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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

Facultad de Pesquería Departamento de Acuicultura e Industrias pesqueras “Construcciones Acuícolas”

“DISEÑO Y CONSTRUCCION DE INVERNADEROS PARA ACUICULTURA” PROFESOR : GRUPO

Ing. Fernando Galecio Regalado.

:

F*

FECHA DE REALIZACION DEL INFORME:

11/04/2016

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME

18/04/2016

INTEGRANTES

:

: 

Palomino Sayers, Cesar.



Patilla Tuesta, Pamela.



Robles Provelion, Alejandro.



Salvo Pusa, Nicolás.



Vilca Quispe, Julissa.

20161

INDICE Caratula ......................................................................................................................................... 1 Introducción y Objetivos ........................................................................................................... 2 Tema 1. Conceptos Básicos .......................................................................................................... 3 Criterios para la localización...................................................................................................... 3 Cultivo bajo cubierta ............................................................................................................. 4 Tema 2. Tipos y modelos de invernaderos .................................................................................. 5 Invernadero asimétrico ............................................................................................................ 5 Invernadero de capilla........................................................................................................... 6 Invernadero de túnel ......................................................................................................... 7 Tema 3. Materiales constructivos ................................................................................................ 8 Estructuras de invernaderos y túneles ...................................................................................... 8 Cubiertas de plásticos ......................................................................................................... 10 Tema 4. Balance Térmico ........................................................................................................... 16 Control ambiental ................................................................................................................... 16 Tema 5. Aire ............................................................................................................................... 19 Ventilación natural .................................................................................................................. 21 Ventilación forzada ............................................................................................................. 22 Tema 6. Calefacción .................................................................................................................... 23 Calefacción por aire................................................................................................................. 23 Tema 7. EQUIPOS ....................................................................................................................... 25 Climatización de invernaderos ................................................................................................ 29 Adaptabilidad de invernaderos ................................................................................................... 33 Tema 8. Suelos ............................................................................................................................ 34 Geotermia aplicada a la acuicultura ........................................................................................ 34 Tema 9. Agua .............................................................................................................................. 36 Calidad ..................................................................................................................................... 36 Controles, mediciones y equipos .......................................................................................... 39 Tema 10. Aplicaciones ................................................................................................................ 46 Casos específicos del uso del invernadero .............................................................................. 48

I.

INTRODUCCIÓN:

2

La acuicultura ha llegado a ser un rubro de producción económica muy importante a nivel mundial debido a la gran demanda del mercado de consumo de especies hidrobiológicas y como una alternativa ante el agotamiento de las reservas pesqueras por la sobreexplotación de los recursos hidrobiológicos. La acuicultura abarca diversos sistemas de cultivo de plantas (algas) y cría de animales en zonas continentales, costeras y marítimas, que utilizan y producen una amplia variedad de especies de animales y plantas. Es por ello que en la actualidad se realizan muchas investigaciones para implementar nuevas infraestructuras en el cultivo de especies hidrobiologías, como es el caso de los invernaderos. Un invernadero es toda aquella estructura cerrada cubierta por materiales transparentes, dentro de la cual es posible obtener unas condiciones artificiales de microclima, y con ello cultivar fuera de estación en condiciones óptimas. Tradicionalmente los invernaderos se han utilizado para el cultivo de hortalizas, flores y plantas ornamentales, pero en la actualidad su uso se extendiendo en otras actividades como la acuicultura, principalmente se está aplicando con éxito la tecnología bajo invernaderos para la producción de camarones (Litopenaeus vannamei) y peces en algunos países tropicales, permitiendo una producción más intensiva de estas especies.

I.  

 

II.

OBJETIVOS: Determinar la importancia del cultivo de recursos hidrobiológicos en invernaderos. Evaluar las ventajas y desventajas que tienen los sistemas de cultivo en invernaderos frente a otros sistemas de cultivo de recursos hidrobiológicos en cautiverio. Conocer los tipos de infraestructura de los invernaderos según el recurso que se quiera criar. Proveer de conocimientos para el diseño y construcción de invernaderos para la acuicultura.

REVISIÓN DE LITERATURA: 3

TEMA 1: Conceptos básicos: -Un invernadero es una construcción cuya cubierta o techo es de un material que deja pasar la luz solar facilitando la acumulación de calor durante el día y desprendiéndolo lentamente durante la noche. Cuando las temperaturas descienden drásticamente, De esta manera se evitan las pérdidas de los cultivos ocasionados por las heladas así como por las bajas temperaturas. El invernadero permite controlar el ambiente interno, modificando el clima y creando las condiciones para el desarrollo de los cultivos en cualquier época del año. De esta manera, las temperaturas al interior del invernadero durante la noche siempre serán mayores que las de afuera.

Criterios para la localización: -Un invernadero se puede construir en cualquier sitio con las siguientes características:      

Que reciba por lo menos 5 horas diarias de luz solar. Que exista disponibilidad de agua en forma permanente y de buena calidad. Que se encuentre protegido de los vientos y del ingreso de animales. Que no sea una zona susceptible de inundaciones. Que el suelo no esté contaminado, se debe evitar la instalación de los invernaderos cerca de letrinas o pozos sépticos. Que el terreno se encuentre aplanado.

Orientación cardinal: -Uno de los factores que más incide en la producción de cualquier especie acuicola es la luz, por lo que debemos procurar que ésta llegue lo mejor posible al invernadero. La orientación del mismo hará que los rayos solares penetren en mayor o menor grado. La orientación más conveniente es de ESTE – OESTE, o sea que el lado más largo del invernadero mire hacia el NORTE, la puerta se coloca al lado donde existe menor cantidad de vientos. Figura 1. Orientación cardinal

Acción del viento: -Es un factor a tener en cuenta al decidir la orientación del invernadero. Como mencionamos anteriormente al hablar de la orientación, debemos intentar tener una mínima exposición a los vientos predominantes. El viento fuerte trae el peligro de daño tanto en la estructura como en el material de la cubierta. Lo ideal es que el invernadero presente la menor resistencia posible, esto se logra orientando el invernadero con su lado más largo en la misma dirección que el viento o bien, en diagonal.

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Figura 2. Acción del viento

Cultivo bajo cubierta: -Hoy en la actualidad el uso de estos invernaderos se extendiendo en otras actividades como la acuicultura, principalmente se está aplicando con éxito la tecnología bajo estas (carpas solares), para la producción de camarones (Litopenaeus vannamei) y peces en algunos países tropicales, permitiendo una producción más intensiva de estas especies. Dentro de la acuicultura tenemos las siguientes especies:    

Tilapia (Oreochromis aureus). El camarón patiblanco (Litopenaeus vannamei). Carpa (Ciprinus carpio). Anguila (Anguilla anguilla).

“La tilapia debido a su excelente capacidad de adaptación a diferentes medios y a su gran aceptación en los mercados (actualmente es la 7ª especie en importancia en producción acuícola). Otras especies con potencial de cultivo bajo invernadero en condiciones mediterráneas son la Carpa (Ciprinus carpio), la Anguila (Anguilla anguilla)”.

TEMA 2: Tipos y modelos de invernaderos: A) Invernaderos asimétricos: -Otro de los tipos de invernaderos es el asimétrico, el mismo presenta la cara sur más extensa para poder captar mayor energía solar, por ello cuando se construye uno de estos invernaderos se lo sitúa en dirección este-oeste, por el recorrido del sol. Lo que se logra es que en la época invernal, debido a la inclinación de 60 grados aproximados de la cubierta, es que se pueda captar más radiación solar, cuando el sol en realidad está en su etapa más lejana a la tierra.

Ventajas:      

Es económico. Buen aprovechamiento de la luz en la época invernal. Buena ventilación debido a su elevada altura. Resistencia a fuertes vientos. Armado rápido y sin soldaduras. Permite el aprovechamiento de energía solar durante el invierno.

5

Desventajas:  

Se dificultan los cambios de plástico para su reparación, cuando hay presencia de lluvia. Como posee una cubierta muy extensa, en algunos casos, es propenso a perder calor.

Figura 3. Invernadero Asimétrico.

B) Invernadero de capilla: - El invernadero tipo capilla son las estructuras con mayor antigüedad en el diseño de invernaderos y se han utilizado por muchos años ya que su diseño permite un adecuado aprovechamiento de las condiciones climáticas excelente para el cuidado de los cultivos. “La pendiente del techo es variable según la radiación y la pluviometría, al igual que las dimensiones del ancho y el largo, dependiendo de las características del cultivo”.

Ventajas:    

Es de fácil construcción. Se puede evacuar fácilmente el agua de lluvia. Construcción de mediana a baja complejidad. Utilización de materiales con bajo costo, según la zona (postes y maderas de eucaliptus o pinos etc.)

Desventajas: 

Mayor número de elementos que disminuyen la captación de energía solar.

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Figura 4. Invernadero de Capilla C) Invernadero en túnel: -El invernadero tipo túnel es característico por su construcción, su armazón es de metal, y permite controlar los factores climáticos externos e internos y su colocación es muy rápida debido a que encontramos el armazón prefabricado. Esta estructura casi no tiene obstáculos internos para el trabajo.

Ventajas:    

Fácil instalación Tiene una muy buena luminosidad interna debido a su altura. Alta resistencia a los vientos. Alta transmisión de la luz solar.

Desventajas:  

Relativamente pequeño, volumen de aire retenido, pudiendo ocurrir el fenómeno de inversión térmica. Solamente recomendado en cultivos de bajo a mediano porte.

Figura 5. Invernadero Túnel. 7

TEMA 3 MATERIALES CONSTRUCTIVOS ESTRUCTURA DE INVERNADEROS Y TUNELES: MATERIALES Los invernaderos forman instalaciones permanentes que, con una mayor o menor vigilancia sobre las condiciones ambientales, permiten el desarrollo de todo un ciclo de cultivo en su interior. La duración temporal varía dependiendo de los materiales constructivos empleados, oscilando entre los 10 y 25 años. La tipología constructiva de un invernadero se caracteriza por la forma geométrica de su cubierta y los materiales empleados en la estructura que la sostiene. Respecto a esta última, los invernaderos pueden ser de diversos materiales, como acero galvanizado, aluminio, madera, hormigón o mixtos. Ambos aspectos, estructura y cubierta, dependerán de varios factores: emplazamiento (geográfico), carácter de permanencia del invernadero, régimen de vientos dominantes (climático), cultivo, los criterios económicos, etc. La estructura de un invernadero es uno de los factores más importantes, ya que su resistencia estará relacionada con la economía del proyecto de ingeniería. Está formada por elementos verticales, horizontales y curvos, los cuales otorgan la forma y resistencia en invernadero y su función es resistir la carga y los esfuerzos que ocasionan los materiales de cubierta, etc. Por lo tanto, las estructuras de los invernaderos deben reunir unas condiciones óptimas, como por ejemplo ser:     

Ligeras y resistentes. De material económico y de fácil conservación. Susceptibles de poder ser amplias. De poca extensión superficial. Adaptables y modificables a los materiales de la cubierta.

Para sujetar a la estructura los materiales de cerramiento, en los invernaderos de placas plásticas, rígidas o semirrígidas, y vítreas, el aluminio sería la mejor opción, mientras que para invernaderos cubiertos por filmes plásticos flexibles (polietileno), como sucede en el tipo parral de Almeria, el alambre cumpliría bien esa función (Moreno et al 2013).

