Terminamos el
bloque de artículos dedicados a control climático en cultivos intensivos bajo
plástico, y seguimos diversos modos de controlar las altas temperaturas en un
invernadero.
4.3.1. Nebulización fina
(Fog System).
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| Fog System |
Es un sistema
que permite la aplicación de bajos caudales de agua a una altísima presión
(50-80 kg/cm2 bar) con unos tamaños de gota lo suficientemente pequeños para
favorecer su evaporación en el aire generando vapor “seco”. Al ser un sistema
que trabaja a tan altas presiones, toda la instalación es de estructura
metálica.
Para ello es preciso emplear un
sistema de nebulización formado por un conjunto boquillas nebulizadoras,
conectadas a tuberías que cuelgan de la techumbre del invernadero. La
instalación se completa con bombas, motores, inyectores, filtros y equipos de
control (termostatos, etc.) que permiten la automatización del sistema.
Normalmente los difusores o
boquillas tienen un caudal de 4-5l/h y se colocan cada 20-25
metros cuadrados.
El control del sistema se hace a través de una electroválvula accionada por un homeostato.
Con este sistema pueden conseguirse descensos térmicos en el interior del
invernadero de hasta 5-10 ºC. Se emplea mucho en la producción de ciertas
plantas ornamentales como rosas, crisantemos, orquídeas, etc.
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| La instalación de un Sistema de alta presión es de materiales metálicos, debido a las presiones con las que se trabaja |
Es importante disponer de un
sistema de filtros para evitar que las aguas ricas en bicarbonatos y otras
sales provoquen daños en los sistemas de fog, como la obturación de las
boquillas.
Como emisores de fog system pueden
utilizarse boquillas de alta presión (60 kg/cm2, 5 l/h y gotas con un diámetro
inferior a 20 micras).
En la nebulización de alta
presión, debido a las elevadas presiones provocadas y al pequeño tamaño del
orificio del nebulizador, se crea una gota con un diámetro muy reducido. Este tamaño
reducido, hace que la gota pese poco, y es por ello que se mantiene más tiempo
flotando en la atmósfera del invernadero.
Esta técnica es muy buena, aunque
hay que sopesar su alto coste económico y el empleo de aguas de muy buena
calidad, ya que de otra forma se obstruirían los nebulizadores sobre todo por
cal.
4.3.2. Nebulización fina
(Fogger).
Es más utilizada que la
anterior, debido principalmente a que es mucho más barata.
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| Fogger con dos boquillas |
Es un
sistema que permite la aplicación de bajos caudales de agua a una presión mucho
más baja que la anterior (1-4 kg/cm2) con unos tamaños de gota lo
suficientemente pequeños para favorecer su evaporación en el aire. Una
distribución adecuada en número, así como la posición y la orientación de cada
una de las boquillas permite obtener los mejores resultados.
En la
nebulización de baja presión, se provoca un tamaño de gota mucho mayor que en
el caso de la nebulización de alta presión. Debido al tamaño superior de la
gota, esta pesa más y se precipita rápidamente sobre el cultivo. Esto hace que
se descienda mucha menos temperatura que con el otro tipo de nebulización,
aunque tenemos la ventaja también de poder emplear aguas de peor calidad.
Nuestro objetivo es que se evapore
la máxima cantidad de agua, para hacer el máximo descenso de temperatura
posible. Por eso debemos colocar los nebulizadores a cierta altura en el
invernadero, siempre y cuando el agua no choque con el techo de éste, y de forma
lateral para que la gota de agua pueda tener el máximo de recorrido posible y
pueda evaporarse antes de llegar al cultivo.
Los nebulizadores están colocados
debajo de las ventanas cenitales, y en este sentido hay que tener en cuenta que
las ventanas de barlovento (ventanas en la dirección del viento) deben de estar
más cerradas que las de sotavento (ventanas en la dirección opuesta al viento)
para realizar un buen control de las altas temperaturas.
Los nebulizadores constan de una
base microaspersora, que recibe este
nombre debido a que es la misma que se
utiliza en los sistemas de microaspersión, una válvula antigoteo que realiza su
apertura entre 3 y 7 kilos de presión, y una boquilla nebulizadora, comúnmente
conocida como fóguer, que es la que realiza la nebulización propiamente dicha.
