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MEMORIA

PROYECTO: RTA 2005-00142-C02

TITULO: Ecodiseño y manejo sostenible de invernaderos para cultivo de tomate en Canarias.

Financiado por INIA con Contribución de Fondos FEDER

INVESTIGADORAS PRINCIPALES:

María Carmen Cid Ballarín (ICIA)

María Asunción Anton Vallejo (IRTA)

Entidades participantes:

INSTITUTO CANARIO DE INVESTIGACIONES AGRARIAS (ICIA)

INSTITUT DE RECERCA I TECNOLOGIA AGROALIMENTÀRIES (IRTA)

PROYECTO INIA - RTA 2005-00142-C02

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Ecodiseño y manejo sostenible de invernaderos para cultivo de tomate en Canarias.

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EQUIPO INVESTIGADOR

GRUPO ICIA

Investigador principal del Proyecto:

Maria Carmen Cid Ballarín ICIA

Investigadores:

Vanesa Raya Ramallo ICIA

Ana Rosa Socorro Monzon ICIA

Margarita Parra Gomez ICIA

Axel Ritter Rodriguez ICIA

Domingo Rios Mesa E. T. S. de Ingenieria Agraria y Cabildo de Tenerife

Belarmino Santos Coello Cabildo de Tenerife

GRUPO IRTA

Investigador principal del Proyecto:

Maria Asunción Antón Vallejo IRTA

Investigadores:

Juan Ignacio Montero Camacho IRTA

Pedro Muñóz Odina IRTA


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1. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS 1.1 Introducción

Canarias es la segunda Comunidad Autónoma en cuanto a superficie en cultivo protegido, con unas 7000 ha, representando el 15% del total de superficie española de invernaderos (Pérez Parra J., 2003). Los cultivos con mayor superficie protegida son el plátano y el tomate, siendo este último el que más aportaba a la Producción Final Agraria canaria a comienzos del presente siglo (Servicio de Estadística. Consejería de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación del Gobierno de Canarias, 2003). Aparte de la importancia económica, el tomate tiene gran trascendencia social, por el volumen de mano de obra que precisa, tanto en el cultivo como en el proceso de comercialización. Además, las actividades auxiliares generan un importante número de puestos de trabajo indirectos. No obstante, a lo largo de la última década se ha producido una importante reducción de la superficie de cultivo de tomate para exportación y paralelamente de las cantidades exportadas, y en consecuencia el sector productor de Canarias ha perdido importancia respecto al total de las exportaciones españolas.

Este descenso de superficie y producción se ha producido fundamentalmente como consecuencia de la introducción de virosis que se han expandido rápidamente debido a la gran presión de sus vectores (pulgones, trips y mosca blanca). Esta problemática ha obligado al sector a descartar el cultivo al aire libre prácticamente en su totalidad y a modificar las instalaciones existentes que han pasado de ser simples estructuras de madera con cubierta de malla, con el fin de proteger el cultivo del viento, a otras con estructura metálica, mallas anti-insecto, dobles puertas, etc. No obstante, el mantenimiento de las estructuras tradicionales, de baja altura y techo plano que se han ido cubriendo de mallas más densas, hace que en épocas de climatología desfavorable la producción sufra oscilaciones importantes, y la calidad del fruto se vea considerablemente deteriorada (Ríos, 2000; Tabares, 2000a, 2000b). Ello origina una gran inestabilidad en la oferta, dificulta la planificación comercial, y en consecuencia reduce la cuota y competitividad en el mercado.

1.2 Objetivos Objetivo general

Adaptar o modificar el diseño de una estructura simple, pero eficaz, como es el invernadero tipo canario, con el fin de conseguir un agrosistema que permita garantizar la producción y calidad del tomate canario al mismo tiempo que logra la reducción del impacto ambiental originado por el sistema productivo.

Objetivos específicos:

1. Aplicación de la dinámica de fluidos por computación (CFD) en la definición de los criterios de mejora en el diseño de los invernaderos.

2. Evaluación ambiental mediante Análisis de Ciclo de Vida (ACV) del cultivo de tomate en invernadero canario.

3. Conocer el comportamiento bioclimático de las estructuras tradicionales para el cultivo de tomate en Canarias y del invernadero prototipo diseñado

4. Valoración agronómica y ambiental de diferentes sistemas de cultivo de tomate (en suelo y sobre diferentes sustratos)

5. Evaluación de las necesidades de gestión de residuos en los diferentes sistemas estudiados

2. PLANTEAMIENTO Y DESARROLLO DE LAS ACIVIDADES REALIZADAS 2.1 Planteamiento

Los intentos de mejora de las estructuras tradicionales canarias realizados en muchas ocasiones paralelamente al cambio a cultivo sin suelo, sin estudios previos de caracterización del clima, ventilación, etc., no han permitido solucionar los problemas anteriores, e incluso en algunos casos los han agravado, por lo que existía una importante demanda de criterios científicos para definir instalaciones y pautas de producción que permitan mejorar la competitividad de este sector. Por otra parte, las normativas europeas relacionadas con la protección medioambiental y la creciente demanda social de una producción más respetuosa con el medio ambiente, inciden sobre los productores obligándoles a buscar tecnologías sostenibles contribuyan a la preservación del entorno y la salud humana, así como al cumpliendo las normativas legales al respecto.

En este contexto y ante la necesidad de aumentar la calidad en sus dos vertientes, producto y entorno, se planteó este proyecto cuyo objetivo general es diseñar instalaciones y establecer tecnologías de cultivo que permitan aumentar la competitividad y sostenibilidad del sector productor de tomate de invierno para exportación en Canarias.


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2.2 Desarrollo del Proyecto

Tarea 1. Puesta a punto de un modelo del clima bajo invernadero basado en la herramienta numérica CFD (Equipo IRTA)

Tarea 1.1 Definición y mallado de la geometría del invernadero

Se ha llevado a cabo la puesta a punto del modelo de clima bajo invernadero basado en la herramienta numérica CFD, se ha procedido al diseño, definición y mallado en código Gambit de la geometría del invernadero tipo canario. Se han construido los modelos en tres dimensiones de invernadero de techo plano con tres alturas diferentes, 3 m, 4.5 m y 6 m. Para los tres casos se ha definido un cultivo caracterizado como medio poroso que permite el paso del aire.

Tarea 1.2 Definición de los métodos numéricos de cálculo

Asimismo se han definido los métodos de cálculo para la ejecución de las diferentes simulaciones, (modelos de continuidad de la masa, de conservación de la cantidad de movimiento, de turbulencia y de intercambio de calor). También se han definido las condiciones de contorno. Posteriormente se han efectuado simulaciones comparativas de los invernaderos con distintas alturas y con distintos materiales de cubierta.

Tarea 1.3 Estudio de la adaptación del módulo solar

Después de los estudios realizados se puede concluir que el nuevo módulo del código de cálculo (FLUENT 6.2 módulo solar) no resulta suficientemente preciso para calcular la transmisión de radiación solar en función de la geometría de los invernaderos, por tanto el cálculo deberá realizarse aparte, fijándose ésta como una variable a introducir en el programa FLUENT

Tarea 2. Uso del modelo CFD en el diseño bioclimático de invernaderos (Equipos IRTA e ICIA)

Se ha estudiado el comportamiento climático de los siguientes invernaderos, todos ellos con mayor o menor grado de implantación en Canarias, y sus correspondientes modificaciones:

• Invernaderos de techo plano, con 30 m y 90 m de anchura, de diferentes alturas 3, 4.5 y 6 m, cubiertos de malla, con o sin cultivo.

• Invernaderos multicapilla, simétricos, de raspa y amagado, tipo Motril, con 3 naves (18 m. de ancho) y 15 naves (90 m. de ancho) en situación de barlovento y sotavento, con cultivo y sin cultivo.