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ESTRUCTURAS METÁLICAS: En este grupo predominan las estructuras de acero galvanizado, formando naves adosadas con cubiertas arqueadas. En los invernaderos-túnel de la zona mediterránea destaca, por lo tanto, este material, normalmente formando tubos de sección circular u oval para cubrir anchos de hasta 10 metros y alturas de unos 4 metros. También se utiliza el alambre y barra de aluminio (Moreno et al 2013).

Figura 6. Estructura metálica para la construcción de un invernadero multi-túnel.

ESTRUCTURA DE MADERA: En el conjunto de los artesanales mediterráneos, la madera es el material más extendido para levantar la estructura. Las especies leñosas más utilizadas para ello son el eucalipto, castaño y pino. Generalmente, se usa madera de rollizo como pilares y en formas paralelepípedos para formar la estructura de cubierta.

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Figura 7. Invernadero mediterráneo, común en Italia, con estructura de madera para la cubierta, que se sustenta sobre pilares de madera u hormigón armado. Su cerramiento se realizaría usando materiales plásticos (N.Castilla, 2007)

ESTRUCTURAS MIXTAS Para ciertos tipos de invernaderos, como los multi-túnel, una estructura mixta de aceromadera o acero-hormigón podría ser una solución más apropiada, en lo relativo a obtener un ahorro económico sobre las obras, una mejor estabilidad estructural, etc., con respecto a utilizar uno solo de los materiales citados (Moreno et al 2013). CUBIERTAS DE INVERNADEROS Y TUNELES: MATERIALES El cerramiento de un invernadero de un túnel o invernadero es uno de los componentes más importantes a la hora de satisfacer las necesidades de cultivo. En ella, factores técnicos como la transparencia, retención de calor, el rendimiento térmico, la flexibilidad, el envejecimiento, la resistencia frente al fuego, etc., son decisivos para escoger un buen material. Asimismo, el tipo de cubierta utilizada es uno de los factores que influyen de forma decisiva sobre las necesidades de calefacción o refrigeración. CUBIERTAS DE PLASTICO Entre los posibles materiales de cubierta, los plásticos, especialmente filmes flexibles, ofrecen una variedad más amplia y una buena relación coste/propiedades. Los materiales plásticos empleados como cubiertas de invernadero se pueden clasificar en filmes flexibles, placas rígidas y mallas, aunque la utilización de los primeros supera en mucho a las otras dos opciones (Moreno et al 2013)

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Figura 8. Rollos de plástico para invernaderos. Plásticos Rígidos: Es un tipo de plástico rígido que también se denomina vidrio acrílico, por presentar mejorar mecánicas respecto a las características ópticas del vidrio. Destaca su transparencia y su elevado grado de dispersión, dando lugar a una gran luminosidad en el interior de los invernaderos que lo usan. En cuanto a sus características mecánicas, presenta un menor peso y es más resistente a la rotura que su material homologo: el vidrio. También tiene una elevada vida útil (15-25), por aguantar muy bien el paso del tiempo. Sin embargo, debido a su baja dureza, se raya con facilidad, perdiendo sus características ópticas. Se trata de un polímero termoplástico, que se presenta en forma de planchas o placas alveolares rígidas, compuestas por una o tres capas. Esta última es la mas transparente a la radiación visible y presenta una total estanqueidad a la radiación de onda larga. Es un material muy ligero en comparación con el grosor de la placa, siendo muy resistente al impacto (granizo, piedras, etc). Al ser algo flexible, puede adaptarse a estructuras con perfiles de poca curvatura. El principal inconveniente se debe a que las radiaciones ultravioletas afectan a su estructura

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físico-químico, por lo que resulta necesario proteger al PC con aditivos para incrementar su vida útil hasta 10años (Moreno et al 2013).

Plásticos Flexibles El polietileno que se utiliza como material flexible para las cubiertas de los invernaderos es de baja densidad, por presentar mejores características mecánicas frente al desgarre. Gracias a su bajo peso específico, es el material plástico más económico que se puede adquirir en el mercado. Resulta difícil que se desgarre, al resistir bien las acciones mecánicas del medio natural: viento, granizo, etc. También tiene buena inercia química, debido a lo cual no se deteriora fácilmente por los posibles efectos perjudiciales que pudieran tener algunas sustancias químicas de las usadas en el interior del invernadero. Existen polietilenos termoplásticos de larga duración. La película de polietileno de distintas propiedades ópticas y mecánicas es el material de cubierta por excelencia en los invernaderos económicos de la cuenca mediterránea. (Moreno et al 2013) A. Películas de polietileno Como se ha dicho anteriormente el material básico para la mayoría de las películas de plástico utilizadas en la zona Mediterránea como material de cubiertas de invernaderos y abrigos, es el polietileno. Mediante el uso de aditivos añadidos a la resina básica de polietileno, se puede aumentar la duración del filme, modificar su transparencia a la radiación visible a la infrarroja corta, a la radiación solar y cambiar sus calidades de absorción y reflexión del infrarrojo largo (FAO). A.1 Polietileno de baja densidad (LDPE) Existen dos calidades diferentes de polietileno de baja densidad, el radicular y el lineal. El polietileno radicular se obtiene por polimerización a alta presión y a alta temperatura, mientras que en el polietileno lineal la presión y la temperatura son muy inferiores. Las películas de polietileno lineal tienen mejor resistencia mecánica pero son más elásticas (elongación reversible) y por consiguiente la producción de películas de gran anchura es difícil. De aquí la dificultad de utilizar tal película como cubierta de polietileno en su estado puro. Sin embargo se puede usar una mezcla que contenga del 20 al 30 % de polietileno lineal. Para el caso de túneles pequeños el polietileno lineal de 80 a 120 micras produce mejor resultado debido a su resistencia mecánica muy superior a la del polietileno radicular de 120 a 150 micras de espesor. La vida útil de la lámina, no sólo depende de las substancias estabilizadoras (absorbedor del ultravioleta) sino también de la calidad de la resina, caracterizada por el índice de fluidez o índice de fusión (N.I.). El bajo índice de fluidez entre 0,3 y 0,7, que es el resultado de la polimerización de alto grado obtenida a alta temperatura y alta presión, permite la extrusión de la película llamada dos estrellas, con buenas propiedades mecánicas.

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Si se añaden estabilizadores de buena calidad especialmente absorbentes del ultravioleta, la duración de tales películas puede ser muy larga. El uso de distintos estabilizadores en el polietileno para obtener películas de larga duración, reduce la transparencia a la radiación solar, pero aumenta la absorción del infrarrojo largo y por tanto estas películas logran que las temperaturas nocturnas sean más altas y mejoran los resultados agronómicos (FAO).

Figura 9. Invernadero tipo túnel cubierto por polietileno de baja densidad.

A.2 Polietilenos con acetato de vinilo (E.V.A.) La resina básica de polietileno es enriquecida con acetato de vinilo, (AV) cuya propiedad es aumentar la absorción del infrarrojo largo sin reducir su transparencia al ultravioleta, a la radiación visible y al infrarrojo corto solar. Como contrapartida esta transparencia inicial superior a la radiación solar que tiene el E.V.A., va desapareciendo poco a poco debido a que retiene el polvo con mayor facilidad que las otras películas de polietileno, especialmente en climas con baja pluviometría. Conforme aumenta el contenido de acetato de vinilo en la película, aumenta la cantidad de infrarrojo largo absorbido (efecto invernadero generado por la película), la absorción total del infrarrojo largo no puede lograrse ya que existe un límite superior en el contenido del acetato de vinilo, que si se excede produciría la degradación de las propiedades mecánicas de la película debido al progresivo descenso del punto de reblandecimiento, (tracciones cuando la película se extiende sobre el invernadero) y cuando se produce el sobrecalentamiento en el contacto del plástico y la estructura.

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A.3 Polietileno infrarrojo (IRPE o PE modificado) En este caso la resina básica PE es enriquecida con silicato de aluminio o de magnesio. El efecto térmico de la película es obvio pero el uso extensivo de tales cargas térmicas tiene sus inconvenientes. Por ejemplo, las impurezas del silicato de aluminio aceleran el acortamiento de la vida de la lámina. A.4 Polietilenos térmicos (EVA con aditivos) Si se toman separadamente las cargas de AV o de IR, ninguna de ellas ofrece una solución satisfactoria al problema de creación de película de larga vida de polietileno, que absorban totalmente el IR largo. Esto ha llevado a la creación de una nueva generación de películas de PE, que de acuerdo con sus inventores debe tener las ventajas combinadas de los EVA y los IRPE y evitar sus inconvenientes. Algunas de las películas llamadas térmicas, absorben más radiación IR que los IRPE y los EVA. Estas películas se derivan de las resinas de LDPE enriquecidas simultáneamente, con una cantidad óptima de AV y de cargas térmicas. Los resultados alcanzados recientemente, en la práctica por estas películas parecen muy prometedores y es lógico pensar que esta línea de desarrollo, sea la mejor por el momento. PUNTUALIZACIONES: Los polietilenos con cargas, presentan a menudo unas propiedades mecánicas inferiores a las del LDPE normal. Su uso como materiales de invernadero, puede representar algunas dificultades o su duración, una vez tensados sobre la estructura del invernadero, puede quedar reducida. Por consiguiente si se consideran dos láminas, una de polietileno normal y otra de polietileno cargado, formando una capa doble aislante, es mejor instalarla de manera que el polietileno térmico, quede dentro de la cara interior, ya que de esta manera el material más frágil queda protegido (FAO).. PELÍCULAS QUE NO SON DE POLIETILENO Estos materiales no son frecuentes en la región mediterránea, pero algunos de ellos van ganando peso específico. Las características de trasmitancia de la radiación visible y el infrarrojo solar de estos materiales, no difieren fundamentalmente de uno a otro. Rara vez se informa de su composición química, razón por la que el usuario sólo tiene la opción de confiar en el productor y aceptar los valores de trasmitancia al infrarrojo largo que él le propone (FAO). CLORURO DE POLIVINILO (PVC) Puede ser de dos tipos rigido y flexible. Ambos tienen una buena transparencia y un efecto invernadero casi estanco. Los de tipo rígido destacan por su resistencia frente al impacto y tienen una vida útil de 5 a 10 años (aditivos). El PVC-flexible resulta poco resistente al desgarre, presenta un peso reducido y tiene una corta duración de funcionamiento, prácticamente una campaña (Moreno et al 2013).

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CUBIERTAS DE VIDRIO Los invernaderos cubiertos de vidrio fueron los primeros en utilizarse hasta la introducción de los materiales plásticos. Actualmente, son los cerramientos típicos de países fríos, y el modelo más característico en el Venlo Holandés. Normalmente, cubren una gran superficie para disminuir costes de instalación y ahorrar energía (Moreno et al 2013).

Figura 9. Invernadero con cubierta de cristal.

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TEMA 4. BALANCE TÉRMICO CONTROL: AMBIENTAL Los equipos de climatización se usan para controlar la temperatura interior, ya sea para bajarla (refrigeración) o incrementarla (calefacción). Su objetivo es el lograr valores de humedad y temperatura lo más cercanos posibles a las óptimas de producción. PROCESOS FISICO-QUIMICOS INVERNADEROS

Y

BALANCE

DE

RADIACION

EN

Estos procesos están acondicionados a corto y largo plazo por otros factores físicoquímicos, como la radiación local, concentración de CO2, temperatura y la presión de vapor de agua en el ambiente. A su vez dichos factores quedan empleados en construir la cubierta o el cerramiento o el cerramiento de un invernadero. La demanda energética de un invernadero depende de la relación entre las condiciones climáticas exteriores y las necesidades ambientales de los cultivos. Los términos que participan en el balance de radiación de un invernadero se indican bajo la forma de intensidad energética. Según el Primer Principio de la Termodinámica, la energía ganad por un sistema queda en equilibrio con la energía perdida por el mismo (Moreno et al 2013). Dónde: Rn: Radiación neta Qcc: Calor perdido por conducción-convección Qren: Calor sensible y latente perdido por la renovación del aire interior Qsue: Flujo de calor perdido por conducción a través del suelo.

