Invernadero - Greenhouse
Un invernadero (también llamado invernadero o, si tiene suficiente calefacción, invernadero ) es una estructura con paredes y techo hechos principalmente de material transparente, como vidrio, en el que se cultivan plantas que requieren condiciones climáticas reguladas. Estas estructuras varían en tamaño, desde pequeños cobertizos hasta edificios de tamaño industrial. Un invernadero en miniatura se conoce como marco frío . El interior de un invernadero expuesto a la luz solar se vuelve significativamente más cálido que la temperatura externa, protegiendo su contenido en climas fríos.
Muchos invernaderos o invernaderos comerciales de vidrio son instalaciones de producción de alta tecnología para verduras, flores o frutas. Los invernaderos de vidrio están llenos de equipos que incluyen instalaciones de cribado, calefacción, refrigeración, iluminación y pueden ser controlados por una computadora para optimizar las condiciones para el crecimiento de las plantas. Luego, se utilizan diferentes técnicas para evaluar los grados de optimización y la relación de confort de los invernaderos, como la temperatura del aire, la humedad relativa y el déficit de presión de vapor , con el fin de reducir el riesgo de producción antes del cultivo de un cultivo específico.
Historia
La idea de cultivar plantas en áreas ambientalmente controladas ha existido desde la época romana . El emperador romano Tiberio comía diariamente una verdura parecida a un pepino . Los jardineros romanos utilizaron métodos artificiales (similares al sistema de invernadero) de cultivo para tenerlo disponible para su mesa todos los días del año. Los pepinos se plantaban en carros con ruedas que se ponían al sol todos los días y luego se llevaban adentro para mantenerlos calientes por la noche. Los pepinos se almacenaron debajo de marcos o en casas de pepinos vidriadas con una tela aceitada conocida como specularia o con láminas de selenita (también conocida como lapis specularis ), según la descripción de Plinio el Viejo .
La primera descripción de un invernadero con calefacción proviene del Sanga Yorok , un tratado sobre la cría compilado por un médico real de la dinastía Joseon de Corea durante la década de 1450, en su capítulo sobre el cultivo de hortalizas durante el invierno. El tratado contiene instrucciones detalladas sobre cómo construir un invernadero que sea capaz de cultivar vegetales, forzar flores y madurar frutas en un ambiente calentado artificialmente, utilizando ondol , el sistema tradicional coreano de calefacción por suelo radiante, para mantener el calor y la humedad; paredes de mazorca para retener el calor; y ventanas hanji semitransparentes aceitadas para permitir la penetración de la luz para el crecimiento de las plantas y brindar protección contra el ambiente exterior. Los Anales de la Dinastía Joseon confirman que se construyeron estructuras parecidas a un invernadero que incorporan ondol para proporcionar calor a los mandarinos durante el invierno de 1438.
El concepto de invernaderos también apareció en los Países Bajos y luego en Inglaterra en el siglo XVII, junto con las plantas. Algunos de estos primeros intentos requirieron una enorme cantidad de trabajo para cerrarlos por la noche o prepararlos para el invierno. Hubo serios problemas para proporcionar calor adecuado y equilibrado en estos primeros invernaderos. El primer invernadero de 'estufa' (calentado) en el Reino Unido se completó en Chelsea Physic Garden en 1681. Hoy en día, los Países Bajos tienen muchos de los invernaderos más grandes del mundo, algunos de ellos tan grandes que pueden producir millones de vegetales cada año.
La experimentación con el diseño de invernaderos continuó durante el siglo XVII en Europa, a medida que la tecnología produjo un mejor vidrio y mejoraron las técnicas de construcción. El invernadero del Palacio de Versalles fue un ejemplo de su tamaño y complejidad; tenía más de 150 metros (490 pies) de largo, 13 metros (43 pies) de ancho y 14 metros (46 pies) de alto.
Al botánico francés Charles Lucien Bonaparte se le atribuye a menudo la construcción del primer invernadero moderno práctico en Leiden , Holanda, durante el siglo XIX para cultivar plantas medicinales tropicales. Originalmente solo en las propiedades de los ricos, el crecimiento de la ciencia de la botánica hizo que los invernaderos se extendieran a las universidades. Los franceses llamaron naranjas a sus primeros invernaderos , ya que se utilizaban para proteger los naranjos de la congelación. A medida que la piña se hizo popular, se construyeron piñas o piñas .
