ES2273059T3 - Un invernadero y un metodo de cultivo bajo vidrio. - Google Patents
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Abstract
Invernadero (1) incluyendo una estructura (2) que delimita un entorno de cultivo (3), y un humidificador de aire (10) incluyendo al menos un elemento de intercambio (15), caracterizado porque dicho al menos único elemento de intercambio tiene una membrana semipermeable (16), que permite que pase vapor de agua entre lados opuestos (17, 18) de la membrana si hay un gradiente de presión de va- por entre dichos lados, y porque el invernadero también incluye medios de suministro primeros y segundos (11, 12) para poner un flujo de agua (13) y un flujo de aire (14) respectivamente en contacto con dichos lados opuestos de la membrana.
Description
Un invernadero y un método de cultivo bajo
vidrio.
La presente invención se refiere a un
invernadero y a un método de cultivo bajo vidrio.
Como es conocido, los invernaderos son entornos
cerrados, generalmente delimitados por paredes acristaladas, donde
se cultivan plantas en condiciones climáticas especiales.
Cuando los invernaderos se instalan en regiones
con un clima especialmente seco y árido, el cultivo de la mayoría
de las plantas requiere una entrada considerable de agua de riego,
cuya provisión puede ser un problema principal en regiones áridas.
Véase, por ejemplo, DE 3 423 574 A.
En zonas costeras se ha propuesto utilizar agua
del mar adecuadamente desalinizada para riego: sin embargo, dado
que la cantidad de agua necesaria es generalmente grande, como antes
se ha mencionado, las instalaciones necesarias para producir agua
dulce a partir de agua del mar son relativamente complicadas, caras
y voluminosas, y por lo tanto no son adecuadas, por ejemplo, para
la producción de pequeños invernaderos que sean autosuficientes en
términos del agua dulce que necesitan.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención
es proporcionar un invernadero y un método de cultivo aplicable a
este invernadero que permiten superar dichos problemas.
En particular, un objeto de la invención es
proporcionar un invernadero que tiene un humidificador de aire que,
incrementando la humedad del aire dentro del invernadero, hace
posible reducir la cantidad de agua de riego que precisan las
plantas.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
invernadero que tiene un sistema de riego en el que el agua
necesaria para riego se obtiene, de forma simple y económica, del
agua del mar.
Por lo tanto, la presente invención se refiere a
un invernadero y a un método de cultivo bajo vidrio como se
especifica en las reivindicaciones anexas 1 y 13, respectivamente.
También se especifican realizaciones preferidas del invernadero y
del método de cultivo según la invención en las reivindicaciones
dependientes 2 a 12 y 14 a 23, respectivamen-
te.
te.
El invernadero según la invención y el método de
cultivo hecho posible por este invernadero resuelven dichos
problemas de la técnica anterior. Esto es debido a que el aire
introducido en el invernadero tiene alta humedad relativa, que
puede llegar a aproximadamente 90%, y, si es preciso, una
temperatura que puede ser significativamente menor que la
temperatura externa: en estas condiciones, la cantidad de agua
necesaria para regar las plantas se reduce considerablemente.
Además, el agua de riego se obtiene, de forma simple y económica,
del agua del mar que también se utiliza para humidificar el aire.
En consecuencia, el invernadero no requiere entradas externas de
agua dulce.
Otras características y ventajas de la presente
invención las esclarecerá la descripción siguiente de un ejemplo de
realización no limitativo de la invención, con referencia a las
figuras de los dibujos anexos, en los que:
La figura 1 es una vista esquemática de un
invernadero hecho según la invención.
La figura 2 es una vista esquemática ampliada de
un humidificador usado en el invernadero de la figura 1.
La figura 3 es una vista esquemática ampliada de
un detalle del humidificador de la figura 2.
La figura 4 es una vista esquemática parcial
ampliada de un condensador usado en el invernadero de la figura
1.