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Figura 10. Balance energético en un invernadero (IDAE, 2008).

Las principales pérdidas de calor del agua en el GPS son la radiación térmica a la cubierta, la convección de la cubierta para el aire exterior, y la radiación térmica de la cubierta hacia el cielo (Zhu et al 1998).

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Figura 11. Diagrama de la transferencia de calor flujos en el modelo de sistema de lagunas de efecto invernadero. Radiación solar ( S w ), la convección del fondo del estanque ( V bw ) y la entrada de energía de calor ( Q en )], y el saliente densidades de flujo [convección ( Vwi ) y la evaporación ( L wi ) hacia el aire interior, la radiación a la cubierta ( R wc ) y, para una cubierta parcialmente transparente, al cielo ( R wsky )].

Además de la radiación solar, la convección entre la cubierta y el aire externo, la radiación térmica entre la tapa y el cielo, y entre la superficie del agua y la cubierta son los tres flujos de calor más importantes del GPS. La reducción de estas tres densidades de flujo de calor es el principal método de mejorar el aislamiento térmico de la GPS. Desde un punto de vista del mantenimiento de la temperatura (o el ahorro de energía), polietileno y cloruro de polivinilo son mejores materiales para la cubierta.

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Cuadro 1. Los resultados simulados para los sistemas de estanques de efecto invernadero (GPS) con diferentes revestimientos más de 7 meses.

Material de cobertura GPS pasiva La media de temperatura del aire exterior (° C)

Polietileno

PVC

Vidrio

LEG

6.1

6.1

6.1

6.1

Temperatura del aire interna media (° C)

8.2

8.2

7.9

9.0

La media de la temperatura del agua (° C)

11.3

11.4

10.7

11.6

Activo GPS ( T WSET = 20 ° C) Carga total de calor (MJ m -2 ) Carga de calor total (%)

1388.2 90.8

1405.4 91.9

1528.6 100

1288.1 84.3

Fuente: Zhu et. al 1998.

TEMA 5. AIRE En la zona mediterránea y en la estación cálida, la temperatura interior diurna de un invernadero es muy elevada, llegando a superar los 37 °C. En esta región la ventilación es uno de los medios potenciales para controlar las altas temperaturas que, desde el mes de abril, pueden sobrepasar el umbral de tolerancia de las plantas (Feuilloley et al., 1990). La ventilación consiste en la renovación del aire dentro del recinto del invernadero. Al renovar el aire se actúa sobre la temperatura, la humedad, el contenido en CO2 y el oxígeno que hay en el interior del invernadero. La ventilación puede hacerse de una forma natural o forzada. VENTILACIÓN NATURAL O PASIVA: Se basa en la disposición, en las paredes y en el techo del invernadero, de un sistema de ventanas que permiten la aparición de una serie de corrientes de aire que contribuyen a disminuir las temperaturas elevadas y a reducir el nivel higrométrico. Las ventanas pueden ser cenitales si se disponen en la techumbre o laterales si están colocadas sobre las paredes laterales del invernadero. Se admite que una ventana cenital de una determinada superficie resulta a efectos de aireación hasta ocho veces más efectiva que otra situada lateralmente de igual superficie. Normalmente las ventanas deben ocupar entre un 18 y 22% de la superficie de los invernaderos, teniendo en cuenta que con anchuras superiores a los 20 m. será imprescindible disponer de ventilación cenital que mejore la aireación lateral. La apertura y cierre de las ventanas suele hacerse mecánicamente a través de un sistema de cremalleras, accionado eléctricamente por un termostato, aunque también puede hacerse manualmente.

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Técnicas de ahorro energético 34 Ahorro y Eficiencia Energética en Invernaderos A continuación, se indican una serie de recomendaciones para optimizar la ventilación natural: 

Los invernaderos equipados con ventanas cenitales (Kittas et al., 1996) o ventanas cenitales y laterales son más eficaces desde el punto de vista de la ventilación natural que los invernaderos con ventanas laterales únicamente (Papadakis et al., 1996). La ventilación cenital complementa extraordinariamente la ventilación lateral. Si el invernadero tiene al menos el 5 % de superficie de ventanas en el techo (porcentaje referido a la superficie del suelo) y el 10 % de ventanas en el lateral, la anchura de los invernaderos no presenta problemas de exceso térmico cuando el invernadero está lleno de plantas. Si está vacío, en días soleados de verano, debe aumentarse esta recomendación mínima de ventanas.



Disponer como mínimo de una superficie de ventilación del 20 al 30% de la superficie de suelo cubierta por el invernadero. Además, es conveniente que la superficie de las aberturas cenitales suponga al menos 1/3 de la superficie total de ventilación, de forma que se facilite la ventilación por efecto «chimenea» cuando la velocidad del viento es pequeña.



Es conveniente orientar el invernadero de forma que las ventanas se sitúen perpendicularmente a los vientos dominantes en el periodo estival en el que las necesidades de refrigeración son mayores. – Evitar la presencia de edificios o árboles que obstaculicen el flujo natural de aire por las ventanas. – Las ventanas laterales de barlovento no deben tener bordes afilados que puedan deflectar excesivamente el flujo de aire sobre la estructura del invernadero.



Las ventanas laterales de barlovento producen una mejor ventilación cuando se sitúan cerca del suelo y tienen mayor tamaño que las ventanas cenitales. – Es importante disponer de ventanas cenitales que abran tanto a barlovento como a sotavento para asegurar una máxima ventilación en diferentes condiciones climáticas.



Las ventanas deben cerrar herméticamente para asegurar que no se produce infiltración de aire en los periodos fríos. – No utilizar sistemas de ventilación forzada cuando sea posible una circulación natural del aire exterior.



Aunque es imprescindible la utilización de mallas anti-insecto desde el punto de vista fitosanitario, deben tener una porosidad superior al 40% para no disminuir en exceso la ventilación natural.



Es aconsejable un control automatizado de las ventanas en función de las condiciones ambientales dentro del invernadero. Además, el sistema debe permitir un cierre automático de las ventanas ante la posibilidad de lluvia o fuertes vientos.

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Figura 12. Diagrama de bloques del sistema de humedad en un invernadero.

VENTILACIÓN MECÁNICA O FORZADA Los sistemas de ventilación forzada consisten en establecer una corriente de aire mediante ventiladores extractores, en la que se extrae aire caliente del invernadero, y el volumen extraído es ocupado inmediatamente por aire de la atmósfera exterior. Con este sistema solamente se puede conseguir una temperatura idéntica a la del exterior, pero su control es más preciso que el que se logra con la ventilación pasiva. A continuación, se muestra el diagrama de bloques del sistema de humedad en un invernadero (Fig.12). Sistema de control retroalimentado de % de Humedad en un invernadero. La regulación de humedad es importante debido a que un buen % de humedad influye directamente en el crecimiento de la planta, así como de la calidad del producto. La humedad relativa es la cantidad de agua contenida en el aire. Es un factor climático que puede modificar el rendimiento final de los 40 cultivos. Cada especie tiene una humedad ambiental idónea para vegetar en perfectas condiciones. Existe una relación inversa de la temperatura con la humedad por lo que, a elevadas temperaturas, aumenta la capacidad de contener vapor de agua y por lo tanto disminuye la humedad relativa.

Sin embargo, en climas mediterráneos no es frecuente encontrar equipos de este tipo por el precio de la instalación y por el consumo de energía eléctrica. La ASAE (1981) establece una serie de normas para el diseño y control de los sistemas de ventilación forzada:

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

Los ventiladores deben hacer circular el caudal de aire previamente calculado a la presión estática de 0,03 kPa.



Se recomienda que la tasa de ventilación sea como mínimo de 3/4 a un cambio total de aire por minuto.



La distancia entre dos ventiladores contiguos no debe ser superior a 7,5 m para asegurar la uniformidad en el flujo del aire.



Siempre que sea posible se deben situar los extractores a sotavento de los vientos dominantes en verano. Si necesariamente es preciso instalarlos a barlovento, se debe aumentar el volumen a ventilar por cada extractor en un 10%.



Debe haber una distancia mínima sin obstáculos a la salida del aire de 1,5 veces el diámetro del ventilador. Los ventiladores se pueden situar en el techo si hay interferencias en los laterales.



Para evitar entradas de aire indeseadas cuando los ventiladores no estén en funcionamiento, las aperturas de entrada deben tener rejillas motorizadas que abran hacia fuera y sólo se abrirán cuando los ventiladores entren en funcionamiento. Las rejillas de salida también abrirán hacia fuera movidas por la presión de los ventiladores.



La superficie de las ventanas de entrada será al menos 1,25 veces el área de los ventiladores.



Las aspas deben estar protegidas con tela metálica de alambre de 1,5 mm de grosor mínimo y aberturas de 13 mm. Esta especie de pantalla debe estar al menos a 1 m de distancia de cualquier parte mó- vil para prevenir accidentes.



Es preferible controlar el volumen de aire renovado en varias fases. Para ello se pueden utilizar motores de frecuencia variable que permitan regular la velocidad de los ventiladores o conectar distinto número en función de la temperatura del invernadero.



Los instrumentos de medida y control deben estar completamente protegidos de la radiación solar, alojados en cajas pintadas con material reflectivo, o al menos blanco. Se debe asegurar que circule aire alrededor de los controles a velocidad entre 3 y 5 m/s. Para ello se pueden instalar ventiladores eléctricos que extraigan el aire de la caja que contenga a los sensores.

TEMA 10 CALEFACCIÓN OBJETIVOS: Mantener el ambiente a una temperatura adecuada dependiendo de la especie que deseemos cultivar. Por lo general se utiliza en medios donde existe gran cantidad de radiación al día, y en medios extensivos o semiintensivos.

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CALEFACCIÓN DEL AIRE 

Calefacción Por Aire Caliente

En este caso se emplea aire para elevar la temperatura de los invernaderos. Consiste en hacer pasar aire a través de focos caloríficos y luego impulsarlo dentro de la atmósfera del invernadero. Existen dos sistemas:  Generadores de combustión directa. Un ventilador lanza una corriente de aire al interior de la cámara de combustión del generador, con lo que en su salida el aire ya caliente arrastra consigo gases de la combustión, que pueden crear problemas de fitotoxicidad debido a sus componentes azufrados.  Generadores con intercambiador de calor. La corriente de aire no pasa directamente a través de la cámara de combustión, sino que se calienta atravesando una cámara de intercambio. Por otra parte, la cámara de combustión elimina los gases que se producen en ella a través de una chimenea. Los generadores de aire caliente pueden instalarse dentro o fuera del invernadero. Si están fuera el aire caliente se lleva hasta intercambiadores que están establecidos dentro del invernadero. Cuando los generadores están colocados dentro del invernadero, los ventiladores aspiran el aire del invernadero por una parte del aparato, donde se calienta y es expulsado directamente a la atmósfera del invernadero. También puede distribuirse por medio de tubos de plástico perforado, que recorren en todas las direcciones el invernadero. En el caso de que el generador de calor esté en el exterior, el aire del invernadero es retornado al generador con la ayuda de unos conductos termoaislantes, donde se calienta y es impulsado de nuevo por medio de otros conductos. Normalmente el combustible empleado es gasoil o propano, y los equipos están dotados de un sistema eléctrico de encendido con accionamiento a través de un termostato. Los sistemas de calefacción por aire caliente tienen la ventaja de su menor inversión económica y mayor versatilidad al poder usarse como sistema de ventilación, con el consiguiente beneficio para el control de enfermedades.