• Invernaderos multitunel con arco gótico, con 12 naves

Tarea 3. Construcción y manejo de las estructuras productivas (Equipo ICIA)

Tarea 3.1 Puesta a punto de la infraestructura

En la Estación de Investigación Hortícola de Santa Lucia de Tirajana del ICIA se disponía de una instalación de techo plano y 3 m de altura, cubierta de malla de 35 mesh (10x14 filamentos/cm2), similar a las generalmente usadas en Canarias para cultivo de tomate de exportación.

Durante el desarrollo del proyecto se han construido 3 nuevas instalaciones, siguiendo las directrices aportadas por la aplicación del modelo CFD.

• Invernadero de raspa y amagado, tipo Motril, con cubierta de PE, con 3 naves, 4 m de altura a canal y 5,5 m a cumbrera, dotado de ventanas cenitales de cremallera tipo mariposa en todas las naves, y laterales enrollables, todas ellas protegidas por malla antiinsectos (10x20 filamentos/cm2) y accionadas mediante un programador de clima.

• Dos invernaderos multitunel, uno de ellos con cumbrera de arco curvo y otro con cumbrera de arco gótico (financiados por el Gobierno de Canarias en el marco del Proyecto INTEAGRACAN), ambos con 3 naves y 4 m de altura a canal, dotados de ventanas cenitales de cremallera tipo mariposa en todas las naves, y laterales de guillotina, todas ellas protegidas por malla anti-insectos (10x20 filamentos/cm2) y accionadas mediante un programador de clima.

Uno de estos invernaderos (el de arco gótico) se equipó con un sistema simple de nebulización a baja presión, gestionado mediante un controlador (diseñado por el equipo IRTA) que calcula los tiempos de funcionamiento e intervalos de reposo en función del déficit de presión de vapor, con el fin de atenuar las situaciones de elevado Deficit de presión de vapor (DPV)

Posteriormente se introdujeron dos modificaciones constructivas en estos invernaderos multitunel, diseñadas para mejorar la ventilación en invernaderos comerciales de gran anchura, en función de los resultados obtenidos con la modelización mediante CFD, con el fín de poder validar experimentalmente dichos resultados.

- un deflector situado a lo largo de la cumbrera, cuya finalidad es dirigir la circulación del aire hacia la zona de cultivo (multitúnel de arco gótico).


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- una ventana suplementaria, junto al canalón de la nave situada a barlovento, cuya finalidad sería igualmente contribuir a mejorar la ventilación, al facilitar la salida del aire caliente, dado que en dicha zona se observa una presiòn negativa mediante simulación por CFD.

Tarea 3.2 Comportamiento agronómico de las instalaciones

Se ha estudiado el comportamiento agronómico de un cultivo de tomate cv. Boludo injertado sobre Beaufort, en campaña de invierno para exportación en las distintas instalaciones construidas a lo largo de 3 campañas. En los distintos experimentos efectuados se ha utilizado el medio de cultivo: suelo o sustrato, como factor anidado para poder analizar estadísticamente el efecto de las instalaciones que se indican a continuación.

Tradicionales con cubierta de malla Techo plano y baja altura (3-3,5 m de altura a canal)

Multicapilla simétrico (Artesanal). Raspa y amagado (tipo Motril), con 3 naves, 4 m de altura a canal y 5,5 m altura a cumbrera

Techo de Arco Curvo 5,9 m altura a cumbrera

Invernaderos con cubierta de PE, Ventanas cenitales tipo mariposa y laterales, accionadas mediante controlador de clima Multitunel (Industrial)

Con 3 naves y 4,3 m de altura a canal Techo de Arco Gótico 6.6 m altura a cumbrera

También se han realizado ensayos, con el fin de comparar distintos sustratos: lana de roca, fibra de coco y picón, utilizando igualmente tomate cv. Boludo injertado sobre Beaufort. Se han estudiado asimismo algunos indicadores básicos de crecimiento miento (tasas de aparición de hojas y racimos y crecimiento del tallo principal), así como las eficiencias de uso de agua y fertilizantes.

Foto 1. Instalación tradicional de techo plano con 3 m de altura y cubierta de malla (izquierda) e invernadero de raspa y amagado, tipo Motril, con cubierta de PE y altura de 4 m a canal y 5,5 m a cumbrera, dotado de ventanas cenitales de cremallera y laterales enrollables (derecha).


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Foto 2. Aspecto del cultivo a mediados de enero, en la instalación tradicional con cubierta de malla (izquierda) y el invernadero de raspa y amagado con cubierta de PE (derecha).

Foto 3. Vista de los dos invernaderos multitunel (izquierda) y aspecto del cultivo bajo los mismos, a mediados de enero (derecha). Tarea 3.3 Seguimiento de las variables climáticas en el invernadero.

En las cuatro instalaciones estudiadas se han registrado a lo largo de los ciclos de cultivo efectuados en el transcurso del proyecto los siguientes datos: temperatura y humedad relativa a la altura del dosel de las plantas (varios puntos), y radiación global y PAR sobre el dosel de las plantas. Mediante un “data logger” se han efectuado lecturas cada minuto y se han registrado los valores medios de las mismas cada 30 minutos.

Por otra parte, una vez instalados los elementos diseñados mediante CFD para mejorar la ventilación (deflectores entre las ventanas cenitales del invernadero multitúnel de arco gótico, y una ventana adicional a la altura del canalón) se efectuaron medidas de la velocidad y dirección del viento en 3 puntos adecuadamente seleccionados dentro del invernadero y en el exterior (como referencia) con el fin de validar los resultados obtenidos mediante la modelización. Se utilizaron para ello anemómetros sónicos 3D sónicos (Young 81000).


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Deflectores. Las medidas se realizaron con las ventanas laterales totalmente cerradas y las cenitales totalmente abiertas, colocando anemómetros sónicos (Young 81000) en las siguientes posiciones:

• En el exterior del invernadero

• A la altura de la ventana cenital situada a barlovento de la primera nave, aproximadamente a 15 cm por debajo del arco, para medir la entrada de aire.

• En el centro de la primera nave, 1 m por debajo de la vertical del canalón, bajo el deflector.

• Entre la primera y segunda nave a 2.10 metros del suelo (en el pasillo).

Foto 4. Detalle de un deflector en la cumbrera del invernadero multitúnel gótico (izquierda) y ventana cenital adicional en la primera nave del invernadero multitúnel curvo (derecha).

Foto 5. Anemómetros en la zona de apertura de la ventana adicional en canalón (izquierda), lateral del invernadero en posición horizontal (centro) y en el centro de la primera nave a 1,2 m de altura en (derecha).

Ventana adicional a la altura del canalón (apertura hacia la cumbrera). Para realizar estas medidas se mantuvieron totalmente cerradas todas las ventanas laterales, y también las cenitales orientadas a barlovento, abiertas las cenitales a sotavento y la ventana extra colocada junto al canalón abierta al 50%, y los anemómetros sónicos se colocaron en las siguientes posiciones:

• En el exterior

• En el centro de la ventana adicional en el canalón, a 4.8 m de altura, midiendo el caudal de salida.

• En posición horizontal, a 40 cm de la pared lateral del invernadero y 2 m de altura, para medir el posible flujo ascendente del aire caliente en dirección a la ventana adicional del canalón.

• En el centro de la primera nave (pasillo entre plantas), a 1.2 m de altura.


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Tarea 4. Evaluación ambiental mediante Análisis de Ciclo de Vida (Equipos IRTA + ICIA)

El Análisis del impacto ambiental del cultivo de proceso en invernadero Canario se ha llevado a cabo siguiendo la metodología propuesta por la normativa ISO 14040 (2006) para los estudios de Análisis de Ciclo de Vida.

