viernes, 30 de julio de 2010

Estudio de un cobertizo cerrado (tipo Quonset) en una localidad tropical

COMPENDIO

Se estudió el comportamiento de un cobertizo cerrado (tipo Quonset) con y sin control ambiental en una localidad netamente tropical en Charallave, estado Miranda, Venezuela, a 300 msnm. Previo a la instalación del sistema de climatización, constituido por cortina de agua y dos extractores de aire, accionados automáticamente por un termostato, la temperatura y la humedad relativa internas fueron, respectivamente, más alta y más baja que las correspondientes externas, tornando el cobertizo totalmente inadecuado para el crecimiento de las plantas. Luego que se puso en marcha el sistema de climatización la humedad relativa interna tendió a ser más alta que la externa, mientras que no hubo diferencias apreciables entre las temperaturas interna y externa, lo que permitió obtener, en ese ambiente protegido, índices satisfactorios de crecimiento en caoba (Swietenia macrophylla), Aglaonema conmutatum Schott, Begonia sp. y Peperomia sandersii.

Palabras clave: cobertizo cerrado, ambiente tropical, hidroponía, Venezuela.
INTRODUCCION

La producción agrícola en el trópico confronta serios problemas que limitan en alto grado su gran potencialidad, colocando sus rendimientos en niveles muy inferiores a los de áreas de climas templados. Entre las limitantes tropicales cabe mencionar la erraticidad de las precipitaciones y otros factores climáticos, la pobreza, relativa de los suelos (Comerma y Paredes, 1978; Malavolta et al., 1979) y la gran incidencia de plagas y enfermedades (Ghersi, 1984). Los cultivos protegidos (Alpi y Tognoni, 1975) han surgido como una alternativa ante esta problemática, ofreciendo los sistemas hidropónicos en cobertizos cerrados ("invernaderos") aparentemente el mayor grado de control de los factores climáticos, plagas y enfermedades (Cabrera y Bravo, 1984). Algunos países situados en la zona tropical, como Colombia, han logrado ciertos avances en el manejo de los sistemas de cultivo hidropónico, sin embargo, en Venezuela la mayoría de los intentos de aplicar la práctica hidropónica a la producción comercial han fracasado, especialmente cuando se ha tratado de cobertizos cerrados (Cabrera y Bravo, 1984).

En un intento por conocer y evaluar las variables que mayor incidencia pudieran tener en la producción agrícola vegetal en un sistema hidropónico cerrado, se instaló, con la colaboración de la Facultad de Arquitectura de la Universidad Central de Venezuela y de la Empresa Aliven C.A., un cobertizo tipo SICUP1 (Sistema Constructivo de Cubierta de Plástico (M.R.).) en las cercanías de la población de Charallave, Edo. Miranda, cuyas coordenadas geográficas son 10º 15' de latitud norte y 66º 52'de longitud oeste. La altitud del lugar es de 300 msnm y la temperatura media anual 25.5ºC (Fuerza Aérea Venezolana, 1980).
MATERIALES Y METODOS

Como estructura de estudio se utilizó un módulo "SICUP 1" donado al efecto por la empresa Tecnidec, de la Facultad de Arquitectura de la Universidad Central de Venezuela, el cual estaba constituido, básicamente por una cubierta de resina de poliester reforzada con fibra de vidrio, de color neutro y traslúcida, colocada sobre una base de bloques de concreto (Figuras 1 y 2). Por tratarse de un cobertizo cerrado se hizo necesario instalar un sistema dinámico de regulación climática, el cual constaba de una cortina de enfriamiento (Figura 1) y dos extractores de aire, dotado cada uno de tres aspas de 10" de longitud y motor de 1/2 HP, con velocidad de giro de 1759 rpm. y capacidad total de extracción de 56.14% del volumen de aire del SICUP1 (80 m3), por minuto. El sistema de climatización fue automáticamente controlado por un termostato cuyas temperaturas de arranque y parada fueron fijadas en 32 y 28°C, respectivamente. Se esperaba, con este sistema, contrarrestar apropiadamente el efecto invernadero, tan dañino en ambientes tropicales (Rosenberg, 1974; Walker y Duncan, 1973).

