Ing. de Ejecución en Agronomía Sede Antonio Varas
Seminario de Título
Invernaderos Auto-Sustentables
Para Optar al Titulo Profesional de Ingeniero en Ejecución de Agronomía
Nombre alumno: Sebastián Ortega Mella Prof. Guía: Cristián Zabaleta
2011
Índice
Introducción 1,0
Objetivos 2.0
Antecedentes 3.0
Invernadero 3.1
Diseño 3.2
Eficiencia Hídrica 3.3
Tipos de sistemas hidropónicos 3.4
Sistema energético 3.5
Electricidad 3.6
Calculo de paneles fotovoltaicos 3.7
Numero de paneles 3.8
Regulador de carga 3.9
Sistema de bombeo 3.10
Bomba principal 3.11
Bombas secundarias 3.12
Bomba complementaria 3.13
Cisterna 3.14
Atrapanieblas 3.15
Arquitectura del invernadero 3.16
Estructura 3.17
Ventilación 3.18
Acumulador térmico 3.19
Conclusión 4.0
1.-Introducción.
El sistema de invernaderos autosustentables hace referencia a un sistema de producción
forzada de vegetales capaz de funcionar bajo sus propios medios en zonas desérticas,
requiriendo bajos volúmenes de agua y nutrientes, ya que hace un uso eficiente bajo el sistema
de cultivos hidropónicos. Su principal fuente energética proviene de la luz solar,
aprovechándola gracias a un sistema de celdas fotoeléctricas que proveen de electricidad al
sistema de motobombas que son las encargadas de posibilitar que el agua fluya a través de los
cultivos. Por otra parte el invernadero posee un diseño acondicionado a los factores
ambientales de dicha zona, haciendo hincapié en la gran fluctuación térmica existente entre el
día y la noche que abarca un rango de unos 30°C.
El propósito de este proyecto se basa en la producción de vegetales donde comúnmente
por la escasez de agua esto se hace muy complejo o simplemente imposible, debiendo recurrir
a los vegetales provenientes de zonas más lejanas, lo que afecta tanto su precio como su
calidad final. Dos cosas altamente preponderantes.
Por otra parte este proyecto tiene un trasfondo ecológico, ya que permite una
forestación de zonas desérticas y a la vez disminuir sustancialmente la huella de carbono
producida por el sin numero de importaciones a las zonas de baja producción agrícola.
Una de las ventajas existentes en este proyecto es que no requiere de factores benignos
para su puesta en marcha. Al contrario, no exige un determinado tipo de suelo ni acceso de
agua y electricidad permanente, lo que facilita la puesta en marcha. De esta forma se hace
sustancialmente económico adquirir un terreno con este tipo de características, lo que
enmienda la inversión a realizar en la implementación de un invernadero con estas
características tecnológicas.
2.-Objetivos
Objetivos generales.
Proveer alimentos a pueblos aledaños de zonas desérticas.
Objetivo especifico
Proponer invernadero auto sustentable en zonas alejadas sin suministro eléctrico público ni
afluente de aguas.
3.-Antescedentes
3.1 Invernadero:
Al igual que en un invernadero común, disminuye los rango de temperatura, controla la
humedad, la intensidad lumínica y brinda protección al cultivo propiciando así un medio
benigno que promueve y favorece el desarrollo de este en épocas y/o zonas en donde
comúnmente no se logran desarrollar.
3.2 Diseño.
Lo que lo convierte en un invernadero más eficiente, es una conjugación de nuevas
tecnologías que actúan de modo sinérgico hacia un mismo propósito .La eficiencia.
A continuación se expondrán aquellas diferencias que lo hacen más eficiente y
autovalente que un invernadero común.
3.3 Eficiencia hídrica.
Debido al déficit hídrico en zonas desérticas, un sistema eficiente en el uso del agua
cumple el roll protagónico. Es por ello que el sistema elegido fue el hidropónico, que si bien
utiliza un gran volumen de agua, lo hace de un modo muy eficiente; existiendo un retorno de
toda el agua que las plantas no utilizan. En otras palabras bajo este sistema no existe una
pérdida hídrica proveniente de las infiltraciones en el terreno en donde se sitúa el cultivo. En
un sistema convencional se humedece una gran porción del perfil de suelo donde las raíces
aún no han penetrado, perdiendo un porcentaje considerable de agua. Sumado a lo anterior, la
evaporación que se genera en la superficie de la tierra luego del riego, hace que las perdidas
sean sustanciales.