Con referencia a la figura 1, un invernadero 1
incluye una estructura 2 que delimita un entorno de cultivo 3 en el
que se colocan plantas 4. La estructura 2 incluye paredes laterales
5 que se alzan verticalmente desde el suelo, y un techo 6.
El invernadero 1 incluye un humidificador de
aire 10 y medios de suministro 11 y 12 para llevar un flujo de agua
13 y un flujo de aire 14, respectivamente, al humidificador 10.
Con referencia adicional a las figuras 2 y 3, el
humidificador 10 incluye al menos un elemento de intercambio 15 que
tiene una membrana semipermeable 16 que es de un tipo conocido y que
permite que pase vapor de agua entre sus lados opuestos 17 y 18, a
través de dicha membrana, si hay un gradiente de presión de vapor
entre estos lados 17 y 18.
En particular, la membrana 16 usada es del tipo
que permite que el vapor de agua pase en una dirección solamente,
pero que retiene las sales del mar y otras sustancias; por lo tanto,
si los lados 17 y 18 de la membrana 16 están en contacto,
respectivamente, con una solución salina acuosa, por ejemplo agua
del mar, y con un flujo de aire de baja humedad relativa, pasa
vapor de agua de la solución salina acuosa al flujo de aire, como se
representa esquemáticamente en la figura 3.
Se han obtenido buenos resultados usando
membranas de polipropileno (PP) que tienen una resistencia al vapor
de agua RET (determinada según UNI EN 31092) en el rango de
aproximadamente 2 a aproximadamente 5, preferiblemente de
aproximadamente 3 a aproximadamente 4, y en particular del orden de
aproximadamente 3,4 [10^{-2} mbar m^{2}/W]. Se deberá entender
que se puede usar otras membranas conocidas de características
similares a las indicadas.
En el caso no restrictivo presente que se
ilustra, el humidificador 10 incluye un bastidor 20 que soporta la
membrana 16, estando conformada esta membrana 16 de modo que forme
una pluralidad de compartimientos 21, que constituyen
correspondientes elementos de intercambio 15; cada elemento de
intercambio 15 está delimitado por una porción de membrana 16
interpuesta entre el flujo de agua 13 (agua del mar), que circula
dentro del elemento de intercambio 15, y el flujo de aire 14, que
está en contacto con el exterior del elemento de intercambio
15.
El bastidor 20 se aloja en un alojamiento de
extremos abiertos 22 formado en una pared 5a del invernadero 1, y
soporta, en su extremos superior e inferior opuestos,
respectivamente, una guía de entrada 23, que distribuye el flujo de
agua 13 a los elementos de intercambio 15, y una guía de salida 24,
que recoge el agua que ha pasado a través de los elementos de
intercambio 15.
Los medios de suministro 11 incluyen un circuito
hidráulico 25 provisto de una bomba de circulación 26 para llevar
el flujo de agua 13 al humidificador 10 y, en particular, a los
elementos de intercambio 15.
El circuito hidráulico 25 incluye una línea de
entrada 25 y una línea de salida 28, colocadas, respectivamente,
hacia arriba y hacia abajo del humidificador 10, y conectadas,
respectivamente, a la guía de entrada 23 y a la guía de salida 24
del humidificador 10. El flujo de agua 13 suministrado al
humidificador 10 es un flujo de agua salada, en particular agua del
mar o agua salobre, tomada del mar a una profundidad adecuada por
medio del circuito hidráulico 25.
Los medios de suministro 12 incluyen medios de
ventilación forzada 29 para llevar el flujo de aire 14 al
humidificador 10 y para introducir aire humidificado 30 en el
invernadero 1; en el caso presente, los medios de ventilación
forzada 29 incluyen un ventilador 31 por medio del que el flujo de
aire 14 es sacado del invernadero 1 y enviado, a través de un
conducto de distribución 32, al humidificador 10 y, en particular,
enviado a contacto con el exterior de los elementos de intercambio
15.
El invernadero 1 también incluye un condensador
35 para condensar el vapor de agua presente en el aire humidificado
30 introducido en el invernadero 1, para obtener condensado 36.