Tarea 4.1 Definiciones

Objetivo

El objetivo de este estudio ha sido evaluar los daños ambientales atribuibles a diferentes alternativas de cultivo de tomate bajo invernadero a lo largo de su ciclo de vida, es decir, desde los orígenes de las materias primas utilizadas hasta el final de los residuos generados (Fig. 1). Esta evaluación permite seleccionar y mejorar las técnicas de cultivo más respetuosas con el entorno y recursos naturales.

Para aplicar este procedimiento a un producto agrícola cultivado en invernadero, como es el tomate, no solamente se han considerado los efectos ambientales adversos derivados del mismo proceso de producción (eutrofización, contaminación por uso de plaguicidas, generación de residuos,...) sino también otros aspectos como los daños ambientales generados por la manufactura y transporte de materias primas, por la energía utilizada, por la fabricación de los materiales de construcción del invernadero, por la generación de residuos cuando las instalaciones quedan fuera de uso y en general por todos los aspectos capaces de producir daños al entorno que formen parte del ciclo de vida del producto considerado (Fig. 1). Todos ellos se han contabilizado atribuyendo distintos daños ambientales a cada unidad de masa de producto.

El conocimiento de los aspectos que resultan más negativos permite la adopción de las técnicas que mejoran ambientalmente el proceso de cultivo de tomate en invernadero.

Alcance del estudio

Aunque la definición de un ACV es “de la cuna a la tumba”, a efectos de analizar este sistema de producción agrícola, se ha considerado como límite del estudio la entrega del producto, tomate, en puerto de destino Inglaterra u Holanda.

Unidad Funcional

La unidad funcional, UF, viene definida como la principal función del sistema a analizar (ISO-14040, 1997). Dado que la principal función de un invernadero es producir, se ha considerado oportuno tomar como unidad funcional el kilo de tomates. Considerándose una producción media de 14,7 kg/m2.

Manejo residuos

Acero

Biomasa

Substrato

Plástico

COMERCIALIZACIóN

Mercado Local

Empaquetado Transporte

Exportación

Empaquetado Refrigeración Transporte

MANEJO INVERNADERO

Consumo Energía

Ventilación Fertirrigación

Uso maquinaria

Consumo agua

Emisión Fertilizantes

INFRASTRUCTURA Producción y Transporte

INPUTS INVERNADERO

Equipo Auxiliar

Equipo riego Deslinizadora

Substrato

Equipo Ventilación

Fertilizantes

Nursery

Pesticidas

Operaciones Culturales

Maquinaria Cosecha

Producción y Transporte

Figura 1. Esquema de los procesos considerados en el cultivo de tomate en invernadero en las Islas Canarias, en cada uno de ellos estas incluidas las materias primas y el consume de energía, así como producción y manejo de residuos.


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Categorías de impacto

Las categorías de impacto estudiadas han sido las propuestas por el CML: cambio climático, agotamiento de la capa de ozono, formación de foto-oxidantes químicos, acidificación del aire, agotamiento de recursos no renovables, eutrofización y toxicidad humana y de los ecosistemas acuáticos y terrestres. En la tabla 1 se detalla la metodología considerada así como las unidades equivalentes para cada una de dichas categorías.

Categoría de impacto Método Símbolo Unidad equivalente

Acidificación del aire CML2000 AA g. eq SO2

Agotamiento recursos abióticos CML2000 DR g. eq. Sb

Efecto Invernadero (directo, 100 años) CML2000 GE g.eq. CO2

Eutrofización CML2000 EU g. eq. PO4

Formación oxidantes fotoquímicos WMO PO g eq. ethylen

Agotamiento de la capa de ozono WMO DO g.eq. CFC-11

Toxicidad Humana CML2000 HT g.eq. 1.4-DCB

Toxicidad acuática CML2000 AT g.eq. 1.4-DCB

Toxicidad Terrestre CML2000 TT g.eq. 1.4-DCB

Software: Se ha utilizado el programa Simapro 7.1.8 para realizar el análisis ambiental.

Tarea 4.2 Inventario

El inventario se ha realizado siguiendo los criterios de Audsley (1977), Antón (2004) y las normas ISO (ISO-1404, 2006; ISO-14044, 2006). Los datos para el inventario se han obtenido por el equipo del ICIA en explotaciones comerciales y en los invernaderos experimentales ensayados en el presente proyecto, que se han complementado con la base de datos Ecoinvent (2007) para los procesos de fabricación de materiales (acero, plásticos, fertilizantes, transporte, etc.)

Se han estudiado dos tipos de estructura: multitúnel y parral, y se analizaron tres tipos de sustrato: lana de roca, picón y fibra de coco.

La gestión de los residuos se hizo mediante transporte a vertedero. En el proceso de comercialización se ha tenido en cuenta el empaquetado y el transporte, considerando que un 83 % de la producción de tomate es exportada (52% a Rotterdam y 48% a Southampton). Tareas 4.3 y 4.4 Análisis de impacto e Interpretación

El Análisis de Impacto, que consiste en asignar a cada uno de los elementos inventariados las categorias de impacto correspondientes, ha sido llevada a cabo por el equipo del IRTA, responsable asimismo de la tarea de Interpretación que ha conducido a identificar los principales aspectos susceptibles de mejora desde el punto de vista medioambiental.

Tarea 5 Evaluación económica del nuevo paquete tecnológico (Equipo ICIA) Para efectuar la evaluación económica del paquete tecnológico desarrollado en los nuevos invernaderos, se han utilizado los aportados por las Asociaciones de Exportadores de Las Palmas (FEDEX) y Tenerife (ACETO) para la elaboración del Plan Estratégico para el Sector de Tomate de Exportación. Dichos datos se han obtenido sobre dos muestras de explotaciones, la primera de ellas constituida por invernaderos de malla tradicionales y la segunda integrada por aquellas que han instalado invernaderos mejorados, en general de acuerdo a los criterios establecidos en el proyecto, y utilizan entutorado alto con descuelgue.

Tarea 6 Divulgación de los resultados (Equipos IRTA e ICIA) Los resultados obtenidos han sido expuestos en el XXXVIII Seminario de Técnicos y Especialistas en Horticultura, celebrado en Sitges (Barcelona) el año 2008, y el XXXIX Seminario de Técnicos y Especialistas en Horticultura, celebrado en el Puerto de la Cruz (Tenerife) el año 2009. ya que al contar con la presencia de técnicos y especialistas en horticultura de todas las regiones españolas, resultaba un foro particularmente apropiado para la transferencia de resultados a nivel nacional.


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El equipo del IRTA ha aprovechado la participación de los investigadores del proyecto en el Master de Ecología Industrial de E. T. S. de Enginyeria, dependiente la Universidad Autónoma de Barcelona y el curso sobre Tecnología de Invernaderos realizado para técnicos del Departamento de Agricultura, Alimentación y Acción Rural de la Generalitat de Catalunya para exponer los principales resultados alcanzados, así como otras jornadas de divulgación entre el sector agrario y colaboraciones internacionales.

A nivel de la Comunidad Autónoma de Canarias los resultados del proyecto han sido expuestos en Jornadas, Foros, Mesas de Trabajo etc. Como actividades más relevantes cabe destacar la participación en el Grupo de Trabajo del Tomate de Exportación de Canarias organizado por la Consejeria de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación del G. de Canarias, con el fin de elaborar el Plan de Reestructuración del Sector, y la elaboración de los informes:

- Conceptos básicos sobre requerimientos y características constructivas de instalaciones de protección para cultivo de tomate en Canarias

- Invernaderos de Avanzada Técnología para Cultivo de Tomate en Canarias. Directrices Técnicas Básicas Los resultados se han presentado también en diversos congresos científicos internacionales:

- Simposiums de la ISHS( Greensys- Nápoles y Mild Winter Climates-Antalya

- Sixth International Conference on Life Cycle Assessment in the Agri-Food Sector, Zurcí

- 8th International Conference on EcoBalance, Tokio,

- III International Conference on Life Cycle Assessment in Latin America (CILCA). Asimismo se han publicado artículos en revistas especializadas.