Un sistema hidropónico, hace referencia al hecho de cultivar sin requerir suelo,
habituando a las plantas a desarrollarse en un medio acuático, donde las raíces pueden o no
tener algún sustrato (comúnmente inerte) al cual aferrarse. Los nutrientes son adicionados al
agua de forma artificial a concentraciones específicas de acuerdo a los requerimientos del
cultivo y su estado fenológico.
3.4 Tipos de sistemas hidropónicos.
Dentro de los sistemas hidropónicos existen diversos tipos, entre ellos activos y
pasivos. El sistema hidropónico pasivo se refiere a que no requieren de una bomba que haga
circular el agua del cultivo. Este sistema es el más simple de todos y se conoce como sistema
“de mecha”. Consiste básicamente en un depósito de agua en donde se encuentra la solución
nutritiva que es alcanzada por las raíces de cada planta que se encuentran aferradas a un
sustrato (perlita, vermiculita o esponja) que absorben el agua por capilaridad. Debido a que la
capilaridad es efectiva hasta un cierto nivel, al tratarse de cultivos mayores provistos de un
sistema radicular robusto, se puede dar el caso de que la demanda de cultivo sea mayor que el
agua aportada gracias a la capilaridad. Por ello es que este sistema se destina a cultivos
menores, dando muy buen resultado en hortalizas como la lechuga, repollo o acelga entre
otras.
A continuación se presenta un bosquejo para su mejor entendimiento.
Figura 1.- presenta sistema hidropónico pasivo
Los sistemas activos, por otra parte, hacen uso de elementos motrices como motobombas y
oxigenadoras, para mantener en funcionamiento el sistema, es así como de aquí derivan 4 tipos
de sistemas activos:
- flujo y reflujo
- Goteo
- NFT (película de nutrientes)
- Aeropónico.
- El sistema de flujo y reflujo basa su funcionamiento en una bandeja común, donde se
encuentran las plantas en recipientes independientes de sustrato o bien en uno común. En el
cual son embebidas en agua mediante una bomba que transfiere la solución de un depósito
inferior, mediante una manguera conectada al fondo de la bandeja donde están contenidas las
plantas. Luego de un tiempo determinado, el motor se corta automáticamente mediante un
temporizador. Al cesar el funcionamiento de la bomba, la solución (agua-nutiente) fluye en el
sentido contrario, retornando al depósito inferior. Este procedimiento se repite varias veces al
día según sea necesario.
Bosquejo representando el momento en que el agua sube a la bandeja.
Figura 2.-presenta sistema hidropónico flujo/reflujo.
- El Sistema NFT de película de nutrientes, es uno de los más conocidos, aquí el
cultivo está situado dentro de un circuito cerrado de cañerías o canaletas por donde fluye el
agua, así cada planta obtiene la misma cantidad de esta, retornándose todos los excesos a un
estanque donde se encuentra la bomba que propulsiona el agua a ciclar. Cada planta posee un
canastillo donde van alojadas sus raíces acompañadas de algún sustrato, el que a su vez tiene
contacto parcial con la solución nutritiva. A diferencia de los otros métodos, este funciona de
modo permanente, sin hacer uso de temporizadores, así el sistema no es vulnerable a
desprogramaciones por cortes de luz inesperados. En resumen la motobomba nunca se detiene.
Figura 3.-sistema hidropónico NTF de película de nutrientes.
- El sistema mediante goteo se compone de una línea de goteo y de una base en donde
van situadas las plantas, dicha base puede o no tener retorno del agua. Ello depende netamente
del manejo para el cual se halla diseñado. El uso de goteros posibilita un riego de precisión lo
que a su vez abre la posibilidad de regar lo justo y precisamente necesario, sin caer en excesos,
lo que puede facilitar aun más los manejos. En los sistemas hidropónicos existen factores que
afectan al cultivo como la conductividad eléctrica y el Ph (potencial de hidrogeno). Estos
factores se ven alterados cuando el agua sobrante es reutilizada. Respecto al Ph debe
permanecer dentro de los rangos neutros, de no ser así la asimilación de muchos nutriente no
será posible por parte de la planta. Todo esto se evita en un sistema por goteo sin retorno. En
este solo se debe tener un control del agua en el estanque previo a la inyección hacia las
plantas y asegurarse de que el caudal sea precisamente el que requiere la planta. En términos
teóricos este sistema parece sencillo, pero a nivel práctico puede resultar un poco un tanto
complejo. Los cultivos van creciendo y por ende variando sus requerimientos hídricos, otros
factores como la humedad ambiental y la temperatura juegan un rol importantísimo en el nivel
evapotranspirativo del cultivo, y por otro lado los goteros están sujetos a variaciones de caudal
por taponamiento, lo que puede disminuir la porción de agua a una planta. Por otra parte
requiere un sistema de riego presurizado.
