimiento en tres cultivos

Cultivo Dentro Fuera

------ Mj/m2/día ------

Tomate 10 14

Pepino 12 17

Pimiento 9 13

Fuente: Comunicación personal Dra. Pilar Lorenzo.

1 Mj = 277.7 watts/hora

Para jitomate se necesitan entonces mínimo 10 mj/m2/día dentro

del invernadero

Traducido de mj/m2/hora a watts será:

Si el día promedio en enero en Guadalajara dura 10 horas con luz

del sol (horas luz)

10 mj /10 horas = 1.0 mj/m2/hora

1.0 mj/m2/hora = 250 watts/m2/hora (1.0 X 250.0)

o sea:

250 watts X 10 horas = 2,500 watts/m2/día (requeridos)

Total de watts/m2/día en Guadalajara en enero = 3,960

Mes nubosidad radiación cal/cm2/día watts/m2/dia watts/m2/hora Mj/m2/día

A B A B A B A B

Enero 15% 460 360 5060 3960 496.08 388.24 18.22 14.26

Febrero 12% 500 450 5500 4950 500.00 450.00 19.80 17.82

Marzo 21% 540 470 5940 5170 486.89 423.77 21.38 18.61

Abril 5% 665 525 7315 5775 594.72 469.51 26.33 20.79

Mayo 10% 670 540 7370 5940 575.78 464.06 26.53 21.38

Junio 32% 580 490 6380 5390 479.70 405.26 22.97 19.40

Julio 45% 480 450 5280 4950 415.75 389.76 19.01 17.82

Agosto 65% 405 460 4455 5060 371.25 421.67 16.04 18.22

Septiembre 60% 385 410 4235 4510 392.13 417.59 15.25 16.24

Octubre 48% 460 420 5060 4620 443.86 405.26 18.22 16.63

Noviembre 12% 475 360 5225 3960 488.32 370.09 18.81 14.26

Diciembre 18% 380 340 4180 3740 418.00 374.00 15.05 13.46

Promedio anual: 28.50% 500 439.6 5500.0 4835.4 471.9 414.9 19.8 17.4

NUBOSIDAD Y RADIACIÓN EN LA CIUDAD DE GUADALAJARA

Mes Total promedio

(horas)

Máximo en 24 horas

Número de

horas Año Día

Enero 178.2 10.2 1971 17

Febrero 209.4 11 1932 22

Marzo 273.3 12.2 1970 29

Abril 259.1 12.3 1970 13

Mayo 248.2 12.8 1969 31

Junio 178.2 13.3 1969 11

Julio 136.1 12.7 1970 13

Agosto 164.7 12 1972 12

Septiembre 169.6 10.8 1977 16

Octubre 207.8 11.4 1970 9

Noviembre 195.5 10.7 1969 9

Diciembre 155.1 10 1938 20

Anual 2,375.20 13.3 1969 11

INSOLACIÓN EN LA CIUDAD DE GUADALAJARA

A B

Mj/m2/día

e e f m a m j j a s o n d f m a m j j a s o n d

17,000 lux = 1,579.35 pies candela = 0.00248 watts/cm2 (555 nm) (amarillo)

Total = 24.8 watts/m2 x 13.3 horas luz (promedio) = 329.84 watts/m2/día

Requisitos de Luz de las Plantas

La luz proporciona la fuente de energía necesaria para que las plantas

produzcan alimento (fotosíntesis). La cantidad de luz se mide normalmente

en pies bujía (ft-c) o luxes. Las plantas difieren en gran manera en sus

requisitos de intensidad de luz.

Las plantas de interior son a menudo clasificadas por la cantidad de luz

necesaria.

• Baja (mínimo 1,1 Klx, preferible 0,8 a 2,1 para un buen

crecimiento)

• Medio (mínimo 1,1 a 1,6 Klx, preferible 2,1 a 5,4)

• Alta (mínimo 1,6 a 10,8 Klx, preferible 5,4 a 10,8)

• Muy Alta (mínimo 10,8 Klx, preferible 10,8)

2,070 pies candela /metro = 22,281.29 luxes/metro = 0.0032622

watts/cm2 (555 nm) = 32.62 watts/m2 X 13.3 = 433.84 watts/m2/día

Es necesario alrededor de 1,1 klx durante 12 horas al día

simplemente para mantener la calidad de la planta

durante 1 año y por lo menos 2,1 klx durante 12 horas al

día para que el follaje de las plantas manifieste algún

beneficio resultante de la fertilización.