La era dorada del invernadero fue en Inglaterra durante la era victoriana, donde se construyeron los invernaderos más grandes hasta ahora concebidos, mientras la clase alta adinerada y los aspirantes a botánicos competían para construir los edificios más elaborados. Un buen ejemplo de esta tendencia son los pioneros Kew Gardens . Joseph Paxton , quien había experimentado con vidrio y hierro en la creación de grandes invernaderos como jardinero jefe en Chatsworth , en Derbyshire , trabajando para el duque de Devonshire , diseñó y construyó el Crystal Palace en Londres , aunque este fue construido tanto para horticultura como para exposición no hortícola.
Otros grandes invernaderos construidos en el siglo XIX fueron el Palacio de Cristal de Nueva York , el Glaspalast de Múnich y los Invernaderos Reales de Laeken (1874-1895) para el rey Leopoldo II de Bélgica .
En Japón, el primer invernadero fue construido en 1880 por Samuel Cocking , un comerciante británico que exportaba hierbas .
En el siglo XX, la cúpula geodésica se agregó a los muchos tipos de invernaderos. Ejemplos notables son el Proyecto Eden en Cornwall , el Instituto Rodale en Pensilvania, el Climatron en el Jardín Botánico de Missouri en St. Louis, Missouri y Toyota Motor Manufacturing Kentucky .
Las estructuras de los invernaderos se adaptaron en la década de 1960 cuando las láminas más anchas de película de polietileno (polietileno) estuvieron ampliamente disponibles. Varias empresas fabricaban casas de aros y los mismos cultivadores también fabricaban con frecuencia. Construido con extrusiones de aluminio, tubería de acero galvanizado especial o incluso tramos de tubería de agua de acero o PVC, los costos de construcción se redujeron considerablemente. Esto resultó en la construcción de muchos más invernaderos en granjas y centros de jardinería más pequeños. La durabilidad de la película de polietileno aumentó enormemente cuando se desarrollaron y agregaron inhibidores de UV más efectivos en la década de 1970; estos extendieron la vida útil de la película de uno o dos años hasta 3 y eventualmente 4 años o más.
Los invernaderos conectados a canalones se volvieron más frecuentes en las décadas de 1980 y 1990. Estos invernaderos tienen dos o más bahías conectadas por una pared común o una fila de postes de soporte. Los insumos de calefacción se redujeron a medida que la relación entre el área del piso y el área de la pared exterior se incrementó sustancialmente. Los invernaderos conectados a canalones ahora se usan comúnmente tanto en producción como en situaciones en las que las plantas se cultivan y también se venden al público. Los invernaderos conectados a canalones se cubren comúnmente con materiales de policarbonato estructurado o con una capa doble de película de polietileno con aire soplado entre ellos para proporcionar una mayor eficiencia de calefacción.
Teoría de operación
La temperatura más cálida en un invernadero ocurre porque la radiación solar incidente atraviesa el techo transparente y las paredes y es absorbida por el piso, la tierra y el contenido, que se calienta. Como la estructura no está abierta a la atmósfera, el aire calentado no puede escapar por convección , por lo que la temperatura dentro del invernadero aumenta. Esto difiere de la teoría orientada a la tierra conocida como " efecto invernadero ".
Los estudios cuantitativos sugieren que el efecto del enfriamiento radiativo infrarrojo no es insignificante y puede tener implicaciones económicas en un invernadero calentado. El análisis de los problemas de la radiación del infrarrojo cercano en un invernadero con pantallas de alto coeficiente de reflexión concluyó que la instalación de dichas pantallas reducía la demanda de calor en aproximadamente un 8% y se sugirió la aplicación de tintes a superficies transparentes. El vidrio compuesto menos reflectante, o el vidrio simple con revestimiento antirreflectante menos efectivo pero más económico, también produjeron ahorros.
