Uso de pantallas para la producción de tomates

Es habitual que nuestros clientes nos consulten, ante un presupuesto limitado, cuál es la instalación o equipo más importante una vez construido el invernadero.

Siempre considerando las peculiaridades de cada proyecto y las necesidades particulares de cada cliente (y dando por hecho que el invernadero cuenta con ventilaciones), lo más habitual es que les aconsejemos optar por una pantalla térmica y sombreo de manera prioritaria.

La razón es que simplemente con la aplicación inteligente y eficaz de las pantallas se pueden obtener beneficios como: mayor producción, mejor calidad y costes de energía más bajos.

En el caso particular de la producción de tomates en España, los dos objetivos que se consiguen principalmente son:

1. El ahorro de energía en invierno
2. La proyección de sombra en verano

Las pantallas son instrumentos sumamente efectivos que permiten modular el clima de “crecimiento” en el invernadero.

La intención de este artículo es recopilar algunas informaciones y datos valiosos ofrecidos por el fabricante de mallas Ludvig Svensson en sus booklets técnicos para que les sean de utilidad para optimizar el rendimiento en su invernadero.

En todo caso, nuestro departamento técnico está siempre disponible para atenderles y facilitarles la información adicional necesaria y consejos específicos para su invernadero.

Principales factores que inciden sobre el clima en un invernadero

• La temperatura
• La humedad
• La intensidad de la luz
• La concentración de CO2

A su vez estos parámetros se ven condicionados por los siguientes grupos de factores:

• Los factores exteriores: radiación, temperatura, humedad, lluvia, velocidad y dirección del viento
• Las condiciones del invernadero: ventilación, calefacción, pantallas e iluminación de crecimiento.
• Condiciones de las plantas: transpiración.

Los factores exteriores no se pueden variar y la transpiración de las plantas es el resultado de multitud de parámetros. En cambio, sí que se puede actuar sobre las condiciones del invernadero, gestionándolas y controlándolas con mayor facilidad. Dado que estos factores se influencian entre sí, lo ideal es controlar el clima mediante un controlador climático computerizado.

Cómo ya se ha señalado, las dos principales funciones de las pantallas en un invernadero son el ahorro de energía y la proyección de sombra. Para obtener el máximo rendimiento de nuestros cultivos, debemos hacer uso de las pantallas el mayor número de horas posible (sin llegar a excederse, evidentemente)

Existen tres tipos de pantallas

1. Pantallas diseñadas exclusivamente para ahorrar energía, con una estructura cerrada y una alta transmisión de luz.
2. Pantallas de ahorro de energía y proyección de sombra, tienen una estructura cerrada y un porcentaje de emisión de sombra que oscila entre 40-50%.
3. Pantallas de proyección de sombra con estructura abierta que se emplean principalmente para hacer sombra (40-50%) y enfriar en verano. Estas pantallas son más eficaces para reducir la temperatura que las cerradas. Es habitual que las pantallas de proyección de sombra se combinen con pantallas transparentes de ahorro de energía, para obtener mejores resultados.

Producción de tomates en España

La principal zona de producción de tomates de España y también de Europa es la costa sudeste de España, abarcando desde el este de Málaga al noroeste de Murcia, siendo esta zona la más favorable climáticamente debido a sus suaves inviernos.

Considerando que el invernadero se ubique en una zona costera, una pantalla de proyección de sombra con estructura abierta es, posiblemente, la mejor solución. Es la manera más eficaz de proteger las plantas frente a la potente luz solar y las altas temperaturas.

Durante las noches de invierno, la pantalla logra mantener alta la temperatura del cultivo y por consiguiente ahorrar hasta un 20 % de energía de calefacción (Svensson).

En algunos casos también se opta por el uso de una pantalla con una estructura cerrada de ahorro de energía, en especial si las condiciones climáticas locales requieren utilizar mucho combustible en calefacción. Estas pantallas cerradas también se pueden utilizar para aumentar la temperatura durante la noche e invernaderos sin calefacción.

En otras ocasiones, los agricultores optan por instalar dos pantallas: una transparente de ahorro de energía y una abierta de proyección de sombra. Con esto se garantiza no solo el ahorro máximo de energía, sino también se consigue una proyección de sombra y una refrigeración óptimas.