Mientras que la falta de luz suficiente da como resultado

un mal crecimiento de la planta, el exceso de luz puede

también ser nocivo.

Las plantas de zona sombría no pueden tolerar niveles de

luz excesivamente altos. Cuando una planta recibe

demasiada luz directa, las hojas se decoloran o queman,

llegando incluso a morir.

Esto sucede a menudo tras mover una planta al exterior,

bajo luz solar directa. Cualquier cambio en la intensidad

de luz deberá ser gradual.

IMPORTANCIA DE LA RADIACIÓN SOLAR

Se puede considerar que cada persona necesita para vivir

alimentos conteniendo 1 millón de calorías por año.

También se asume que para producir proteínas por la cadena

animal se requieren 3 millones de calorías provenientes de

vegetales.

Dado que como resultado del proceso fotosintético el factor de

eficiencia de captación energética que tienen las plantas es de

sólo 1 a 2%, 3 millones de kcal. de energía irradiada son

suficientes para cubrir estos requerimientos.

Teóricamente esta cantidad podría ser cultivada mensualmente

en un área irradiada de 200 m2. No obstante, todavía son

necesarios unos 4,500 a 5,000 m2/persona/año, aún con los

métodos agrícolas modernos que, aunque mejorados, son

todavía muy parecidos a los tradicionales.

Anualmente el Sol emite sobre la Tierra 1,5x1018 kWh de energía

electromagnética radiante. Debido a los fenómenos de reflexión,

absorción, difusión, etc. que se producen en la atmósfera, hay una

muy considerable reducción de la irradiación que realmente llega a la

Tierra.

Las incidencias del día y la noche, las estaciones del año, y la latitud

de los diferentes lugares permiten calcular un promedio de 160

watts/m2 de energía solar irradiada recibida por el planeta (100 a 120

W/m2 en la cercanía de los polos y unos 200 W/m2 en el Ecuador

terrestre).

Un rápido cálculo nos conduce a estimar 1,400 kWh/m2/año. El precio

actual de la energía eléctrica en Guadalajara es de aproximadamente

US$ 0,20/kWh. Consecuentemente, el Sol le está regalando energía

a la Tierra por un valor de unos 3 millones de dólares por cada

hectárea por año.

PELÍCULA TRANSFERENCIA (%)

PE 0.05 mm 77.0

PE 0.5 mm 56.5

POLIÉSTER LINEAL 46.0

PE NEGRO 0.05 mm 45.0

PVC 0.1 mm 32.0

PVC 0.2 mm 28.0

PE TÉRMICO 0.2 mm 13.0

PVC EN PLACA (1 mm) 0.5

POLIÉSTER/FIBRA DE VIDRIO 0.5

VIDRIO (3 mm) 0

Transferencia de radiación térmica (2500 < λ < 25000 nm durante la noche)

Materiales Radiaciones Total

0.3 -2.0

micras U.V. Visible I.R.

Polimecratilato 3 mm 68 92 80 84.5

Vidrio 53 90 88 86.5

Poliamida 0.1 mm 82 91 93 91.5

Polietileno 0.1 mm 68 80 83 80.0

Poliestireno 0.14 mm 83 90 92 90.5

Cloruro de polivinilo 0.25 mm 72 88 90 88.0

Poliéster-vidrio 1 mm 15 76 80 74.0

TRANSPARENCIA DE LOS MATERIALES DE CUBIERTA DE INVERNADERO

A LAS RADIACIONES SOLARES

% TRANSMISIVIDAD

TRANSMISIVIDAD DE LA RADIACIÓN DIFUSA

0.2 mm de espesor

PELÍCULA EFICACIA FOTOSINTÉTICA

PE 0.07 mm 91.5

PE 0.15 mm 90.5

PE BAJA DENSIDAD 86.5

PVC 0.10 mm 91.5

VIDRIO HORTÍCOLA + PE 85.5

PE + PE (0.10 mm x 2) 82.5

VIDRIO HORTÍCOLA 3.4 mm 91

VIDRIO HORTÍCOLA 3.0 mm 88

Eficacia fotosintética de algunos materiales

Duración de plásticos normalizados para invernaderos

(Fuente: SERRANO, 1994)