Ventilación
La ventilación es uno de los componentes más importantes de un invernadero exitoso. Si no hay una ventilación adecuada, los invernaderos y sus plantas en crecimiento pueden volverse propensos a tener problemas. El propósito principal de la ventilación es regular la temperatura y la humedad al nivel óptimo y asegurar el movimiento del aire y así prevenir la acumulación de patógenos de plantas (como Botrytis cinerea ) que prefieren condiciones de aire tranquilo. La ventilación también asegura un suministro de aire fresco para la fotosíntesis y la respiración de las plantas , y puede permitir que importantes polinizadores accedan al cultivo del invernadero.
La ventilación se puede lograr mediante el uso de rejillas de ventilación, a menudo controladas automáticamente a través de una computadora, y ventiladores de recirculación.
Calefacción
La calefacción o la electricidad es uno de los costos más considerables en el funcionamiento de los invernaderos en todo el mundo, especialmente en climas más fríos. El principal problema de calentar un invernadero a diferencia de un edificio que tiene paredes sólidas y opacas es la cantidad de calor que se pierde a través de la cubierta del invernadero. Dado que las cubiertas deben permitir que la luz se filtre en la estructura, a la inversa, no pueden aislar muy bien. Con las cubiertas de plástico tradicionales para invernaderos que tienen un valor R de alrededor de 2, se gasta una gran cantidad de dinero para reemplazar continuamente el calor perdido. La mayoría de los invernaderos, cuando se necesita calor adicional, utilizan hornos eléctricos o de gas natural .
Existen métodos de calentamiento pasivo que buscan calor utilizando un bajo aporte de energía. La energía solar puede capturarse de períodos de abundancia relativa (día / verano) y liberarse para aumentar la temperatura durante los períodos más fríos (noche / invierno). El calor residual del ganado también se puede utilizar para calentar invernaderos, por ejemplo, colocando un gallinero dentro de un invernadero se recupera el calor generado por los pollos, que de otro modo se desperdiciaría. Algunos invernaderos también dependen de la calefacción geotérmica .
Enfriamiento
Por lo general, el enfriamiento se realiza abriendo las ventanas del invernadero cuando hace demasiado calor para las plantas que se encuentran en su interior. Esto se puede hacer de forma manual o automatizada. Los actuadores de ventana pueden abrir ventanas debido a la diferencia de temperatura o pueden abrirse mediante controladores electrónicos . Los controladores electrónicos se utilizan a menudo para monitorear la temperatura y ajustan el funcionamiento del horno a las condiciones. Esto puede ser tan simple como un termostato básico, pero puede ser más complicado en operaciones de invernadero más grandes.
Encendiendo
Durante el día, la luz entra al invernadero a través de las ventanas y es utilizada por las plantas. Algunos invernaderos también están equipados con luces de cultivo (a menudo luces LED) que se encienden por la noche para aumentar la cantidad de luz que reciben las plantas, aumentando así el rendimiento con ciertos cultivos.
Enriquecimiento de dióxido de carbono
Los beneficios del enriquecimiento de dióxido de carbono a aproximadamente 1100 partes por millón en el cultivo de invernadero para mejorar el crecimiento de las plantas se conocen desde hace casi 100 años. Después del desarrollo de equipos para el enriquecimiento en serie controlado de dióxido de carbono, la técnica se estableció a gran escala en los Países Bajos. Los metabolitos secundarios, por ejemplo, los glucósidos cardíacos en Digitalis lanata , se producen en cantidades más altas mediante el cultivo en invernadero a una temperatura mejorada y a una concentración mejorada de dióxido de carbono. El enriquecimiento de dióxido de carbono también puede reducir el uso de agua de efecto invernadero en una fracción significativa al mitigar el flujo de aire total necesario para suministrar el carbono adecuado para el crecimiento de las plantas y, por lo tanto, reducir la cantidad de agua que se pierde por evaporación. Los invernaderos comerciales ahora se ubican con frecuencia cerca de instalaciones industriales apropiadas para beneficio mutuo. Por ejemplo, Cornerways Nursery en el Reino Unido está estratégicamente ubicado cerca de una importante refinería de azúcar, consumiendo tanto el calor residual como el CO 2 de la refinería, que de otro modo se ventilaría a la atmósfera. La refinería reduce sus emisiones de carbono, mientras que el vivero disfruta de un mayor rendimiento de tomate y no necesita proporcionar su propia calefacción de invernadero.
