Ing. de Ejecución en Agronomía Sede Antonio Varas

Seminario de Título

Invernaderos Auto-Sustentables

Para Optar al Titulo Profesional de Ingeniero en Ejecución de Agronomía

Nombre alumno: Sebastián Ortega Mella Prof. Guía: Cristián Zabaleta

2011

Índice

Introducción 1,0

Objetivos 2.0

Antecedentes 3.0

Invernadero 3.1

Diseño 3.2

Eficiencia Hídrica 3.3

Tipos de sistemas hidropónicos 3.4

Sistema energético 3.5

Electricidad 3.6

Calculo de paneles fotovoltaicos 3.7

Numero de paneles 3.8

Regulador de carga 3.9

Sistema de bombeo 3.10

Bomba principal 3.11

Bombas secundarias 3.12

Bomba complementaria 3.13

Cisterna 3.14

Atrapanieblas 3.15

Arquitectura del invernadero 3.16

Estructura 3.17

Ventilación 3.18

Acumulador térmico 3.19

Conclusión 4.0

1.-Introducción.

El sistema de invernaderos autosustentables hace referencia a un sistema de producción

forzada de vegetales capaz de funcionar bajo sus propios medios en zonas desérticas,

requiriendo bajos volúmenes de agua y nutrientes, ya que hace un uso eficiente bajo el sistema

de cultivos hidropónicos. Su principal fuente energética proviene de la luz solar,

aprovechándola gracias a un sistema de celdas fotoeléctricas que proveen de electricidad al

sistema de motobombas que son las encargadas de posibilitar que el agua fluya a través de los

cultivos. Por otra parte el invernadero posee un diseño acondicionado a los factores

ambientales de dicha zona, haciendo hincapié en la gran fluctuación térmica existente entre el

día y la noche que abarca un rango de unos 30°C.

El propósito de este proyecto se basa en la producción de vegetales donde comúnmente

por la escasez de agua esto se hace muy complejo o simplemente imposible, debiendo recurrir

a los vegetales provenientes de zonas más lejanas, lo que afecta tanto su precio como su

calidad final. Dos cosas altamente preponderantes.

Por otra parte este proyecto tiene un trasfondo ecológico, ya que permite una

forestación de zonas desérticas y a la vez disminuir sustancialmente la huella de carbono

producida por el sin numero de importaciones a las zonas de baja producción agrícola.

Una de las ventajas existentes en este proyecto es que no requiere de factores benignos

para su puesta en marcha. Al contrario, no exige un determinado tipo de suelo ni acceso de

agua y electricidad permanente, lo que facilita la puesta en marcha. De esta forma se hace

sustancialmente económico adquirir un terreno con este tipo de características, lo que

enmienda la inversión a realizar en la implementación de un invernadero con estas

características tecnológicas.

2.-Objetivos

Objetivos generales.

Proveer alimentos a pueblos aledaños de zonas desérticas.

Objetivo especifico

Proponer invernadero auto sustentable en zonas alejadas sin suministro eléctrico público ni

afluente de aguas.

3.-Antescedentes

3.1 Invernadero:

Al igual que en un invernadero común, disminuye los rango de temperatura, controla la

humedad, la intensidad lumínica y brinda protección al cultivo propiciando así un medio

benigno que promueve y favorece el desarrollo de este en épocas y/o zonas en donde

comúnmente no se logran desarrollar.

3.2 Diseño.

Lo que lo convierte en un invernadero más eficiente, es una conjugación de nuevas

tecnologías que actúan de modo sinérgico hacia un mismo propósito .La eficiencia.

A continuación se expondrán aquellas diferencias que lo hacen más eficiente y

autovalente que un invernadero común.

3.3 Eficiencia hídrica.

Debido al déficit hídrico en zonas desérticas, un sistema eficiente en el uso del agua

cumple el roll protagónico. Es por ello que el sistema elegido fue el hidropónico, que si bien

utiliza un gran volumen de agua, lo hace de un modo muy eficiente; existiendo un retorno de

toda el agua que las plantas no utilizan. En otras palabras bajo este sistema no existe una

pérdida hídrica proveniente de las infiltraciones en el terreno en donde se sitúa el cultivo. En

un sistema convencional se humedece una gran porción del perfil de suelo donde las raíces

aún no han penetrado, perdiendo un porcentaje considerable de agua. Sumado a lo anterior, la

evaporación que se genera en la superficie de la tierra luego del riego, hace que las perdidas

sean sustanciales.