Tipo de plástico Espesor

Duración

(en

Almería)

Radiación

solar recibida

Polietileno “normal” (sin

aditivos)

150 micras

(600 galgas) 6-8 meses < 148 kcal/cm2

Polietileno “larga duración” 180 micras

(720 galgas) 2 años 296 kcal/cm2

Polietileno “Térmico larga

duración”

200 micras

(800 galgas) 2 años 296 kcal/cm2

Copolímero EVA (12 % AV) 200 micras

(800 galgas) 2 años 296 kcal/cm2

Copolímero EVA (6 % AV) 100 micras

(400 galgas) 1 año 148 kcal/cm2

SUJECCION DE LA PELICULA AL INVERNADERO

PERFIL

Lámina de acero Fb = 2,200 kg/cm2 (31,200 psi)

calibre 22 galvanizado o aluminio G-60 Color Gris

metálico reflejante.

RESORTE ALAMBRE

Material: Acero galvanizado G-60. Color: Gris

metálico calibre 10 (2.3 mm) Resistencia Tensión

173 kg.mm2 Ductilidad (WRAP) OK.

Recubrimiento PVC 0.8 mm protección UV 3

años.

TIPOS DE SUJECCIÓN

COLOCACIÓN DEL PLÁSTICO

Plástico después del 3er año mal cuidado

El sombreo

Objetivos:

1. Protección de las plantas contra irradiación directa.

2. Disminuir el efecto invernadero a través de la reducción del

porcentaje de energía que penetra traspasando la cubierta de

plástico y mejora el microclima en el túnel

En algunos casos se busca efectos metabólicos en las plantas. Tal es el

caso de las lechugas donde se utiliza mallas de color azul que facilita la

transformación de los nitratos en aminoácidos, evitando la formación de

ácido oxálico que le dan un sabor amargo. Igual en pepinos y otros

cultivos.

Mallas “calientes” y Mallas “frías”

La malla negra acumula y disgrega calor. Se la denomina “malla

caliente”. El intercambio del aire se produce entre el aire que

queda atrapado en la malla y la radiación emitida y absorbida por

elementos refrigerantes bajo la malla, como la tierra y las plantas.

El calor acumulado por la malla se irradia

hacia la parte superior y hacia la inferior

Malla sombra negra =

Caliente

Para disminuir la temperatura, lo

adecuado es colocar las mallas negras

en el exterior del invernadero

En estos casos, para facilitar el

desalojo de aire caliente, se

instalan “mangas” perforadas

en la parte superior y se

conectan a un extractor de aire.

La malla de aluminio (conocida por su uso como un material

aislante) no calienta en absoluto, por lo tanto se la denomina “malla

fría”. Debido a que la malla es reflectora, la radiación solar es

rechazada y devuelta al cielo y no emite calor durante el día a la

tierra o a las plantas que hay debajo.

En ocasiones para no afectar

el proceso fotosintético de

las plantas, se colocan las

mallas de sombreo en

secciones, y con el

movimiento aparente del sol

las plantas reciben una

buena cantidad de luz

directa.

Propiedades de una pantalla termoreflectora ideal:

Para que el material aislante sea ideal debe cumplir los

siguientes requisitos:

1. Debe reflejar en vez de absorber el infrarrojo

lejano

2. Ser móvil

3. Debe ser buen aislante térmico

4. Ser económica

Cultivo de tomate hidropónico bajo invernadero

con malla termoreflectora

Cultivo de pimiento morrón hidropónico bajo

invernadero con malla termoreflectora

Las pantallas térmicas reducen el coeficiente de pérdida de calor por cobertura

("U") al aumentar la retención de radiación de onda larga (las aluminizadas en

comparación con el polietileno pierden el 50 % menos de calor). Se prefieren

materiales que no sean rígidos, con el fin de facilitar las operaciones de plegado.