-Un sistema aeropónico es aquel en el cual las raíces se encuentran suspendidas en el
aire, siendo regadas mediante nebulizadores y/o aspersores de alta presión. Este sistema Es
uno de los más modernos y a su vez sensible. Al encontrarse las raíces en contacto directo con
el aire existe una brecha muy corta entre un cultivo a “capacidad campo” y el Periodo de
marchites permanente. Es por ello que las raíces deben ser asperjadas con solución nutritiva en
intervalos de solo minutos, con el fin de conservarlas húmedas, de lo contrario la planta se
marchita. En el caso hipotético de un corte de luz o escasez parcial de agua, el cultivo puede
sufrir graves consecuencias.
- El sistema más conveniente para el invernadero autosustentable es una fusión entre el
sistema pasivo de mecha y el sistema activo NFT (película de nutriente) rescatando las
fortalezas de cada uno. Respecto al sistema de mecha una de sus ventajas adaptadas al sistema
NFT es el de tener al cultivo siempre en contacto con el agua. Evitándose así el hecho de tener
las motobombas prendidas las 24 horas. Lo que aminora enormemente los gastos energéticos,
basándonos en que tenemos una fuente energética limitada proveniente de las celdas
fotovoltaicas. Como también por otro lado lo hace menos vulnerable a las fallas en el sistema
de bombas, ya que no existe el peligro de que las raíces queden desprovistas de agua. Del
sistema NFT se rescato su manejo cíclico y de oxigenación del agua lo que favorece
enormemente a un cultivo a la hora de asimilar los nutrientes.
A continuación se presentara una ilustración de la fusión de ambos sistemas.
Figura 4.-sistema elegido para el invernadero (fusión entre sistema NTF y de mecha)
3.5 Sistema Energético.
A grandes rasgos este se compone de celdas fotovoltaicas (panel solar) que toma la
energía solar y la convierte en energía eléctrica, la cual es conducida a un banco de baterías
donde es almacenada. Con el fin de aminorar los gastos en la implementación del sistema y a
la vez aumentar la eficiencia energética, el invernadero se abastecerá únicamente de
electricidad continua.
La electricidad posee un comportamiento similar al de un fluido, es decir, mientras más
largo y entorpecido sea el trayecto, este pierde más presión y alcance. Comparando esto al
flujo eléctrico, el hecho de implantar un conversor DC-AC (del inglés direct current
“corriente directa” – altern current “corriente alterna”), genera pérdidas considerables, como
también mayor sensibilidad a fallas. Por ello es mucho mas sustentable el uso de artefactos
bajo la norma de corriente DC 12 volt, eliminando las perdidas por conversión como también
simplificando el sistema general, prolongando la vida de las baterías y disminuyendo los
costos de inversión en un conversor DC-AC.
3.6 La electricidad
Como sistema complementario (no estrictamente necesario) al fotovoltaico la
implementación de un generador eólico, suple el déficit energético existente en aquellos días
nublados donde se pierde un 20% de la eficiencia energética. En estos días por lo general
existe una disminución de la temperatura, lo que desencadena una diferencial de presión
atmosférica, haciéndose presente el viento, el cual a su vez hace funcionar el generador eólico.
Una de las grandes ventajas que poseen frente a los paneles solares es que son capaces de
entregar energía tanto de día como de noche.
Dicho déficit energético también puede ser cubierto aumentando en un 20% el área de
los paneles existiendo un respaldo durante los días de menor irradiación. Siempre cuando el
sistema sea implementado en zonas desérticas, de no ser así, el uso de un generador eólico
puede ser obligatorio.
Paneles y baterías.