3. GRADO DE CONSECUCIÓN DE LOS OBJETIVOS Se ha logrado cumplir satisfactoriamente los objetivos previstos en el protocolo. En concreto, el trabajo realizado en estrecha colaboración por los equipos del IRTA y el ICIA ha permitido:

• Conocer el comportamiento bioclimático y productivo de las instalaciones de baja altura, techo plano y cubierta de malla tradicionalmente usadas para producción de tomate de exportación.

• Disponer de un programa preparado para llevar a cabo simulaciones con CFD del comportamiento climático de los tipos de invernaderos más adecuados para la producción de horticolas de exportación en Canarias, que permitirá abordar estudios futuros

• Establecer pautas básicas para mejorar el diseño y las características constructivas de los invernaderos de producción de tomate de exportación en Canarias (extensible a otras comunidades)

• Instalar nuevos invernaderos con mayor capacidad de aislamiento y control climático, de acuerdo a las de las pautas y criterios establecidos por el equipo del IRTA aplicando modelización mediante CFD, en La Estación de Investigación Hortícola del ICIA

• Evaluar el comportamiento bioclimático y productivo de los nuevos invernaderos instalados, cuya buena adecuación a nuestras condiciones productivas, ha permitido definir un nuevo paquete tecnológico capaz de aumentar notablemente (60-90%) la producción y mejorar la calidad de los frutos, y aumentar la eficiencia de uso del agua y los fertilizantes.

• Conocer las limitaciones de las nuevas instalaciones, en cuanto a su capacidad de control climático.

• Efectuar una primera evaluación económica del nuevo paquete productivo

• Disponer de una evaluación ambiental de las nuevos invernaderos mejorados y del conjunto de proceso de producción mediante el paquete tecnológico avanzado mediante Análisis de Ciclo de Vida, y conocer los puntos críticos para reducir el impacto ambiental de esta actividad agraria.

• En la fase final del Proyecto se han implementado mejoras diseñadas de acuerdo a los resultados de la simulación mediante CFD, con el fin de mejorar la ventilación en invernaderos comerciales de grandes dimensiones. Aunque los resultados preliminares disponibles parecen ajustarse al modelo, no ha sido posible obtener datos concluyentes acerca de su funcionalidad en el periodo de duración del proyecto.

En resumen, los resultados del Proyecto en su conjunto, han permitido definir pautas básicas para la construcción de invernaderos adecuados a nuestras condiciones, y establecer un nuevo paquete tecnológico con capacidad para hacer sostenible el sector productor de tomate de exportación en Canarias. Estos conocimientos pueden ser asimismo de utilidad para otras regiones de similares condiciones medioambientales


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4. CONCLUSIONES Y RESULTADOS ALCANZADOS

4.1 Adaptación del modelo de CFD a las especificidades del invernadero

Se dispone de modelos preparados para llevar a cabo simulaciones mediante CFD en los tipos de invernaderos más utilizados para la producción de hortícolas en Canarias.

Los estudios realizados han permitido concluir que el nuevo módulo FLUENT 6.2 no resulta adecuado para calcular la transmisión de radiación solar en función de la geometría de los invernaderos, por tanto dicho cálculo deberá realizarse aparte, fijándose como una variable a introducir en el programa FLUENT.

4.2 Uso del modelo CFD para el diseño bioclimático de invernaderos

De la comparación de las tasas de ventilación se pueden extraer las siguientes conclusiones:

• Invernaderos planos con cubierta de malla

- Buena ventilación y homogeneidad de la temperatura, tanto en 30 m como 90 m

- Efecto de la altura del techo sobre la temperatura del cultivo ligeramente superior en los de 90 m

- Ligero efecto de la malla a menos porosidad menos ventilación

En la Figura 2 se puede observar el comportamiento de los flujos de de aire en el caso de un invernadero plano con cubierta de malla con cultivo y la influencia que éste ejerce frenando y desviando el flujo de aire hacia la parte superior del invernadero.

Gran

entrada

de aire

Frenada y desviación del aire

por el cultivo

Salida del

aire en la

parte inicial

del techo

Tendencia del aire interior a pasar

entre el cultivo y la malla*

Velocidad de viento (m/s)

Gran

entrada

de aire


por el cultivo

Salida del

aire en la

parte inicial

del techo



Gran

entrada

de aire


por el cultivo

Salida del

aire en la

parte inicial

del techo



Velocidad de viento (m/s)

Figura 2 Detalle del movimiento del aire para el invernadero plano de 4.5m de altura con cultivo

• Invernaderos multicapillla simétricos, con cubierta de PE, tipo “Motril”

Como puede observarse en la Figura 3, se detectan:

- Problemas con la ventilación: formación de algunas celdas de aire caliente para los casos sin cultivo

- Poca homogeneidad de la temperatura en la zona del cultivo

- Diferencias de la temperatura media entre los distintos casos: saltos térmicos de 4 a 10 grados


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Laterales

cerrados

Lateral derecho

abierto

Lateral derecho

abierto y ventanas

enrollables 1 y 2

Lateral derecho

abierto, ventanas

enrollables

izquierdas y nave

5 y 10 todo malla

Temperatura

(K)Laterales

cerrados

Lateral derecho

abierto

Lateral derecho

abierto y ventanas

enrollables 1 y 2

Lateral derecho

abierto, ventanas

enrollables

izquierdas y nave

5 y 10 todo malla

Temperatura

(K)

Figura 3. Distribución de temperaturas en invernadero”tipo Motril” en situación de sotavento y sin cultivo para diferentes configuraciones de ventilación.. Las zonas rojas son las de mayor temperatura y las azules las de menor temperatura

• Invernaderos multitúnel de arco gótico

- Comportamiento muy semejante al invernadero tipo Motril

- Se proponen dos vía de mejora para corregir las posibles células de calor y lograr una distribución de temperaturas más uniforme

� Colocar deflectores en las ventanas cenitales

� Instalar una pequeña ventana adicional junto al canalón a barlovento de la primera nave, con apertura hacia la cumbrera.

(Se prepara un informe en el que se detallan las características constructivas para que la empresa constructora modifique el invernadero construido en Canarias).

El estudio de los primeros registros de velocidad de viento obtenidos mediante tres anemómetros sónicos tridimensionales, uno de referencia situado fuera del invernadero y los otros dos dentro (en las zonas de mayor interés) para estudiar los efectos de ambas modificaciones han mostrado que los datos experimentales se ajustan razonablemente bien a los que se obtienen mediante simulación con CFD, lo cual permite validar, en principio, la metodología.

4.3 Evaluación del comportamiento agronómico de las instalaciones

Producción y calidad

Los resultados obtenidos muestran que el nuevo paquete tecnológico:

- Invernaderos altos, bien diseñados y orientados, con cubierta de alta transmitancia, mayor capacidad de aislamiento frente a lluvia e insectos vectores de virus, suficiente ventilación y buen control de la misma.

- Conducción de plantas mediante entutorado alto y descuelgue

- Cultivo sin suelo

permite obtener de modo consistente producciones del orden de 225-250 Tm/ha, lo que ha supuesto incrementos productivos del 50% al 90% (según campañas) respecto a la instalación tradicional de baja altura, techo plano y cubierta de malla (Fig. 4). El entutorado alto y la buena practica de las labores de manejo de la planta (descuelgue, deshojado, etc.) son factores decisivos para asegurar estos resultados. Estas producciones duplican las medias obtenidas por los productores locales en las instalaciones tradicionales.


15

17.5 17.6

25.8

18.3 18.3

27.9

15

20

25

30

Ent. bajo Ent. bajo Ent. alto + D

TECNOLOGÍA APLICADA

Pro

du

cció

n n

eta

(Kg/

m2 ) Suelo

Sustrato (LR)

Campaña 2006-07

Inv. malla (3 m alt.) Inv. multicapilla PE (4 m a canal)

64%

Figura 4.- Producciones netas de tomate obtenidas en suelo y sustrato (LR = Lana de roca) bajo la instalación tradicional cubierta de malla, y en el nuevo invernadero multicapilla (tipo Motril) aplicando la técnica de conducción de tallos tradicional (Ent. Bajo) o el entutorado alto con descuelgue (Ent. Alto +D).