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Figura 13. Calefacción por aire caliente.

Como inconvenientes pueden citarse los siguientes:  Proporcionan una deficiente distribución del calor, creando a veces turbulencias internas que ocasionan pérdidas caloríficas (menor inercia térmica y uniformidad).  Su costo de funcionamiento es elevado y si se averían, la temperatura desciende rápidamente. Empleo de pantallas térmicas Se puede definir una pantalla como un elemento que extendido a modo de cubierta sobre los cultivos tiene como principal función ser capaz de variar el balance radiactivo tanto desde el punto de vista fotosintético como calorífico. El uso de pantallas térmicas consigue incrementos productivos de hasta un 30%, gracias a la capacidad de gestionar el calor recogido durante el día y esparcirlo y mantenerlo durante la noche, periodo en el que las temperaturas bajan sobremanera en los invernaderos. Las pantallas también son útiles como doble cubierta que impide el goteo directo de la condensación de agua sobre las plantas en épocas de excesiva humedad. Así las pantallas térmicas se pueden emplear para distintos fines: a) Protección exterior contra:  El exceso de radiación con acción directa (UV) sobre las plantas, quemaduras.  El exceso de temperatura (rojo, IR cercano).  Secundariamente, viento, granizo, pájaros. 47 b) Protección interior:  Protección térmica, ahorro energético (IR).  Exceso contra el enfriamiento convectivo del aire a través de la cubierta.  Secundariamente, humedad ambiental y condensación. Existen distintos tipos de pantallas, presentando la mayoría una base tejida con hilos sintéticos y láminas de 24

aluminio. La composición, disposición y grosor de los hilos es variable, ofreciendo distintas características. También existen pantallas en las que se tejen directamente las láminas del material reflectante entre sí o con otro tipo de lámina plástica (poliéster, polipropileno, etc.). TÉCNICAS PARA EL AHORRO DE ENERGÍA Otro tipo es adaptando el sistema de las mallas de sombreo tradicionales, sustituyendo la llamada rafia de polipropileno o polietileno por aluminio. Así mismo, las pantallas pueden ser abiertas o ventiladas y cerradas o no ventiladas en lo referente al paso del aire. Las abiertas presentan la ventaja de ser muy útiles en verano al permitir la evacuación del exceso de temperatura y ofrecer propiedades térmicas, reflejando gran parte de la radiación IR durante la noche. Las pantallas cerradas limitan las pérdidas por convección del calor en el aire y reducen el volumen de aire a calentar, con lo que el ahorro de la energía para la calefacción es mayor. TEMA 7. EQUIPAMIENTO 

PANTALLA Ayuda a controlar la cantidad de luz, humedad y temperatura del interior de la instalación que se traduce en una mejora de las condiciones de cultivo y una reducción de los costes energéticos. La pantalla tiene una estructura flexible que una vez recogida ocupa un tamaño mínimo que deja pasar el máximo de luz. Se puede accionar automáticamente mediante un sensor de radiación.

Figura 14. Pantalla removible.



CALEFACTOR DE AIRE Los generadores de aire caliente están especialmente indicados en aquellos casos en los que no existe una demanda de calefacción importante de forma continuada y como defensa ocasional frente a heladas. Con este sistema se trata de obtener una mayor precocidad y productividad del cultivo en fechas frías, con un grado de tecnificación medio. La distribución del aire caliente se realiza mediante impulsores o con mangas. 25

Figura 15. Ejemplos de calefactor en acuicultura. 

CALEFACTOR DE AGUA Son sistemas de calefacción con generación de calor centralizada por medio de gas natural, gasoil, biomasa, calor geotérmico. El agua como elemento transportador de calor circula a través una red de tuberías metálicas o de PVCPolietileno, dependiendo de la temperatura de la fuente de agua caliente, las necesidades de salto térmico y del cultivo.

Figura 16. Sistema de calefacción del agua. 

EXTRACTOR Los ventiladores extractores permiten forzar la ventilación en el invernadero en aquellas situaciones en las que la ventilación natural a través de ventanas de techo y/o perímetro no permite alcanzar la tasa de renovación de aire deseada.

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Figura 17. Extractor parte interna y externa. 

REMOVEDORES Los removedores o recirculadores ayudan a obtener un movimiento de aire adecuado contribuyendo a mantener un clima interior homogéneo, evitando la acumulación de aire caliente en la parte superior del invernadero, reduciendo considerablemente la incidencia de condensación de agua y favoreciendo la transpiración y absorción de CO2 por parte de los cultivos. Se pueden utilizar como apoyo a los extractores o como sistemas de humidificación o aplicación de tratamientos.

Figura 18. Removedor superior. 

COOLING Este sistema de refrigeración por evaporación de agua se compone de extractores y paneles cooling colocados en paredes opuestas del invernadero para crear una zona de presión negativa dentro del invernadero. Esto hace que el aire exterior que atraviesa los paneles húmedos se cargue de moléculas de agua, se enfríe y reduzca así la temperatura interior del invernadero.

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Figura 19. Cooling regulados de temperatura. 

DOBLE CAMARA El sistema de doble cámara consiste en crear una cámara de aire entre dos capas de plástico. La cámara de aire que se mantiene hinchada por medio de unos pequeños ventiladores que insuflan aire a la cámara a través de tubos de PVC y conducciones flexibles. Con esto se crea una cámara que reduce el coeficiente de transmisión de calor hacia el exterior permitiendo un ahorro considerable de energía y control de temperatura. Este sistema se puede utilizar tanto en techos como en el perímetro.

Figura 20. Sistema de doble cámara. 

CONTROL CLIMATICO Los autómatas guiados por la información recogida por los distintos sensores instalados, accionan los diferentes equipamientos para mantener los niveles adecuados de la radiación, temperatura, humedad relativa, nivel de CO2, y así conseguir la mejor respuesta del cultivo influyendo así en su rendimiento, precocidad y calidad.

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Figura 21. Sistema de control completo.

CLIMATIZACIÓN DE INVERNADEROS DURANTE PERÍODOS FRÍOS.

Existen distintos sistemas para calentar y mantener la temperatura en el interior de un invernadero, como son:  Empleo adecuado de los materiales de cubierta.  Hermetismo del invernadero, evitando pérdidas de calor.  Empleo de pantallas térmicas, cuyo uso permite mantener entre 2 y 4º C más en el interior del invernadero, con el consiguiente ahorro de energía. Dichas pantallas están justificadas en el caso de utilización de sistemas de calefacción.  Condensación que evita la pérdida de radiación de longitud de onda larga, aunque tiene el inconveniente del goteo sobre la planta.  Capas dobles de polietileno de 150 galgas o de polipropileno, que se pueden emplear como pantalla térmica, para evitar condensaciones sobre cubierta, con el inconveniente de pérdida de luminosidad en el interior. Se emplea mucho en invernaderos sin calefacción.  Invernaderos más voluminosos que permiten mayor captación de la luz y al mismo tiempo mayor pérdida de calor por conducción. La mayor inercia térmica de volúmenes grandes, permite un mejor control del clima.  Propio follaje de las plantas, ya que almacenan radiación.  Sistemas de calefacción por agua caliente o por aire caliente. CLIMATIZACIÓN DE INVERNADEROS DURANTE PERÍODOS CÁLIDOS Durante la mayor parte del ciclo productivo, la temperatura del invernadero es excesiva tanto para el buen rendimiento del cultivo como para la salud de los trabajadores que realizan en pleno verano las labores culturales. El reducir la temperatura es uno de los mayores problemas de la horticultura protegida en climas cálidos, porque no es fácil refrigerar el invernadero sin invertir cantidades relativamente altas en instalaciones y equipos. Los cuatro factores fundamentales que permiten reducir la temperatura son:

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   

La reducción de la radiación solar que llega al cultivo (blanqueado, sombreado, etc.). La evapotranspiración del cultivo. La ventilación del invernadero. La refrigeración por evaporación de agua (nebulización, "cooling system", etc.).

PARAMETROS A CONSIDERAR EN TODO INVERNADERO El desarrollo de los cultivos, en sus diferentes fases de crecimiento, está condicionado por cuatro factores ambientales o climáticos: temperatura, humedad relativa, luz y CO2. Para que las plantas puedan realizar sus funciones es necesaria la conjunción de estos factores dentro de unos límites mínimos y máximos, fuera de los cuales las plantas cesan su metabolismo, pudiendo llegar a la muerte. TEMPERATURA: Más importante parámetro. Influye en el crecimiento y desarrollo de las plantas. El éxito del desarrollo del cultivo depende del conocimiento de los rangos de temperatura óptimos, mínimos, máximos y los cambios existentes entre el día y la noche. La temperatura en el interior del invernadero, va a estar en función de la radiación solar, comprendida en una banda entre 200 y 4000 mm, la misión principal del invernadero será la de acumular calor durante las épocas invernales. El calentamiento del invernadero se produce cuando el infrarrojo largo, procedente de la radiación que pasa a través del material de cubierta, se transforma en calor. Esta radiación es absorbida por las plantas, los materiales de la estructura y el suelo. Como consecuencia de esta absorción, éstos emiten radiación de longitud más larga que tras pasar por el obstáculo que representa la cubierta, se emite radiación hacia el exterior y hacia el interior, calentando el invernadero. El calor se transmite en el interior del invernadero por irradiación, conducción, infiltración y por convección, tanto calentando como enfriando. La conducción es producida por el movimiento de calor a través de los materiales de cubierta del invernadero. La convección tiene lugar por el movimiento del calor por las plantas, el suelo y la estructura del invernadero. La infiltración se debe al intercambio de calor del interior del invernadero y el aire frío del exterior a través de las juntas de la estructura. La radiación, por el movimiento del calor a través del espacio transparente. HUMEDAD RELATIVA: Cada tipo de cultivo tiene una humedad relativa óptima para que pueda desarrollarse si problemas y en su máxima capacidad. En el caso de las plantas, poca humedad ocasiona deshidratación en la planta, y excesiva causa destrucción del polen y pérdida de la flor de la planta. Durante el día por efecto de la calefacción solar. Al mismo tiempo la humedad relativa puede disminuir con el aumento de la temperatura y en muchos casos puede alcanzar valores muy bajos, especialmente si el invernadero está bien ventilado. El cultivo tiene una influencia clara en la humedad ambiental: El tomate puede evaporar en condiciones óptimas hasta 15 gr de agua por metro cuadrado y minuto, esto es aproximadamente un litro por cada metro cuadrado y hora.

