1.1.3. Los efectos de los invernaderos y su manejo
Las estructuras utilizadas en la agricultura protegida, principalmente los invernaderos permiten fomentar y determinar una serie de efectos, mismos que se relacionan directamente con el control y manejo de factores ambientales que inciden sobre el desarrollo de los cultivos como son la luz, la temperatura, la humedad relativa, en contenido de CO2, los vientos y las lluvias.
El más conocido es el efecto invernadero ya que se expresa a nivel planetario y en los últimos años esta en boga asociado al cambio climático. A los otros se les conoce menos y son el efecto sombrilla, el efecto paraguas, el efecto rompevientos, el efecto oasis, el efecto chimenea y el efecto abrigo. Saber manejar y utilizar apropiadamente estos efectos es de vital importancia para un buen manejo de los factores ambientales en el interior de los invernaderos, recreando condiciones apropiadas para un buen desarrollo de los cultivos, en caso contrario el interior de los invernaderos se pueden convertir en un ambiente hostil para las plantas.
Aun cuando estos efectos están estrechamente interrelacionados entre sí, aquí se abordan por separado para explicar la importancia de cada uno y el papel que representan en el manejo de las estructura de acuerdo a la ambientación que cada cultivo requiere. Estos efectos son interdependientes unos de otros y su correcto manejo o control depende del clima exterior, del manejo de cultivo y del invernadero
1.1.3.1.- El efecto invernadero
Es el principal efecto determinado por una estructura con cubierta transparente. Es un fenómeno que consiste en aumentar la temperatura interna de un invernadero en algunos grados por arriba de la que existen en el ambiente exterior, efecto que se logra utilizando cubiertas, en paredes y techos, relativamente transparentes o traslucidas a la energía radiante procedente del sol.
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.
Lo anterior se logra cuando la energía luminosa procedente del sol atraviesa la cubierta en forma de onda corta y al impactarse sobre las plantas, el piso y los objetos, se transforma en energía calorífica de onda larga, misma que al ser retenida, en mayor o menor porcentaje por los diferentes materiales utilizados como cubiertas, permite aumentar la temperatura dentro del invernadero. Temperatura que puede manejarse mediante distintos tipos de materiales para cubiertas con diferentes porcentajes de paso de la luz y diversos sistemas de ventilación ubicados estratégicamente dentro de los invernaderos.
Así, el efecto invernaderos es el resultado de dos fenómenos distintos: 1) Un efecto de abrigo o de confinamiento, derivado de la reducción de los intercambios de aire con la atmósfera exterior, y que es perceptible aún en invernaderos muy permeables al aire. 2) Un efecto de aumento de la temperatura, debido a la existencia de la cubierta, que actúa como una pantalla poco transparente a los rayos infrarrojos largos que emiten el suelo, la vegetación y todos los elementos interiores expuestos a los rayos solares (visibles e infrarrojos cortos), a los cuales la cubierta es muy transparente (Castilla, 2005).
Este efecto es de gran importancia las regiones con climas templados, fríos, así como zonas desérticas donde se presentan bajas temperaturas, ya que con ello se puede aumentar la temperatura interna de los invernaderos dando mejores condiciones para las plantas cultivadas. Por el contrario en los climas tropicales donde la temperatura ya de por sí es alta, este efecto puede ser negativo al provocar aumentos de temperaturas por arriba de las que puedan soportar los cultivos, en esas condiciones se requiere de estructuras con mucha ventilación y la implementación de sistemas alternativos de enfriamiento, así como el uso de cubiertas que no permitan el paso de la energía calorífica procedente del sol.
La captación de energía radiante y su transformación en calor puede almacenarse cerrando el invernadero un poco más temprano, de esta forma el invernadero se puede convertir en un almacén que guarde calor durante la tarde para usarse por la noche y mantener una temperatura apropiada para los cultivos, temperatura que se perderá dependiendo del manejo de la instalación, de la capacidad de las cubiertas para retener la energía infrarroja, del volumen y tamaño del invernadero así como de la temperatura externa.
La atmósfera de la tierra actúa como un invernadero atrapando el calor y haciendo más cálido el planeta, en ello intervienen varios gases, en particular el dióxido de carbono (CO2) y el vapor de agua (H2O). La Tierra debido a su fuerza de gravedad retiene en su superficie al aire y al agua del mar, y para poner en movimiento al aire y al mar en relación con la superficie del planeta se necesita la energía cuya fuente primaria es el Sol que emite en todas direcciones un flujo de luz visible o próxima a la radiación visible, en las zonas del ultravioleta y del infrarrojo. Este es uno de los procesos naturales del planeta, sin el cuál la tierra tendría 32 °C menos de temperatura. Sin embargo, la actividad humana está agregando más CO2 a la atmósfera, aumentando posiblemente el efecto invernadero y favoreciendo así el calentamiento global (Castilla, 2005).