FIGURA 1. Vista general del cobertizo. Dibujo cortesía de Tecnidec, C.A.FIGURA 2. Vistas anterior y posterior del cobertizo. Nótese los extractores en la vista anterior y la cortina de enfriamiento en la posterior. (Morales, 1990).

FIGURA 2. Vistas anteriores y posterior del cobertizo. Nótese los extractores en la vista anterior y la cortina de enfriamiento en la posterior (Morales, 1990.).

El costo de instalación y mantenimiento del SICUP1 equipado ha sido calculado en Bs. 4000/m2 x año (cálculos en base a los precios actuales de mercado).

Para evaluar el efecto de las condiciones generadas dentro del cobertizo se cultivaron hidropónicamente cuatro especies de plantas ornamentales: begonia de flor (Begonia sp.), café de jardín (Aglaonema conmutatum Schott), caoba (Swietenia macrophylla King) y peperonia (Peperomia sandersii), las cuales fueron sembradas en materos plásticos de 17 cm de altura rellenos con arcillas expandidas previamente curadas. Penningsfeld y Kurzmann (1983) han obtenido excelentes resultados con este material en el cultivo de plantas ornamentales. Se plantó una planta por matero.

Para la realización del ensayo se utilizaron cuatro bandejas plásticas de 2.06 m de longitud, 1.30 m de ancho y 0.1 m de profundidad, en cada una de las cuales se colocaron, en forma completamente aleatorizada, dos hileras de cinco plantas de cada especie estudiada. Se dió un período de adaptación de 45 días previo al inicio del período experimental propiamente dicho.

La solución nutritiva utilizada contenía, en ppm, los siguientes elementos: N: 89.7; P: 14.4; K: 100; Ca: 50; Mg: 25; S: 15; Fe: 2; Mn: 1.4; Cu: 0.01: Zn: 0.01; B: 1 y Mo: 0.05. Esta solución tenía una conductividad eléctrica de 1.0 mS/cm y su pH se mantuvo entre 5.5 y 6.5 durante todo el período experimental.

La solución se complementaba con N-P-K-Fe al alcanzar el 50% de su CE inicial (0.50 mS/cm) por primera vez. Luego, al alcanzar de nuevo la solución un valor de CE de 50% de la inicial se descartaba, aplicando entonces solución fresca. Alt (1980) utilizando esta técnica fue capaz de mantener por dos meses la solución nutritiva en claveles de corte (Dianthus caryophyllus L.).

Para la evaluación de las variables climáticas en la duración del experimento y durante un período de tiempo previo a éste se utilizaron dos termohigrógrafos para registrar la temperatura y la humedad relativa dentro y fuera del SICUP1, un radiómetro, dotado de los sensores apropiados para determinar la radiación total y radiación fotosintéticamente activa (PAR) y termómetros de laboratorios para medir la temperatura del aire y de la solución nutritiva.

En las plantas se evaluó, como media de su adaptabilidad al sistema, el incremento en altura y diámetro del tallo, la producción de hojas y la apariencia general.
RESULTADOS
Variables climáticas

En el Cuadro 1 se presentan promedios semanales de temperaturas dentro y fuera del cobertizo antes y después de instalado el sistema dinámico de climatización. Puede notarse que las temperaturas máxima absoluta y máxima media del interior del cobertizo, antes de la instalación del sistema de climatización "A" excedieron a las correspondientes externas en 14°C y 13.15°C, respectivamente, mientras que la temperatura media interna superó a la media externa en 4.8°C. En algunos casos se registraron temperaturas máximas absolutas diarias superiores a los 50°C, antes de la instalación y puesta en marcha del sistema de climatización. Este tipo de respuesta es típico del efecto invernadero (Alpi y Tognoni, 1975, Rosenberg, 1974) e ilustra la inconveniencia de adoptar sistemas de cobertizos cerrados sin los estudios previos respectivos. Al poner en funcionamiento el sistema de climatización "B" las diferencias interior-exterior para las temperaturas máxima absoluta, máxima media y media, bajaron a 1.46; 2.24 y 0.35°C respectivamente, acercándose la temperatura media interior al óptimo térmico para el crecimiento de la mayoría de las plantas tropicales.