La entrada en producción es más precoz (Fig. 5) y el calibre de la fruta mayor (Fig. 6) cuando se cultiva en sustrato, siendo la mejora más acusada en los nuevos invernaderos con entutorado alto y descuelgue de tallos.

dic ene feb mar abr may0

4

8

12

16

20

Pro

ducc

ión

net

a (K

g/m

2 )

LR Ent. alto + D.

S Ent. alto + D.

LR Ent. bajo

S Ent. bajo

Campaña 2005-2006

Figura 5. Evolución de la producción neta total a lo largo del ciclo de cultivo para los dos sistemas de cultivo: suelo (S) y sustrato de lana de roca (LR) y los dos sistemas de conducción de las plantas ensayados: entutorado bajo tradicional (Ent. bajo) y entutorado alto con descuelgue (Ent. Alto +D.), en el invernadero multicapilla, de raspa y amagado tipo Motril, durante la primera campaña (2005-2006).


16

0

20

40

60

80

100

Suelo Sustr. Suelo Sustr. Suelo Sustr.

Cal

ibre

de

los

fru

tos

(% p

eso)

≤ 2M M ≥ G

Inv. Malla (3 m alt.)Ent. alto +D Ent. bajo

Inv. Multicapilla PE (4 m alt. a canal)Ent. bajo

Figura 6. Efecto de las distintas mejoras introducidas en el nuevo paquete tecnológico, y en particular del cultivo sin suelo, sobre el calibre de los frutos de tomate (Segunda campaña, 2006-2007).

Tanto la producción neta como el calibre de la fruta fueron similares para los tres invernaderos mejorados estudiados, sin que las pequeñas diferencias apreciadas alcanzaran significación estadística en ninguna de las dos campañas en que se pudieron ensayar todos ellos (Fig. 7).

5

10

15

20

25

30

Malla MCapilla MT Curvo MT Gótico

Pro

du

cció

n n

eta

(kg/

m 2)

Entutorado alto y descuelgueEntutorado bajo

(Destrio 35%)

13,1

(Destrio 35%)

13,1

(Destrio 9,5%)

25,2

(Destrio 9,5%)

25,2Campaña 2007-08

Figura 7.- Producciones netas de tomate obtenidas en cultivo sin suelo (bolsas de fibra de coco) bajo una instalación tradicional de baja altura y cubierta de malla (entutorado bajo), y en los 3 nuevos invernaderos estudiados: Multicapilla simétrico de raspa y amagado, tipo Motril (MCapilla), Multitúnel de arco curvo (A Curvo) y Multitúnel de arco gótico (A Gótico), con entutorado alto y descuelgue.

91%


17

0

10

20

30

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Suelo Sustrato Suelo Sustrato

Des

trio

(%

pes

o)

Manual 2005-06 Automatizada 2006-07

Entutorado bajo tradicional Entutorado alto y descuelgue

Apertura y cierre de ventanas

Figura 8. Influencia del control de apertura de ventanas sobre el porcentaje de tomate de destrío. Datos obtenidos en el invernadero multicapilla de raspa y amagado, tipo Motril, en dos campañas de cultivo sucesivas, en la segunda de las cuales se la ventilación se gestionó mediante un controlador de clima comercial.

Para conseguir elevadas producciones netas es imprescindible que los nuevos invernaderos con cubiertas plásticas y mayor capacidad de aislamiento dispongan de suficiente superficie de ventanas y cuenten con sistemas de control que permitan una adecuada gestión de la apertura y cierre de las mismas. Un inadecuado control de la ventilación origina elevados porcentajes de destrío debido a la incidencia de fisiopatías en los frutos (Fig. 8).

Otros indicadores básicos de crecimiento

El número de hojas y de racimos emitidos a lo largo de la zafra es mayor en las plantas manejadas con descuelgue en los nuevos invernaderos (54 hojas y 16,5 racimos) que en las sometidas a entutorado bajo tradicional (48,3 hojas y 14,2 racimos). El efecto de los restantes factores no resulta significativo, si bien al cultivar en lana de roca se observa mayor precocidad en la emisión de hojas y racimos que en suelo. La longitud del talló no se ve afectada por la técnica de conducción de las plantas pero es significativamente mayor cuando se cultiva en sustrato (lana de roca) que en suelo para ambos tipos de entutorado.

Eficiencia de uso de agua y fertilizantes

El cultivo en invernaderos mejorados, con entutorado alto y descuelgue, supuso mejoras del 12 al 15% en la eficiencia de uso del agua respecto al cultivo en las instalaciones preexistentes de malla con entutorado bajo; asi, en cultivo sin suelo a solución perdida se obtuvieron producciones netas de 23-24 kg/m3 bajo invernadero y en torno a 20-21 kg/m3 bajo malla. Mejoras similares se observaron respecto a la eficiencia de uso de fertilizantes, con valores medios referidos a producción neta en cultivo sin suelo de 38 kg/kg de nitrato bajo invernadero con descuelgue y 33 kg/kg de nitrato bajo malla con entutorado bajo.

Influencia del tipo de sustrato

En cuanto a la influencia del tipo de sustrato, la mayor producción neta (18,9 Kg/m2) y el mayor calibre de frutos se obtuvieron cultivando en fibra de coco, sin que las diferencias con la lana de roca resultaran significativas, y la producción más baja (16,4 Kg/m2) y los menores calibres cuando se utilizó picón. No obstante, los frutos producidos en este último sustrato parecen presentan mejor calidad por lo que respecta a los parámetros relacionados con el sabor. Ello puede atribuirse a que dada la menor capacidad de retención de agua del picón, es más probable que las plantas puedan verse sometidas a condiciones de estrés hídrico en ocasiones de elevada demanda. Se estima que aumentando el volumen de picón por planta y mejorando el control del fertirriego podrían obtenerse resultados productivos bastante similares en los 3 sustratos.


18

4.4 Comportamiento bioclimático de las instalaciones estudiadas

Radiación

La instalación tradicional de malla ha mostrado una transmisividad muy baja al inicio del cultivo en todos las campañas, que aumenta cuando ocurren precipitaciones capaces de lavar la malla (5-10 mm/día), y puede llegar a ser muy próxima a la registraba en los invernaderos con cubierta de PE, y persiste mientras lo haga el tiempo lluvioso, para ir decreciendo posteriormente, por efecto de la acumulación de polvo (Fig. 9).

Los tres invernaderos estudiados han mostrado valores similares de transmisividad, y, a excepción del periodo invernal lluvioso, la radiación total recibida a nivel del dosel de las plantas fue notablemente mayor en los mismos que en la instalación tradicional con cubierta de malla. Los valores medios semanales de radiación diaria recibidos por las plantas bajo los nuevos invernaderos superan el valor que suele considerarse como el mínimo aconsejable para el cultivo de tomate (8,5 MJ�m-2�día-1) la mayor parte del ciclo de cultivo (Fig. 7). No obstante, a lo largo del periodo de estudio, durante el periodo invernal (1 nov-29 feb) se han registrado valores diarios inferiores del 25 al 35 % de los días bajo los nuevos invernaderos, y del 35 al 50% de los mismos en la instalación tradicional con cubierta plana de malla (Fig. 10).