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| Los componentes de un fogger se parecen mucho a los de una boquilla microaspersora |
El sistema de nebulización se
controla mediante un programador que está operativo durante todo el día,
realizando nebulizaciones de unos pocos segundos de duración, en intervalos
constantes.
Se
suelen coloca en muchos invernaderos dos boquillas a la vez, cada una en
sentido contrario, y siempre tienen una cierta inclinación hacia arriba, para
favorecer la evaporación del agua, antes de que llegue a la planta, ya que de
esta forma el recorrido del agua hasta llegar al suelo es mucho mayor.
Pero el control de la humedad
en el invernadero está muy ligado con la ventilación que se realice en este.
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| Hygrofan |
Existen
ventiladores con nebulizadores incorporados, que reciben el nombre comercial de
“Hygrofan rotator”, y que se suelen colocar a cierta altura del cultivo. Al
ejercerse una alta propulsión de aire a la vez que se nebuliza, la gota de agua
se evapora rápidamente.
Nuestro
objetivo será conjugar ventilación del invernadero y nebulización, para
provocar el máximo de evaporación de agua, con el consecuente descenso de
temperatura.
4.3.3. Pantalla
evaporadora (Hidrocooling o Cooling System).
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| Panel de materiales porosos de un cooling |
El rendimiento de un buen
equipo se acerca al 85%. La pantalla suele estar confeccionada con fibras
(virutas de madera) o con materiales celulósicos en láminas coarrugadas y
pegadas con aditivos. Destacan las pantallas celulósicas porque:
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| Ventiladores extratores frente al panel. |
-Admiten agua de muy mala calidad, gracias a que no
necesitan de estructuras auxiliares de sujeción que puedan deteriorarse por las
sales.
-Con el tiempo la fibra tiende a compactarse dentro
de su soporte, dejando huecos por los que entra el aire sin humectarse
adecuadamente.
-Tienen mayor superficie de contacto, y por tanto,
se puede reducir el área de pantalla a instalar.
Es importante que el invernadero
sea muy hermético, de manera que todo el aire forzado por los ventiladores
penetre únicamente a través de la pantalla. De existir otras aperturas, el aire
entrará por ellas sin recibir aporte de humedad, y el cooling será ineficaz.
Con el cooling system la
temperatura en el interior del invernadero puede reducirse en unos 10º C,
aunque lo normal es que ese descenso sea de 4-6º C. Si la humedad relativa del
exterior es elevada este sistema no funciona convenientemente.
5.-
ILUMINACIÓN ARTIFICIAL EN INVERNADEROS
En ciertas ocasiones es preciso aplicar iluminación
artificial o simplemente regular la iluminación natural en el interior del
invernadero. Esto puede hacerse con el fin de:
-Aumentar la asimilación neta, forzando una mayor
tasa de fotosíntesis, durante los meses
invernales. La iluminación
otoño-invernal supletoria ayuda a incrementar los rendimientos productivos en
la mayor parte de las especies hortícolas y en numerosas ornamentales (claveles,
Anthurium, gerbera, orquídeas, etc.).
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| Lámparas de fotoasimilación en un cultivo intensivo |
-Aumentar la duración del día, en plantas de día
largo que no florecerían de otra manera, durante el otoño-invierno. Destaca su
empleo en plantas ornamentales como Anthirrinum, Dahlia, Calceolaria, Gegonia tuberosa,
etc.
-Romper la continuidad del periodo oscuro en plantas
ornamentales de día corto (crisantemo, Poinsetia, Kalanchoe, etc.) con la
finalidad de favorecer el crecimiento vegetativo en una época en que se vería
favorecida la floración sin que las plantas tuvieran el adecuado tamaño, o bien
para provocar la floración en plantas de día largo en épocas de poca
iluminación.
-Disminuir la intensidad luminosa en siembras
estivales de hortalizas como el apio, la cebolla, cubriendo los semilleros con
mallas, cañizos, etc.
-Disminuir la duración del período iluminado, con el
fin de que plantas de días cortos puedan florecer en épocas en que la duración
del día es demasiado elevada.
