La estratificación ambiental en cultivo interior: El alcance en un sistema de ventilación

El invernadero, ese ecosistema aislado del entorno donde recreamos las condiciones adecuadas para alcanzar el máximo potencial de desarrollo de un cultivo, eliminando la producción por estacionalidad.

Las variables responsables del clima dentro del invernadero más interesantes desde el punto de vista hortícola son temperatura, humedad, concentración de CO₂ y radiación solar interceptada por el cultivo. Las condiciones ambientales en este ecosistema serán el resultado de los complejos mecanismos implicados en los procesos de intercambio de calor y masa¹.

Pero los invernaderos son difíciles de controlar debido a las condiciones ambientales en constante cambio y es frecuente que los valores de las variables anteriores se sitúen fuera de zona de confort, aquella en la que las plantas se desarrollan con eficiencia o al menos de forma productiva.

Si las temperaturas son demasiado altas la planta detiene su crecimiento vegetativo y los estomas se cierran para limitar la pérdida de agua, con lo que se limita de forma importante el proceso fotosintético. Si son demasiado bajas las proteínas vegetales se deshidratan. Si la humedad relativa es muy baja se intensifica la evapotranspiración y por tanto la marchitez; si va asociada a una temperatura muy alta se pueden producir quemaduras en las hojas. En cambio, a altas humedades potenciamos la proliferación de gérmenes y patógenos.

En definitiva, se justifica contemplar sistemas mecánicos para corregir las deficiencias que no es posible controlar ni sistematizar con sistemas de diseño naturales; sistemas de ventilación forzada que garanticen la tasa de ventilación y la homogeneización del aire interior independientemente de las condiciones exteriores.

La tasa de ventilación, conforme a la ASAE², es el volumen de aire intercambiado por unidad de tiempo y unidad de superficie del invernadero (m³/s·m²); normalmente se maneja el valor en número de renovaciones por minuto o por hora en m³. Las recomendaciones de la ASAE son mínimo de 0,75 a 1 renovaciones por minuto, es decir, al menos 45 a 60 renovaciones por hora.

La evapotranspiración y la densidad foliar del cultivo en cada momento generan resistencia al paso del aire (medio poroso) y afectan a dicha tasa de ventilación; por ejemplo, las filas de cultivo perpendiculares al movimiento del aire reducen la tasa de ventilación en un 50%³.

Pero la renovación, cualquiera que sea su tasa, no garantiza la homogeneidad del ambiente dentro del invernadero.

Cuando hablamos de homogeneización nos referimos a la circulación de aire dentro del recinto, horizontalmente por lo general.

“La circulación de aire es esencial para minimizar los gradientes de CO₂, temperatura y humedad relativa en invernaderos cerrados”⁴.

El punto clave de la ventilación de precisión en invernaderos es controlar de forma lo más exacta posible la velocidad de ese movimiento de aire en cada zona.

En torno a las plantas es importante no exceder velocidades de 0,25 a 0,5 m/s (dependiendo del tipo de cultivo) para conseguir los efectos positivos buscados y no incidir en cierre de estomas y paralización del crecimiento.

Sin embargo, para conseguir el resultado de redistribución de los estratos, la corriente de aire generada debe moverse a velocidades por encima de 1 m/s; de otro modo dicha corriente no contará con la buscada continuidad y no desestratificará correctamente el ambiente.

Aquí es donde entra en juego la fiabilidad de los sistemas de ventilación y otra característica que cobra más relevancia cada día en el contexto de los cultivos protegidos: el “Alcance”.

Este valor es función directa del régimen de giro del rodete y está muy influenciado por la aerodinámica de álabes directores o difusores frente al mismo.

En otras palabras: la distancia desde la zona de expulsión del ventilador a que el flujo de aire se mueve a una velocidad media prestablecida nos da una idea de cómo el aire se desplaza desde la unidad de ventilación hasta el área donde se espera que tenga impacto.

Desafortunadamente, no es fácil medir estas magnitudes. El flujo de aire no es siempre tan laminar⁵ como nos gustaría, de modo que para conseguir medidas fiables y consistentes de velocidad de aire debemos poner el foco en el eje de rotación.

El otro hándicap a la hora de realizar estas medidas es que no existe una normativa clara al respecto que proporcione orientación en cuanto a medición o precisión ni base de comparativa.

Esto hace que contar con equipos con la tecnología adecuada y de contrastada fiabilidad es crucial; un sistema de ventilación inapropiado, cuyas prestaciones reales no se ajusten a la especificación o cuya documentación técnica sea imprecisa, no sólo no consigue los resultados perseguidos, además acarrea un gasto económico importante.

Esto es: la creación de un ambiente adecuado, saludable y productivo para los seres vivos, en este caso para las plantas hortícolas en un entorno protegido.

En este entorno productivo cerrado ya hemos visto que tener en cuenta la tasa de renovación de aire no es suficiente; un ambiente adecuado que prevenga situaciones estresantes para las plantas y consiga que alcancen su potencial productivo también implica considerar la calidad de ese aire y su distribución.

En definitiva, optimizar el rendimiento operativo y productivo, y también la eficiencia.

Para ponerlo en práctica es imprescindible contar con un completo conocimiento de los principios de aerodinámica y ventilación y la tecnología adecuada que garantice corrección y fiabilidad a la hora de diseñar el sistema más apropiado para cada invernadero.

¹Greenhouses climate modelling. Tests, adaptation and validation of a dynamic climate model, Baptista, Bailey, Meneses y Navas, 2010, pp.286

²Heating, Ventilating and Cooling Greenhouses, ANSI/ASAE EP406.4 JAN03, 2003

³Airflow and microclimate patterns in a one-hectare Canary type greenhouse: An experimental and CFD assisted study, Majdoubi, Boulard, Fatnassi y Bouirden, 2009

⁴Heating, Ventilating and Cooling Greenhouses, ANSI/ASAE EP406.4 JAN03, 2003

⁵Flujo de aire laminar: El fluido fluye en capas paralelas (con una mezcla lateral mínima), sin interrupción entre las capas; también se conoce como flujo aerodinámico o flujo viscoso