0

5

10

15

20

25

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36 40 44 48 52 4 8 12 16 20

Semana y mes

Rad

iaci

ón (

MJ·

m-2

·día

-1)

Exterior Malla Invernaderos

30 mm

6 mm

16 mm

sep | oct | nov | dic | ene | feb | mar | abr | may

Figura 9. Valores medios semanales de radiación global registrados sobre el dosel de las plantas de las diferentes estructuras productivas. Las precipitaciones semanales superiores a 5 L�m-2 se indican mediante flechas. (datos de la campaña 2008-09)

0

5

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iaci

ón (

MJ·

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sep oct nov dic ene feb mar abr may

Instalacion tradicional con cubierta plana de malla

0

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MJ·

m-2

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-1)

sep oct nov dic ene feb mar abr may

Invernaderos con cubierta de Polietileno

Figura 10. Radiacion diaria registrada sobre el dosel de las plantas bajo las diferentes estructuras productivas estudiadas (Datos de la campaña 2008-09)


19

Aunque existen variaciones anuales, estos resultados concuerdan en líneas generales en todas las campañas, y muestran que la radiación puede ser un factor limitante de la producción durante el periodo invernal. En consecuencia es de gran interés utilizar geometrías, estructuras y materiales de cubierta muy transmisivas, y que puedan limpiarse con facilidad.

Temperatura

Las instalaciones estudiadas han mostrado una distribución horizontal de temperaturas bastante uniforme, con variaciones inferiores a 2 ºC en el invernadero de malla y menores de 3,5 ºC en los nuevos invernaderos con cubierta de PE. Como era de esperar, en estos últimos se registran temperaturas medias algo más altas y máximas absolutas notablemente mayores que en el de malla (Fig. 11).

Las mínimas nocturnas han sido muy similares para todas las instalaciones, registrándose valores extremos que llegan a descender por debajo de los 12 ºC, temperatura de parada fisiológica del tomate (Fig. 9), aunque ello sólo ocurre durante cortos periodos de tiempo (Fig. 12).

5

10

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20

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30

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41

Tem

pera

tura

(ºC

)

oct nov dic ene feb mar abr mayMalla PE

Fig. 11. Temperaturas medias semanales y valores extremos (máximas y mínimas absolutas) registrados en los dos invernaderos estudiados. La banda sombreada corresponde al intervalo óptimo para el cultivo de tomate (18-26.8 ºC) y la línea de puntos a la temperatura base (12 ºC). (Datos de la campaña 2006-07).

No obstante, al nivel del dosel de las plantas, pueden registrarse temperaturas inferiores a los 17-18 ºC (mínima para el óptimo comportamiento productivo del tomate) durante periodos de tiempo considerables (Fig. 12), al menos en algunas campañas, mostrando un peor comportamiento a este respecto la instalación tradicional de malla, como se observa al estudiar las medias de las mínimas semanales (Fig. 13).

0%

20%

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60%

80%

100%

Malla PE

>26,8ºC

22-26,8ºC

< 22ºC

Tª diurna

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Malla PE

>20ºC

18-20ºC

< 18ºC

<12ºC

Tª nocturna

Fig. 12. Porcentajes de tiempo con temperatura en el rango óptimo para el cultivo de tomate, y a niveles superiores o inferiores a dicho rango, durante el día (izquierda) y la noche (derecha) en las instalaciones de malla preexistentes y el nuevo invernadero multicapilla, con cubierta de PE. (Datos de la campaña 2006-2007).


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42 46 50 2 6 10 14 18 22Semana

Tem

per

atu

ra M

edia

(ºC

) .

Malla Mcapilla Mtunel A Curvo Mtunel A Gótico

Media de las mínimas

Figura 13.- Variación de los valores medios semanales de temperaturas mínimas registrados al nivel del dosel de las plantas en cada una de las instalaciones estudiadas (Datos de la campaña 2008-09).

Por el contrario, las situaciones de exceso de calor (temperaturas mayores de 26,8 ºC) son más frecuentes en los invernaderos con cubierta de plástico, donde pueden llegar a suponer en torno al 10-20% del tiempo total de cultivo algunas campañas (Fig. 13). No obstante, parece que ello sólo ocurre algunos años, centrándose el problema al inicio y final de la zafra, como muestran los valores medios de las máximas semanales, que en otras zafras nunca llegan a niveles excesivos y sólo superaron los 25 ºC en la fase final del cultivo (Fig. 14).

10

15

20

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42 46 50 2 6 10 14 18 22Semana

Tem

per

atu

ra (

ºC) .

Malla Mcapilla Mtunel A Curvo Mtunel A Gótico

Media de las máximas

Figura 14. Variación de los valores medios semanales de temperaturas máximas registrados al nivel del dosel de las plantas en cada una de las instalaciones (Datos de la campaña 2008-09).

Humedad relativa

Todas las instalaciones mostraron valores medios de la humedad relativa dentro del rango recomendado (60-80%) la mayor parte del ciclo de cultivo (Fig. 15). No obstante, Los valores extremos (máximos y mínimos absolutos semanales) muestran que la humedad ambiental sufre amplias oscilaciones; descendiendo notablemente en las horas centrales de los días soleados y de modo prologado con ocasión de la entrada de vientos cálidos y secos del W (siroco), a la vez que alcanza valores cercanos a saturación la mayor parte de las noches. Este comportamiento ha sido muy similar en todas las campañas, siendo las oscilaciones diurnas de humedad relativa más acusadas en los invernaderos con cubierta de polietileno, cuyo comportamiento es muy similar a este respecto, que en las instalaciones de malla (Figs. 15 y 16).


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0

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Hum

edad

rel

ativ

a (%

)

oct nov dic ene feb mar abr may

Malla PE

Fig. 15. Humedad relativa registrada en la instalación tradicional cubierta de malla y en el invernadero de raspa y amagado, tipo “Motril” (PE). Medias semanales y valores extremos (máximas y mínimas absolutas). La banda sombreada corresponde al intervalo que se considera óptimo para el cultivo de tomate (60-80%).

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1

Hu

med

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(%)


Canario tradicional, cubierta plana de malla

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1

Hu

med

ad r

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iva

(%)


Tipo Motril, raspa y amagado cubierta PE

Figura 16. Oscilaciones diarias de humedad relativa en la instalación tradicional cubierta de malla (izquierda) y bajo el invernadero multicapilla de raspa y amagado, tipo Motril (derecha). (Datos de la campaña 2008-09). La banda sombreada corresponde al intervalo que se considera óptimo para el cultivo de tomate (60-80%).

Al estudiar el número de horas en que los valores de humedad relativa fueron inferiores a los recomendados en la campaña 2007-08, se obtuvieron pocas diferencias entre la instalación de malla y el nuevos invernadero multicapilla con cubierta de PE, tipo Motril, 38-40% y 34-35% del total respectivamente.

Los niveles de humedad relativa pueden llegar a ser extremadamente bajos (<30%) en las horas centrales de algunos días, de modo que el deficit de presión de vapor (DPV) supere 1,5 kPa, valor que se considera el máximo compatible con una buena productividad durante un tiempo más o menos largo. La situación se agrava cuando afecta el siroco, ya que el DPV puede alcanzar e incluso superar los 3 kPa (Fig. 17).

El sistema de nebulización a baja presión, gestionado mediante un controlador, diseñado por el equipo IRTA, que calcula los tiempos de funcionamiento e intervalos de reposo en función del déficit de presión de vapor, se ha mostrado eficaz para atenuar las situaciones extremas de baja humedad y elevada temperatura que se ocasionan en caso de siroco.


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0

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0 12 0 12 0 12 0

Tem

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)

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edad

rel

ativ

a (%

)

Tª Malla Tª PE HR Malla HR PE

8 marzo 9 marzo 10 marzo

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kPa)

DPV Malla DPV PE

8 marzo 9 marzo 10 marzo

Fig. 17. Temperatura y humedad relativa (izquierda), y déficit de Presión de Vapor (derecha) en situación de siroco (8-9 marzo) y de predominancia de los alisios (10 marzo), para las dos instalaciones estudiadas.

