ES2660827B2 - Sistema pasivo de climatización para invernaderos - Google Patents

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Abstract

Sistema pasivo de climatización para invernaderos.#Se trata de un sistema de climatización pasiva para invernaderos, con absorción de agua por evaporación, que comprende una pluralidad de elementos (1, 1', 1'') para formar un conjunto reticular aplicable bajo la cubierta de un invernadero o al aire libre. Cada elemento está formado por un cuerpo poroso (3) que absorbe el agua evaporada y una o dos láminas de plástico que forman cámaras de aire (6), estableciendo un conjunto aislante y que regula el exceso de frío y calor de forma pasiva en periodos donde el cultivo bajo invernadero y al aire libre, necesitan mejorar su balance térmico, disminuyendo las pérdidas de calor durante la noche. También mitiga el exceso de calor durante las horas de máxima insolación, todo ello en base a la eliminación del agua evaporada.

Description

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SISTEMA PASIVO DE CLIMATIZACION PARA INVERNADEROS
D E S C R I P C I O N
OBJETO DE LA INVENCION
La presente invention se refiere a un sistema previsto para poder mitigar de una forma pasiva, el exceso de frio en periodos donde los cultivos bajo invernadero necesitan mejorar su balance termico, disminuyendo las perdidas de calor durante la noche.
Esta invencion tambien regula de una forma sencilla el exceso de calor diurno, prolongando su uso en periodos de mayor temperatura diurna, y eliminando gran parte del agua por evaporation del cultivo y del suelo del invernadero, de manera que con unos procesos sencillos se consigue aumentar la productividad agricola en invernaderos.
El sistema se puede utilizar en cualquier tipo de invernadero como elemento fijo o bien como elemento movil, situandose a doble altura, tanto en campo abierto como en invernadero, fabricandose en distintas opciones, dependiendo del uso agricola a que se destine, variando la composition de los materiales, tamano y orden de colocation de los distintos elementos que participan en el sistema para conseguir la climatizacion pasiva con la absorcion de agua de evaporacion.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Un invernadero es un conjunto de elementos donde intervienen distintos materiales, que forman una estructura usada para el cultivo y protection de plantas y cosechas, la cual optimiza la radiation solar bajo condiciones controladas y mejora los cultivos, y cuyas dimensiones facilitan el trabajo de los agricultores. El invernadero es el elemento mas importante de una explotacion agricola y del que depende de gran medida la production. A su vez es el elemento que libera la produccion agricola de los cambios meteorologicos.
Se construyen varios tipos de invernaderos, de estructura metalica, formando tuneles
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(denominados multi-tunel), as^ como otros formados por postes metalicos y techumbre compuesta por un sandwich de alambre y laminas de plastico, denominados comunmente como tenso-estructuras, siendo estos economicos y muy resistentes a los envites del viento, aunque no son muy estancos a la lluvia. Tambien son conocidos los denominados de arco circular, que son muy sencillos de construir, y solo se pueden utilizar formando una nave.
Paralelamente, y aunque no es un invernadero en si, existen unas estructuras denominadas tunelillos practicables, compuestos por unas laminas de plastico dispuestas a poca altura sobre el nivel del cultivo y apoyadas en arcos u otros elementos de sujecion, que se pueden abrir a lo largo de uno de sus laterales.
El sistema productivo bajo estos invernaderos se desarrolla en zonas con inviernos relativamente suaves, utilizando el mmimo de energia.
De esta forma se trata de obtener una produccion aceptable, fuera de la estacion, al menor coste posible aprovechando las bondades del clima, lograndose condiciones favorables con el uso de invernaderos, que consiguen una proteccion excelente frente a las inclemencias climaticas, pudiendo bajar las temperaturas diurnas, subir las nocturnas, resguardarse de las lluvias, del exceso de radiacion solar, vientos y granizos.
En tal sentido, determinados modelos de produccion se caracterizan por el empleo de estructuras de invernadero artesanales de bajo coste, con cerramientos de plastico y escaso control climatico.
Sin embargo, en la actualidad la horticultura se esta enfrentando a diversos retos, como la competencia frente a otras zonas productoras, en los mercados internacionales, y la concentracion de la demanda.