6.- SISTEMAS DE
FERTILIZACIÓN CARBÓNICA EN INVERNADEROS
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| Fertilización carbónica por mangas de plástico |
Uno de los más conocidos es el sistema
por combustión, de distintas sustancias, como alcohol, parafina, propano,
petróleo, etc. En este caso la formulación de CO2 va acompañada del
desprendimiento de calor, con lo que se puede, además, elevar la temperatura
del invernadero. El mayor inconveniente de este sistema, es la emanación, junto
al CO2, de sustancias sulfurosas, que pueden ser fitotóxicas para las plantas.
7-. SISTEMAS INTEGRALES DE
CONTROL CLIMÁTICO
En la actualidad son numerosos los sistemas de
automatización que existen el mercado para controlar los parámetros climáticos
de los invernaderos. Estos sistemas se basan en el empleo de un ordenador
central al que se conectan un conjunto de sensores, que recogen las variaciones
de los distintos parámetros respecto a unos valores programados inicialmente.
Se trata de una pequeña estación meteorológica que registra valores de
temperatura exterior e interior, humedad relativa, velocidad del viento, la
iluminación, etc.
Estos sistemas a su vez pueden estar conectados a
los sistemas de fertirriego y de regulación climática. Los sensores o
automatismos se distribuyen en diferentes sectores, pudiendo funcionar cada uno
de forma autónoma. En el controlador central se recoge la información captada por
los sensores, se coordinan las actuaciones, y se envían las órdenes a los
distintos sectores.
8.- CONTROL DE BAJAS TEMPERARATURAS.
El control
de las bajas temperaturas, es un aspecto que cada vez se le está dando más
importancia en los cultivos de invernadero, ya que se ha comprobado que eleva
la calidad y la cantidad de producción en épocas del año donde el fruto obtiene
mayores precios.
No nos
podemos olvidar por otra parte, que el objetivo del cultivo de plantas en un
invernadero es adelantar las producciones, y esto se consigue de mejor forma en
las épocas frías, aumentando la temperatura del invernadero.
Por otro
lado, debido a las bajas temperaturas y las altas humedades, aparecen gran
cantidad de enfermedades que podríamos evitar haciendo un buen control del
clima del invernadero.
Siempre que
hablamos de elevar la temperatura del invernadero, el primer pensamiento que
aparece en el productor, son los altos costes de cualquier instalación de este
tipo.
El manejo de
la temperatura de calefacción debe ser cuidadoso, ya que debido a los altos
costes de combustible, “el óptimo
biológico de las plantas no coincide con el óptimo económico del agricultor”.
Lo importante es que la planta tenga esta temperatura óptima cuando amanece,
así cuando reciba el primer rayo de sol, empezará a hacer su actividad
fotosintética. Se utilizará la calefacción durante la noche, pero se emplearán
las temperaturas más elevadas, a altas horas de la madrugada y primeras horas
del día.
Hay que
tener en cuenta también, que las subidas y bajadas de temperatura de
calefacción, nunca deben ser mayores de dos grados centígrados por hora, ya que
a mayores intervalos se pueden provocar problemas en la planta.
Actualmente, en la agricultura se
emplean dos tipos de calefacción:
1.- Por aire
2.- y por agua.
9.- CLIMATIZACIÓN DE
INVERNADEROS DURANTE PERÍODOS FRÍOS.
Existen distintos sistemas para calentar y mantener
la temperatura, en el interior de un invernadero, como son:
-Empleo adecuado de los materiales de cubierta.
-Hermetismo del invernadero, evitando pérdidas de
calor.
-Empleo de pantallas térmicas, cuyo uso permite
mantener entre 2 y 4º C más en el interior del invernadero, con el consiguiente
ahorro de energía. Dichas pantallas están justificadas en el caso de
utilización de sistemas de calefacción.
-Condensación que evita la pérdida de radiación de
longitud de onda larga, aunque tiene el inconveniente del goteo sobre la
planta.
-Capas dobles de polietileno de 150 galgas o de
polipropileno, que se pueden emplear como pantalla térmica, para evitar
condensaciones sobre cubierta, con el inconveniente de pérdida de luminosidad
en el interior. Se emplea mucho en invernaderos sin calefacción.
-Invernaderos más voluminosos que permiten mayor captación
de la luz y al mismo tiempo mayor pérdida de calor por conducción. La mayor
inercia térmica de volúmenes grandes, permite un mejor control del clima.