Un sistema hidropónico, hace referencia al hecho de cultivar sin requerir suelo,

habituando a las plantas a desarrollarse en un medio acuático, donde las raíces pueden o no

tener algún sustrato (comúnmente inerte) al cual aferrarse. Los nutrientes son adicionados al

agua de forma artificial a concentraciones específicas de acuerdo a los requerimientos del

cultivo y su estado fenológico.

3.4 Tipos de sistemas hidropónicos.

Dentro de los sistemas hidropónicos existen diversos tipos, entre ellos activos y

pasivos. El sistema hidropónico pasivo se refiere a que no requieren de una bomba que haga

circular el agua del cultivo. Este sistema es el más simple de todos y se conoce como sistema

“de mecha”. Consiste básicamente en un depósito de agua en donde se encuentra la solución

nutritiva que es alcanzada por las raíces de cada planta que se encuentran aferradas a un

sustrato (perlita, vermiculita o esponja) que absorben el agua por capilaridad. Debido a que la

capilaridad es efectiva hasta un cierto nivel, al tratarse de cultivos mayores provistos de un

sistema radicular robusto, se puede dar el caso de que la demanda de cultivo sea mayor que el

agua aportada gracias a la capilaridad. Por ello es que este sistema se destina a cultivos

menores, dando muy buen resultado en hortalizas como la lechuga, repollo o acelga entre

otras.

A continuación se presenta un bosquejo para su mejor entendimiento.

Figura 1.- presenta sistema hidropónico pasivo

Los sistemas activos, por otra parte, hacen uso de elementos motrices como motobombas y

oxigenadoras, para mantener en funcionamiento el sistema, es así como de aquí derivan 4 tipos

de sistemas activos:

- flujo y reflujo

- Goteo

- NFT (película de nutrientes)

- Aeropónico.

- El sistema de flujo y reflujo basa su funcionamiento en una bandeja común, donde se

encuentran las plantas en recipientes independientes de sustrato o bien en uno común. En el

cual son embebidas en agua mediante una bomba que transfiere la solución de un depósito

inferior, mediante una manguera conectada al fondo de la bandeja donde están contenidas las

plantas. Luego de un tiempo determinado, el motor se corta automáticamente mediante un

temporizador. Al cesar el funcionamiento de la bomba, la solución (agua-nutiente) fluye en el

sentido contrario, retornando al depósito inferior. Este procedimiento se repite varias veces al

día según sea necesario.

Bosquejo representando el momento en que el agua sube a la bandeja.

Figura 2.-presenta sistema hidropónico flujo/reflujo.

- El Sistema NFT de película de nutrientes, es uno de los más conocidos, aquí el

cultivo está situado dentro de un circuito cerrado de cañerías o canaletas por donde fluye el

agua, así cada planta obtiene la misma cantidad de esta, retornándose todos los excesos a un

estanque donde se encuentra la bomba que propulsiona el agua a ciclar. Cada planta posee un

canastillo donde van alojadas sus raíces acompañadas de algún sustrato, el que a su vez tiene

contacto parcial con la solución nutritiva. A diferencia de los otros métodos, este funciona de

modo permanente, sin hacer uso de temporizadores, así el sistema no es vulnerable a

desprogramaciones por cortes de luz inesperados. En resumen la motobomba nunca se detiene.

Figura 3.-sistema hidropónico NTF de película de nutrientes.

- El sistema mediante goteo se compone de una línea de goteo y de una base en donde

van situadas las plantas, dicha base puede o no tener retorno del agua. Ello depende netamente

del manejo para el cual se halla diseñado. El uso de goteros posibilita un riego de precisión lo

que a su vez abre la posibilidad de regar lo justo y precisamente necesario, sin caer en excesos,

lo que puede facilitar aun más los manejos. En los sistemas hidropónicos existen factores que

afectan al cultivo como la conductividad eléctrica y el Ph (potencial de hidrogeno). Estos

factores se ven alterados cuando el agua sobrante es reutilizada. Respecto al Ph debe

permanecer dentro de los rangos neutros, de no ser así la asimilación de muchos nutriente no

será posible por parte de la planta. Todo esto se evita en un sistema por goteo sin retorno. En