Ante ello es preciso mejorar la comercializacion y la variedad en la oferta agricola, aumentando la productividad mediante control con mas eficacia del sistema climatico de invernadero, y asi aumentar, de una manera importante, su productividad, siendo para ello necesario mejorar las condiciones termicas del invernadero en orden a obtener un optimo rendimiento.
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Asi pues, para lograr cultivos extra tempranos y extra tardtos es necesario controlar la reduccion de perdidas de calor, principalmente en la noche.
En tal sentido, los invernaderos artesanales no permiten llevar a cabo notables cambios que permitan rehacer sus condiciones climaticas internas.
Tratando de obviar esta problematica, se montan dobles techos en el interior de invernaderos, asi como con inclusion de una manta termica, si bien esta solucion no resulta todo lo eficaz que seria deseable, a lo que hay que anadir el hecho de la condensation de agua por evaporacion de los cultivos y del suelo de los invernaderos que provocan estas instalaciones, que se adhiere a la cara inferior de los dobles techos, que incluso teniendo una inclination, gotean sobre el cultivo, produciendo esta acumulacion de agua indeseada y fomentando la creation de enfermedades fitosanitarias.
Por otro lado, los cambios climaticos bruscos de frio a calor y viceversa son cada vez mas frecuentes, siendo evidente lo danino que esto supone para la agricultura.
Asi pues, hasta la fecha no se conoce un sistema pasivo que permita controlar el exceso de frio en periodos donde los cultivos bajo invernadero necesitan mejorar su balance termico, disminuyendo las perdidas de calor durante la noche.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
El sistema de climatizacion para invernaderos que se preconiza resuelve de forma plenamente satisfactoria la problematica anteriormente expuesta, permitiendo reducir de una forma pasiva el exceso de frio en periodos donde los cultivos necesitan mejorar su balance termico, disminuyendo las perdidas de calor durante la noche y mitigando el exceso de calor durante las horas de maxima insolation, todo ello prolongando su uso en periodos de mayor temperatura diurna.
Para ello, una de las caracteristicas de la invention es eliminar en gran parte el agua por evaporacion del cultivo y del suelo del invernadero, por la absorcion del agua en uno de los
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elementos que participan en el sistema, pudiendose emplear este como cubierta de invernadero, o bien como elemento fijo dentro del invernadero colocado a una doble altura entre el cultivo y la cubierta del invernadero, e incluso como elemento movil, pudiendose extender y recogerse o disponerse a campo abierto.
El sistema puede materializarse segun distintas opciones de realization, dependiendo del uso agricola a que se destine, variando la composition de los materiales, tamano y orden de colocation del conjunto de elementos que participan en el sistema.
De forma mas concreta, el sistema esta constituido a partir de un conjunto de elementos para la calefaccion pasiva con absorcion de agua por evaporation, en el que cada elemento se constituye basicamente mediante un cuerpo poroso de configuration general esferica y una pareja de laminas, preferentemente de plastico y de configuracion cuadrangular, termo-soldadas entre si a traves de sus bordes, de manera tal que una de las laminas queda por encima del cuerpo poroso, mientras que la otra queda por debajo de dicho cuerpo poroso, formandose camaras de aire para cada elemento, haciendo de aislante tanto para el calor como para el frio, es decir reduciendo el exceso de calor y de frio y estableciendo un medio de regulation del exceso de humedad, dado que el cuerpo poroso se encarga de absorber el agua evaporada de las plantas y del suelo del invernadero, lo que evita cambios bruscos de temperatura que resultan tan perjudiciales para el cultivo.
Las laminas estan afectadas de una abertura central para acoplamiento sobre las mismas de una deformation saliente prevista al efecto tanto en la parte superior como en la parte inferior del cuerpo poroso.
Tambien se puede realizar con una lamina sin abertura y el cuerpo poroso sin una deformacion saliente, en cuyo caso esa lamina sin abertura queda superpuesta y fijada sobre la superficie correspondiente del cuerpo poroso, siendo la otra lamina la que se acopla sobre la respectiva deformacion saliente de dicho cuerpo poroso.