La quema de combustibles fósiles, como petróleo, carbón y gases naturales, es una fuente de energía que despide CO2 en la atmósfera. El CO2 es uno de los gases primarios en la atmósfera que atrapa el calor y calienta la tierra. Los científicos pueden medir la cantidad de CO2 en la atmósfera de la tierra y han descubierto que las cantidades de este gas están aumentando. Teniendo en cuenta este aumento, existe la posibilidad que una mayor cantidad de CO2 conduzca a un aumento del efecto invernadero a nivel planetario provocando un cambio climático.
1.1.3.2.- Efecto sombrilla
El efecto sombrilla o sombreo consiste en la posibilidad de disminuir la cantidad y calidad de la radiación solar o energía luminosa que entra al interior del invernadero en función de las necesidades de luz de cada cultivo, ya que existen plantas que requieren mayor cantidad de energía radiante o luz solar, mientras que otros son de media sombra y requieran menor cantidad de la misma.
El manejo de la cantidad y tipo de luz de se logra mediante el empleo apropiado de cubiertas y mallas de sombreo con determinado porcentaje de disminución de la energía radiante. Al respecto en el mercado existen materiales para cubiertas de invernadero con diferentes niveles de disminución de luminosidad. Al reducir iluminación también se reduce la temperatura dentro del invernadero, así mismo al disminuir la temperatura ayuda a disminuir la evapotraspiración excesiva de las plantas.
El manejo del efecto sombrilla cobra importancia en las regiones con alta insolación como los trópicos secos y las zonas áridas, donde la radiación es excesiva durante una buena parte del año.
1.1.3.3.- Efecto paraguas
El efecto paraguas, también conocido como efecto impermeable, como su nombre lo indica consiste en evitar la caída del agua de las lluvias sobre los cultivos, disminuyen con ello los daños directos provocados por las lluvias torrenciales y las granizadas, así como el daño de enfermedades propiciadas por la alta humedad relativa que se acumula sobre la superficie de las hojas.
Este efecto se logra utilizando cubiertas impermeables a la lluvia, como las cubiertas de diferentes tipos de plásticos y vidrio. Las mallas utilizadas en las casas sombra no cumplen la condición de impermeabilidad y el agua de la lluvia si cae sobre las plantas.
Una situación a evitar, para que se cumpla la condición de efecto paraguas, es la condensación de la alta humedad relativa en la parte superior interna del invernadero, donde forma gotas de agua que por las mañanas caen sobre los cultivos propiciando enfermedades fungosas. Ello se logra utilizando cubierta con aditivos o tratamientos antigoteo, los cuales evitan que el agua se condense propiciando su escurrimiento hacia los lados donde se recoge en canalillos especiales. Otra forma de evitar la condensación del agua es utilizando invernaderos con cubierta con techos en pendientes pronunciadas, por ejemplo invernaderos tipo túnel gótico, las cuales hacen que en agua de la condensación escurra hacia los lados.
El efecto paraguas es una aspecto de importancia en las regiones tropicales y subtropicales con alta precipitación donde se hace necesario desalojar en forma eficiente una gran cantidad de agua de las lluvias y donde la humedad relativa del ambiente ya de por si es alta. Por lo que además de la inclinación y tipo de cubierta a utilizar se debe tener cuidado en el diseño de canaletas y bajadas para desalojar el agua de las alta precipitaciones propias de dichas regiones.
1.1.3.4.- Efecto rompevientos
El efecto rompevientos o cortavientos consiste en disminuir la velocidad y fuerza de los vientos para evitar los daños que pueden provocar a los cultivos. Las cubiertas con que se cubre los invernaderos, las mallas de las casas sombra y la mallas que se colocan en las ventilas de los invernaderos disminuyen la velocidad del aire menor o mayor porcentaje protegiendo a los cultivos que se desarrollan en el interior de las estructuras.
Al disminuir la velocidad del viento se evitan su efectos negativos como la caída de flores, hojas y frutos o el acame de plantas completas, sin embargo también se da la disminución de efecto positivos del mismo como el aporte de CO2, la polinización y la ventilación o renovación del aire dentro del invernadero.
Para obtener una buena renovación del aire se hace necesario un buen diseño de las estructuras, con un sistema de ventilas eficiente que permita el intercambio del aire, sí como recurrir a sistemas de ventilación forzada y de aplicación de CO2 en forma artificial. Además de recurrir a métodos de polinización artificial de los cultivos, como el uso de sistemas de vibración, polinización mediante chorros de aire, empleo de insectos polinizadores como los abejorros.