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En relación con la humedad en el invernadero deben destacarse los siguientes puntos: 1. Definición y dependencia de la humedad 2. Influencia de la humedad en el clima del invernadero 3. Control de la humedad

ILUMINACIÓN: Estimula el fotoperiodo. En el caso de las plantas, es determinante en el desempeño de la fotosíntesis: elevada iluminación significa elevado proceso de la fotosíntesis, mientras que una baja iluminación reduce el periodo. Ya se han discutido en detalle las maneras de lograr la máxima trasmisión de luz de los invernaderos localizados en latitudes medias (mayores de 50º). La pendiente del techo, la forma del invernadero y la orientación de la estructura son los factores clave. En el N de Europa a mayor inclinación de la cubierta, mayor trasmisión de radiación. Además, la orientación de E a O aumenta la cantidad de energía colectada en invierno. En la región mediterránea, comprendida entre la latitud del Cairo (30º) y la de Aviñón (45º), el problema no es tan importante como en Bélgica o en Holanda. La luz global recogida por una superficie horizontal el día 15 de diciembre ( solsticio de invierno), cuando el día es claro y la nebulosidad es la promedio, nos conduce a hacer las siguientes observaciones: La insolación potencial de la latitud de Niza es exactamente el doble que la de Bruselas o de la zona O de Holanda. En Argel, Almería y Málaga es tres veces mayor que en Bruselas. En Agadir y el Cairo es más de 4 veces mayor. La trasmisión de luz del invernadero es un factor secundario en relación con otros como: - El grado de suciedad de la cubierta plástica. El polvo puede disminuir la penetración de luz en un 30 a un 50 % y reducir seriamente la fotosíntesis, la naturaleza del plástico y sus cualidades electrostáticas son factores más fundamentales que la forma y la orientación de la estructura. - Las maneras de controlar las pérdidas de calor, especialmente si se utilizan plásticos dobles. El uso de la segunda película instalada de manera permanente o de la pantalla térmica durante las primeras horas de la mañana, pueden llegar a doblar las pérdidas de luz. - El material de la estructura. Al comienzo del cultivo bajo plástico (1.955) e incluso hoy en aquellas regiones en las que se llega a implantar esta técnica, el propio productor hace su invernadero a veces con materiales de segunda mano. La madera produce más sombra que la estructura metálica y todo el conjunto de la estructura puede producir excesivas pérdidas de luz. Los cortavientos hechos con árboles o arbustos, pueden sombrear al invernadero. También merece la pena destacar que el factor de trasmisión de los materiales de cubiertas de invernadero y de las pantallas térmicas sobre el sombreo, es menor para la radiación difusa que para la directa. La diferencia puede ser de 7 al 10 % de acuerdo con las características del material. Además, los valores de radiación registrados bajo cielo cubierto son menores que bajo cielo claro en aproximadamente el mismo porcentaje. Como resultado el factor de trasmisión en tiempo cubierto puede ser el 80 o el 90 % del valor medido en tiempo soleado. Finalmente, como ya se ha mencionado la orientación de las filas o hileras de cultivo, tiene más importancia en cuanto al uso de la luz por las plantas, que la forma y orientación del invernadero.

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Temperatura y renovación de aire: La temperatura del agua disminuye con el aumento del número de renovaciones de aire en invernadero. Esto es debido a la mayor convección y evaporación transferencia de calor desde la superficie del agua del estanque en el mayor número de cambios de aire (Jain 2007). FINALIDAD DEL USO DE INVERNADEROS EN ACUICULTURA    



Permitir el cultivo de especies hidrobiológicas en zonas normalmente no favorables o viables para estas. Crear microclimas específicos que permitan cultivos especializados. Generar condiciones apropiadas para influenciar el desarrollo de una etapa especifica de la especie o mejorar las condiciones en las que se desarrolla. Permitir el control de gran parte del cultivo de la especie. Esto debido a que el hecho de colocar un invernadero significa tener un microclima establecido por el acuicultor. Tiene índole social: permite a personas ejercerse en esta actividad debido a las facilidades que aparecen (los invernaderos tipo planos son relativamente baratos y relativamente fáciles de construir)

ADAPTATIBILIDAD DE LOS INVERNADEROS A LA ACUICULTURA La facilidad de adaptar los invernaderos al cultivo de peces y crustáceos radica en la capacidad de estos de crear microclimas favorables para el cultivo de estas especies. Guardando las distancias, puede verse la similitud entre el cultivo de plantas y el cultivo de especies hidrobiológicas:   

Ambos requieren de un espacio definido y son estáticos (en el caso de los peces confinados a la poza o estanque). Ambos requieren de condiciones específicas de cultivo (los cuales un invernadero bien acondicionado puede darles). En ambos se tiene el control de todo el proceso (recordar que el hecho de colocar un invernadero significa manipular las condiciones ambientales a parámetros deseables).

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TEMA 8. SUELOS La geotermia se encuentra entre las fuentes de energías renovables menos explotadas en nuestro país, situación que generalmente se ha venido justificando por el escaso potencial de desarrollo que, supuestamente, presenta esta forma de aprovechamiento energético. Esta apreciación supone en realidad un error, al confundir la parte con el todo. Cuando se habla de aprovechamiento geotérmico, es necesario diferenciar los diferentes rangos de temperatura (o, más técnicamente, potencial entálpico) de los diferentes yacimientos, que van desde las aplicaciones ya mencionadas de muy alta entalpía, pasando por las de alta y media temperatura –asociadas al termalismo y a los sistemas de calefacción de distrito– y finalmente el aprovechamiento de la geotermia de muy baja temperatura, que requiere de la intervención de bombas de calor. En el rango de temperaturas más bajas, el aprovechamiento geotérmico mediante bomba de calor no requiere de condiciones extraordinarias del terreno, siendo amplía su disponibilidad como fuente de energía renovable y sostenible para un sinfín de aplicaciones térmicas. La energía geotérmica es también una fuente para calentar los invernaderos, los suelos y el agua para el cultivo de peces, añade el informe. La FAO indica que los países en desarrollo que pueden sacar mejor provecho de esa fuente son aquellos que se encuentran ubicados en el llamado Anillo de Fuego a lo largo del pacífico, entre ellos México y varios en la costa del Pacífico en América del Sur. La investigación sugiere que el uso de la calefacción geotérmica para invernaderos disminuye las infecciones de hongos y reduce los costos de combustible hasta en un 80%, lo que supone un ahorro importante para los presupuestos de explotación. Lo mismo ocurre con Etiopía y Kenia en Valle del Rift de África, y países en transición en Europa del Este, incluyendo Rumania y Macedonia. «Es una fuente de energía renovable, limpia y de bajo costo una vez realizada la inversión inicial para aprovecharla», asegura Carlos da Silva, economista en la División de Infraestructuras Rurales y Agroindustrias de la FAO. Un proyecto financiado por el gobierno de Argelia apoya la construcción de peces que utilizan agua caliente de pozos de perforación para calentar estanques de tilapia. Las tres granjas construidas hasta ahora producen un promedio de 1.700 toneladas de tilapia al año. Además, el clima de Argentina se caracteriza por su diversidad, causada por su amplitud longitudinal y latitudinal, como así también por el enorme desarrollo altitudinal en su sector occidental. En general, el clima argentino predominante es el templado, aunque se extiende a un clima semitropical en el norte y un subpolar en el extremo sur de la Patagonia. Estas características que se acentúan en las estaciones del año, generalmente son poco favorables para la acuicultura. Entre los 22 países que utilizan la energía geotérmica para la acuicultura se hallan China, Israel y los Estados Unidos. En California, por ejemplo, 15 granjas de peces producen anualmente unos 10 millones de libras de tilapia, róbalo rayado y el pez gato usando el

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agua caliente del subsuelo. Por lo tanto, el uso de la energía geotérmica en nuestro país se presenta como un principio de solución para muchos emprendimientos acuícolas. La energía geotérmica de baja temperatura tiene múltiples usos, siendo uno de ellos en agricultura, y una aplicación agrícola de fluidos geotermales es el uso en la climatización de invernaderos. Bien utilizando las aguas termales que surgen de las profundidades terrestres, bien utilizando el calor terrestre a través de sondeos profundos donde introducimos una tubería con un fluido caloportador, el uso de energía geotérmica es un hecho y puede suponer una fuente de ahorro y diversificación energética para la climatización de invernaderos en nuestras latitudes, donde como ya hemos visto es necesario calefactar los invernaderos en los meses más fríos. La existencia de un foco caliente nos va a permitir utilizar esta energía en otras aplicaciones, como la producción de frío a través del uso de una máquina de absorción (frío que podemos utilizar para refrigerar el invernadero en las épocas de mayor temperatura). La aplicación de esta energía invernadero se realiza utilizando los sistemas habituales de climatización de invernaderos: a través de circulación forzada de aire, mediante tuberías de circulación de agua caliente bien dentro o sobre el suelo, radiadores, etc. La energía geotérmica, en función de la localización geográfica, podría llegar a ser la única fuente de energía necesaria para la climatización del invernadero. No obstante, si no fuera suficiente, podemos combinarla con las fuentes auxiliares tradicionales (electricidad, derivados del petróleo, gas natural) u otras energías renovables (solar térmica, biomasa).

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FIGURA 22. Para el ahorro y la eficiencia energética en los invernaderos.

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TEMA 9. AGUA: CONCEPTOS GENERALES Y CALIDAD Físicos 1.

Temperatura

Se debe partir de que los peces no tienen capacidad propia de regulación de su temperatura corporal y ésta depende del medio acuático en que viven. La temperatura rige algunos parámetros físicos, químicos y biológicos, tales como la evaporación y la solubilidad de los gases. Dentro de los biológicos están los procesos metabólicos como la respiración, nutrición, actividad de las bacterias en la descomposición de la materia orgánica, etc. de ahí la necesidad de conocer y evaluar los cambios de temperatura del agua. Welch (1952) advierte los grupos de factores que afectan la temperatura del agua: Aumenta la temperatura del agua Reduce la temperatura del agua      

Radiación solar Radiación devuelta Calor atmosférico Conducción de calor a la atmósfera Condensación de vapor de agua Conducción de calor al fondo Calor de reacciones químicas Calor de fricción producido por movimiento de las partículas del agua Conducción de calor del fondo

La principal fuente de energía calórica en el estanque es el sol, ésta es absorbida por el agua y se convierte en calor, por consiguiente, cualquier factor que influya sobre la penetración de los rayos solares (Ej. Materia en suspensión) afectará el calentamiento del agua, lo cual causará diferencias térmicas entre los estanques en un mismo sitio y a su vez afectará la composición del plancton, la distribución de los organismos en la columna de agua y la productividad del estanque. En estanques poco profundos no se presentan diferencias marcadas de temperatura en la columna de agua, debido a que la brisa puede mezclar el agua y distribuir la temperatura absorbida. En cambio, en los grandes lagos existe una gran diferencia entre la temperatura superficial del agua y la profunda. La temperatura influye sobre la biología de los peces e invertebrados, condicionando los siguientes procesos:    

La maduración gonadal; El tiempo de incubación de las ovas; El desarrollo larval; La actividad metabólica; y, el ritmo de crecimiento de las larvas, alevinos y adultos.

· Por lo general las reacciones químicas y biológicas se duplican cada vez que hay un aumento de 10ºC en la temperatura del agua, por lo tanto, un organismo acuático consume el doble de oxígeno a 30ºC que a 20ºC. 36

Por esto deben considerarse las siguientes situaciones:     

 

2.