El condensador 35 incluye al menos un elemento
de intercambio de calor 37 entre el aire humidificado 30 tomado del
entorno de cultivo 3 y un fluido refrigerante 38 que tiene una
temperatura menor que la temperatura del aire humidificado 30.
En el caso no restrictivo presente ilustrado en
la figura 1, y con más detalle en la figura 4, el condensador 35
está incorporado en una pared 5b del invernadero 1, enfrente de la
pared 5a provista del humidificador 10; por lo tanto, el
condensador 35 y el humidificador 10 están situados en extremos
opuestos del invernadero 1.
La pared 5b tiene al menos una porción de pared
39 que tiene una cavidad 40 en la que circula el fluido refrigerante
38; el fluido refrigerante 38 consta adecuadamente de una porción
del flujo de agua 13 tomada hacia arriba del humidificador 10 y
enviada a la cavidad 40 a través de un circuito de bifurcación 41;
el circuito de bifurcación 41 está conectado a la línea de entrada
27 del circuito hidráulico 25 por un conector 42. La cavidad 40 está
provista de una entrada 43 y una salida 44, colocadas en extremos
opuestos 46 y 47 respectivamente, situadas respectivamente en la
parte superior e inferior de la porción de pared 39, para el fluido
refrigerante 38.
Una cara interior 50 de la porción de pared 38,
que mira al interior del invernadero 1, forma una superficie de
intercambio de calor entre el fluido refrigerante 38 que circula en
la cavidad 40 y el aire humidificado 30 presente dentro del
invernadero 1 (en otros términos, en el entorno de cultivo 3).
En el extremo superior 46 de la porción de pared
39 y encima de la superficie de intercambio de calor 50 se ha
colocado una campana de aspiración 51 provista de un ventilador 52
para crear una circulación forzada de aire dentro del invernadero 1
y, específicamente, para llevar el aire humidificado 30, introducido
en el entorno de cultivo 3 a través del humidificador 10, al
condensador 35, en otros términos en contacto con la superficie de
intercambio de calor 50. La campana 51 está conectada por un
conducto de
recirculación 53 al conducto de distribución 32.
recirculación 53 al conducto de distribución 32.
En el extremo inferior 47 de la porción de pared
39 se ha colocado un colector 54 para recoger el condensado 36
formado en la superficie de intercambio 50 y que ha caído bajo el
efecto de gravedad; el colector 54 está conectado a un sistema de
riego 55 de cualquier tipo conocido (que, por razones de claridad,
no se describe ni ilustra con detalle) por un conducto 56.
El invernadero 1 se usa para la aplicación del
método de cultivo según la invención como se describe más
adelante.
El flujo de agua 13 se toma del mar y envía al
humidificador 10 por el circuito hidráulico 25; el flujo de aire 14
es aspirado de fuera y suministrado al humidificador 10 por el
ventilador 31: la presión de vapor del flujo de aire 14 es menor
que la presión de vapor del flujo de agua 13, y por lo tanto pasa
vapor de agua en el humidificador 10 del flujo de agua 13 al flujo
de aire 14 a través de la membrana 16.
Ventajosamente, el flujo de agua 13 es
suministrado al humidificador 10 a una temperatura menor que la
temperatura del flujo de aire 14, de modo que enfríe, además de
humidificar, el flujo de aire 14; el enfriamiento del flujo de aire
14 también lo promueve el calor de evaporación latente de dicho
flujo de aire 14.
El aire humidificado 30 introducido en el
invernadero 1 es movido por el ventilador 52 y llevado al
condensador 35: el intercambio de calor entre el aire humidificado
30 y el fluido refrigerante 38, cuya temperatura es menor que la
temperatura del aire humidificado 30, produce la condensación del
vapor de agua presente en el aire humidificado 30 en la superficie
de intercambio 53; el condensado resultante 36 es agua dulce, que es
recogida por el colector 54 y enviada al sistema de riego 55.