Las pantallas utilizadas para la producción de tomate en España pueden obtener desde un ahorro del 43 % y una transmisión de 88% (directa) y 81 % (difusa) hasta un ahorro del 20 % de energía y una transmisión de luz de 52 % (directa) y 49 % (difusa). (Svensson)

Manejo y utilización de una pantalla de ahorro de energía en invierno

Principios básicos
Como ya hemos adelantado uno de los beneficios más importantes del uso de pantallas térmicas es el ahorro de energía. Nuestra recomendación como especialistas, especialmente para la producción de tomates en España es que se debe procurar utilizar las pantallas el máximo de horas posible, especialmente por la noche cuando el uso de las pantallas no provoca ninguna pérdida de luz dentro del invernadero. De todos modos, como en todo no hay que excederse: si se usan demasiadas horas, las condiciones del invernadero pueden no ser las óptimas.

Pantallas transparentes de ahorro de energía:

Las pantallas transparentes de ahorro de energía se caracterizan por presentar una transmisión de luz muy alta, pudiéndose utilizar también en el caso de tener una baja intensidad de radiación exterior en un día nublado. La razón es que el valor de la energía ahorrada supera la pérdida marginal de producción causada por la pérdida de luz, la cual es mínima. Esto supone que la pantalla permanece cerrada después de salir el sol hasta alcanzar un nivel de radiación predeterminado y cierra antes de la puesta del sol cuando la radiación cae por debajo de otro nivel predeterminado. Esta planificación permite que las pantallas estén cerradas los días fríos con bajos niveles de radiación.

Uso combinado de pantalla de ahorro de energía y de proyección de sombra:

Para impedir la pérdida de luz con el uso de las pantallas, es necesario abrir las pantallas poco después de que el sol haya salido y cerrarlas justo antes de la puesta de sol. En el caso de invernaderos que carezcan de instalación de calefacción, será necesario abrir las pantallas después de alrededor una hora después de la salida del sol para que no se produzca una caída brusca de la temperatura interior. De manera inversa, al final del día, si se quiere mantener la temperatura interior del invernadero, será necesario cerrar las pantallas una hora antes de la puesta del sol para mantener la temperatura interior del invernadero.

Sabiendo que por regla general, cuantas más horas se utilicen las pantallas más energía se ahorrará dentro del invernadero, hay que tener cuidado ya que también existe el riesgo de excederse en su uso. Por ejemplo, si se hace uso de la pantalla con temperaturas exteriores altas en invierno, digamos de más de 10ºC, se pondrá en riesgo a las plantas, pudiendo contraer alguna enfermedad como la botrytis por el exceso de condensación o simplemente podrán sufrir un descenso en su crecimiento. Con estas temperaturas en invierno las plantas necesitan que el sistema de conductos de la calefacción tenga una temperatura mínima, a la cual no les es posible llegar si se hace uso de las pantallas.

Por eso, el momento óptimo de cierre de la pantalla se ha determinado por el salto térmico entre el interior y el exterior del invernadero: ∆T= Tinterior-Texterior”

La ∆T es el salto térmico entre las temperaturas interior y exterior.  Para el cierre de la pantalla se debe fijar un valor inferior a este salto térmico. El valor de la ∆T depende de la fase de cultivo. Se recomienda usar los siguientes valores de delta para el cultivo del tomate (Svensson).

Durante fases más avanzadas de crecimiento de las plantas, la ∆T consigna de cierre de pantalla deberá ser más alta. La razón es que cultivos más desarrollados aumentan la evaporación y generan más humedad, por lo que para poder disipar esta condensación, la temperatura de la calefacción dentro del invernadero debe ser más alta. Adicionalmente el calor de las tuberías de la calefacción facilita la maduración de las plantas.

Dado que las temperaturas son altas en las primeras semanas desde la plantación, las pantallas se cerrarán en raras ocasiones por la noche. De octubre hasta primavera, las pantallas se cerrarán si la temperatura exterior durante la noche cae por debajo de los 7ºC y ∆T ≥ 9.