Los paneles solares fotovoltaicos conforman la principal fuente de sustento energético
al invernadero, por ello es de suma importancia realizar una buena elección dentro de las
opciones existentes. Básicamente hay tres alternativas, variando en precio y eficiencia,
teniendo que buscar la mejor relación entre estas dos. Respecto a la eficiencia esta se mide en
porcentajes respecto a un valor fijo que corresponde a 1000 Watts/m2, lo que se traduce a:
idealmente en un metro cuadrado de superficie irradiada por el sol hay 1000 watts potenciales.
Los distintos tipos de celdas fotovoltaicas recorren un rango que va de 6 – 15 %, es
decir que si tenemos un panel solar de 1m2 con un porcentaje de eficiencia del 15% este
aportara 150 watts. A continuación se presenta una tabla con los tres tipos de celdas solares y
su relación precio eficiencia.
Tipo de celda solar Eficiencia Presio / watt
Amorfa 6% $1678 / watt
Policristalina 13% $1823 / watt
Monocristalina 15% $2062 / watt
Respecto a las prestaciones que entregan estos tres tipos de celdas fotovoltaicas, puede
ser común pensar en que cualquiera de ellas nos sirve, en estricto rigor es así, pero al momento
de considerar algunos factores como; su vida útil, peso de la instalación final (versatilidad) y
área utilizada versus su eficiencia, nos llevan a meditar y proyectar de mejor forma nuestras
inversiones. El tipo de celda elegido es la monocristalina. Quizás ésta es la alternativa más
cara respecto a su precio/watt pero si se considera su vida útil, esta se convierte en una de las
más convenientes, llegando incluso a durar 30 años sin disminuir considerablemente sus
prestaciones. Otro factor considerado es la versatilidad, siendo esta la más ligera de las tres
alternativas, posibilitando los permanentes reajustes de posición respecto a la incidencia solar.
Como también la posibilidad de nuevas tecnologías que hacen más eficiente el sistema, de este
detalle se hablara con más detalle en capítulos siguientes.
Respecto al dimensionado del sistema fotovoltaico, existen dos factores
preponderantes; el consumo energético del sistema y el nivel de irradiación solar de la zona.
En primer lugar se procederá a calcular el consumo energético teórico (Et) del sistema. Para
ello se requiere de una tabla con todas las fuentes de consumo, la cual se presenta a
continuación.
Fuente de consumo Watts Hrs de uso N° de artefactos Watts * Hrs
Bomba principal 45 ½ 1 22.5 w/h
Bombas hidropónicas 18 6 10 1080 w/h
+1102.5 w/h
El consumo teórico, no considera las perdidas energéticas del sistema, por ello se debe
realizar el consumo energético real (E) que incorpora todos los factores de perdida, entre ellos;
la descarga pasiva de las baterías, profundidad de descarga activa de las baterías, consumo del
cableado entre otros. Para ello se usa la siguiente fórmula:
E = Et / R
Siendo R el parámetro de rendimiento global (considerando el factor de perdida)
R=(1-Kb-Kc-Kv)*((1-Ka*N)/Pd) (2.0)
Los factores de la ecuación 2.0 corresponden a:
Kb: Coeficientes de pérdida por rendimiento del acumulador:
0.05 En sistemas que no demandan descargas intensas
0.1 En sistemas con descargas profundas
Kc: coeficientes de perdida en el convertidor.
0.05 En convertidores senoidales puros, trabajando de forma optima.
0.1 En condiciones de trabajo poco optimas.
Kv: coeficiente de perdidas varias (efecto joule, rendimiento de la red, etc)
0.05 – 0.15
Ka: Coeficiente de auto-descarga diario.
0.002 En baterías de baja auto-descarga Ni-Cd (composición níquel cadmio)
0.005 En baterías estacionarias con Pb-ácido (las más comunes)
0.012 En baterías de autodescarga agresiva (arranque de vehículos)
N: Numero de autonomía de la instalación:
Días consecutivos en que el sistema opera con la radiación mínima (días nublados) en
los que el consumo energético es mayor que la energía capturada por el sistema.
Pd: Profundidad de descarga diaria de la batería:
Esta profundidad nunca debe ser mayor al 80%, idealmente un 75% para prolongar la
vida útil de la batería.
Para este proyecto los factores de perdida son los siguientes.
Kb: 0.05 (sin demandas intensas).
