Valoración radiativa, microclimática y productiva de dos invernaderos con diferente geometría de cubierta (hemicircular y lineal simetrica a dos aguas)
- Autores: Gonzalo Daniel Hernandez Barros
- Directores de la Tesis: Joaquín Hernández Rodríguez (dir. tes.), Nicolás Castilla Prados (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Almería ( España ) en 2009
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Maria Luisa Gallardo Pino (presid.), Santiago Bonachela Castaño (secret.), Pedro Florian Martínez García (voc.), Pilar Lorenzo Mínguez (voc.), Juan Ignacio Montero Camacho (voc.)
- Materias:
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- Resumen
El objetivo general de esta tesis fue estudiar y comparar el microclima generado por dos tipos de invernadero (tipo parral y tipo multitúnel), así como evaluar la capacidad productiva de tales estructuras bajo manejo climático pasivo en las condiciones de la costa sur de España. Para ello se construyeron dos invernaderos orientados Este-Oeste con tres capillas cada uno. Cada capilla poseía una ventana móvil en la parte norte de la cubierta y ventanas enrollables en los laterales. Todas las ventanas estaban motorizadas y conectadas a un controlador programable.
En el interior de los invernaderos se ubicaron cuatro sensores de radiación de tipo solarímetro a la altura de la canal de desagüe en la capilla más al norte en cada estructura, y sensores de temperatura y humedad en las capillas sur e intermedia a dos alturas diferentes (1,5 y 2,5 metros sobre el suelo). Los datos recogidos por los sensores se registraron y almacenaron en soporte digital (datalogger) para su análisis.
Durante los dos años de duración de los experimentos se ensayaron tres cultivos, dos de pepino y uno de judía (rotación típica de la zona). Se utilizó un diseño estadístico aleatorizado con factores parcialmente anidados. Este diseño experimental permite comparar factores de los que no es posible realizar repeticiones (tipo de invernadero), analizando las interacciones que surgen entre los factores anidados o incluidos en el principal (capillas norte y sur y parcelas elementales). Con periodicidad mensual se hicieron muestreos destructivos de biomasa y superficie foliar, y semanalmente medidas no destructivas (longitud de planta y número de hojas) sobre plantas correspondientes a cada parcela elemental de muestreo. Se evaluó asimismo la producción comercial de cada cultivo y en cada invernadero.
Para estudiar y analizar el efecto que la geometría de la cubierta tiene sobre la captación y distribución de la radiación dentro de cada tipo invernadero se desarrollaron dos modelos numéricos de cálculo de la transmisividad a la radiación solar directa, uno para geometrías de cubierta curva y otro para geometrías de cubierta rectilínea. Los modelos se validaron utilizando las medidas de campo en días completamente soleados representativos del periodo de estudio en donde predomina la radiación directa. Una vez ajustados, los modelos presentaron una desviación media menor del 5% frente a las medidas de campo en días completamente soleados, por lo que podrían ser utilizados para predecir de un modo fiable las condiciones radiativas de los invernaderos de techo curvo y rectilíneo.
Se compararon y analizaron los datos de radiación, humedad y temperatura correspondientes al período de estudio en los dos invernaderos. En lo que se refiere a la radiación, la integral radiativa global de ambas estructuras resultó muy similar. No obstante se midieron en algunos meses del año, y en días soleados, pequeñas diferencias en transmisividad a favor del invernadero de techo curvo (4-5%). El análisis de lo datos muestra como el sensor situado más al sur dentro de la sección transversal de cada capilla fue afectado en los meses de invierno, con bajos ángulos solares, por sombreos procedentes de la ventana cenital de la capilla adyacente y más al sur. Las medidas realizadas al respecto indican que este sombreo actuó durante más tiempo en el invernadero de techo rectilíneo (parral) que en el de techo curvo (multitúnel) afectando de forma determinante a los sensores ubicados en esta posición (30% de disminución en transimisividad). Los resultados del estudio radiativo indican la existencia de una importante heterogeneidad espacial y temporal de la radiación a lo largo de la sección transversal de un módulo o capilla de invernadero.
Por su parte, los modelos de cálculo presentados predicen un comportamiento radiativo muy parecido de ambas estructuras con diferencias menores al 2% en transmisividad para los ángulos solares alcanzados en otoño-invierno en la costa mediterránea. Los modelos predicen, asimismo, la existencia de zonas de baja radiación y/o sombreos en los extremos de una capilla de geometría curva, que no existen en una cubierta de geometría rectilínea. Estas circunstancias unidas al desigual efecto de sombreo de la ventanas cenitales, condujeron a la sobreestimación de los valores de transmisividad medidos en el invernadero multitúnel durante los meses invernales.
Se realizaron simulaciones con los modelos de cálculo para varias combinaciones de ángulos de elevación solar, inclinaciones de cubierta y tipo de estructura (unicapilla y multicapilla) para las dos geometrías de cubierta estudiadas (curva y rectilínea). Los resultados fueron analizados desde un punto de vista óptico-geométrico, cuantificándose la influencia y el peso de los distintos tipos de reflexiones en el valor total de transmisividad alcanzado en cada caso.
En cuanto a temperatura y humedad, los dos tipos de invernaderos utilizados en este estudio presentan un régimen térmico muy similar. Sin embargo, el régimen higrométrico es más elevado en el invernadero de techo curvo. Para condiciones climáticas que generan condensación en la cubierta (noches calmas y días soleados con escaso viento), se encontraron diferencias importantes entre invernaderos en las horas de la mañana y el mediodía. Este diferente comportamiento es debido a la permanencia de la condensación durante más tiempo en la cubierta de geometría curva que en la de geometría rectilínea, y a la diferente hermeticidad que presentan ambas estructuras.
Por otro lado, Los resultados recogidos en el estudio de crecimiento realizado durante los tres ciclos de cultivo muestran como existen, dentro de los invernaderos, zonas que presentan importantes diferencias en crecimiento y producción en los cultivos de otoño-invierno (módulos norte y sur). Estas diferencias son atribuibles a la diferente cantidad de radiación captada por cada módulo como demuestra el estudio microclimático. Las principales adaptaciones morfólogicas de las plantas de pepino desarrolladas en condiciones de menor radiación (módulo norte) consisten en un incremento del área foliar específica (SLA) y en un alargamiento de los entrenudos.
No se encontraron diferencias en cuanto a producción comercial entre los dos tipos de invernaderos (parral y multitúnel) en los tres cultivos ensayados. Por tanto, se puede concluir que para cultivos en invernadero con manejo pasivo (sin control climático) el invernadero tipo parral representa una opción más económica e igualmente productiva que el invernadero de tipo multitúnel en la costa mediterránea sur de España.