este solo se debe tener un control del agua en el estanque previo a la inyección hacia las

plantas y asegurarse de que el caudal sea precisamente el que requiere la planta. En términos

teóricos este sistema parece sencillo, pero a nivel práctico puede resultar un poco un tanto

complejo. Los cultivos van creciendo y por ende variando sus requerimientos hídricos, otros

factores como la humedad ambiental y la temperatura juegan un rol importantísimo en el nivel

evapotranspirativo del cultivo, y por otro lado los goteros están sujetos a variaciones de caudal

por taponamiento, lo que puede disminuir la porción de agua a una planta. Por otra parte

requiere un sistema de riego presurizado.

-Un sistema aeropónico es aquel en el cual las raíces se encuentran suspendidas en el

aire, siendo regadas mediante nebulizadores y/o aspersores de alta presión. Este sistema Es

uno de los más modernos y a su vez sensible. Al encontrarse las raíces en contacto directo con

el aire existe una brecha muy corta entre un cultivo a “capacidad campo” y el Periodo de

marchites permanente. Es por ello que las raíces deben ser asperjadas con solución nutritiva en

intervalos de solo minutos, con el fin de conservarlas húmedas, de lo contrario la planta se

marchita. En el caso hipotético de un corte de luz o escasez parcial de agua, el cultivo puede

sufrir graves consecuencias.

- El sistema más conveniente para el invernadero autosustentable es una fusión entre el

sistema pasivo de mecha y el sistema activo NFT (película de nutriente) rescatando las

fortalezas de cada uno. Respecto al sistema de mecha una de sus ventajas adaptadas al sistema

NFT es el de tener al cultivo siempre en contacto con el agua. Evitándose así el hecho de tener

las motobombas prendidas las 24 horas. Lo que aminora enormemente los gastos energéticos,

basándonos en que tenemos una fuente energética limitada proveniente de las celdas

fotovoltaicas. Como también por otro lado lo hace menos vulnerable a las fallas en el sistema

de bombas, ya que no existe el peligro de que las raíces queden desprovistas de agua. Del

sistema NFT se rescato su manejo cíclico y de oxigenación del agua lo que favorece

enormemente a un cultivo a la hora de asimilar los nutrientes.

A continuación se presentara una ilustración de la fusión de ambos sistemas.

Figura 4.-sistema elegido para el invernadero (fusión entre sistema NTF y de mecha)

3.5 Sistema Energético.

A grandes rasgos este se compone de celdas fotovoltaicas (panel solar) que toma la

energía solar y la convierte en energía eléctrica, la cual es conducida a un banco de baterías

donde es almacenada. Con el fin de aminorar los gastos en la implementación del sistema y a

la vez aumentar la eficiencia energética, el invernadero se abastecerá únicamente de

electricidad continua.

La electricidad posee un comportamiento similar al de un fluido, es decir, mientras más

largo y entorpecido sea el trayecto, este pierde más presión y alcance. Comparando esto al

flujo eléctrico, el hecho de implantar un conversor DC-AC (del inglés direct current

“corriente directa” – altern current “corriente alterna”), genera pérdidas considerables, como

también mayor sensibilidad a fallas. Por ello es mucho mas sustentable el uso de artefactos

bajo la norma de corriente DC 12 volt, eliminando las perdidas por conversión como también

simplificando el sistema general, prolongando la vida de las baterías y disminuyendo los

costos de inversión en un conversor DC-AC.

3.6 La electricidad

Como sistema complementario (no estrictamente necesario) al fotovoltaico la

implementación de un generador eólico, suple el déficit energético existente en aquellos días

nublados donde se pierde un 20% de la eficiencia energética. En estos días por lo general

existe una disminución de la temperatura, lo que desencadena una diferencial de presión

atmosférica, haciéndose presente el viento, el cual a su vez hace funcionar el generador eólico.

Una de las grandes ventajas que poseen frente a los paneles solares es que son capaces de

entregar energía tanto de día como de noche.

Dicho déficit energético también puede ser cubierto aumentando en un 20% el área de

los paneles existiendo un respaldo durante los días de menor irradiación. Siempre cuando el

sistema sea implementado en zonas desérticas, de no ser así, el uso de un generador eólico

puede ser obligatorio.

Paneles y baterías.