Temperatura del aire y del fruto con y sin pantalla térmica

(50% sombreo, estructura abierta)

Fo

tos

ínte

sis

ne

ta d

el c

ult

ivo

g(a

zú

ca

r) /m

2.h

Respuesta de fotosíntesis neta a la temperatura a diferentes

niveles de intensidad lumínica

Tipo de sombreo

10 renovaciones/hora

(temp. en grados

centígrados)

40 renovaciones/hora

(temp. en grados

centígrados)

Malla aluminizada 30 27

Malla blanca 32 27

Malla negra 36 29

Sin malla 36 28

EFECTOS COMBINADOS DE DIFERENTES MALLAS DE SOMBREO

CON DOS SITUACIONES DE RENOVACIÓN DE AIRE (VENTILACIÓN)

Pantallas aluminizadas

Media sombra

En algunos cultivos, como el pimiento, la intensidad de los rayos

solares origina el “golpe de sol”, deteriorando la calidad de los

frutos.

El control de la radiación sobre los frutos se hace indispensable

con elementos que interfieran esta radiación y con una adecuada

poda de hojas.

En ocasiones los fenómenos climáticos, como la nieve,

cubren el plástico de los invernaderos limitando el paso de le

radiación solar afectando los cultivos. Además de bajar la

temperatura considerablemente.

La situación inicial se puede dar al cubrir los invernaderos

con materiales inapropiados, como la fibra de vidrio, que

atrapan partículas de polvo que se acumulan y oscurecen

considerablemente interior.

El doble techo consiste en instalar manualmente otra película de polietileno de

50-100 micrones de espesor separada unos centímetros de la cubierta principal.

Se aconseja como separación óptima entre ambas capas unos 2 a 10 cm.

Si se aumenta la separación se aumentan las pérdidas por conducción-

convección puesto que el aire confinado en la pared doble puede moverse con

mayor libertad. La separación entre ambas láminas por medio de aire a presión

es una variante mejorada del sistema anterior.

El ahorro energético puede estimarse en un 30 % y la pérdida de luz en un 10 %.

DOBLE TECHO

Túnel

nevado

Invernadero

nevado

Casa sombra

25 x 25 / 10 x 10

50 mesh

40 x 25 / 16 x 10

65 mesh

MALLA MOSQUITERO

INSTALACION DE MALLA ANTIAFIDOS

MALLA SOMBRA INTERNA RETRACTIL

SISTEMA DE TUTOREO

SUSTRATO PARA HIDROPONIA

Los plásticos para invernadero contienen aditivos que los protegen

durante algunos años para que no se deterioren por efecto de la

radiación solar. Además de fabricarse para dejar pasar preferentemente

la radiación PAR (Radiación Fotosintéticamente Activa)

Aditivos

De esta forma parte de la radiación que penetra al invernadero

es capturada en su interior para el manejo climático del mismo.

Aditivos (cont.)

Materiales químicos que se incorporan a los plásticos para otorgar determinadas propiedades:

– Aditivos de procesado: que facilitan el proceso de

transformación.

– Aditivos funcionales: que tienen un objetivo de aplicación.

– Fotoestabilizadores (complejos de níkel, benzofenonas,

“hals”(Hindered Amine Ligth Stabilizers)

– Antiácidos, mejoran la resistencia de los “hals”, óxido de zinc

(difusor de luz).

– Bloqueadores de la radiación IR, silicatos naturales o

sintéticos, hidróxido de magnesio (plásticos térmicos).

– Modificadores de la tensión superficial, 1. Antiestáticos tienen

un efecto “antipolvo” 2. Antigoteo que evitan la formación de

gotas en la cara interior.

Multicapas (PENTACAPAS):

La coextrusión de varias películas pretende combinar distintas

propiedades para mejorar las prestaciones del material. En el mercado los

más empleados son los tricapas aunque también existen bicapas (que no

implican tres campañas o dos).

De un tricapa lo que cabría esperar es:

• Capa externa: resistencia a la degradación por UV, resistencia al

rasgado, rigidez, transparencia y evitar la fijación del polvo.

• Capa intermedia: efecto termoaislante, elasticidad y difusión de la

luz.