- La propia masa foliar de
las plantas, ya que almacenan radiación.
10.- SISTEMAS DE CALEFACCIÓN
El calor cedido por la calefacción puede ser
aportado al invernadero básicamente por convección o por conducción. Por
convección al calentar el aire del invernadero y por conducción se localiza la
distribución del calor a nivel del cultivo.
Los diferentes sistemas de calefacción aérea o de convección
más utilizados se pueden clasificar en:
-Tuberías aéreas de agua caliente.
-Aerotermos.
-Generadores de aire caliente.
-Generadores y distribución del aire en mangas de
polietileno.
Los sistemas de distribución de calor por conducción
se basan en tuberías de agua caliente, las diferencias entre ellos se
encuentran en la temperatura del agua y su localización:
-Suelo a nivel de cultivo.
-Tuberías enterradas.
-Banquetas.
10.1.- Calefacción por agua
caliente.
Es el sistema de calefacción aérea más tradicional y
se basa en la circulación de agua caliente o vapor procedente de un foco
calorífico (caldera, bomba de calor, etc.) por una red de tuberías. En la
caldera el agua se calienta a 80-90º C y las tuberías se colocan a unos 10 cm
sobre el suelo, que pueden ser fijas o móviles. Los sistemas antiguos tenían
las tuberías colgadas del techo lo que incrementaba los costos energéticos.
La distribución del calor dentro del invernadero,
por el sistema de calefacción central por agua caliente se puede hacer de dos
formas diferentes:
-Por termofusión, con tubos de diámetro grande, con
una ligera pendiente unidescendiente.
-Por impulsión de bombas o aceleradores con tubería
de diámetro menor y una temperatura en el agua de retorno más elevada que en el
caso anterior.
Las características del sistema de
calefacción del suelo por agua caliente que más destacan, son:
-Al estar el calor aplicado en la base, la
temperatura del aire del invernadero es mucho más uniforme en comparación con
la calefacción tradicional por tubo caliente colgado del techo.
-Para calentar el suelo se puede utilizar agua entre
30 y 40º C y por tanto es una forma de aplicación de energías alternativas como
la geotérmica, calor residual industrial y solar a baja temperatura.
-Los costos de bombeo de agua son mayores. Debido a
que la caída de temperatura del agua de calefacción en el invernadero es menor
en los sistemas a baja temperatura, se precisa bombear mayor cantidad de agua
para ceder la misma cantidad de calor.
-Se pueden usar materiales económicos como el polietileno
en lugar de tuberías más caras de acero o aluminio.
-En general, los sistemas de calefacción de suelo
representan un ahorro de energía.
-Sus costos de instalación son elevados.
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| Las tuberías de agua caliente se colocan por debajo de las mesas en los semilleros hortícolas |
El
planteamiento en este tipo de instalaciones es contrario a la calefacción
por
aire, ya que se caracteriza por tener una alta inercia térmica, es
decir, calienta lentamente cuando se pone en funcionamiento y baja la
temperatura también lentamente cuando se desactiva.
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| Mesa de multiplicación de plantas de un vivero, con huecos para poner tuberías de agua caliente |
Normalmente
se suelen emplear tuberías de plástico, sobre todo por el precio, que llevan
una serie de arrugas para aumentar la superficie de irradiación de calor y que
se denominan tuberías coarrugadas, las cuales están formadas por una serie de
bucles o parejas, que se pueden elevar según vaya creciendo el cultivo.
Cada bucle
está formado por una misma tubería que se curva en un
extremo, por lo que en
las líneas de plantación observaremos parejas de estas tuberías, donde una es
la que lleva el agua caliente procedente de la caldera, y otra llevará
nuevamente de retorno el agua a la caldera, para volver a calentarse.
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| Detalle de un bucle en una instalación de agua caliente por tuberías metálicas |
El efecto
que producen las tuberías coarrugadas de agua caliente, es ir irradiando calor.
El calor del agua se va trasmitiendo al ambiente y estas tuberías se van
enfriando. Por eso el sistema se basa en una recirculación adecuada de agua por
tubos, donde tienen una salida con temperatura alta y una vuelta fría, para
reiniciar el proceso en la caldera.
