Consejos para Mejorar la Conservación de Energía en el Invernadero
El otoño acaba de llegar y, con él, notamos que la duración de los días se acorta. Esta es la época del año en donde nuestra fuente de energía gratuita: la luz solar, se vuelve limitada. La luz solar es esencial para mantener la temperatura del planeta en los intervalos adecuados y para el crecimiento de las plantas. En invierno, la producción de plantas constituye un gran desafío porque la temperatura y la radiación solar disminuyen a sus valores mínimos.
Además, puede haber días nublados que disminuyen aún más la fotosíntesis. No obstante, los invernaderos se usan para minimizar los efectos negativos de esas restricciones ambientales. A medida que el invierno se aproxima, la necesidad de calefacción aumenta. La energía consumida para calentar un invernadero puede llegar al 80 % de la energía que se requiere para hacer funcionar un negocio de invernadero.
Ubicación del Invernadero
Comenzando en verano, la duración del día disminuye a medida que la latitud aumenta. Por ejemplo: el 21 de diciembre la duración del día en Nueva York, EE. UU. (Latitud: 40˚ N) es de 9 horas y 15 minutos; la radiación solar para un día soleado como este, debería ser de 1.555 J/cm2. Por otra parte, en Querétaro, México (Latitud: 20˚ 35’ N), para el mismo día, la duración de este es de 10 horas y 53 minutos, y la radiación solar para un día soleado en este caso debería ser de 2.783 J/cm2.
En Querétaro, México se recibe casi el doble de energía por radiación solar que, en Nueva York, EE. UU. Por lo tanto, esperamos temperaturas inferiores y mayores costos de calefacción en Nueva York, EE. UU. que, en Querétaro, México.
La pérdida o ganancia de calor en un invernadero ocurre por conducción, convección, radiación e infiltración.
- La conducción ocurre cuando el calor se transfiere entre dos cuerpos por contacto directo.
- La convección ocurre cuando el calor se transfiere mediante un fluido, como el agua o el aire, hacia la superficie de un objeto.
- La radiación ocurre cuando el calor se transfiere sin ningún contacto físico o con la ayuda de un fluido; por ejemplo, la radiación solar.
- La última categoría es la infiltración, esto ocurre cuando hay un intercambio o fuga de aire entre el interior y el exterior del invernadero.
Para comprender completamente las diferentes maneras de ahorrar energía para la calefacción, es esencial analizar cómo conservar la energía. A continuación se presentan algunas estrategias:
Planeación de la Orientación del Invernadero por Tipo: Capilla Simple y Multicapilla
Para producir cultivos durante los meses de invierno en latitudes norte sobre los 40˚ N, se debería orientar el invernadero de capilla simple de Este a Oeste, pero los surcos/hileras se tienen que orientar de Norte a Sur para disminuir el sombreado. Por otra parte, cuando los invernaderos son multicapilla, los surcos/hileras deben de estar orientados de Norte a Sur.
Eligiendo la Cubierta Correcta: Capa Sencilla vs Capa Doble
Es un hecho que las cubiertas de capa sencilla pierden más calor que las de capa doble. Los valores de transferencia de calor de la cubierta dependen de su material de origen. En la agricultura de invernaderos, la unidad que se usa para medir la cantidad de energía necesaria para calentar o enfriar una libra de agua en un grado Fahrenheit se llama Unidad Térmica Británica (BTU, por sus siglas en inglés) (1 BTU/h = 0,293 W).
Para demostrar las diferencias de pérdida de energía, asumamos que hay dos invernaderos, uno de polietileno de capa sencilla y el otro de polietileno de capa doble. La temperatura exterior es de -6,7 °C (20 ˚F) y la temperatura interior debe de mantenerse a 15,6 °C (60 ˚F) durante la noche. La pérdida de energía en el caso del polietileno de capa sencilla será de 98.179 W (335.000 BTU), pero para el polietileno de capa doble debería ser de 58.614 W (200.000 BTU). La pérdida de calor se puede reducir más si se usa polietileno con barrera infrarroja y con tratamiento de superficie anticondensación.
Elección de la Cubierta Correcta: Coeficiente de Perdida de Calor
Las cubiertas de invernadero tienen diferentes coeficientes de pérdida de calor. Por ejemplo: con los mismos parámetros anteriores, la pérdida de calor para un invernadero cubierto con policarbonato de doble pared de 8 mm debería ser de 53.632 W (183.000 BTU). Se ahorraría entre un 45 % y un 9 % comparado con el polietileno de capa sencilla y el polietileno de doble capa, respectivamente.