Medidas de velocidad de viento

Los resultados preliminares obtenidos, al estudiar el efecto de los deflectores, permiten observar que la velocidad del viento exterior se ve frenada considerablemente al incidir en el invernadero, y es notablemente menor a la altura de la ventana, experimenta un aumento bajo el deflector, y posteriormente se reduce, observándose los valores más bajos en el pasillo entre la primera y segunda nave (Fig. 18). Los valores medidos a la altura de la ventana y bajo el deflector muestran una buena correlación, al igual que los medidos bajo el deflector y entre la primera y segunda nave. Menos clara parece la relación entre la velocidad del viento en el exterior y las medidas efectuadas dentro del invernadero.

Ventana adicional a la altura del canalón. Los primeros datos procesados parecen confirmar que se produce una salida de aire por la ventana del canalón, pero otros datos obtenidos en anemómetros colocados en el interior no muestran una tendencia clara

0,0

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9:00

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m·s-1

)

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)

Ventana Deflector Pasillo Exterior

Figura 18. Velocidad de viento en tres puntos del invernadero (ventana cenital, bajo el deflector y en la zona de pasillo entre la primera y segunda nave), y en el exterior como referencia (23/03/09).


23

4.5 Evaluación ambiental: Análisis de impacto

Los principales resultados han revelado que cuatro procesos: comercialización, equipo auxiliar, fertilizantes e infraestructura son los que más contribuyen al impacto ambiental de la producción de tomate (Fig. 19).

-20%

0%

20%

40%

60%

80%

100%

AA AR EU CC OD FO CED

Transporte

Almacenamiento

Empaquetado

Gestión residuos

Ventilación

Operaciones culturales

Pesticidas

Fertilizantes

Plantel

Desalinazación

Substrato

Sistema de riego

Infrastructura

Figura 19. Porcentaje de impacto del cultivo de tomate en sustrato de picón bajo invernadero multicapilla, de raspa y amagado tipo “Motril” para diferentes categorías y los diferentes procesos considerados. AA: acidificación del aire, AR: agotamiento recursos no renovables, EU: eutrofización, CC: cambio climático, OD: agotamiento de la capa de ozono; FO: formación de oxidantes fotoquímicos, CED: demanda de energía.

El proceso de comercialización muestra una importante contribución para la mayoría de las categorías, por el aspecto de transporte pero también por el empaquetado.

Debido a que el agua de riego procede de desalinización, el consumo hídrico conlleva un alto gasto energético, derivado del proceso de desalinización. En consecuencia se aconsejan estudios más profundos a este respecto.

El uso de fertilizantes contribuye especialmente a la categoría de cambio climático, sin duda éste es un aspecto que puede ser mejorado corrigiendo las dosis de fertilizantes, especialmente si se considera el alto consumo de agua para riego, o utilizando sistemas semicerrados.

La infraestructura del invernadero contribuye principalmente a las categorías de agotamiento de recursos no renovables. La comparación entre invernaderos industriales tipo multitunel y los artesanales de raspa y amagado tipo “Motril” muestra que los multitúnel resultan casi dos veces más impactantes que el de tipo “Motril”, esto se debe principalmente a la mayor cantidad de acero que encontramos en el techo de los primeros.

La comparación entre substratos muestra que la utilización de sustrato local picón frente a un sustrato importado como es lana de roca reduce los impactos potenciales.

El apartado de manejo de residuos procedentes de la biomasa o planta de tomate se apunta como otro de los temas prioritarios a tener en cuenta desde el punto de vista ambiental.

Por último, cuando en el estudio se considera el incremento de energías renovables previsto en el Plan Energético del Gobierno Canarios (PECAN 2006) para el 2015, en el subproceso de equipo auxiliar (más dependiente de la energía local) mejoran las diferentes categorías de impacto entre un 20 y un 30%.


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Recomendaciones

Desde una perspectiva de sostenibilidad y reducción del impacto medioambiental resulta de interés:

• Utilizar estructuras artesanales, tales como invernaderos de raspa y amagado tipo “Motril” y elementos locales, tales el sustrato de picón.

• Mejorar el proceso de empaquetado para disminuir impactos en comercialización.

• Trabajar en el ajuste de la dosis de fertirriego, o de riego y fertilización

• Aumentar el uso de energías renovables

4.6 Evaluación económica del nuevo paquete tecnológico

La estructura de costes de producción obtenida (Fig. 20) refleja que los costes de mano de obra son proporcionalmente más importantes en los invernaderos mejorados; ello se justifica porque el nuevo paquete tecnológico es más eficiente en cuanto a consumo de insumos, pero tiene mayores necesidades de mano de obra para recolectar, ya que la producción prácticamente doble. En los invernaderos comerciales mejorados la producción neta media de tomate exportable asciende a 210 t/ha, mientras que con el paquete tradicional las producciones netas medias son de 108 t/ha.

0%

20%

40%

60%

80%

100%

Inv. Tradicionales Inv. Mejorados

Insumos M. obra C. fijos Intereses

Figura 20. Estructura de costes de producción en invernaderos tradicionales (de baja altura, techo plano y cubierta de malla) y mejorados de acuerdo a las directrices establecidas en el Proyecto, en los que se utiliza entutorado alto y descuelgue. No se consideran los costes de transporte de la fruta a destino (se detraen de los ingresos).

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Gastos totales Ingresos brutos Ingresos netos

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Inv. Tradicionales Inv. Mejorados

Figura 21. Gastos totales, ingresos brutos (detraido el coste de transporte y sin incluir subvenciones), e ingresos netos obtenidos en invernaderos tradicionales (de baja altura, techo plano y cubierta de malla) y mejorados de acuerdo a las directrices establecidas en el Proyecto (en los que se utiliza entutorado alto y descuelgue).


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El aumento de gastos totales en el nuevo paquete tecnológico con invernaderos mejorados se compensa con creces con los mayores ingresos brutos obtenidos, de modo que se obtiene un rendimiento neto en torno a los 7800 €/ha, mientras que la producción en los invernaderos tradicionales de malla, genera pérdidas muy considerables (Fig. 21), lo que ha llevado a la descapitalización del sector.

5. APLICACIÓN AL SECTOR Y DIFUSIÓN DE RESULTADOS Los resultados del Proyecto en su conjunto, han permitido definir pautas básicas para la construcción de invernaderos adecuados a nuestras condiciones, y establecer un nuevo paquete tecnológico con capacidad para hacer sostenible el sector productor de tomate de exportación en Canarias. Estos conocimientos pueden ser asimismo de utilidad para otras regiones de similares condiciones medioambientales.

Toda esta información ha sido ampliamente difundida, y es de aplicación directa para el sector productor de tomate y otras hortícolas de invierno para exportación en Canarias, y fácilmente extensible a otras zonas con problemas similares. Cabe destacar, que las pautas básicas de construcción de invernaderos y el nuevo paquete tecnológico de producción han sido elementos claves para la elaboración del Plan de Reestructuración del Sector de Tomate de Exportación que gestiona la Consejería de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentación del Gobierno de Canarias.

Dado el interés de continuar esta línea de trabajo, el último año del presente proyecto se solicitó otro que fue concedido (RTA2008-00109-C03), y se planteó como una prolongación del mismo para avanzar en la investigación y desarrollo de soluciones más eficientes y sostenibles. En este nuevo proyecto se contemplan múltiples aspectos: mejora en el diseño de las estructuras para aumentar su capacidad de control climático y economizar materiales; estudiar el influencia de la distancia entre invernaderos sobre la tasa de ventilación, con el fin de establecer pautas a este respecto; evaluar el efecto del uso de energías renovables para reducir el impacto ocasionado por las energías fósiles, mejorar la eficiencia de uso de insumos, particularmente los fertilizantes, y efectuar una prospectiva de la integración y logística de polígonos para optimizar globalmente el balance energético, emisión de CO2 y consumo de agua.