Los paneles solares fotovoltaicos conforman la principal fuente de sustento energético

al invernadero, por ello es de suma importancia realizar una buena elección dentro de las

opciones existentes. Básicamente hay tres alternativas, variando en precio y eficiencia,

teniendo que buscar la mejor relación entre estas dos. Respecto a la eficiencia esta se mide en

porcentajes respecto a un valor fijo que corresponde a 1000 Watts/m2, lo que se traduce a:

idealmente en un metro cuadrado de superficie irradiada por el sol hay 1000 watts potenciales.

Los distintos tipos de celdas fotovoltaicas recorren un rango que va de 6 – 15 %, es

decir que si tenemos un panel solar de 1m2 con un porcentaje de eficiencia del 15% este

aportara 150 watts. A continuación se presenta una tabla con los tres tipos de celdas solares y

su relación precio eficiencia.

Tipo de celda solar Eficiencia Presio / watt

Amorfa 6% $1678 / watt

Policristalina 13% $1823 / watt

Monocristalina 15% $2062 / watt

Respecto a las prestaciones que entregan estos tres tipos de celdas fotovoltaicas, puede

ser común pensar en que cualquiera de ellas nos sirve, en estricto rigor es así, pero al momento

de considerar algunos factores como; su vida útil, peso de la instalación final (versatilidad) y

área utilizada versus su eficiencia, nos llevan a meditar y proyectar de mejor forma nuestras

inversiones. El tipo de celda elegido es la monocristalina. Quizás ésta es la alternativa más

cara respecto a su precio/watt pero si se considera su vida útil, esta se convierte en una de las

más convenientes, llegando incluso a durar 30 años sin disminuir considerablemente sus

prestaciones. Otro factor considerado es la versatilidad, siendo esta la más ligera de las tres

alternativas, posibilitando los permanentes reajustes de posición respecto a la incidencia solar.

Como también la posibilidad de nuevas tecnologías que hacen más eficiente el sistema, de este

detalle se hablara con más detalle en capítulos siguientes.

Respecto al dimensionado del sistema fotovoltaico, existen dos factores

preponderantes; el consumo energético del sistema y el nivel de irradiación solar de la zona.

En primer lugar se procederá a calcular el consumo energético teórico (Et) del sistema. Para

ello se requiere de una tabla con todas las fuentes de consumo, la cual se presenta a

continuación.

Fuente de consumo Watts Hrs de uso N° de artefactos Watts * Hrs

Bomba principal 45 ½ 1 22.5 w/h

Bombas hidropónicas 18 6 10 1080 w/h

+1102.5 w/h

El consumo teórico, no considera las perdidas energéticas del sistema, por ello se debe

realizar el consumo energético real (E) que incorpora todos los factores de perdida, entre ellos;

la descarga pasiva de las baterías, profundidad de descarga activa de las baterías, consumo del

cableado entre otros. Para ello se usa la siguiente fórmula:

E = Et / R

Siendo R el parámetro de rendimiento global (considerando el factor de perdida)

R=(1-Kb-Kc-Kv)*((1-Ka*N)/Pd) (2.0)

Los factores de la ecuación 2.0 corresponden a:

Kb: Coeficientes de pérdida por rendimiento del acumulador:

0.05 En sistemas que no demandan descargas intensas

0.1 En sistemas con descargas profundas

Kc: coeficientes de perdida en el convertidor.

0.05 En convertidores senoidales puros, trabajando de forma optima.

0.1 En condiciones de trabajo poco optimas.

Kv: coeficiente de perdidas varias (efecto joule, rendimiento de la red, etc)

0.05 – 0.15

Ka: Coeficiente de auto-descarga diario.

0.002 En baterías de baja auto-descarga Ni-Cd (composición níquel cadmio)

0.005 En baterías estacionarias con Pb-ácido (las más comunes)

0.012 En baterías de autodescarga agresiva (arranque de vehículos)

N: Numero de autonomía de la instalación:

Días consecutivos en que el sistema opera con la radiación mínima (días nublados) en

los que el consumo energético es mayor que la energía capturada por el sistema.

Pd: Profundidad de descarga diaria de la batería:

Esta profundidad nunca debe ser mayor al 80%, idealmente un 75% para prolongar la

vida útil de la batería.

Para este proyecto los factores de perdida son los siguientes.

Kb: 0.05 (sin demandas intensas).