El condensado 36 excedente de la cantidad
necesaria para riego puede ser sacado por una bifurcación 58 y
almacenado o enviado para otros usos.
Los ventiladores 29 y 52 producen circulación
forzada del aire en el invernadero 1; por lo tanto, los pasos de
humidificación y condensación se llevan a cabo esencialmente de
forma continua y simultáneamente en el humidificador 10 y en el
condensador 35 respectivamente, en los extremos opuestos del
invernadero 1.
Después de dejar parte de su humedad, el aire
que sale del condensador 35 tiene un contenido de vapor de agua
superior al del aire exterior y una temperatura relativamente baja,
y por lo tanto se hace recircular por medio del conducto de
recirculación 53 al humidificador 10. En una variante posible que no
se ilustra, este aire, antes de hacerse recircular al humidificador
10, es enviado a una cavidad formada debajo o dentro del techo 6,
de forma que tenga un efecto de enfriamiento y aislante térmico en
dicho techo 6. Un flujo de agua salada 60 con una alta
concentración salina es tomado del humidificador 10, y puede ser
enviado, por ejemplo, a una planta de producción de sal, o a otro
dispositivo de desalinización para producir obtener agua dulce
adicional. Finalmente, es claro que el invernadero y el método de
cultivo bajo vidrio aquí descritos e ilustrados pueden ser
modificados y cambiados de varias formas sin apartarse de la
presente invención definida en las reivindicaciones anexas.
Claims (24)
1. Invernadero (1) incluyendo una estructura (2)
que delimita un entorno de cultivo (3), y un humidificador de aire
(10) incluyendo al menos un elemento de intercambio (15),
caracterizado porque dicho al menos único elemento de
intercambio tiene una membrana semipermeable (16), que permite que
pase vapor de agua entre lados opuestos (17, 18) de la membrana si
hay un gradiente de presión de vapor entre dichos lados, y porque el
invernadero también incluye medios de suministro primeros y
segundos (11, 12) para poner un flujo de agua (13) y un flujo de
aire (14) respectivamente en contacto con dichos lados opuestos de
la membrana.
2. Invernadero según la reivindicación 1,
caracterizado porque dichos primeros medios de suministro
(11) incluyen un circuito hidráulico (25) para poner dicho flujo de
agua (13) en contacto con un primer lado (17) de la membrana
(16).
3. Invernadero según la reivindicación 1 o 2,
caracterizado porque dicho flujo de agua (13) es un flujo de
agua del mar.
4. Invernadero según una de las reivindicaciones
1 a 3, caracterizado porque dichos segundos medios de
suministro (12) incluyen medios de ventilación forzada (29) para
poner dicho flujo de aire (14) en contacto con un segundo lado (18)
de la membrana (16) e introducir en el invernadero el aire
humidificado (30) que sale de dicho humidificador (10).
5. Invernadero según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque dicho humidificador (10)
incluye una pluralidad de elementos de intercambio (15), estando
delimitado cada elemento de intercambio (15) por una porción de
membrana semipermeable (16) interpuesta entre dicho flujo de agua
(13), que circula dentro del elemento de intercambio (15), y dicho
flujo de aire (14), que está en contacto con el exterior del
elemento de intercambio (15).
6. Invernadero según la reivindicación 5,
caracterizado porque dicha membrana semipermeable (16) está
conformada de tal modo que forme una pluralidad de compartimientos
(21) que constituyen correspondientes elementos de intercambio
(15), teniendo los compartimientos (21) dicho flujo de agua (13) que
corre en su interior y teniendo dicho flujo de aire (14) en
contacto con su exterior.
7. Invernadero según una de las reivindicaciones
precedentes, caracterizado porque incluye un condensador
(35) para condensar el vapor de agua presente en el aire
humidificado (30) introducido en el invernadero y para obtener
condensado (36).