Kc: (no se considera, debido a que el sistema no hará uso de un convertidor).
Kv: 0.5 (coeficiente de pérdidas generales).
Ka: 0.005 (batería Pb ácido).
N: 2 (N° días consecutivos con baja radiación).
Pd: 0.75 (profundidad de descarga 75%).
Por lo tanto:
R=(1-Kb-Kc-Kv)*((1-Ka*N)/Pd)
R=(1-0.05-0.5)*((1-0.005*2)/0.75)
R=0.594
E = Et / R
E = 1102.5 / 0.594
E = 1856 W/h
Ya tenemos el consumo total real (E) del sistema, para saber la capacidad del banco de
baterías (C) es necesario aplicar la siguiente formula, donde V corresponde al voltaje.
C= (E*N) / (V*Pd)
C= (1856*2) / (12*0.75)
C= 412 A/h Por lo tanto requiere un banco de baterías de 412 amperes/hora.
Este valor representa entonces que necesitamos una batería capaz de entrega 412
amperes en una hora, en otras palabras esa es su capacidad máxima, no quiere decir que el
sistema valla a hacer uso de toda esta energía en tan solo una hora.
Ahora bien, Encontrar una batería de esta capacidad puede resultar una tanto complejo,
es por ellos que se ha hablado de un banco de baterías, de este modo se deben emplear varias
de ellas dispuestas en paralelo hasta llegar a la cantidad A / hora necesarios. La batería
escogida corresponde a una de 100 A/hora. De 12 volt. Por lo tanto se necesitaran cuatro de
ellas y fracción, como esto último no es posible se deberá elegir una batería que supla los 12
A/hora restantes.
Entonces nuestro banco de baterías está compuesto por.
4 Baterías Curtiss 12V 100Ah ciclo profundo (CT121000) $129.000
1 Batería Curtiss 12V 15Ah ciclo profundo (CT12150) $23.000
Logrando así 415 A/h con nuestro banco de baterías conectado en paralelo.
3.7 Cálculo de paneles fotovoltaicos necesarios.
Este cálculo radica en dos factores, primero el consumo energético que es fijo, y
segundo la irradiación solar que es variable según el clima, tiempo y ubicación geográfica. El
proyecto está pensado para la región de Antofagasta en donde hay una buena tasa de
irradiación solar, con buenos índices todo el año. Estos índices son medidos en kilowatts por
metro cuadrado (Kw/m2). Dentro del plan de diseño se consideran solo los meses en donde
existe el mayor déficit de irradiación, con el fin de establecer el mínimo sustentable para ese
periodo, existiendo un superávit para el resto del año. Dentro del cálculo de los paneles solares
suele hablarse de las horas pico solar (HPS), que corresponde al período de tiempo en que un
panel solar entrega los watts especificados por el diseñador. Si bien podemos tener luz
alrededor de 15 horas en el día es posible que solo 5 correspondan a HPS. Para obtener estos
datos se procederá a calcular las HPS desde un registro colorimétrico. Para ello se
consideraran los datos aportados por la comisión nacional de energía, en donde esta
especificada la cantidad de w/m2 para cada hora del día.
Para la ciudad de Antofagasta en la zona noreste, los datos representados en HPS son
los siguientes.
Mes HPS Mes HPS
Enero 6.8 Julio 3.4
Febrero 5.7 Agosto 4.0
Marzo 5.8 Septiembre 4.8
Abril 4.4 Octubre 6.0
Mayo 3.4 Noviembre 6.5
Junio 3.1 Diciembre 7.1
3.8 Número de paneles
Esta cantidad está directamente relacionada con la capacidad pico de cada panel, en
este caso cada uno posee 145 watts y también con la cantidad de horas pico diarias. Mediante
la siguiente formula se logra llegar al número exacto de paneles, en donde el 0.9 corresponde a
un factor de eficiencia del 90 %, asegurando el suministro energético con un 10 % de
superávit, realizándose los cálculos con los datos correspondientes al mes crítico.
NP: Número de paneles
Wp: watts pico de cada panel.
HPSm: horas pico solar promedio diario del mes crítico
NP= E / (0.9*Wp*HPSm)
NP= 1856 / (0.9*145*3.1)
NP= 4.6 aprox.