Kc: (no se considera, debido a que el sistema no hará uso de un convertidor).

Kv: 0.5 (coeficiente de pérdidas generales).

Ka: 0.005 (batería Pb ácido).

N: 2 (N° días consecutivos con baja radiación).

Pd: 0.75 (profundidad de descarga 75%).

Por lo tanto:

R=(1-Kb-Kc-Kv)*((1-Ka*N)/Pd)

R=(1-0.05-0.5)*((1-0.005*2)/0.75)

R=0.594

E = Et / R

E = 1102.5 / 0.594

E = 1856 W/h

Ya tenemos el consumo total real (E) del sistema, para saber la capacidad del banco de

baterías (C) es necesario aplicar la siguiente formula, donde V corresponde al voltaje.

C= (E*N) / (V*Pd)

C= (1856*2) / (12*0.75)

C= 412 A/h Por lo tanto requiere un banco de baterías de 412 amperes/hora.

Este valor representa entonces que necesitamos una batería capaz de entrega 412

amperes en una hora, en otras palabras esa es su capacidad máxima, no quiere decir que el

sistema valla a hacer uso de toda esta energía en tan solo una hora.

Ahora bien, Encontrar una batería de esta capacidad puede resultar una tanto complejo,

es por ellos que se ha hablado de un banco de baterías, de este modo se deben emplear varias

de ellas dispuestas en paralelo hasta llegar a la cantidad A / hora necesarios. La batería

escogida corresponde a una de 100 A/hora. De 12 volt. Por lo tanto se necesitaran cuatro de

ellas y fracción, como esto último no es posible se deberá elegir una batería que supla los 12

A/hora restantes.

Entonces nuestro banco de baterías está compuesto por.

4 Baterías Curtiss 12V 100Ah ciclo profundo (CT121000) $129.000

1 Batería Curtiss 12V 15Ah ciclo profundo (CT12150) $23.000

Logrando así 415 A/h con nuestro banco de baterías conectado en paralelo.

3.7 Cálculo de paneles fotovoltaicos necesarios.

Este cálculo radica en dos factores, primero el consumo energético que es fijo, y

segundo la irradiación solar que es variable según el clima, tiempo y ubicación geográfica. El

proyecto está pensado para la región de Antofagasta en donde hay una buena tasa de

irradiación solar, con buenos índices todo el año. Estos índices son medidos en kilowatts por

metro cuadrado (Kw/m2). Dentro del plan de diseño se consideran solo los meses en donde

existe el mayor déficit de irradiación, con el fin de establecer el mínimo sustentable para ese

periodo, existiendo un superávit para el resto del año. Dentro del cálculo de los paneles solares

suele hablarse de las horas pico solar (HPS), que corresponde al período de tiempo en que un

panel solar entrega los watts especificados por el diseñador. Si bien podemos tener luz

alrededor de 15 horas en el día es posible que solo 5 correspondan a HPS. Para obtener estos

datos se procederá a calcular las HPS desde un registro colorimétrico. Para ello se

consideraran los datos aportados por la comisión nacional de energía, en donde esta

especificada la cantidad de w/m2 para cada hora del día.

Para la ciudad de Antofagasta en la zona noreste, los datos representados en HPS son

los siguientes.

Mes HPS Mes HPS

Enero 6.8 Julio 3.4

Febrero 5.7 Agosto 4.0

Marzo 5.8 Septiembre 4.8

Abril 4.4 Octubre 6.0

Mayo 3.4 Noviembre 6.5

Junio 3.1 Diciembre 7.1

3.8 Número de paneles

Esta cantidad está directamente relacionada con la capacidad pico de cada panel, en

este caso cada uno posee 145 watts y también con la cantidad de horas pico diarias. Mediante

la siguiente formula se logra llegar al número exacto de paneles, en donde el 0.9 corresponde a

un factor de eficiencia del 90 %, asegurando el suministro energético con un 10 % de

superávit, realizándose los cálculos con los datos correspondientes al mes crítico.

NP: Número de paneles

Wp: watts pico de cada panel.

HPSm: horas pico solar promedio diario del mes crítico

NP= E / (0.9*Wp*HPSm)

NP= 1856 / (0.9*145*3.1)

NP= 4.6 aprox.