El aumento de temperatura disminuye la concentración de oxígeno. Temperaturas altas y P.H básico, favorecen que el amoníaco se encuentre en su forma tóxica. El consumo de oxígeno causado por la descomposición de la materia orgánica, se incrementa en la medida que aumenta la temperatura. A mayor temperatura los fertilizantes se disuelven más rápido y los herbicidas son más efectivos. Las diferentes especies de peces tienen sus rangos óptimos de temperatura (Truchas: menores a 18ºC; Carpa: 18-24ºC; Mojarra, Cachama, Camarón de agua dulce y Bagre: más de 25ºC.) Los peces presentan poca tolerancia a los cambios bruscos de · temperatura. Cuando los organismos no están en su rango óptimo de temperatura, no rinden productivamente porque disminuyen drásticamente el consumo de alimento.

Salinidad

En aguas continentales la salinidad corresponde a la concentración de todos los iones disueltos en el agua, especialmente el contenido de cloruros. Debe considerarse lo siguiente:     

La presión osmótica del agua se incrementa proporcionalmente con la salinidad. A medida que aumenta la concentración de iones, aumenta la conductividad. El agua de las áreas de alta precipitación, donde los suelos son lavados constantemente, tiene una baja salinidad (150 a 250 mg/l). En zonas de poca lluvia donde la evaporación es mayor que la precipitación, la salinidad del agua está en un rango de 500 a 2500 mg/l. El agua de pozos profundos tiene valores altos de salinidad que generalmente está dada por la concentración de iones sulfato.

ESPECIE SALINIDAD       

Ctenopharyngodon idella (Carpa herbívora) 12000 Cyprinus carpio (carpa común) 9000 Hypophtalmichtys molitrix (Carpa plateada) 8000 Ictalurus punctatus (Bagre de canal) 11000 Oreochromis niloticus (Mojarra plateada) 24000 Oreochromis mossambicus 30000 Mugílidos (lisa, lebranche) 14500

Existe una gran diferencia de concentración total de sales disueltas como también de sus proporciones. Sin embargo, la gran mayoría está integrada por los siguientes iones: calcio, magnesio, sodio, potasio, carbonatos y bicarbonatos, sulfatos y cloruros.

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3.

Luz

Sin lugar a dudas el sol juega un papel determinante en el proceso fotosintético desarrollado por los vegetales dentro del agua. Sin embargo, una muy alta intensidad lumínica (80 kiloluz) presenta una marcada disminución de la actividad fotosintética, debido a que la radiación ultravioleta afecta los cloroplastos. De igual manera, la disminución en la intensidad lumínica, afecta notablemente dicha actividad. 4.

Evaporación

La evaporación del agua consiste en el cambio de su fase líquida a vapor, por la acción del calor (sol). Esta, aumenta la concentración de sales y actúa como regulador de la temperatura. El viento ejerce un papel importante al causar turbulencia, aumentando de esta manera el área de evaporación y reduciendo la humedad relativa sobre la superficie del agua. A mayor concentración de sales, menor evaporación. El agua de mar se evapora menos que el agua dulce (2 a 3% veces). 5.

Turbidez

Está dada por el material en suspensión en el agua, bien sea mineral u orgánico. El grado de turbidez varía de acuerdo a la naturaleza, tamaño y cantidad de partículas sus pendidas. La turbidez originada por el plancton es una condición necesaria en acuicultura. Entre más plancton, mayor turbidez. Este parámetro se mide mediante el Disco Secchi, estructura de 30 cm de diámetro que pose cuadrantes pintados alternadamente en blanco y negro, amarrado a una cuerda calibrada y tiene un peso en el lado opuesto, para que se pueda hundir fácilmente en el agua sin perder la horizontalidad. La turbidez causada por partículas de arcilla en suspensión que actúa como filtro de los rayos solares afecta la productividad primaria del estanque y por consiguiente la actividad fotosintética del fitoplancton y su producción de oxígeno. La turbidez limita la habilidad de los peces para capturar el alimento y por consiguiente éste irá al fondo del estanque incrementando la cantidad de materia orgánica en descomposición lo que va en detrimento del oxígeno disuelto. 6.

Color

Está dado por la interacción entre la incidencia de la luz y las partículas suspendidas en el agua. Las aguas incoloras en días soleados toman tonalidades azulosas. La mayoría de los florecimientos de fitoplancton tienden a dar una coloración verdosa. Aguas con altos contenidos de hierro tienden a ser rojizas. El color más común del agua está dado por el material vegetal en descomposición, el cual produce un color café claro muy característico del alto contenido de humus.

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Además, estas aguas por lo general son ácidas. El color en sí no afecta a los peces, pero restringe la penetración de los rayos solares y disminuye de esta manera la productividad primaria del estanque, centrada en el proceso fotosintético. Parámetros químicos 1.

Oxígeno Disuelto

Corresponde al parámetro más importante en la calidad del agua. Si hay déficit se afecta el crecimiento y la conversión alimenticia de los peces y demás organismos acuáticos. Deben considerarse los siguientes aspectos: o o o o

o

o o o o o o o o o o

El oxígeno es disuelto en el agua por difusión desde la atmósfera (por vientos o medios artificiales) y por la fotosíntesis. El oxígeno es consumido del agua por la respiración de los organismos lo cual es esencialmente lo inverso al proceso fotosintético. Durante el día con la fotosíntesis se produce oxígeno que es removido del agua por la demanda respiratoria de los animales y de las plantas. En la noche, tanto plantas como animales continúan respirando sin que haya nuevos aportes de oxígeno al agua; de ahí los críticos niveles de oxígeno en los estanques en las horas de la madrugada, cuando no se dispone de una entrada de agua fresca que corrija tal situación. El oxígeno también se remueve del agua como un resultado de ciertas reacciones químicas inorgánicas, lo que se conoce como demanda química de oxígeno (DQO). La saturación de oxígeno disuelto depende de la temperatura, la salinidad y de la altitud. La concentración de oxígeno en un estanque puede variar de acuerdo con las siguientes características: Iluminación solar; sin esta no es posible la fotosíntesis y por consiguiente la producción de oxígeno. A mayor temperatura del agua más rápido el proceso de degradación de la materia orgánica y por consiguiente mayor consumo de oxígeno. Cantidad de fitoplancton que libera oxígeno durante el día y lo consume por las noches. Cantidad de zooplancton y otros organismos que consumen oxígeno durante el día y la noche. La materia orgánica y las poblaciones bacterianas que consumen grandes cantidades de oxígeno entre la capa superficial y la columna de agua. La producción de oxígeno en los días nublados es menor que la de días despejados. El viento, que al crear olas y turbulencia en el agua, permite intercambio de oxígeno entre la capa superficial y la columna de agua. Las fluctuaciones regulares de oxígeno disuelto en un estanque durante un día, son las siguientes:

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o

o

o

2.

Los niveles más bajos de oxígeno se darán en las primeras horas de la madrugada y la mañana e irán incrementándose a medida que es mayor la intensidad solar. Los niveles máximos de oxígeno se darán en las primeras horas de la tarde y con el ocaso van disminuyendo gradualmente con la intensidad de luz. Es común observar en los estanques densos florecimientos de plancton como una nata de algas en la superficie, que al morir repentinamente en su proceso de descomposición, se consumen gran cantidad de oxígeno. Por esto debe tenerse la precaución de remover del estanque todo tipo de materia orgánica en descomposición, para no comprometer la disponibilidad de oxígeno disuelto.

Potencial de Hidrógeno (p.H)

El valor del p.H está dado por la concentración del ión hidrógeno e indica si el agua es ácida o básica y se expresa en una escala que varía entre 0 y 14. Si el valor es de 7 hablamos de un p.H neutro. Los cambios de p.H dentro de un mismo cuerpo de agua están relacionados con la concentración de dióxido de carbono, el cual es fuertemente ácido. Los organismos vegetales demandan dióxido de carbono durante la fotosíntesis, de tal forma que este proceso determina en parte la fluctuación de p.H y es así como se eleva durante el día y disminuye en la noche. La estabilidad del p.H viene dada por la llamada reserva alcalina o sistema de equilibrio (tampón) que corresponde a la concentración de carbonato o bicarbonato. Los extremos letales de p.H para la población de peces en condiciones de cultivo, están por debajo de 4 y por encima de 11. Además, cambios bruscos de p.H pueden causar la muerte. Las aguas ácidas irritan las branquias de los peces, las cuales tienden a cubrirse de moco llegando en algunos casos a la destrucción histológica del epitelio. La sobresaturación de dióxido de carbono acidifica aún más el agua causando alteraciones de la osmorregulación y acidificando la sangre. Cachafeiro (1984) señala la peligrosidad de las aguas ácidas ricas en hierro, al producirse un precipitado de hidróxido férrico en las branquias de los peces, tornándose estas de un color marrón oscuro y causando la muerte de los peces por asfixia. P.H alcalinos pueden ocasionar lesiones de córnea y cristalino causando ceguera y también necrosis de las aletas dorsal y caudal en truchas (Eicher, 1947). El amoníaco en p.H ácido se transforma en ión amonio, forma ionizada no tóxica, pero en p.H básico se torna altamente tóxico. 3.

Dióxido de carbono

El CO2 es esencial para la fotosíntesis e influye grandemente sobre el p.H del agua. Pude llegar a ser tóxico causando problemas de equilibrio en los peces, seguido de

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adormecimiento y disminución de la frecuencia respiratoria; además los peces no permanecen en la superficie. La concentración de CO2 en el agua está determinada por: · La respiración de los organismos acuáticos; la fotosíntesis; y, descomposición de la materia orgánica. · Durante el día, a través del proceso de fotosíntesis, hay consumo de CO2 y a su vez hay producción del mismo producto de la respiración de los organismos animales. En los estanques ricos en fitoplancton, el consumo de CO2 puede ser tan alto que puede llegar a cero. Durante la noche cesa la fotosíntesis, no se consume más CO2, pero continúa la respiración, y por consiguiente la liberación de CO2 al agua de modo que vuelve a subir su concentración, alcanzando el mínimo en las primeras horas de la tarde y el máximo en la noche. El CO2 al mezclarse con el agua produce ácido carbónico.

4.

Alcalinidad total y Dureza total

La alcalinidad corresponde a la concentración total de bases en el agua expresada como mg/l de carbonato de calcio equivalente y está representado por iones de carbonato y bicarbonato. La capacidad amortiguadora del p.H en el agua está dada por estos iones. La dureza total se define como la concentración de iones, básicamente Calcio (Ca) y Magnesio (Mg) y se expresa en mg/l de carbonato de calcio equivalente. Otros iones divalentes contribuyen a la dureza, pero son menos importantes. Dureza ( mg/l ) Clasificación    

0 – 75 Blanda 75 – 150 Moderadamente dura 150 – 300 Dura Mayor a 300 Muy dura

Los mejores niveles de alcalinidad total y dureza total para acuicultura están entre 20 y 300 mg/l. Si los valores de estos dos parámetros son bajos se pueden corregir mediante encalamiento de los estanques. 5.

Compuestos nitrogenados

Estos se originan en los estanques como producto del metabolismo de los organismos bajo cultivo y son liberados durante la descomposición que hacen las bacterias sobre la materia orgánica animal y vegetal. Este proceso se debe a la acción de bacterias aeróbicas, como Nitrosomonas, responsables del paso de amoníaco a nitritos, y la bacteria Nitrobacter es la responsable del paso de nitrito a nitrato. La desnitrificación de nitratos a nitrógeno y salir del agua como un gas disuelto, pude llevarse a cabo por una variedad de bacterias como Pseudomonas, Achrobacter, Bacillus, Micrococcus y Corynebacterium.