Seguidamente, se muestra un paradigma de control condicionado por la temperatura exterior nocturna continuación.

En este paradigma típico condicionado por la temperatura nocturna, la pantalla se cierra cuando la temperatura exterior baja de los 7ºC. Cuando la temperatura alcanza o supera los 9ºC, la pantalla se vuelve a abrir. De esta manera se evita que la pantalla esté continuamente abriéndose y cerrándose como respuestas a pequeñas fluctuaciones en la temperatura.

La mejor manera de ahorrar energía durante el día es con una pantalla transparente de ahorro de energía y con un valor suficiente de ∆T. Normalmente, la pantalla se abre aproximadamente 1-2 horas después de la salida del sol y se cierra 1-2 horas antes del sol se ponga. Luego, La radiación solar determina el momento exacto de apertura y cierre de la pantalla.

Por ejemplo, según Ludvig Svensson un valor de radiación para la apertura = 80 W/m2, Valor de radiación el cierre =50 W/m2.

Esto se debe a que por las mañanas, una vez que el sol ya haya salido, la pantalla se abrirá si la radiación alcanza los 80 W/m2; al terminar la tarde, la pantalla se cerrará cuando la radiación baje de los 50 W/m2.
Estas configuraciones son una muestra de gestión eficiente de pantalla transparente de ahorro de energía. En el caso de utilizar una combinación de pantallas de ahorro de energía y proyección de sombra, los ajustes de ambos valores de radiación se deben ajustar a un máximo de 20 W/m2.

Generalmente el nivel de temperatura exterior es el parámetro que controla el cierre por la noche y la radiación solar, el que determina la apertura por la mañana y el cierre al final de la tarde.

Después de la puesta de sol, cuando los niveles de radiación superan el valor de radiación consigna para la apertura de la pantalla, se producirá su apertura dejando entrar a la luz solar en el invernadero. La apertura deberá hacerse de manera progresiva, recogiendo la pantalla en varios pasos y no completamente de manera directa, ya que la temperatura por encima de la pantalla todavía puedes ser demasiado baja y esto podría provocar una caída de temperatura en el interior del invernadero. Además de esto, también hay prestar especial atención a la condensación que se puede acumlar en las plantas en la apertura de la pantalla, ya que puede tener efectos realmente negativos en su desarrollo, como la aparición de Botrytis.

En el ejemplo del gráfico anterior la pantalla se abre de forma progresiva en 4 pasos o tramos: 1%, 3%, 7% y 100% en 30 minutos. Durante esta media hora, el sistema de calefacción aumentará la temperatura del agua que circula por sus tuberías y la pantalla pasará a abrirse completamente. Esta apertura gradual de la pantalla facilita el control del intercambio de aire por encima y por debajo de la pantalla, disminuyendo así la bajada de temperatura del invernadero. El tiempo durante el cual se produce la apertura de la malla puede acortarse si las temperaturas interior y exterior son muy próximas.

Cierre de la pantalla
Al final del día, la pantalla de ahorro de energía se puede cerrar directamente por completo en un solo paso. Sin embargo, es recomendable disminuir la temperatura de calefacción de 10 a 20 minutos antes de desplegar y cerrar la pantalla. De esta manera lo que se pretende es impedir que la temperatura ascienda súbitamente creando un pico máximo en el momento justo después de cerrar la ventana.

Control de humedad
Como ya hemos mencionado en el presente artículo, una de las cosas a las que hay que prestar más atención con el manejo de las pantallas es la acumulación de exceso de humedad y condensación en el interior del invernadero. Por eso es importante el uso de pantallas cuyas características técnicas permitan el paso el vapor de agua a través de ellas. Con todo, incluso puede ocurrir que durante fases más avanzadas de desarrollo y crecimiento del cultivo, los niveles de transpiración sean tan altos que sea necesario abrir la pantalla ligeramente creando un hueco para mantener controlado el nivel de humedad relativa.

Así mismo cuando la pantalla esté completamente cerrada y el nivel de humedad relativa sobrepase el 90%, se deberá crear un hueco en la pantalla de entre el 1 y el 5% ajustándose al 95-99% y manteniendo así la humedad relativa en 90%. En el momento en que la humedad relativa descienda a niveles por debajo del 90%, se volverá a desplegar la pantalla en su totalidad.