La
calefacción por agua cada vez se está utilizando más y resultCaa ideal apoyarla
con una calefacción por aire, ya que de esta forma podemos aumentar rápidamente
la temperatura del invernadero, con la calefacción por aire, y luego mantener
esa temperatura durante mucho tiempo, con la calefacción por agua.
Este tipo de calefacción por
agua, se está utilizando mucho en los semilleros ya que distribuye el calor
donde hace más efecto..., en la raíz... Se utiliza mucho con lana de roca,
junto con diferentes medidores de temperatura a nivel de la raíz, ya que es un
sustrato muy frío, y se mantiene a unos 18 grados centígrados.
COMPONENTES EN UNA INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN POR AGUA.
La
instalación de una calefacción de agua, debe constar de las siguientes partes
para que su control sea correcto:
1.- Tuberías. El agua procedente de la caldera se
transporta a través del invernadero mediante tuberías. Estas se dividen en dos
tipos:
-Tuberías de materiales plásticos.
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| Las tuberías de plástico se van elevando a medida que crece la planta |
- Tuberías de materiales metálicos.
Se
caracterizan por no tener limitada la temperatura del agua que puede
circular
en su interior. A parte de ello, irradian el calor de mejor forma que las
tuberías de plástico. Este tipo de tuberías se suelen colocar unos centímetros
por encima del suelo (para calentar el ambiente del invernadero y no el suelo
de este) y a modo de raíles a los cuales se les pueden acoplar diversos carros,
que facilitan las diferentes operaciones del cultivo, como recolección,
tratamientos, etc.
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| Tuberías metálicas a cierta altura del suelo |
2.- Bomba de recirculación.
Es la bomba
encargada de impulsar el agua a través del circuito de tuberías.
3.- Bomba de anticondensación.
Está situada
en el interior de la caldera, y su función es la de mover el agua, y con ello
homogeneizarla.
4.-Caldera.
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| Caldera en una instalación de agua caliente |
5.-Quemador.
Es el dispositivo que genera
el calor para calentar el agua de la caldera o de la balsa.
6.-Válvulas.
Son unos
dispositivos que hacen posible mezclar el agua de retorno, la que vuelve del
circuito del invernadero, con el agua del invernadero. Con ellas podremos
conseguir la temperatura que deseemos en las tuberías.
7.- Motores de
las válvulas. Deben de realizar los cierres y aperturas de las
válvulas lo más lentamente posible, para que así la mezcla del agua de retorno
y la de la caldera sea lo más homogénea posible.
La parte más
importante en una instalación de calefacción por agua, es lo que se conoce como
válvula de tres vías, en la cual se mezcla el agua
procedente de la
caldera, el agua de retorno y el agua que finalmente que aplicamos a la red de
tuberías del invernadero (de ahí su nombre). Con esta válvula controlamos la
temperatura del agua que mandamos al invernadero.
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| Válvula de tres vías |
10.2.- Calefacción por aire caliente.
En este caso se emplea aire para elevar la
temperatura de los invernaderos. La calefacción por aire caliente, consiste en
hacer pasar aire a través de focos caloríficos y luego impulsarlo dentro de la
atmósfera del invernadero. Existen dos sistemas:
1.- Generadores de combustión directa. Un ventilador lanza una corriente de aire al
interior de la cámara de combustión del generador, con lo que en su salida el
aire ya caliente arrastra consigo gases de la combustión, que pueden crear
problemas de fitotoxicidad debido a sus componentes azufrados.
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| Generador de combustión directa |
El mecanismo de funcionamiento
de los generadores de aire caliente por combustión directa, es más sencillo que
en el caso de los de combustión indirecta. Un ventilador extrae el aire, que se
mezcla con un gas inflamable. Mediante un electrodo producimos una llama, que
calienta el interior del invernadero.
Estos tipos de generadores de
aire caliente, suelen llevar una serie de rejillas metálicas en la parte en la
que se produce la combustión. Los productos que se derivan de la combustión,
son esencialmente vapor de agua y dióxido de carbono, siendo este tipo de
calefacción un enriquecimiento de co2 extra, para las plantas. Los generadores
de aire caliente, sean del tipo que sean, se suelen colocar a cierta altura.