Considerando el resultado obtenido, debemos considerar que al corresponder a 4

paneles y fracción, se deberá comprar 4 paneles de 145 watts pico y uno más pequeño de 87

watts o mayor. El más cercano corresponde a 90 watts pico, cumpliendo con las características

requeridas.

Orientación de los paneles

Estos deben ser orientados hacia el norte, debiendo ajustar el ángulo de inclinación

respecto al plano horizontal, para lograr así una mayor incidencia de los rayos solares sobre

los paneles, lo que conlleva un mayor aprovechamiento. Este ángulo idealmente debe ser

reajustado periódicamente. A continuación se presenta una tabla con los ángulos de

inclinación para cada periodo.

Meses Febrero Marzo Abril-agosto Septiembre Octubre Noviembre-Enero

Ángulo de

inclinación

13° 23° 33° 23 13 0° (Horizontal)

Entre Noviembre y Enero los paneles van dispuestos horizontalmente debido a que

durante ese tiempo los rayos inciden verticalmente cuando el sol se encuentra en su punto más

alto (cenit). Ocurriendo así únicamente en los trópicos, en este caso el de capricornio.

3.9 Regulador de carga

Es el encargado de distribuir la energía de los paneles hacia las batería de un modo

racionado evitando las sobrecargas de ellas, prolongando su vida útil como también la carga

depositada en ellas, impidiendo el retorno energético hacia los paneles que de estar conectados

directamente se convierten en una fuente de consumo cuando la energía entregada por los

paneles es menor a la depositada en las baterías. Entre otras características menos importantes

está el corte automático cuando las baterías sobrepasan el nivel de descarga indicado en este

caso el 75%.

Para escoger el regulador de carga adecuado es necesario saber el nivel de intensidad

máxima de cada panel medida en amperes y multiplicarla por el número total de paneles, así

sabremos cuánta intensidad energética total que debe manejar nuestro regulador. En la

formula Imaxp = intensidad máxima de cada panel.

Cálculo para los 4 paneles de 145W

Imax’ = Imaxp * NP

Imax’= 9.483 * 4

Imax’=37.932

Cálculo para panel de 90 watt.

Imax’’ = Imaxp * NP

Imax’’= 5.886 * 1

Imax’’= 5.886

Intensidad máxima total.

Imax’ + Imax’’=43.81 amperes

De acuerdo a los datos obtenidos, se requiere de un regulador de carga que soporte a lo menos

43.81 amperes. El más cercano disponible en el mercado corresponde a uno capaz de soportar

45 A

Ya con este último tenemos nuestro sistema energético completo, compuesto de los paneles

solares, el regulador de carga y el banco de baterías.

Figura 5.-cadena energética.

3.10 Sistema de bombeo

Está constituido por dos tipos de bombas. De un total de 11 bombas sumergibles, 10 de

ellas son las encargadas del flujo de solución nutritiva en los módulos hidropónicos y la última

restante es la bomba principal, que se encarga de extraer el agua desde una cisterna a 1 metro

bajo tierra, en donde la temperatura es menor y favorece una baja transpiración del agua. El

hecho de que las bombas sean sumergibles se debe básicamente a que estas son las

denominadas auto-cebadas, lo que quiere decir que al estar sumergidas no hay posibilidad de

que ingrese aire a la centrifuga y se detenga el bombeo.

3.11 Bomba principal

Su fin se delimita al abastecimiento general de cada modulo hidropónico, en este caso

el sistema posee 10 de ellos, cada uno son su bomba y fuente de reserva de agua. Esta bomba

(principal) posee un caudal de 20 litros /minuto y una capacidad de elevar agua a 11 metros, lo

que cubre eficazmente las necesidades.

3.12 Bombas secundarias

Cada una de estas, se encarga de mover el agua dentro de un circuito de tuberías donde

están situadas las plantas. Abasteciéndose de un estanque de recerva en donde el agua

empujara retorna al mismo formando un circulo vicioso. El caudal de estas es de 8 litros /

minuto, lo que posibilita el abastecimiento de una canaleta de 20 metros, lo que corresponde a

mover un flujo de 110 litros de agua

3.13 Bomba complementaria.

Llamada Bomba de soga,

su nombre radica en el uso de una

soga como elemento principal de

acción. Tiene el propósito de

suplir a la bomba principal

ubicada en la cisterna, en caso de

que esta falle o simplemente se

detenga por algún inesperado

corte energético. Esta funciona de

forma manual. Basta con girar

una manivela para que una soga

provista de una seria de pistones

fluyan dentro de una tubería

generando vacío, lo que por ende

eleva el agua formando un flujo

continuo.