Considerando el resultado obtenido, debemos considerar que al corresponder a 4
paneles y fracción, se deberá comprar 4 paneles de 145 watts pico y uno más pequeño de 87
watts o mayor. El más cercano corresponde a 90 watts pico, cumpliendo con las características
requeridas.
Orientación de los paneles
Estos deben ser orientados hacia el norte, debiendo ajustar el ángulo de inclinación
respecto al plano horizontal, para lograr así una mayor incidencia de los rayos solares sobre
los paneles, lo que conlleva un mayor aprovechamiento. Este ángulo idealmente debe ser
reajustado periódicamente. A continuación se presenta una tabla con los ángulos de
inclinación para cada periodo.
Meses Febrero Marzo Abril-agosto Septiembre Octubre Noviembre-Enero
Ángulo de
inclinación
13° 23° 33° 23 13 0° (Horizontal)
Entre Noviembre y Enero los paneles van dispuestos horizontalmente debido a que
durante ese tiempo los rayos inciden verticalmente cuando el sol se encuentra en su punto más
alto (cenit). Ocurriendo así únicamente en los trópicos, en este caso el de capricornio.
3.9 Regulador de carga
Es el encargado de distribuir la energía de los paneles hacia las batería de un modo
racionado evitando las sobrecargas de ellas, prolongando su vida útil como también la carga
depositada en ellas, impidiendo el retorno energético hacia los paneles que de estar conectados
directamente se convierten en una fuente de consumo cuando la energía entregada por los
paneles es menor a la depositada en las baterías. Entre otras características menos importantes
está el corte automático cuando las baterías sobrepasan el nivel de descarga indicado en este
caso el 75%.
Para escoger el regulador de carga adecuado es necesario saber el nivel de intensidad
máxima de cada panel medida en amperes y multiplicarla por el número total de paneles, así
sabremos cuánta intensidad energética total que debe manejar nuestro regulador. En la
formula Imaxp = intensidad máxima de cada panel.
Cálculo para los 4 paneles de 145W
Imax’ = Imaxp * NP
Imax’= 9.483 * 4
Imax’=37.932
Cálculo para panel de 90 watt.
Imax’’ = Imaxp * NP
Imax’’= 5.886 * 1
Imax’’= 5.886
Intensidad máxima total.
Imax’ + Imax’’=43.81 amperes
De acuerdo a los datos obtenidos, se requiere de un regulador de carga que soporte a lo menos
43.81 amperes. El más cercano disponible en el mercado corresponde a uno capaz de soportar
45 A
Ya con este último tenemos nuestro sistema energético completo, compuesto de los paneles
solares, el regulador de carga y el banco de baterías.
Figura 5.-cadena energética.
3.10 Sistema de bombeo
Está constituido por dos tipos de bombas. De un total de 11 bombas sumergibles, 10 de
ellas son las encargadas del flujo de solución nutritiva en los módulos hidropónicos y la última
restante es la bomba principal, que se encarga de extraer el agua desde una cisterna a 1 metro
bajo tierra, en donde la temperatura es menor y favorece una baja transpiración del agua. El
hecho de que las bombas sean sumergibles se debe básicamente a que estas son las
denominadas auto-cebadas, lo que quiere decir que al estar sumergidas no hay posibilidad de
que ingrese aire a la centrifuga y se detenga el bombeo.
3.11 Bomba principal
Su fin se delimita al abastecimiento general de cada modulo hidropónico, en este caso
el sistema posee 10 de ellos, cada uno son su bomba y fuente de reserva de agua. Esta bomba
(principal) posee un caudal de 20 litros /minuto y una capacidad de elevar agua a 11 metros, lo
que cubre eficazmente las necesidades.
3.12 Bombas secundarias
Cada una de estas, se encarga de mover el agua dentro de un circuito de tuberías donde
están situadas las plantas. Abasteciéndose de un estanque de recerva en donde el agua
empujara retorna al mismo formando un circulo vicioso. El caudal de estas es de 8 litros /
minuto, lo que posibilita el abastecimiento de una canaleta de 20 metros, lo que corresponde a
mover un flujo de 110 litros de agua
3.13 Bomba complementaria.
Llamada Bomba de soga,
su nombre radica en el uso de una
soga como elemento principal de
acción. Tiene el propósito de
suplir a la bomba principal
ubicada en la cisterna, en caso de
que esta falle o simplemente se
detenga por algún inesperado
corte energético. Esta funciona de
forma manual. Basta con girar
una manivela para que una soga
provista de una seria de pistones
fluyan dentro de una tubería
generando vacío, lo que por ende
eleva el agua formando un flujo
continuo.