2.- Generadores con intercambiador de calor o
de combustión indirecta.
La corriente de aire no pasa directamente a través de la cámara de combustión, sino que se
calienta atravesando una cámara de intercambio. Por otra parte, la cámara de
combustión elimina los gases que se producen en ella a través de una
chimenea.
La corriente de aire no pasa directamente a través de la cámara de combustión, sino que se
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| Generadores de combustión indirecta |
Están
formados por tres unidades:
-Una cámara
de combustión alimentada por algún combustible,
- Un
cambiador de calor con una red de finos tubos metálicos,
- Y un
ventilador para impulsar el aire caliente al invernadero entre los tubos del
cambiador.
El cambiador
de calor lo que hace es separar el aire caliente de los gases de combustión.
Los derivados de azufre son fitotóxicos y no pueden inyectarse directamente en
el invernadero, por lo que deben extraerse y sacar al exterior del invernadero.
Los generadores de aire caliente pueden instalarse
dentro o fuera del invernadero. Si están fuera el aire caliente se lleva hasta
intercambiadores que están establecidos dentro del invernadero. Cuando los generadores
están colocados dentro del invernadero, los ventiladores aspiran el aire del
invernadero por una parte del aparato, donde se calienta y es expulsado
directamente a la atmósfera del invernadero mediante unas chimeneas. También
puede distribuirse por medio de tubos de plástico perforado, que recorren en
todas las direcciones el invernadero.
En el caso de que el generador de calor esté en el
exterior, el aire del invernadero retorna al generador con la ayuda de unos
conductos termoaislantes, donde se calienta y es impulsado de nuevo por medio
de otros conductos.
Normalmente el combustible empleado es gasoil o
propano, y los equipos están dotados de un sistema eléctrico de encendido con
accionamiento a través de un termostato.
Los sistemas de calefacción por aire caliente tienen
la ventaja de su menor inversión económica y mayor versatilidad al poder usarse
como sistema de ventilación, con el consiguiente beneficio para el control de
enfermedades.
Como inconvenientes pueden citarse los
siguientes:
-Proporcionan una deficiente distribución del calor,
creando a veces turbulencias internas que ocasionan pérdidas caloríficas (menor
inercia térmica y uniformidad).
-Su costo de funcionamiento es elevado y si se
averían, la temperatura desciende rápidamente.
La
calefacción por aire se caracteriza por tener una baja inercia térmica, es
decir, calienta muy rápido cuando se pone en funcionamiento, y baja la
temperatura muy rápidamente cuando se desactiva.
La distribución del calor generado
por una calefacción de aire caliente, suele ser menos homogénea que el generado
por una calefacción de agua, por ello es conveniente canalizar el aire caliente
que generan los quemadores, mediante tuberías flexibles de plástico perforado;
con ello la distribución del calor es más homogénea en todo el invernadero.
Estas tuberías de plástico, se
pueden colocar a nivel del suelo o a cierta altura.
Debemos colocar también diversos
sensores en el interior del invernadero, que nos revelen diversos parámetros
medioambientales de este, ya que debemos tener especial cuidado con los niveles
de dióxido de carbono que se generan tras la combustión, y que podrían
perjudicar a las plantas así como a las personas que se encuentren en el
invernadero.
Normalmente este tipo de instalaciones suelen disponer de una estación meteorológica exterior, para toma de diversos datos medioambientales.
Normalmente este tipo de instalaciones suelen disponer de una estación meteorológica exterior, para toma de diversos datos medioambientales.
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| Estación meteorológica |
Un quemador
en mal estado, o una combustión incorrecta debido a la falta de oxígeno, puede
resultar muy peligroso, tanto para el cultivo como para las personas que estén
en el invernadero. Por ello a veces es conveniente, abrir las ventanas para
renovar y limpiar el aire del invernadero.
12.- OTROS MÉTODOS.
Existen
otros métodos de aporte de calor a las plantas, mediante resistencias
eléctricas, que sirven para el enraizamiento de esquejes. Este método se
utiliza en algunos viveros, junto con tunelillos de plástico para la
multiplicación de plantas.
A
continuación vemos un vídeo donde se hace ya un resumen de lo que sería con
“control integral en un cultivo bajo plástico”.
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