Cuadro 1. Promedios semanales de temperatura (°C) en el SICUP1











Condiciones del cobertizo
Sin sistema de climatización
Sistema climatización instalado
Intervalos13-01-88 al 18-01-88
06-05-89 al 13-05-89 12-05-89 al 20-05-89
RegistroInterno
ExternoInterno Externo
Interno Externo
Max. absoluta49.0
35.041.0 40.0
40.0 38.0
Max. media46.6
33.339.8 37.7
39.9 37.6
Media28.0
23.228.5 28.3
30.0 29.5
Min. media20.1
18.124.7 25.3
24.0 24.5
Min. absoluta15.5
16.024.0 23.8
22.8 23.0

Hubo muy pocas diferencias en temperaturas mínimas dentro y fuera del cobertizo, lo cual confirma que las diferencias en las temperaturas medias entre el interior y el exterior fueron debidas al efecto invernadero.

La humedad relativa diaria siguió, como era de esperarse, una marcha inversa respecto a la temperatura (Cuadro 2) tanto antes como luego de la instalación del sistema de climatización; sin embargo, antes de su instalación y puesta en marcha, "A" los valores de HR media y mínimas el exterior fueron mayores que las correspondientes internas, arrojando así una HR interna media (60%) que está por debajo del óptimo señalado para el crecimiento de las plantas (Resh, 1988). Al poner en marcha el sistema de climatización "B" el aire interior del cobertizo tendió a hacerse más húmedo que el exterior, siendo los valores medios internos alrededor de 6% mayores que los externos, lo que torna al cobertizo en un sistema más apropiado para el crecimiento de las plantas. Se considera que este incremento de la HR interna resulta de un efecto combinado de la operación de la cortina de enfriamiento y la transpiración de las plantas.

Cuadro 2. Promedios semanales de humedad relativa (%) en el SICUP1













Condiciones del cobertizo
Sin sistema de climatización
Sistema climatización instalado
Intervalos13-01-88 al 18-01-88
06-05-89 al 13-05-89 12-05-89 al 20-05-89
RegistrosInterno
ExternoInterno Externo
Interno Externo
Max. absoluta91.0
91.097.0 88.9
87.8 95.0
Max. media90.0
89.982.4 86.1
86.4 90.7
Media60.0
84.678.2 72.3
70.2 64.3
Mínima media15.119.2 32.5
33.8 26.125.5
Mín. absoluta10.019.0 25.0
28.70 24.623.0
La penetración de radiación total y radiación fotosintéticamente activa (PAR) al interior del cobertizo, durante el período de ejecución del experimento, disminuyó de 48 y 43% de la incidente a 28 y 13%, respectivamente. Se considera que este hecho pudiera haber tenido un efecto favorable respecto a la incidencia de otras variables ambientales sobre el crecimiento de las plantas (Rosenberg, 1974).
Crecimiento y apariencia de las plantas

Antes de la instalación y puesta en marcha del sistema de climatización el crecimiento y apariencia de las plantas se vieron seriamente afectados, por lo que fue necesario eliminarlas.

En las Figuras 3, 4 y 5 se muestra, respectivamente, el crecimiento en altura y en diámetro del tallo así como la producción de hojas de las cuatro especies de plantas estudiadas. La caoba presento la mayor tasa de incremento en altura (Figura 3) con 4.5 cm.sem-1, seguida por begonia, Aglaonema y Peperomia con 2.5; 0.77 y 0.39 cm.sem-1, respectivamente.


FIGURA 3.Altura de plantas de acuerdo con la edad. Cada punto representa el promedio de 40 observaciones. Las barras verticales representan la desviación estandard de las observaciones.