• Capa interna: efecto termoaislante y antigoteo.

El PE y EVA son los materiales más utilizados en la coextrusión. Así la

coextrusión de EVA entre dos capas de PE (llegando hasta un 28% AV)

limita la transmisividad al IR a valores inferiores al 10% mejorando la

transparencia a la transmisión solar y dando mayor resistencia al material

resultante.

Antigoteo:

Intentan aumentar la transmisividad y

reducir el ataque de enfermedades.

Están aditivados con elementos que

modifican la tensión superficial, haciendo

que la gota de agua en contacto con el

material de cubierta tenga un ángulo más

pequeño, tendiendo a ser plana.

Si la estructura permite (sujeción de cubierta

e inclinación) la eliminación de esa capa de

agua, se evitaría el goteo sobre los cultivos

y por ello el riesgo de enfermedades y

quemaduras. En cuanto a la mayor afinidad

por el polvo, se han reducido en un 50%

esas concentraciones (pasando de 3 g/m2 a

menos de 1.5 g/m2).

Plásticos fotoselectivos:

Se basan en el efecto “cascada” (fluorescencia) mediante aditivos de

luminiscencia que convertían radiación UV en azul y radiación verde en

roja.

Películas antitérmicas o escudos térmicos estáticos. Filtran radiación

NIR (IR corta) del espectro solar con lo que limitan la entrada de energía

al invernadero.

Películas termocrómicas o escudos térmicos dinámicos. Actualmente

en estudio, filtran radiación NIR en función de la temperatura, siendo

compensadas en las diferentes estaciones del año.

Películas fluorescentes. Alteran la proporción de luz R/FR (roja/roja

lejana) afectando la morfogénesis y tienen una transmisividad PAR inferior

al PE normal.

Películas antiplagas. Son láminas fotoselectivas que bloquean parte de

la radiación UV solar para dificultar o disminuir el desarrollo de plagas, de

enfermedades.

DESARROLLO DE NUEVAS FORMULACIONES EN ADITIVOS

Filmes antivirus:

La expansión de los virus se ve favorecida por la presencia de vectores

(como la mosca blanca). Es sobre éstos donde se incide de forma directa,

al modificar las bandas de radiación que absorbe el material de cubierta.

Experiencias en campo muestran que cubiertas con absorbentes UV

protegen de infecciones de mosca blanca (Bemisia Tabacci), trips

(Frackliniella occidentalis) y minador (Lyriomiza trifolii).

Filmes antibotrytis:

La producción de esporas, viabilidad y crecimiento

están condicionados por factores como la luz, la

humedad y temperatura. Si se rompe el ciclo de

desarrollo se distorsiona su expansión. La radiación

UV-b incide sobre la esporulación de la Botrytis

Cinerea y otros hongos, de igual forma la luz

monocromática azul inhibe este proceso.

MANEJO Y MANTENIMIENTO DE LOS PLÁSTICOS

• Existen diversos factores que influyen en la

duración de un plástico:

• Radiaciones ultravioleta.

• Temperatura a la que está sometido el plástico.

• Colocación de la lámina sobre la estructura.

• Tipo y estado de la estructura.

• Calidad de la lámina,

• Régimen de vientos.

• Productos fitosanitarios.

Por todo esto a continuación se recogen una serie de

recomendaciones y consejos útiles que pueden ayudar a alargar la

vida de los plásticos:

A. TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO.

• No arrastrar las bobinas ni rozar sus bordes.

• Apoyarlas sobre una superficie lisa y sin salientes.

• No colocar sobre las bobinas objetos pesados, duros o

punzantes.

• Guardar las bobinas en un lugar oscuro y seco.

B. COLOCACIÓN DEL PLÁSTICO.

• No rodar la bobina por el suelo.

• No colocar los plásticos durante las horas de máximo calor para

evitar su excesiva dilatación (temprano por la mañana).

• Al instalar los laminados de tres capas, verificar que la parte

exterior del laminado quede por encima del invernadero, de

acuerdo a los pliegues e instrucciones de instalación dadas por el

fabricante.

• No tensar excesivamente los plásticos sobre las estructuras ya

que se puede reducir su espesor y duración.

Gracias