Existen regiones donde los vientos son tan fuertes que se hace necesario instalar cortinas o barreras rompevientos para proteger los invernaderos del lado donde los vientos soplan con mayor fuerza, cortinas pueden ser con vegetación natural o con mallas rompevientos.
1.1.3.5.- Efecto oasis
Este efecto consiste en lograr un ambiente más húmedo y fresco en el interior de los invernaderos que el que existe en el exterior. Este fenómeno se presenta como resultado de la transpiración directa de las plantas y del manejo de sistemas de riego mediante nebulización y microaspersión. Como resultado de ambos aspectos aumentan el contenido de humedad en el ambiente interno y se regula la temperatura.
Este efecto logra disminuciones importantes de la temperatura, sobre todo en ambientes calurosos como el trópico seco y las zonas áridas o desérticas donde el aislamiento que aporta la cubierta del invernadero proporcionar una mejora de la humedad ambiental y limita el aumento de la temperatura, con respecto al exterior seco y caluroso. El mismo efecto también se puede lograr utilizando muros o paneles húmedos en un extremo del invernadero con extractores en el lado opuesto para sacar el aire del interior de la estructura.
Este efecto tiene gran importancia en condiciones con humedad relativa baja y altas temperaturas, pero se convierte en un verdadero problema en los climas templados y tropicales húmedos donde la humedad relativa es muy alta. Allí se recomienda mucha ventilación y menor densidad de plantación.
1.1.3.6.- Efecto chimenea
El efecto chimenea consiste en expulsar el aire caliente por la parte superior del invernadero, mediante diferentes tipos de ventilas cenitales. Mientras que por las ventilas laterales entra aire fresco el cual aporta CO2 y ayuda a disminuir la temperatura. La explicación de este efecto radica en que el aire caliente es más ligero que el aire frió o fresco.
Entre más alta sea la estructura y más inclinadas las pendientes del techo, mayor efecto chimenea se tendrá. De preferencia se recomienda que las ventilas cenitales se oriente en sentido contrario a los vientos dominantes, sobre todo los que se presentan en la época calurosa, para propiciar un efecto venturi que ayude a expulsar el aire caliente del interior, en caso contrario puede ocurrir que el viento sople sobre las ventilas con tal intensidad que impida la salida del aire caliente.
Mediante un manejo adecuado de este efecto se ha logrado la construcción de grandes superficies de invernaderos, de más de diez hectáreas bajo una sola cubierta, algunas de las cuales solo funcionan con ventilas cenitales las cuales se abren y cierran automáticamente permitiendo la entrada y salida de aire por diferencias de presiones.
Cuando los invernaderos no presentan ventilas cenitales la renovación del aire ocurre por las ventilas laterales. En este caso el aire caliente que se ubica por arriba de las ventila laterales forma una isla de calor que aumenta la temperatura en la parte superior del invernadero calentado los perfiles de los arcos y cristalizando el plástico de las cubiertas en la áreas que esta en contacto con ellos. En todos los casos se recomienda pintar de blanco los perfiles de los arcos y todas las piezas metálicas que están en contacto con las cubiertas para disminuir un poco la temperatura por reflexión de la energía radiante.
1.1.3.7.- Efecto abrigo
Si los efectos anteriores se manejan apropiadamente, como consecuencia de ello los invernaderos serán un buen abrigo donde los cultivos tendrán condiciones óptimas para su desarrollo, que es lo que se busca con una estructura en la agricultura protegida. En caso contrario la instalación podrá ser una verdadera cámara de tortura para las plantas.
La condiciones internas dentro de un invernadero, casa sombra u otra estructura que se utilice para el crecimiento de plantas, deberá ambientarse en función de cubrir las necesidades fisiológicas de los cultivos en cuanto a luz, temperatura, humedad relativa y CO2. De esta forma, una estructura para proteger cultivos se debe concebir para minimizar los efectos de los factores externos sobre ellos y controlar las condiciones necesarias para su desarrollo buscando que este sea el óptimo, al más bajo costo posible.
Lo anterior implica que el diseño del invernadero y el manejo de los efectos que propicia deberán encaminarse a mejorar las condiciones naturales presentes en una región determinada aprovechando las ventajas que ella ofrece y mejorándolas con una estructura, en función de las necesidades de los cultivos a establecer.
Una primera sensación sobre el micro clima interno de un invernadero se obtiene directamente con los sentidos. Cuando se entra a un invernadero al medio día de un día soleado y el ambiente se mantiene fresco y agradable para el cuerpo humano, sin duda que en términos generales será un ambiente propicio para los cultivos. Si por el contrario a los pocos minutos se tiene el deseo de salir corriendo, téngase por seguro que las plantas harían lo mismo si pudieran.
Además de un ambiente apropiado, una estructura bien diseñada permite trabajar en su interior sin dependencia de aspectos externos como la lluvia, el frió o el calor.