8. Invernadero según la reivindicación 7,
caracterizado porque dicho condensador (35) y dicho
humidificador (10) están colocados en extremos opuestos del
invernadero, habiéndose previsto medios de ventilación forzada (29,
52) para mantener el aire en circulación forzada entre dichos
extremos del inverna-
dero.
dero.
9. Invernadero según la reivindicación 7 o 8,
caracterizado porque dicho condensador (35) está conectado a
medios de riego (55) para distribuir el condensado (36) a las
plantas colocadas en el invernadero.
10. Invernadero según una de las
reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque incluye medios
de recirculación (53) para recircular el aire que sale del
condensador (35) y suministrarlo al humidificador (10).
11. Invernadero según una de las
reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque el condensador
(35) incluye al menos un elemento de intercambio de calor (37)
entre el aire humidificado (30) tomado del invernadero y un fluido
refrigerante (38) que tiene una temperatura menor que la temperatura
del aire humidificado (30) dentro del invernadero.
12. Invernadero según la reivindicación 11,
caracterizado porque incluye un circuito de bifurcación (41)
para tomar dicho fluido refrigerante (38) de dicho flujo de agua
(13) hacia arriba de dicho humidificador (10).
13. Método de cultivo bajo vidrio, incluyendo
los pasos de:
- proporcionar un invernadero (1) con un
humidificador de aire (10) incluyendo al menos un elemento de
intercambio (15) que tiene una membrana semipermeable (16) que
permite que pase vapor de agua entre lados opuestos (17, 18) de la
membrana si hay un gradiente de presión de vapor entre dichos
lados;
- humidificar un flujo de aire (14) por el
intercambio de vapor de agua entre un flujo de agua (13) y dicho
flujo de aire, poniéndose el flujo o aire y el flujo de agua en
contacto con lados opuestos (17) y (18) respectivamente de la
membrana (16);
- introducir en el invernadero el aire
humidificado (30) que sale del humidificador (1).
14. Método según la reivindicación 13,
caracterizado porque incluye un paso de producir circulación
forzada del aire en el invernadero.
15. Método según la reivindicación 13 o 14,
caracterizado porque dicho flujo de aire (14) es suministrado
al humidificador (10) con una presión de vapor menor que la presión
de vapor de dicho flujo de agua (13).
16. Método según una de las reivindicaciones 13
a 15, caracterizado porque dicho flujo de agua (13) se
suministra a dicho humidificador (10) a una temperatura menor que
la temperatura de dicho flujo de aire (14).
17. Método según una de las reivindicaciones 13
a 16, caracterizado porque dicho flujo de agua (13) es un
flujo de agua del mar.
18. Método según una de las reivindicaciones 13
a 17, caracterizado porque incluye un paso de condensación,
en el que el vapor de agua presente en el aire humidificado (30)
introducido en el invernadero se condensa en un condensador (35)
para producir condensado (36).
19. Método según la reivindicación 18,
caracterizado porque dicho paso de condensación incluye un
paso de intercambio de calor entre el aire humidificado (30) tomado
del invernadero y un fluido refrigerante (38) que tiene una
temperatura menor que la temperatura de dicho aire humidificado.
20. Método según la reivindicación 19,
caracterizado porque dicho fluido refrigerante (38) es tomado
de dicho flujo de agua (13) hacia arriba de dicho humidificador
(10).
21. Método según una de las reivindicaciones 18
a 20, caracterizado porque dicho paso de humidificación y
dicho paso de condensación se realizan de forma esencialmente
continua y simultánea en extremos opuestos del invernadero.
22. Método según una de las reivindicaciones 18
a 21, caracterizado porque incluye un paso de regar las
plantas colocadas en el invernadero con el condensado.
23. Método según una de las reivindicaciones 18
a 22, caracterizado porque incluye un paso de recirculación,
en el que el aire que sale del condensador (35) se recoge y
suministra al humidificador (10).
24. Método según una de las reivindicaciones 18
a 23, caracterizado porque el aire que sale del condensador
(35) es enviado a enfriar un techo (6) del invernadero.
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