Figura 6.-Esquema bomba de soga.
3.14 Cisterna
Debido a las condiciones climáticas, el uso de esta como acumulador de agua resulta
ser la más eficiente, comparada con las copas de agua ya que estas se encuentran en altura, a la
luz directa, lo que aumenta su temperatura y en consecuencia la evaporación.
Para disminuir al máximo la evaporación, la cisterna será situada un metro bajo tierra
donde la temperatura es considerablemente inferior a la de la superficie. Las dimensiones de
esta, están calculadas para abastecer al invernadero durante 1 meses. Con una capacidad de
10350 litros, lo que corresponde a una cisterna de 3 x 3 x 1.15 m.
3.15 Atrapa nieblas
Constituye una de las piezas fundamentales en este proyecto, cubriendo la demanda
hídrica casi en su totalidad, como también protegiendo al invernadero a modo de cortavientos.
La estructura consiste en dos mallas de 4 x 12 metros cada una que van extendida
horizontalmente mediante dos postes de eucaliptus de 5 metros, ubicándolas sobre un metro
de altura haciéndole frente a la neblina, capturando parte de ella, la que cae por gravedad a
través de la malla, llegando a una canaleta que conduce el agua a un colector (cisterna). Pese a
ser un sistema pasivo es altamente eficaz. Cada metro cuadrado de malla Raschel proporciona
de 4 L de agua en la temporada seca y 7 litros durante el invierno boliviano.
A continuación un recuadro explicativo.
Figura 7.-esquema atrapa nieblas.
3.16 Arquitectura del invernadero
El mayor desafío consiste en abordar de correcta manera la fluctuación térmica que va
de los 7 ºC a los 37ºc para ello se tomaran una serie de medidas, como el uso de doble plástico,
acumulador térmico, una buena relación de volumen/área en el invernadero como también una
buena ventilación.
El Diseño del invernadero corresponde al de túnel elevado, la cubierta será de doble
plástico EVA con una separación entre estos de 7 cm con el fin de proveer una mayor
aislación térmica y aminorar la incidencia lumínica.
Relación volumen /área
El invernadero guarda una relación volumen/área de 4:1 lo que quiere decir que por
cada metro cuadrado, existen 4 metros cúbicos de aire. Esto se establece bajo la base de que a
mayor volumen interior de aire, menor es la variación térmica, en otras palabras tarda más en
descender su temperatura como también en subirla. Se considera una buena relación sobre los
3 metros cúbicos de aire por metro cuadrado, en este caso la relación corresponde a 4 m3 por
m2 lo que aminora el descenso térmico durante la noche. Como así también su ascenso.
3.17.- Estructura
La estructura será metálica, debido a los fuertes vientos, además de su durabilidad y
bajo coste de mantención en general.
A continuación un bosquejo representativo del invernadero (dimensiones reales)
Figura 8.- invernadero dimensiones reales.
El uso de mallas sombra, se restringirá solo a disminuir la temperatura en los meses de
noviembre a fines de enero, y así proteger a los cultivos de una exposición solar excesiva.
3.18.-Ventilación
Será pasiva. Dos aberturas laterales y una cenital, ambas de acción manual.
A continuación un bosquejo virtual del invernadero señalando la aberturas
Figura 9.-Ubicación de la ventilación.
3.19.-Acumulador térmico.
Consta de una pirca que cruza el invernadero longitudinalmente por su zona central;
durante el día esta absorbe la temperatura proveniente del sol, y en la ausencia de este, entrega
la entrega paulatinamente. Su uso se limita solo en zonas desérticas al interior, donde las
temperaturas descienden incluso por sobre los -10ºC
4.0 Conclusión
En zonas donde el agua dulce es escasa, su uso se limita sólo a necesidades básicas, no
dando pie a otras actividades, ni meno a la actividad agrícola, viéndose altamente
comprometida la calidad de vida de los pobladores, que dependen de múltiples importaciones,
lo que aumenta el precio y disminuye su calidad. Es aquí donde este invernadero abre la
posibilidad de mejorar la calidad de vida en aquellas zonas, como también poblar zonas
inhabitables.