La amplitud del hueco de la pantalla para descender la humedad interior, va a depender también de la configuración del invernadero en cuestión y de las particularidades de cada caso, tales como número y posición de las ventanas, y parámetros exteriores como temperatura exterior y humedad relativa exterior.
En el gráfico anterior, se puede ver como un hueco en la pantalla del 2% es suficiente para la bajada de la humedad relativa.

En el siguiente gráfico se expone cómo se aplica un hueco del 1% cuando el valor de humedad relativa sobrepasa el 90%, mientras que con una humedad relativa del 95%, el hueco de la pantalla se abrirá hasta un máximo del 5%.

Utilización de pantallas de proyección de sombra en invierno

Las pantallas de proyección de sombra abiertas están diseñadas principalmente para emitir sombra y bajar la temperatura en el interior del invernadero en verano. No obstante, también ser utilizadas durante la noche para controlar el clima del invernadero en invierno. Debido a la estructura abierta de la pantalla, no hay necesidad de crear huecos para bajar la humedad durante la noche. Dado que las pantallas de proyección de sombra abiertas ahorran menos energía y no acumulan humedad, se pueden cerrar por la noche con un valor ∆T mucho menor, de por ejemplo 5ºC en lugar de 9ºC (Svensson).

Manejo y utilización de una pantalla de ahorro de proyección de sombra en verano

Como es ampliamente conocido, España, en concreto su levante y sudeste constituye la “huerta de Europa”, siendo prácticamente la mayoría de producción de frutas hortalizas destinada a la exportación. La producción de tomates para su exportación en concreto se realiza desde los meses de septiembre hasta mayo por lo que su plantación comienza desde finales de mayo hasta principios de septiembre. Este período del año, es caracterizado por una alta insolación y por altos niveles de radiación solar, temperaturas elevadas y una humedad muy baja.

Para soportar este clima las plantas necesitan la acción de una pantalla de proyección de sombra con una estructura abierta. Datos importantes a tener en cuenta en el uso de estas pantallas en verano: Se deberá cerrar la pantalla cuando: la radiación solar supere los 600 w/m2, la temperatura supere los 28ºC y la humedad Relativa sea inferior al 50%.
Cultivos en fases más avanzadas de desarrollo pueden soportar exposiciones de hasta 8000 W/m2 de radiación solar o temperaturas de hasta 28ºC. Si la temperatura superase los 30ºC el nivel de radicación debería controlarse hasta que baje a 700W/m2.

Una vez que la radiación haya bajado a niveles de 600 W/m2 entonces la pantalla puede volver a abrirse. La resistencia y capacidad de cultivo (las plantas jóvenes necesitan menos radiación y más sombrea) así como el clima exterior van a determinar los valores de radiación consigna para la apertura y cierre de la pantalla.
Al final en la práctica lo normal es que la pantalla de proyección de sombra no esté cerrada más de 2 o 3 horas al día, siendo este un tiempo suficiente como para controlar los niveles de radiación absorbidos por el cultivo.
Como ya hemos señalado, las pantallas de proyección de sombra al presentar una estructura textil abierta, es posible cerrarlas directamente al 100% de superficie sin que se experimenten problemas de déficit de renovación de aire dentro del invernadero.

En el siguiente gráfico se muestra un ejemplo de cierre de pantallas en función de la radiación solar exterior.

Como se puede ver en el gráfico, después de la salida del sol, cuando la radiación solar llega a los 700 W/m2, la pantalla se cierra. Por la tarde, la pantalla se vuelve a abrir cuando la radiación baja de los 600W/m2. Además de estos dos valores consigna para la configuración del control climático (Valor de radiación para cierre y Valor de Radiación para apertura), el ajuste tiempo de retraso ofrece estabilidad a la orden. Si, por ejemplo, el tiempo de retraso se ajusta a 10 minutos, la radiación deberá estar por encima o por debajo del valor consigna de apertura o cierre durante al menos 10 minutos antes de que la pantalla se abra o se cierre.