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Si se sospecha de intoxicación por nitritos, se recomienda sacrificar un animal y observar su sangre y si su coloración es achocolatada, es debido a la formación de metahemoglobina. Además, los peces mueren con la boca abierta y los opérculos cerrados. El aumento del p.H y de la temperatura incrementa el porcentaje de amoníaco no ionizado y por consiguiente su toxicidad. La presentación del amoníaco en el agua se da bajo dos formas: Amoníaco no ionizado (NH3) que es tóxico; y, el ión amonio (NH4) que no es tóxico, a menos que la concentración sea demasiado alta. Controles, mediciones y equipos: Instrumentos que ayudan a la medición de los parámetros El pH-metro es un sensor utilizado en el método electroquímico para medir el pH de una disolución. La determinación de pH consiste en medir el potencial que se desarrolla a través de una fina membrana de vidrio que separa dos soluciones con diferente concentración de protones. En consecuencia, se conoce muy bien la sensibilidad y la selectividad de las membranas de vidrio durante el pH. Una celda para la medida de pH consiste en un par de electrodos, uno de calomel (mercurio, cloruro de mercurio) y otro de vidrio, sumergidos en la disolución de la que queremos medir el pH. La varita de soporte del electrodo es de vidrio común y no es conductor, mientras que el bulbo sensible, que es el extremo sensible del electrodo, está formado por un vidrio polarizable (vidrio sensible de pH). Se llena el bulbo con la solución de ácido clorhídrico 0.1M saturado con cloruro de plata. El voltaje en el interior del bulbo es constante, porque se mantiene su pH constante (pH 7) de manera que la diferencia de potencial solo depende del pH del medio externo. El alambre que se sumerge al interior (normalmente Ag/AgCl) permite conducir este potencial hasta un amplificador. Por lo general en la actualidad se pueden conseguir pHmetros que también cuantifican la cantidad de oxígeno disuelto. Análisis volumétrico de compuestos químicos Hay una serie interminable de kits de test para medir desde los niveles de amoníaco hasta los niveles de fosfatos. ¿Realmente hace falta comprarlos todos? La respuesta rápida es no. Es bastante posible que usted tenga un tanque sano sin nunca haber comprado un simple kit de test. Sin embargo, los kits de test son muy útiles para eliminar el juego de adivinanzas cuando algo va mal (pe, un pez que está estresado o muere). A continuación, vamos a describir que kits de test son más útiles y bajo qué condiciones son útiles. Kit de test para amoníaco Compre une. Los kits de test para amoníaco son baratos ($5-10) y le indicará si su tanque tiene lo niveles de amoníaco elevados. Esto es útil en dos circunstancias. Primero, 42

durante la fase de ciclado del tanque, medidas regulares del amoníaco le indicarán cuando la primera fase del ciclo de nitrógeno ha finalizado. Segundo, si tiene muertes de peces inexplicables, medir el amoníaco le verificará si su filtro biológico esta (o no) funcionando correctamente. Note que incluso en un tanque establecido, el filtro biológico puede fallar. Causas comunes son: No limpiar regularmente el filtro (el agua no puede pasar a través de un filtro atascado, donde residen las bacterias nitrificantes), medicamentos añadidos de modo ingenuo (antibióticos matan tanto bacterias nitrificantes (oops) como las patógenas), tener un filtro demasiado pequeño para la carga de peces, etc. Esté advertido: si sus peces mueren y a continuación consulta la red (o la tienda de peces), la primera pregunta será "¿Cómo tiene los niveles de amoníaco (y nitritos)?". Los niveles de amoníaco se miden en ppm. A concentraciones tan bajas como 0.2 - 0.5 ppm (para algunos peces), el amoníaco causa una muerte rápida. Incluso a niveles por encima de 0.01 - 0.02 ppm, los peces estarán estresados. Los kits de test normales no miden niveles tan bajos. Por ello, los kits de test no deberían NUNCA detectar amoníaco en un tanque establecido. Si su kit detecta ALGO de amoníaco, los niveles son demasiado altos y están estresando los peces. Tome medidas inmediatamente cambiando parte del agua e identificando la causa del problema. Advertencia: "Amquel" y otros productos "neutralizantes del amoníaco" similares son incompatibles con la mayoría de kits de test. Agua tratada con "Amquel" dará falsos positivos para el amoníaco, incluso si no hay amoníaco. Los kits de test que usan el método de Nessler se sabe que dan lecturas falsas bajo estas condiciones. Kit de test para Nitritos Usted puede querer comprar uno; los kits de nitritos son baratos ($5 - 10) y son útiles en las mismas condiciones que son útiles los tests de amoníaco. La única situación en la que un kit de nitrito da una información y el kit de amoníaco no puede es durante la finalización de la segunda fase del ciclo de nitrógeno. Como en el caso del amoníaco, si su test detecta nitritos, su filtro biológico no trabaja bien. Una vez que un tanque está ciclado, los kits de nitritos son bastante inútiles. (Si el bio filtro en un tanque establecido no funciona, tanto el amoníaco como los nitritos estarán elevados). Los nitritos son en un orden de magnitud menos tóxicos que el amoníaco. Por ello, se suele decir sobre el ciclado del tanque que: "si sus peces sobreviven el pico de amoníaco, seguramente también sobrevivirán el pico de nitritos y el resto del proceso de ciclado". Sin embargo, a niveles por encima de 0.5 ppm, los peces se estresan. A 10 - 20 ppm, la concentración pasa a ser letal. Kit de test para Nitratos Los niveles de nitratos aumentan a lo largo del tiempo en un tanque establecido como resultado final del ciclo de nitrógeno. (La única excepción de esta regla son los tanque muy plantado y alguno tanque de arrecife, los cuales PUEDEN ser capaces de consumir el nitrógeno más deprisa que su velocidad de producción). Dado que los nitratos son 43

tóxicos a altas concentraciones, hay que eliminarlos periódicamente (pe., por medio de cambios parciales de agua regulares). Tener un kit de test para nitratos le ayuda a determinar si sus cambios de agua están o no eliminando lo suficientemente deprisa los nitratos. Los nitratos empiezan a ser tóxicos para los peces (y plantas) a niveles de 50 - 300 ppm, dependiendo de la especie del pez. Para la reproducción, sin embargo, niveles mucho más bajos llegan a ser tóxicos. Nota: un kit de test de nitratos tiene un valor limitado en determinar si el ciclo de nitrógeno se ha completado. la mayoría de kits de test de nitratos realmente primero convierten los nitratos en nitritos, y después miden la concentración de nitritos. Esto es, realmente miden la concentración combinada de nitrito y nitrato. En un tanque establecido, los niveles de nitrito son esencialmente cero, y los kits miden bien los niveles de nitratos. Mientras un tanque se está ciclando, sin embargo, un kit de nitratos no puede decirle cuanto de la medida (si alguna) procede de los nitratos más que de los nitritos. Kit de test para pH Compre uno; es kit son muy baratos, por lo que no hay excusa para no tener uno. Usted querrá saber el pH de su agua de grifo para que pueda elegir los peces que mejor se adapten a las condiciones de su agua. Además, querrá controlar periódicamente el pH de su tanque para asegurarse de que permanece estable y que no sube ni baje de forma significativa a lo largo del tiempo. En algunos casos, la decoración del tanque (pe, las raíces de madera) o la grava (pe, a base de coral, conchas o caliza) pueden cambiar el pH de su tanque. Por ejemplo, el tanque puede disolver lentamente iones, aumentando el GH y el KH (y el pH). Con las raíces, no es raro que la madera libere taninos que disminuyen el pH. Kit para la dureza general (GH) Usted puede querer comprar uno, pero tenerlo no es crítico. Usted no necesita saber el nivel de dureza exacto. Saber si su agua es "blanda", "muy blanda", etc. es suficiente. Su tienda de peces local quizás le puede dar esta información. Como alternativa, puede obtener esta información de la compañía de aguas. Kit para dureza carbónica (KH) Este kit no es crítico que lo tenga. Monitorizando regularmente el pH, puede saber si su KH es "lo suficientemente alto". Esto es, su KH debería ser lo suficientemente alto para mantener estable su pH a lo largo del tiempo. Si tiene problemas para mantener estable el pH, puede que quiera aumentar la capacidad tampón de su tanque También es muy recomendable si usted quiere modificar el pH de su agua, y es una herramienta diagnóstica muy útil si experimenta problemas de inestabilidad del pH. Hay dos tipos de forma de mantener instalaciones La forma manual o tradicional y la forma automatizada. Plantearemos un enfoque relacionado a la forma automatizada. Ventajas 44

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La automatización de un proceso frente al control manual del mismo proceso, brinda ciertas ventajas y beneficios de orden económico, social, y tecnológico, pudiéndose resaltar las siguientes: Se asegura una mejora en la calidad del trabajo del operador y en el desarrollo del proceso, esta dependerá de la eficiencia del sistema implementado. Se obtiene una reducción de costos, puesto que se racionaliza el trabajo, se reduce el tiempo y dinero dedicado al mantenimiento. Existe una reducción en los tiempos de procesamiento de información. Flexibilidad para adaptarse a nuevos productos y disminución de la contaminación y daño ambiental. Racionalización y uso eficiente de la energía y la materia prima. Aumento en la seguridad de las instalaciones y la protección a los trabajadores

Desventajas   

Gran capital Decremento severo en la flexibilidad Incremento en la dependencia del mantenimiento y reparación.

Figura 23. Esquema de sistemas de recirculación utilizados en invernadero automatizado

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Tema 10: APLIACIONES ¿Por qué utilizar invernaderos para Acuicultura? Ejemplos y aplicación para peces y crustáceos El propósito de un criadero e invernadero es proveer de herramientas tecnológicas y ambientes controlados para el cultivo de tilapia, camarones, vegetales y otros organismos marinos y dulciacuícolas; considerando siempre la calidad, valor nutricional e inocuidad en todos los procesos que conlleve el cultivo de estos organismos haciendo de la acuacultura una empresa rentable con la recuperación de la inversión en pocos años, produciendo alimento con los estándares más elevados. La acuicultura en invernadero se usa especialmente en las fases de cría de larvas o alevines de peces, los resultados comparados con los especímenes del medio natural evidencian mayor eficiencia de sobrevivencia y ganancia de pesos en dichas fases. Por tal motivo se demuestra que la utilización de invernaderos con el propósito de la acuicultura está bien fundamentada (Penaeus vannamei o Litopenaeus vannamei). El grafico demuestra que el proceso de reproducción se realiza en tanques dispuestos en invernaderos y los procesos de engorde en posas.

Figura 18. Proceso de producción dispuesto en invernaderos y los procesos de engorde. 46

En algunos casos donde no se desarrolla conocimiento o avance tecnológico sobre el proceso de reproducción, se capturan las especies de interés comercial para hacerlas crecer (engordar) habiendose obtenidos resultados más que buenos en los procesos, un ejemplo de esto es el Halibut es uno de los peces planos en el género Hippoglossus de la familia de los lenguados son recolectados de su medio.

Figura 19. Indice de crecimiento para el Hlibut.