Figura 6.-Esquema bomba de soga.

3.14 Cisterna

Debido a las condiciones climáticas, el uso de esta como acumulador de agua resulta

ser la más eficiente, comparada con las copas de agua ya que estas se encuentran en altura, a la

luz directa, lo que aumenta su temperatura y en consecuencia la evaporación.

Para disminuir al máximo la evaporación, la cisterna será situada un metro bajo tierra

donde la temperatura es considerablemente inferior a la de la superficie. Las dimensiones de

esta, están calculadas para abastecer al invernadero durante 1 meses. Con una capacidad de

10350 litros, lo que corresponde a una cisterna de 3 x 3 x 1.15 m.

3.15 Atrapa nieblas

Constituye una de las piezas fundamentales en este proyecto, cubriendo la demanda

hídrica casi en su totalidad, como también protegiendo al invernadero a modo de cortavientos.

La estructura consiste en dos mallas de 4 x 12 metros cada una que van extendida

horizontalmente mediante dos postes de eucaliptus de 5 metros, ubicándolas sobre un metro

de altura haciéndole frente a la neblina, capturando parte de ella, la que cae por gravedad a

través de la malla, llegando a una canaleta que conduce el agua a un colector (cisterna). Pese a

ser un sistema pasivo es altamente eficaz. Cada metro cuadrado de malla Raschel proporciona

de 4 L de agua en la temporada seca y 7 litros durante el invierno boliviano.

A continuación un recuadro explicativo.

Figura 7.-esquema atrapa nieblas.

3.16 Arquitectura del invernadero

El mayor desafío consiste en abordar de correcta manera la fluctuación térmica que va

de los 7 ºC a los 37ºc para ello se tomaran una serie de medidas, como el uso de doble plástico,

acumulador térmico, una buena relación de volumen/área en el invernadero como también una

buena ventilación.

El Diseño del invernadero corresponde al de túnel elevado, la cubierta será de doble

plástico EVA con una separación entre estos de 7 cm con el fin de proveer una mayor

aislación térmica y aminorar la incidencia lumínica.

Relación volumen /área

El invernadero guarda una relación volumen/área de 4:1 lo que quiere decir que por

cada metro cuadrado, existen 4 metros cúbicos de aire. Esto se establece bajo la base de que a

mayor volumen interior de aire, menor es la variación térmica, en otras palabras tarda más en

descender su temperatura como también en subirla. Se considera una buena relación sobre los

3 metros cúbicos de aire por metro cuadrado, en este caso la relación corresponde a 4 m3 por

m2 lo que aminora el descenso térmico durante la noche. Como así también su ascenso.

3.17.- Estructura

La estructura será metálica, debido a los fuertes vientos, además de su durabilidad y

bajo coste de mantención en general.

A continuación un bosquejo representativo del invernadero (dimensiones reales)

Figura 8.- invernadero dimensiones reales.

El uso de mallas sombra, se restringirá solo a disminuir la temperatura en los meses de

noviembre a fines de enero, y así proteger a los cultivos de una exposición solar excesiva.

3.18.-Ventilación

Será pasiva. Dos aberturas laterales y una cenital, ambas de acción manual.

A continuación un bosquejo virtual del invernadero señalando la aberturas

Figura 9.-Ubicación de la ventilación.

3.19.-Acumulador térmico.

Consta de una pirca que cruza el invernadero longitudinalmente por su zona central;

durante el día esta absorbe la temperatura proveniente del sol, y en la ausencia de este, entrega

la entrega paulatinamente. Su uso se limita solo en zonas desérticas al interior, donde las

temperaturas descienden incluso por sobre los -10ºC

4.0 Conclusión

En zonas donde el agua dulce es escasa, su uso se limita sólo a necesidades básicas, no

dando pie a otras actividades, ni meno a la actividad agrícola, viéndose altamente

comprometida la calidad de vida de los pobladores, que dependen de múltiples importaciones,

lo que aumenta el precio y disminuye su calidad. Es aquí donde este invernadero abre la

posibilidad de mejorar la calidad de vida en aquellas zonas, como también poblar zonas

inhabitables.