En este caso, el sistema esta previsto para ser utilizado en el exterior, como cubierta de invernadero y en cultivos a campo abierto, ya que al estar cerrada, la lamina superior pasa por encima del cuerpo poroso, resultando impermeable y estanca, impidiendo el paso del
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agua de lluvia y otros agentes atmosfericos.
Por otro lado y como otra de las caracteristicas de la invencion, se ha previsto que el cuerpo poroso este afectado de un paso diametral, tubular, que actua como chimenea o valvula de escape.
En otra forma de realization, existe una sola lamina acoplada sobre una garganta perimetral y externa del cuerpo poroso, actuando tal garganta como paso de aire y con ello permitiendo regular el exceso de humedad. En este caso el sistema actua como manta sobre el cultivo a campo abierto.
En cuanto al material en que estaran constituidas las laminas, sera preferentemente plastico o bien de tejido a base de propileno u otros materiales similares dependiendo del uso agricola a que se destine.
Por su parte, el cuerpo poroso estara materializado preferentemente a base de un polimero de uretanto o compuesto similares, con el fin de absorber gran parte del agua de evaporation de las plantas y del suelo del invernadero en el que se aplique el sistema, eliminando problemas fito-sanitarios.
El cuerpo poroso proporciona gran capacidad de flujo de aire a traves de la formation de la estructura de sus poros, siendo ademas de gran elasticidad para poderse comprimir y recuperar su forma original, en orden a facilitar su transporte.
Tambien decir que dicho cuerpo poroso y las propias laminas se pueden fabricar en distintos colores sirviendo de trampa para los insectos e incluso se pueden fabricar con adicion de distintos productos para el control biologico o para el aporte de nutrientes en los cultivos.
En cuanto a las camaras de aire que se forman conjuntamente con el cuerpo poroso, decir que las mismas hacen las veces de filtro optico, al incidir la luz solar sobre las dos laminas de material plastico, de manera que si se diera un episodio de temperaturas extremas, llegando al punto de congelation, el agua que contiene el cuerpo poroso y la humedad contenida en las camaras de aire, harian que el sistema se comporte como un iglu,
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haciendo el hielo de barrera e impidiendo que el frio llegue al cultivo.
En cuanto a las aberturas de acoplamiento de las laminas sobre las deformaciones sobresalientes del cuerpo poroso, las mismas establecen un paso para regular el exceso de humedad de las camaras de aire y del propio cuerpo poroso, ya que a traves de la parte superior e inferior de este y de las laminas de plastico se conseguira regular la temperatura de forma pasiva, es decir del calor o del frio excesivo del invernadero.
DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripcion que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracteristicas del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realizacion practica del mismo, se acompana como parte integrante de dicha descripcion, un juego de planos en donde con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista esquematica en alzado de un elemento del sistema, formado por dos laminas de plastico, acopladas sobre sendas partes salientes y opuestas del cuerpo poroso.
La figura 2.- Muestra una vista en planta del conjunto de la figura anterior.
La figura 3.- Muestra una vista en planta del varios elementos como el de la figura 2 relacionados colateralmente entre si para formar una reticula de acuerdo con el sistema de la invencion.
La figura 4.- Muestra una vista en alzado como la de la figura 1, pero en este caso con una de las laminas superpuesta unicamente sobre la superficie del cuerpo poroso, es decir carente este del saliente para acoplamiento de la lamina.
La figura 5.- Muestra una vista en planta del elemento representado en la figura 4.
La figura 6.- Muestra una vista en alzado de una tercera forma de realizacion del elemento
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que participa en el sistema de la invencion y que en este caso esta constituido por una unica lamina acoplada sobre una garganta perimetral e intermedia del cuerpo poroso con forma esferica.
La figura 7.- Muestra una vista en planta del elemento representado en la figura anterior.
Las figura 8, 9 y 10.- Muestran sendas representaciones esquematicas en alzado de un sistema formado por: elementos como el de la figuras 1 y 2, elementos como el de las figuras 4 y 5, y elementos como los mostrados en las figuras 6 y 7, respectivamente.
REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION
A la vista de las figuras resenadas, y en especial de las figuras 1, 2, 3 y 8, el sistema de la invencion esta formado por una pluralidad de elementos (1), cada uno de los cuales comprende dos laminas (2), preferentemente de plastico, que quedan en cada caso termo- soldadas perimetralmente entre si y siendo de contorno cuadrangular cada una de ellas, de manera que esas dos laminas (2) estan acopladas sobre respectivas partes salientes (4) de un cuerpo poroso (3), estando este ademas afectado de un paso tubular (5), como se muestra en la figura 1.
Las laminas de plastico (2), conjuntamente con el cuerpo poroso (3) referido establecen camaras de aire (6), haciendo el conjunto la funcion de un acolchado para reducir el exceso del frio o del calor.
Las laminas (2) pueden estar materializadas en plastico o bien ser de un tejido elaborado en poli-propileno o materiales similares, dependiendo el uso agricola a que se destine, mientras que el cuerpo poroso (3) esta materializado preferentemente en un polimero de uretano o compuesto similar, con gran capacidad de flujo de aire a traves de la formacion de la estructura de sus poros y con gran elasticidad, siendo capaz de poderse comprimir para su transporte y embalaje y recuperarse su forma original una vez desembalado, para obtener la configuracion original o deseada.
Como se puede ver en la figura 3, la union entre si de varios elementos (1) como el
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descrito, forman una reticula que da al conjunto una elevada fortaleza y durabilidad, con la particularidad de que las camaras de aire (6) establecidas a ambos lados del cuerpo poroso (3) hacen la funcion de aislante para el calor o el frio.
El exceso de humedad se regula cuando el elemento o cuerpo poroso (3) absorbe el agua de evaporation de las plantas y del calor del suelo del invernadero, teniendo dicha funcion absorbedora de agua efectos positivos, ya que regula la humedad relativa del invernadero, evitando cambios bruscos de temperatura, tan perjudiciales para los cultivos.
En cuanto a las aberturas con que estan afectadas las laminas (2) para su acoplamiento sobre las partes salientes (4) del cuerpo poroso (3), decir que dichas aberturas establecen un paso para regular el exceso de humedad de las camaras de aire (6) y del propio cuerpo poroso (3), ya que a traves de la parte superior e inferior de dicho cuerpo poroso (3) y de las laminas de plastico (2) se conseguira regular la temperatura de forma totalmente pasiva ante un exceso de calor o frio en el invernadero.
Por su parte, el paso tubular (5) del cuerpo poroso (3) actua como chimenea o valvula de escape para el aire.
En las figuras 4 y 5, asi como en la figura 9, se muestra una variante de realization del elemento que participa en el sistema de climatizacion pasiva, de manera que en este caso, el cuerpo poroso (3) carece de uno de los salientes (4) con lo que la lamina que se superpone al cuerpo poroso (3) sobre la superficie carente del saliente (4) queda convenientemente fijada para establecer las camaras (6) como en el caso anterior, de manera que, la lamina considerada como inferior (2) es la que presenta la abertura para acoplamiento de la parte saliente (4) del cuerpo poroso (3), ya que la otra lamina, la superior, no se acopla sino que se superpone en dicha zona.
En este caso, el cuerpo poroso (3) carece del paso tubular (5) con que cuenta la primera variante de realizacion descrita.
En esta segunda forma de realizacion de las figuras 4, 5 y 9, el elemento que participa en el sistema de la invention se referencia con (1’) de manera que el resto de referencias se mantienen exactamente igual, puesto que el resto de caracteristicas estructurales no varian
a excepcion de las ya comentadas anteriormente.
En este caso concreto, el sistema esta previsto para ser utilizado en el exterior como cubierta de invernadero, ya que al estar cerrada la lamina superior (2), pasa por encima del 5 cuerpo poroso (3), resultando impermeable y estanco, impidiendo el paso de agua de lluvia y otros agentes atmosfericos, siendo igualmente aplicable en cultivos a campo abierto.