 
FIGURA 4.Diámetro del tallo, de acuerdo con la edad. Cada punto representa el promedio de 40 observaciones. Las barras verticales representan la desviación estandard de las observaciones (no indicadas cuando menores que el símbolo).





FIGURA 5. Número de hojas por planta, de acuerdo con la edad. Cada punto representa el promedio de 40 observaciones. Las barras verticales representan la desviación estandard de las observaciones.

El incremento en diámetro del tallo (Figura 4) fue mayor de nuevo para la caoba, seguida por Aglaonema, Begonia y Peperomia con 0.48; 0.39; 0.25 y 0.12 mm.sem-1, respectivamente. Es de hacer notar que en los casos de Aglaonema, Begonia y Peperomia hubo una profusa producción de nuevos tallos durante el período experimental.

En términos de producción de hojas (Figura 5) de nuevo sobresalió la caoba con 4 hojas. sem-1 durante el período experimental, seguida por Peperomia, Begonia y Aglaonema, con 2.5; 1.7 y 0.54 hojas.sem-1, respectivamente.

La apariencia y vigor de las plantas al final del período experimental fueron excelentes, sobresaliendo a este respecto la Begonia por su gran lozanía (Figura 3-5). Hagiladi et al. (1980) reportaron datos de crecimiento y producción de hojas de varias especies de plantas ornamentales cultivadas hidropónicamente, que están por debajo de los valores aquí señalados.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La operación de cobertizos cerrados, sin un sistema adecuado y funcional de control del clima interno, en áreas tropicales, no resulta conveniente.

Luego de la puesta en marcha del sistema de climatización fue posible contrarrestar, en gran medida, el efecto invernadero con lo cual el cobertizo se hizo más apropiado al crecimiento de las plantas.

Dados los costos de instalación y mantenimiento de cobertizos como el aquí empleado solo se recomienda su utilización en el caso de plantas de muy alto valor económico.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Alpi, A.; F. Tognoni. 1975. Cultivo en invernadero, Madrid. Ediciones Mundi-Prensa, 246 p.

Alt, D. 1980. Changes in the composition of the nutrient solution during plant growth-an important factor in soilless culture. ISOSC Proceedings, pp. 97-109.

Cabrera, G.; P. Bravo. 1984. Hidroponía. Cultivo de plantas sin suelo. Facultad de Agronomía, UCV. 123 p.

Comerma, J.; R. Paredes. 1978. Principales limitaciones y potencial agrícola de las tierras en Venezuela. Agronomía Tropical. Venezuela. 28(2):71-75.

Fuerza Aérea Venezolana. 1980. Promedios climatológicos de Venezuela. Período 1951-70. 253 p.

Ghersi, L. 1984. Estudio sobre la productividad de hortalizas en sistemas hidropónicos. Trabajo de grado para optar al Título de Ingº Agrº Facultad de Agronomía Maracay, Universidad Central deVenezuela. 126 p.

Hagiladi, A.; J. Ben-Jaacob; N. Levar, N. Zamir. 1980. The cultivation of ornamental plants in the hydrosolaric system. ISOSC Proceeding, pp. 373-377

Malavolta, E.; J.P. Dantas, R.S. Morias; F.D. Moqueira. 1979. Calcium problems in Latin America. Comm. Soil Sci. and Plant Annal. 10:29-40.

Morales, J.J. 1990. Estudio del crecimiento de algunas especies de plantas ornamentales en un sistema hidropónico cerrado. Trabajo de Grado para optar al Título de Ingº Agrº , Facultad de Agronomía, Universidad Central de Venezuela. 118 p.

Penningsfeld, F.; P. Kurzmann. 1983. Cultivos hidropónicos y en turba. Madrid, 2a ed. Mundi-Prensa. 343 p.

Resh, H. 1988. Cultivos hidropónicos. Madrid. Ediciones Mundi-Prensa. 287 p.

Rosenberg, N. 1979. Microclimate: the biological environment. New York, John Wiley & Sons. 315 p.

Walker, J.N.; A. Duncan. 1973. Estimating greenhouse ventilation requiremnts. University of Kentucky Bulletin AEN 9. 4 p.





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