Caso en que la acuicultura de invernadero obtuvo beneficio (Ecuador) La acuicultura comenzó a desarrollarse en los años setenta como alternativa a la pesca, ante el agotamiento de las reservas pesqueras por la sobreexplotación de los océanos y mares. Un caso destacado de acuicultura en piscinas o estanques es la cría de camarón (langostino). De las veinte empresas más grandes de Ecuador, diez eran camaroneras. Sus exportaciones iban dirigidas sobre todo a EEUU (60%) y a la Unión Europea (27%). Las apariciones de enfermedades víricas esquilmaron las producciones camaroneras en Ecuador durante los últimos años y estuvieron a punto de acabar con esta industria, que está empezando a recuperarse del colapso que sufrió por la introducción en el país del virus de la Mancha Blanca en 1999, que asoló la producción del año 2000 por la importación de larvas infectadas de otros países. Los ingresos por este negocio disminuyeron hasta un 70%. El modelo productivo de la industria camaronera ecuatoriana está basado en el monocultivo extensivo de baja tecnología del langostino blanco del Pacífico (Penaeus vannamei o Litopenaeus vannamei). La Mancha Blanca es un virus que ataca al camarón en su edad más joven. Un cultivo infectado tiene una mortalidad muy alta (80-90%) y hasta ahora no se conocen métodos químicos o farmacéuticos eficaces para luchar contra él. El mejor resultado y el más económico se ha obtenido con el incremento de la temperatura del agua de unos 22 °C a unos 29-32 °C mediante la cubierta de las piscinas de cultivo con filmes plásticos a modo de invernadero. Las estructuras son similares a las de los invernaderos para cultivos de flores, frecuentes en Ecuador, con estructura de madera, con capillas a dos aguas, si bien su altura es bastante menor. 47

Algunos estudios realizados recientemente demuestran la rentabilidad del cultivo de camarones en invernaderos y que la inversión de estructura y filme plástico se puede amortizar en un solo ciclo. El cultivo de camarones en invernadero comenzó a estudiarse en Ecuador el año 2000 y desde entonces las camaroneras cubiertas con plástico han crecido hasta las 400 hectáreas.

Figura 20. Vista general de invernaderos para el cultivo de camarón en las instalaciones del Cenaim, en Guayaquil (Ecuador). La acuicultura española es una de las tantas que está usando invernaderos en aplicaciones muy específicas, especialmente en las fases de cría de larvas o alevines de peces (dorada, lubina), los resultados comparados con los especímenes del medio natural evidencian mayor eficiencia de sobrevivencia y ganancia de pesos en dichas fases. También se existen cultivos comerciales de algas para aplicaciones medicinales, de cosmética o como alimento para la acuicultura animal en invernaderos con resultados favorables. Por tal motivo se demuestra que la utilización de invernaderos con el propósito de la acuicultura está bien fundamentada.

Casos específicos de uso de invernaderos aplicados a la acuicultura. 

Producción De Lenguado

Existen nuevas instalaciones destinadas a la cría y engorde de lenguado (Solea senegalensis) ubicadas en el polígono industrial de Tres Caminos, en la localidad de Puerto Real, Cádiz. Estas instalaciones de recirculación cuentan con capacidad para producir 60 toneladas métricas de lenguado. El tamaño de los peces, una vez se finalice la fase de engorde, que transcurrirá en un plazo de 12 a 14 meses, será de 400 a 500 gramos por unidad. El pre-engorde de Lenguados se realiza también en recirculación. Con esta instalación se consigue hacer todo el ciclo de cultivo de la especie, y se confirma la apuesta decidida por el lenguado.

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Figura 24. Víctor Fernández Pasquier Experto en cultivo de lenguados (esta entrevista fue hecha 16.05.2012) fundamenta el uso de invernaderos. Desde hace más de 20 años, con el auge de la producción piscícola en el arco Sur Atlántico español, el lenguado (Solea senegalensis) ha sido una especie deseada por las empresas. No obstante, su producción industrial se ha resistido a los grandes volúmenes Como ya comentamos, los esteros fueron el primer sistema de cultivo de lenguado, pero el desarrollo se ha hecho realmente en cultivo intensivo tanto en circuito abierto como en recirculación (en invernadero). La experiencia ha venido demostrando que sistemas de recirculación poco sofisticados pero muy bien diseñados son una de las formas adecuadas de cultivar lenguado de forma industrial. En los últimos años hemos conseguido, en instalaciones no específicas para lenguado, índices de supervivencia superiores al 90 por ciento durante toda la fase de engorde y periodos de engorde menores que para dorada y lubina para comercializar con tallas finales de 400 gramos. La recirculación aporta una estabilidad de la calidad de agua necesaria para el cultivo de lenguado que ayuda a que los peces crezcan con buena salud. Pero ello no quita que se deban descartar otros sistemas como el circuito abierto con agua marina filtrada de temperatura estable. Incluso el cultivo en estanques de tierra bien acondicionados y con adecuado manejo. El que pareciera inviable el cultivo en esteros procede de unos métodos de cultivo que se usaron hace veinte años con mucho menos conocimiento de la especie, con peores alevines, con peores piensos, etc. Creo que con métodos actuales puede ser 49

perfectamente viable cultivar lenguado en instalaciones en tierra apropiadas tanto en monocultivo como en policultivos. Al final todo es cuestión de un equilibrio entre costes de producción y precio de venta de productos diferentes. No tengo dudas de que existe un hueco de mercado para pescado cultivado en condiciones de baja densidad y de gran calidad. Sin embargo, se obtiene mejores resultados trabajándolos con invernaderos.

Figura 21. Cultivo de Lenguado.

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Producción en invernadero Penaeus vannamei

Los sistemas de incubadoras varían desde los altamente especializados hasta los pequeños, no sofisticados, casi siempre tierra adentro, desde patios traseros hasta instalaciones sofisticadas e instalaciones con controles ambientales y coordinados con unidades para maduración. Los nauplios se colocan en tanques planos, preferiblemente en forma de 'V' o 'U' con un volumen de 4 a 100 m³, construidos con concreto, fibra de vidrio o recubiertos con membranas de materiales plásticos. Las larvas se crían, o bien hasta PL10–12 en un solo tanque para la cría larvaria, o se cosechan hasta PL4–5 y se transfieren a tanques de flujo rápido con fondo plano y se crían hasta PL10–30. Las tasas de supervivencia de PL10–12 en promedio deben ser superiores al 60 por ciento. El agua se intercambia regularmente (entre el 10 y el 100 por ciento diariamente) para mantener buenas condiciones ambientales. La alimentación normalmente consiste de organismos vivos (microalgas y Artemia), complementada con microcápsulas de alimentos preparados secos o líquidos. El período de crecimiento hasta PL 12 es de aproximadamente 21 días. Se brindan los cuidados necesarios para reducir la contaminación bacteriana/patógena de las instalaciones larvarias, mediante el empleo de una combinación periódica de secado y desinfección, sedimentación del agua de entrada, filtración y/o clorinación, desinfección de los nauplios, recambio de agua y el uso de antibióticos o (preferiblemente) probióticos. (FAO)

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Figura 25. Invernadero Penaeus vannamei.

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Invernaderos para moluscos y algas

Fundación Chinquihue cuenta con un centro productor de semillas de juveniles (semillas y plántulas) de una gran variedad de recursos hidrobiológicos. Este Hatchery está conformado por dos laboratorios uno orientado a moluscos y equinodermos (300 m2 de laboratorio y 315 m2 de invernadero techado) y el otro orientado a macroalgas (150 m2). Ambos están dotados de equipos e infraestructura básica como un sistema de aducción de agua de mar (bombas, filtros y cañerías de alimentación), sistema de aireación (blower, root y cañerías de difusión), calefacción (calderas para ambiente y agua) y salas termo aisladas (reproductores, larvas, plántulas y microalgas).

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Figura 23. Centro productor de semillas de juveniles (semillas y plántulas) de una gran variedad de recursos hidrobiológicos. Otro ejemplo: 

MOLUSCOS

La crianza de moluscos en invernadero se realiza en los periodos de larva hasta la obtención de semilla. Del huevo se obtiene una larva que durante sus primeros días tiene una actividad natatoria y, al cabo de 15-18 días, sufre una metamorfosis y busca un sustrato donde asentarse. En este momento su morfología ya es similar a la de un adulto, pero apenas tiene 500 micras de tamaño. Se mantiene en este ambiente a la etapa de larva véliger (día 1) y larva pedivéliger (día 10 - 15). Un invernadero puede tener los ambientes: Sala de incubación-eclosión y primera edad y sala de segunda fase de cría. (Pero pueden ocupar la misma sala con una separación). Este sistema permite tener grandes poblaciones en espacios reducidos. El ambiente de estos locales deberá tener un control de temperatura que por decir para el caso de la almeja es de 25ºC, y humedad del 90% con 12 o más horas luz. El invernadero puede incluir un sistema de producción en continuo de fitoplancton que garantice un suministro estable y de calidad de este para los moluscos. Para este caso en particular de invernadero para la obtención de semilla de almeja, se construyó un invernadero de tipo túnel para que las condiciones de temperatura sean mejor manejadas.

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Figura 24. La crianza de moluscos en invernadero.

III.

CONCLUSIONES

La acuicultura en invernaderos es un tipo de cultivo de peces, este es económico y demanda tiempo del personal. La adaptación de los invernaderos a la acuicultura se debe a obtener un microclima el cual sea adecuado para la especie a cultivar, además se desarrolló este método debido a la sobreexplotación de algunas especies, algunas de ellas fueron cultivadas en invernaderos, dando como resultado una producción. Los invernaderos acuícolas dependen de la especie que se va a cultivar y la biomasa, tanto el tamaño y la formas es necesario tener en cuenta ya que la especie cultivada tiene exigencias como el oxígeno, la temperatura, oxígeno disuelto, etc. Para determinar el diseño su construcción, orientación y selección de los materiales del invernadero se deben tomar en cuenta los diferentes factores como, las variables ambientales locales, la incidencia de la radiación solar, dirección predominante del viento, temperatura y humedad relativa ya que juegan roles importantes en el microclima del invernadero.

El uso de invernaderos es importante en el cultivo de especies tropicales y para el cultivo de especies introducidas o fuera de época. Las nuevas tecnologías hacen el trabajo un poco más práctico de realizar para la crianza de especies hidrobiológicas.

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IV.

BIBLIOGRAFÍA  

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MORENO, A. 2013. Mantenimiento y manejo de invernaderos. 1era edición. España: Cimapress. ZHUA, S; DELTOURB, J; WANGA, S. 1998. Modeling the thermal characteristics of greenhouse pond systems. Hangzhou; CN. Department of Agricultural Engineering. (En línea). Revisado el 16 de abril del 2016. Disponible en: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0144860998000314 FAO. 2016. El cultivo protegido en clima mediterráneo. (En línea) Revisado el 15 de abril del 201. Disponible en: http://www.fao.org/docrep/005/s8630s/s8630s05.htm#TopOfPage IDEA, 2008. Ahorro y eficiencia energética en invernaderos. (En línea) Consultado el 16 de abril del 2016. Disponible en: http://www.idae.es/uploads/documentos/documentos_10995_Agr07_AyEE_en_inver naderos_A2008_9e4c63f5.pdf Natural- energías. 2015. Geotermia: su fomento para impulsar la seguridad alimentaria. (En línea) Consultado el 16 de abril del 2016. Disponible en: http://www.abc.es/naturalenergiasrenovables/20150408/abci-geotermia-paises-desarrollo-201504081243.html Asociación Argentina de Acuicultura, 2005. Uso de la Geotermia en la Acuicultura. (En línea) Consultado el 16 de abril del 2016. Disponible en: http://acuicultura.org.ar/homebox-1/geotermia.html FAO. El cultivo protegido en clima mediterráneo. Capítulo 4: Control del medio ambiente. (En línea) Consultado el 16 de abril del 2016. Disponible en: http://www.fao.org/docrep/005/s8630s/s8630s06.htm

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