Finalmente, y de acuerdo con la variante de realizacion de las figuras 6, 7 y 10, en dicho caso el elemento (1’’) incluye una unica lamina (2) que queda acoplada sobre una garganta 10 (7) del cuerpo poroso (3).
Para ello, la lamina (2) estara afectada de una abertura para su acoplamiento y montaje sobre la garganta (7) del cuerpo poroso (3), de manera que esa abertura sirve de paso de aire y con ello permitir regular el exceso de humedad del cuerpo poroso (3), regulando la 15 temperatura de una forma pasiva entre el cultivo y el ambiente exterior, contando como en el ejemplo de realizacion de las figuras 1 y 2 con un paso tubular (5) que actua como chimenea o valvula de escape.
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Claims (1)

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    R E I V I N D I C A C I O N E S
    1a.- Sistema de climatizacion pasiva para invernaderos, caracterizado porque comprende una pluralidad de elementos (1-1’-1’’), relacionados entre si para formar una reticula disponible bajo la cubierta del correspondiente invernadero en el que se aplique o incluso al aire libre, estando cada elemento (1-1’-1’’) obtenido mediante un cuerpo poroso (3) como elemento de absorcion de agua evaporada y una o dos laminas (2), preferentemente electrosoldadas perimetralmente y unidas al cuerpo poroso (3).
    2a.- Sistema de climatizacion pasiva para invernaderos, segun reivindicacion 1a, caracterizado porque el cuerpo poroso (3) presenta dos partes sobresalientes (4) en oposicion diametral, una superior y otra inferior sobre las que se acoplan respectivas aberturas presentes en las dos laminas (2), definiendose para cada elemento (1) camaras de aire (6) aislantes entre las laminas (2) tanto para el calor como para el frio.
    3a.- Sistema de climatizacion pasiva para invernaderos, segun reivindicacion 1a,
    caracterizado porque el cuerpo poroso (3) presenta una sola parte saliente (4) en correspondencia con la parte inferior, sobre la que se acopla la abertura correspondiente de la respectiva lamina inferior (2), mientras que la lamina superior se superpone al cuerpo poroso (3) en correspondencia con la parte superior de este, definiendose para cada elemento (1) camaras de aire (6) aislantes entre las laminas (2) tanto para el calor como para el frio.
    4a.- Sistema de climatizacion pasiva para invernaderos, segun reivindicacion 1a,
    caracterizado porque el cuerpo poroso (3) esta afectado de una garganta perimetral (7) en correspondencia con su zona intermedia, sobre la que va acoplada una unica lamina (2).
    5a.- Sistema de climatizacion pasiva para invernaderos, segun reivindicaciones 1a, 2a y 4a, caracterizado porque el cuerpo poroso (3) esta afectado de un paso diametral y vertical (5) a modo de chimenea o valvula de escape.
    6a.- Sistema de climatizacion pasiva para invernaderos, segun reivindicaciones 1a, 2a, 3a y 5a y caracterizado porque las aberturas de acoplamiento entre el cuerpo poroso (3) y las laminas (2) definen un paso de regulacion del exceso de humedad de las camaras de aire
    y del cuerpo poroso (3).
    7a.- Sistema de climatizacion pasiva para invernaderos, segun reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las laminas (2) estan obtenidas en plastico.
    8a.- Sistema de climatizacion pasiva para invernaderos, segun reivindicaciones ia a 6a, caracterizado porque las laminas (2) estan obtenidas en tejido a base de polipropileno.
    9a.- Sistema de climatizacion pasiva para invernaderos, segun reivindicaciones ia a 6a, 10 caracterizado porque el cuerpo poroso (3) esta obtenido en polimero de uretano.
    10a.- Sistema de climatizacion pasiva para invernaderos, segun reivindicacion 1a, caracterizado porque los elementos (1-1’-1’’) presentan una configuration en planta cuadrada, fijandose entre ellos formando una reticula.
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    11a.- Sistema de climatizacion pasiva para invernaderos, segun reivindicacion 10a, caracterizado porque la reticula establecida por los elementos (1-1’-1’’) va montada en el interior de un invernadero, bajo la cubierta de este, o bien a una altura intermedia del mismo.
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