Selección del Tipo de Invernadero en Función de la Pérdida de Calor: Capilla Simple y Multicapilla
Un invernadero de capilla simple perderá más calor que un invernadero multicapilla porque el primero tendrá una mayor superficie expuesta hacia el exterior. Por ejemplo: si hay tres invernaderos similares al invernadero antes descrito, la pérdida de calor para un invernadero de polietileno de capilla simple sería tres veces 98.179 W (335.000 BTU), lo que equivale a 294.536 W (1.005.000 BTU) de pérdida de energía. Por otra parte, si esos tres invernaderos están conectados, la pérdida de calor sería de 230.061 W (785.000 BTU) o 22 % menos que en los tres invernaderos de capilla sencilla.
Aislar el Invernadero Adecuadamente
Se puede colocar el material de aislamiento en la base de las paredes del invernadero (incluso debajo de la superficie del suelo) hasta la altura de la planta. El material de aislamiento puede ser tan simple como el poliestireno expandido.
Limitando Infiltración o Fuga de Aire
La velocidad de infiltración de un invernadero se mide en cantidad de intercambios de aire por hora. Un invernadero nuevo con cubierta de vidrio tendrá 1,5 veces la cantidad de intercambios de aire por hora en comparación con aquel con una cubierta de polietileno de capa doble. Un invernadero de vidrio de “construcción antigua” por lo general se estima que es dos veces más la cantidad de intercambios de aire por hora que un invernadero nuevo con cubierta de vidrio, y cuatro veces más si el invernadero de vidrio de “construcción antigua” está en malas condiciones. Es imposible evitar la infiltración, pero es posible disminuirla sellando los orificios hacia el exterior y cerrando firmemente las ventilaciones, las rejillas y las puertas.
Uso de Cortinas Rompevientos
Se recomienda instalar cortinas rompevientos alrededor de la instalación del invernadero. Las cortinas rompevientos pueden ser arboles coníferos o perennifolios. Cualquier cosa que se use se debe colocar a cierta distancia para evitar las sombras, especialmente durante el invierno en el lado Sur. Las cortinas rompevientos sirven como una barrera física contra el viento para disminuir la velocidad del aire y, por ende, la infiltración de este hacia el invernadero.
Uso de Cortinas Térmicas
En una noche despejada, la energía térmica se pierde rápidamente desde la tierra al espacio exterior por medio de la radiación de onda larga. De lo contrario, la pérdida de energía disminuye durante una noche nublada porque las nubes atrapan la radiación de onda larga, lo que sirve como una manta natural. De la misma manera, las mantas o cortinas térmicas que se instalan en los invernaderos sirven para disminuir la pérdida de calor en la noche.
Se instalan justo debajo del canalón y son retráctiles, de modo que se puedan cerrar durante la noche y retraer durante el día. Cuando están cerradas, hay menos volumen de aire que calentar y la radiación de onda larga rebota de vuelta a las hojas de las plantas y otras superficies. Durante el verano, la cortina térmica puede servir para dar sombra, disminuyendo así la carga de calor en el invernadero. A menudo, las cortinas térmicas se fabrican de poliéster aluminizado y, dependiendo de cómo se tejan, pueden ser porosas, semiporosas o impermeables a la humedad.
Mantenimiento de Sensores de Temperatura y Termostatos
Es importante dar mantenimiento y calibrar rutinariamente los sensores de temperatura y los termostatos. Cuando los sensores de temperatura no leen la temperatura de aire adecuadamente, los calentadores pueden funcionar demasiado tiempo o con demasiada frecuencia, o no calentar cuando se necesite. Cuando el calentador no funciona con frecuencia y la temperatura está demasiado fría, las plantas crecen más lento y es posible que tenga problemas de insectos y enfermedades. Por otra parte, cuando el calentador funciona con demasiada frecuencia, a menudo el calor extra generado no es rentable y, por lo tanto, se desperdicia. Los sensores de temperatura tienen que representar toda el área del invernadero a fin de tener una mejor eficiencia de calefacción.
El propósito de todos los consejos enumerados anteriormente es hacer mas eficiente el uso de energía en el invernadero. Aunque es fácil ahorrar energía si el invernadero fue diseñado correctamente desde su construcción, hacer algunos cambios puede valer la pena para el planeta y definitivamente serán buenos para usted y sus cultivos. ¡Ya que ahorrar energía también significa ahorrar dinero!