El enriquecimiento solo se hace efectivo cuando, según la ley de Liebig , el dióxido de carbono se ha convertido en el factor limitante . En un invernadero controlado, el riego puede ser trivial y los suelos pueden ser fértiles por defecto. En jardines y campos abiertos menos controlados, el aumento de los niveles de CO 2 solo aumenta la producción primaria hasta el punto del agotamiento del suelo (suponiendo que no se produzcan sequías, inundaciones o ambas), como lo demuestra prima facie el continuo aumento de los niveles de CO 2 . Además, los experimentos de laboratorio, las parcelas de prueba de enriquecimiento de carbono al aire libre (FACE) y las mediciones de campo proporcionan replicabilidad .
Tipos
En los invernaderos domésticos, el vidrio utilizado es típicamente de 3 mm (o ⅛ ″) de grado 'vidrio hortícola', que es un vidrio de buena calidad que no debe contener burbujas de aire (que pueden producir quemaduras en las hojas actuando como lentes).
Los plásticos más utilizados son películas de polietileno y láminas multipared de material de policarbonato o vidrio acrílico PMMA .
Los invernaderos de vidrio comerciales son a menudo instalaciones de producción de alta tecnología para hortalizas o flores. Los invernaderos de vidrio están llenos de equipos tales como instalaciones de cribado, calefacción, refrigeración e iluminación, y pueden ser controlados automáticamente por una computadora.
Luz holandesa
En el Reino Unido y otros países del norte de Europa, un panel de vidrio hortícola denominado "Dutch Light" se utilizó históricamente como una unidad de construcción estándar, con unas dimensiones de 28¾ "x 56" (aprox. 730 mm x 1422 mm). Este tamaño proporciona un área acristalada más grande en comparación con el uso de paneles más pequeños, como el ancho de 600 mm que se usa normalmente en los diseños domésticos modernos que luego requieren más marco de soporte para un tamaño general de invernadero dado. Un estilo de invernadero que tiene lados inclinados (lo que da como resultado una base más ancha que a la altura de los aleros) y el uso de estos paneles sin cortar también se conoce como "diseño Dutch Light", y un marco frío que usa un panel completo o medio como de tamaño "holandés" o "medio holandés".
Usos
Los invernaderos permiten un mayor control sobre el entorno de crecimiento de las plantas. Dependiendo de la especificación técnica de un invernadero, los factores clave que pueden controlarse incluyen la temperatura, los niveles de luz y sombra, el riego , la aplicación de fertilizantes y la humedad atmosférica . Los invernaderos se pueden utilizar para superar las deficiencias en las cualidades de crecimiento de un terreno, como una temporada de crecimiento corta o niveles de luz deficientes, y por lo tanto pueden mejorar la producción de alimentos en entornos marginales. Las casas de sombra se utilizan específicamente para proporcionar sombra en climas cálidos y secos.
Dado que pueden permitir el cultivo de determinados cultivos durante todo el año, los invernaderos son cada vez más importantes en el suministro de alimentos de los países de latitudes altas. Uno de los complejos más grandes del mundo se encuentra en Almería , Andalucía , España , donde los invernaderos cubren casi 200 km 2 (49.000 acres).
Los invernaderos se utilizan a menudo para cultivar flores , verduras , frutas y trasplantes . Las variedades especiales de invernadero de ciertos cultivos, como los tomates, se utilizan generalmente para la producción comercial.
Muchas verduras y flores se pueden cultivar en invernaderos a fines del invierno y principios de la primavera, y luego trasplantarlas afuera cuando el clima se calienta. Las rejillas para bandejas de semillas también se pueden usar para apilar las bandejas de semillas dentro del invernadero para trasplantarlas posteriormente al exterior. La hidroponía (especialmente las estructuras en A hidropónicas ) se puede utilizar para aprovechar al máximo el espacio interior cuando se cultivan cultivos a un tamaño maduro dentro del invernadero.
Los abejorros se pueden utilizar como polinizadores para la polinización , pero también se han utilizado otros tipos de abejas , así como la polinización artificial.