6. COLABORACIONES Y AYUDAS RECIBIDAS O PRESTADAS Para la realización de este Proyecto se ha contado con apoyo de:

Instituto Canario de Investigaciones Agrarias, que contribuyo a financiar la construcción del invernadero multicapilla, de raspa y amagado, tipo “Motril”.

Proyecto INTEAGRACAN, financiado por el Gobierno de Canarias, con contribución de fondos FEDER, cuyo marco de actuación permitió instalar los dos invernaderos multitúnel (de arco curco y arco gótico), utilizados en el proyecto, así como complementar el equipamiento básico con que se contaba en la Estación de Investigación Hortícola del ICIA, donde se ha llevado a cabo el trabajo experimental por parte del equipo ICIA.


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7. PUBLICACIONES

7.1 Artículos científicos

− Raya, V.; Parra, M. y Cid, M.C 2006. Influence of changes in cover and height on the climate of Canary–screenhouses for tomato growth: Preliminary results. Acta Horticulturae 719: 535-541. [Inglés]

− Santos, B.; Ríos, D., Nazco, R. 2006 Climatic conditions in tomato screenhouses in Tenerife (Canary Islands). Acta Horticulturae 719: 215-221. [Inglés]

− Muñoz P., Antón A., Nuñez, M., Vijay, A., Ariño, J., Castells, X., Montero, JI., Rieradevall, J. 2007. Comparing the environmental impacts of greenhouse versus open-field tomato production in the Mediterranean region. Acta Horticulturae (801): 1591-1596. [Inglés]

− Montero, JI, Antón A., Melé, M.,Cid, M.C., Muñoz, P. Raya, V. Pérez-Parra, J. 2007. Suggestions to improve leeward ventilation of large multispan greenhouses. Acta Horticulturae 801: 949-954. [Inglés]

− Bakker J.C, R. Adams, T. Boulard, J.I. Montero 2007. Innovative technologies for an efficient use of energy. Acta Horticulturae 801: 49-62. [Inglés]

− Muñoz, P.; Antón, A.; Vijay A.; Ariño J.; Montero, J.I 2008. High decrease of nitrate leaching by lower N input without reducing greenhouse tomato yield. Agronomie and Sustainable Development 28:489-495. [Inglés]

− Castilla, N., Montero, J.I.. 2008. Environmental Control and Crop Production in Mediterranean Greenhouses. 2008. Acta Horticulturae 797: 25-36. [Inglés]

− Montero, JI., Stanghellini, C., Castilla, N. 2008. Greenhouse Technology for Sustainable Production in Mild Winter Climate Areas: Trends and Needs. Acta Horticulturae 807:33-44. [Inglés]

− Flores-Velazquez, J., Montero, j.I. 2008. Computational Fluid Dynamics (CFD) Study of Large Scale Screenhouses. Acta Horticulturae 797:117-122. [Inglés]

− Baeza, E, Perez-Parra, J. López, J.C. Gázquez, J.C. Montero, J. I. 2008. Numerical Analysis of Buoyancy Driven Ventilation in Multi-span Type Greenhouses. Acta Horticulturae 797: 111-116. [Inglés]

− Baeza, E., Pérez-Parra J., Montero, J.I., Bailey, B., López, J.C., Gázquez, J.C. 2009. Analysis of the role of sidewall vents on buoyancy-driven natural ventilation in parral-type greenhouses with and wuthout insect screens using computational fluid dynamics. Biosystems Engineering 104(1):86-96. [Inglés]

− Antón, A., Torrellas, M., de León, W.E., Montero, J.I., Muñoz, P., Núñez, M., Parra, M., Cid, M.C., Raya, V. 2010. Usefulness of Life Cycle Assessment Methodology to improve Tomato Production in The Canary Islands. Environment Science & Technology (en preparación. [Inglés]

7.2 Artículos de divulgación

− Montero, JI., Stanghellini, C., Castilla, N. 2008 Invernadero para la producción sostenible en áreas de inviernos suaves. Horticultura Internacional nº 65: 12-26.

7.3 Capítulos de libros y monografías

− Muñoz, P., Antón, A., Montero, J.I. 2007 Efectos de la reducción de la fertilización nitrogenada en un cultivo de tomate en invernadero. En: XXXVI Seminario de Técnicos y Especialistas en Horticultura. Ibiza, 2006. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. ISBN 978-84-491-0770-2. pp. 455-462.

− Antón, A. 2010. Impacto ambiental: horticultura y sostenibilidad En: XXXVIIIè Seminario de Técnicos y Especialistas en Horticultura. Sitges. Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. (en prensa)

− Raya, V., Parra, M., Cid, M.C. 2010. Evaluación de un nuevo paquete tecnológico para producción de tomate de exportación. En: XXXVIIIè Seminario de Técnicos y Especialistas en Horticultura, Sitges, 2008. Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino (en prensa).

− Raya, V., Parra, M., Cid, M.C., Rios, D. 2010. Efecto de la intensidad del deshojado en el crecimiento y producción de plantas de tomate. En: XXXIX Seminario de Técnicos y Especialistas en Horticultura, Tenerife, 2009. Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino (en prensa).


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8. TRABAJOS PRESENTADOS A CONGRESOS y REUNIONES

− Bakker J.C, R. Adams, T. Boulard, J.I. Montero 2007. Innovative technologies for an efficient use of energy. ISHS International Conference on Sustainable Greenhouse Systems. Greensys 2007, Nápoles, Italia. (Conferencia invitada y Publicación científica)

− Montero, J.I., Stanghellini, C., Castilla, N.. 2008. Greenhouse Technology for Sustainable Production in Mild Winter Climate Areas: Trends and Needs. ISHS International Symposium on Strategies Towards Sustainability of Protected Cultivation in Mild Winter Climates. Antalya, Turquía, 2008. (Conferencia Invitada y Publicación científica).

− Castilla,N., Montero, J I. 2008. Environmental Control and Crop Production in Mediterranean Greenhouses. ISHS International Workshop on Greenhouse Environmental Control and Crop Production in Semi-Arid Regions Tucson, Arizona, 20-24 oct. 2008 (Conferencia Invitada y Publicación científica).

− Antón, A., W.E. de León, V. Raya, J.I. Montero, P.Muñoz, M.Torrellas, M. Parra, M.C. Cid. 2008. Life Cycle Assessment applied to tomato production in the Canary Islands. Sixth International Conference on Life Cycle Assessment in the Agri-Food Sector, Zurich, November 12-14, 2008. (Poster)

− Antón, A. Impacto ambiental y su utilidad en estudios de horticultura y sostenibilidad. 2008. XXXVIIIè Seminario de Técnicos y Especialistas en Horticultura, Sitges 17-21 Noviembre, 2008 (Conferencia invitada)

− Antón, A. 2008 Sustainable management in horticulture: A life cycle perspective. 8th International Conference on EcoBalance, Tokyo, December 9-12, 2008. (Conferencia invitada)

− M. Torrellas, M., León, W.E., Raya, V., Montero, J.I, Muñoz, P., Cid, MC., Antón, A. 2008. LCA and tomato production in Canary Islands. The 8th International Conference on EcoBalance, Tokio, December 10-12, 2008 (Poster y Publicación científica)

− Antón, A., Torrellas, M., de León, WE., Montero, J.I., Parra, M., Raya, V., Cid, M.C., Núñez, M., Muñoz, P. 2009. Usefulness of life cycle thinking in horticulture production. A case study en III International Conference on Life Cycle Assessment in Latin America (CILCA), 27-29 de abril de 2009, Pucón (Chile) (Comunicación y artículo científico)

− De León, WE. 2009 Evaluación ambiental de la producción del cultivo de tomate (Lycopersicon esculentum Mill.), bajo condiciones protegidas en las Palmas Gran Canaria, España, mediante la utilización de la metodología del análisis del ciclo de vida (ACV). Seminario ACV y Agricultura. El Castellet, (Barcelona) 21 de Mayo de 2009 (Comunicación).

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