El entorno relativamente cerrado de un invernadero tiene sus propios requisitos de gestión únicos, en comparación con la producción al aire libre. Hay que controlar las plagas y enfermedades , así como las temperaturas y la humedad extremas, y es necesario el riego para proporcionar agua. La mayoría de los invernaderos utilizan rociadores o líneas de goteo. Es posible que se requieran importantes aportes de calor y luz, especialmente con la producción de hortalizas de clima cálido en invierno.
Los invernaderos también tienen aplicaciones fuera de la industria agrícola . GlassPoint Solar , ubicado en Fremont, California , encierra campos solares en invernaderos para producir vapor para la recuperación de petróleo mejorada con energía solar . Por ejemplo, en noviembre de 2017, GlassPoint anunció que está desarrollando una instalación de recuperación de petróleo mejorada con energía solar cerca de Bakersfield, CA, que utiliza invernaderos para encerrar sus colectores cilindroparabólicos .
Una "casa alpina" es un invernadero especializado que se utiliza para cultivar plantas alpinas . El propósito de una casa alpina es imitar las condiciones en las que crecen las plantas alpinas; particularmente para brindar protección contra las condiciones húmedas en invierno. Las casas alpinas a menudo no tienen calefacción, ya que las plantas que se cultivan allí son resistentes o requieren, como máximo, protección contra las fuertes heladas en el invierno. Están diseñados para tener una excelente ventilación.
Adopción
En todo el mundo, se estima que hay 9 millones de acres de invernaderos.
Países Bajos
Los Países Bajos tienen algunos de los invernaderos más grandes del mundo. Tal es la escala de la producción de alimentos en el país que en 2000, los invernaderos ocupaban 10.526 hectáreas, o el 0,25% de la superficie total.
Los invernaderos comenzaron a construirse en la región de Westland de los Países Bajos a mediados del siglo XIX. La adición de arena a los pantanos y al suelo arcilloso creó un suelo fértil para la agricultura, y alrededor de 1850, las uvas se cultivaron en los primeros invernaderos, simples construcciones de vidrio con uno de los lados formado por una pared sólida. A principios del siglo XX, comenzaron a construirse invernaderos con todos los lados construidos con vidrio y comenzaron a calentarse. Esto también permitió la producción de frutas y verduras que normalmente no crecían en el área. Hoy, Westland y el área alrededor de Aalsmeer tienen la mayor concentración de agricultura de invernadero en el mundo. Westland produce principalmente vegetales, además de plantas y flores; Aalsmeer se destaca principalmente por la producción de flores y plantas en macetas. Desde el siglo XX, el área alrededor de Venlo y partes de Drenthe también se han convertido en regiones importantes para la agricultura de invernadero.
Desde el año 2000, las innovaciones técnicas incluyen el "invernadero cerrado", un sistema completamente cerrado que permite al productor un control total sobre el proceso de cultivo utilizando menos energía. Los invernaderos flotantes se utilizan en zonas acuosas del país.
Los Países Bajos tienen alrededor de 4.000 empresas de invernaderos que operan más de 9.000 hectáreas de invernaderos y emplean a unos 150.000 trabajadores, que producen verduras, frutas, plantas y flores por valor de 7.200 millones de euros, de los cuales un 80% se exporta.
Ver también
Referencias
Bibliografía
- Francesco Pona : Il Paradiso de 'Fiori overo Lo archetipo de' Giardini , 1622 Angelo Tamo, Verona (un manual de jardinería con uso de invernadero para hacer Giardino all'italiana )
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- Muijzenberg, Erwin WB van den (1980). Una historia de los invernaderos . Wageningen, Holanda: Instituto de Ingeniería Agrícola. OCLC 7164418 .
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Otras lecturas
- Bakker, JC "Aplicaciones modelo para invernaderos energéticamente eficientes en los Países Bajos: diseño de invernaderos, control operativo y sistemas de apoyo a la toma de decisiones" . Sociedad Internacional de Ciencias Hortícolas . Consultado el 8 de octubre de 2012 . (requiere suscripción)
- Campen, JB "Diseño de invernadero: aplicación de CFD para las condiciones de Indonesia" . Sociedad Internacional de Ciencias Hortícolas . Consultado el 8 de octubre de 2012 . (requiere suscripción)
enlaces externos
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