ES2916055B2 - Instalacion de cultivo aeroponico - Google Patents

Description

INSTALACIÓN DE CULTIVO AEROPÓNICO

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Se propone un nuevo diseño de instalación de cultivo, especialmente para cultivos aeropónicos. Es un diseño que mejora grandemente la alimentación de las plantas en instalaciones de cultivo con soportes móviles.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Se conoce en el estado de la técnica el cultivo de plantas en tubos u otras estructuras verticales. US2020037524 y US10499575 son dos ejemplos de interés que muestran el punto de partida de la invención. En el primer caso, un cultivo hidropónico en carrusel pasa por cuatro estaciones diferentes. El segundo documento divulga una instalación aeropónica.

El cultivo en estructuras verticales móviles es sencillo cuando el cultivo es hidropónico. En esos casos el sustrato asiste a la distribución del agua y de los fertilizantes, por lo que no es necesario disponer de forma muy precisa la boquilla de riego.

Sin embargo, en el caso de cultivos aeropónicos, la nebulización se debe hacer de forma muy precisa para que se distribuya perfectamente la alimentación de agua y fertilizantes por toda la estructura. Cuando las estructuras realizan un movimiento a lo largo de un circuito, es necesario asegurar la posición de la boquilla de riego.

Por otro lado, uno de los principales costes de la agricultura vertical es la iluminación artificial que, dependiendo del tipo de cultivo, puede alcanzar hasta un 70% del coste variable de la producción. Se ha buscado la utilización de captadores de luz solar, que aprovechan la fibra óptica para transmitirla al interior del invernadero. Sin embargo, no alcanzan la energía requerida para una fotosíntesis eficaz, en general 15 |jmol-m2/s frente a los 150 jm o lm 2/s de media que se requiere para la fotosíntesis. Un ejemplo está en US6037535.

El solicitante no conoce ninguna solución equivalente a la reivindicada.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

Debido a todo esto proponemos una instalación de cultivo aeropónico con un nuevo sistema de riego sobre estructuras verticales móviles, que asegura la distribución y absorción correcta de la solución nutritiva y la simplificación del conjunto, asegurando el riego exacto para cada estructura.

La solución es una instalación de cultivo aeropónico, que comprende un recinto donde se dispone uno o más carriles. Los carriles realizan el guiado de carros que portan estructuras verticales huecas portantes de plantas. Sus raíces están orientadas hacia el interior de las estructuras. La instalación comprende al menos un punto de irrigación formado por al menos una boquilla de atomización alimentada desde uno o más depósitos. Las boquillas están conectadas a sendas conducciones. Las boquillas son móviles en una dirección paralela al carril en su zona de trabajo, y están configuradas para alinearse automáticamente con la estructura. Por ejemplo, las boquillas son paralelas al carril cuando éste está dispuesto por encima de las estructuras.

De esta forma se puede mantener el conjunto de estructuras en movimiento continuo, utilizando pocos puntos de irrigación, que son muy fáciles de diseñar con la precisión necesaria. Además, cualquier afectación del flujo que modifique la salida de las boquillas es fácilmente reparable puesto que los puntos de irrigación se pueden colocar muy accesibles, reduciendo la necesidad de pasillos entre carriles.

Una tubería de evacuación u otro sistema de recogida y recuperación de aguas, tal como bandejas o suelo preparado a tal fin, se dispone en la parte inferior de la estructura para el retorno del líquido sobrante hacia un depósito, generalmente el de partida.

En una realización preferida, las boquillas están asociadas a sensores configurados para detectar la posición de la estructura o el carro. Los sensores pueden ser ópticos, magnéticos, de inducción. Estarán conectados, en su caso, a motores. Por ejemplo, las boquillas pueden estar montadas en una corredera mecánica sobre un tornillo sin fin accionado por un motor. El giro del tornillo en uno u otro sentido hará desplazarse la corredera mecánica y la boquilla.

En otra realización, las boquillas están configuradas para acoplarse al carro cuando éste entra en una zona de trabajo y para liberarse cuando el carro sale de la zona de trabajo. En ese caso, las boquillas comprenden un resorte de retorno a la posición de partida. Por ejemplo, el carro puede tener un brazo extensible que se extiende al entrar en la zona de trabajo y retrae al salir. Este tipo de brazos se puede hacer mediante una guía del extremo opuesto y la regulación de la distancia al resto del carro. Cuando la guía está próxima, el brazo se extiende.

Cuando está lejos se recoge. También es posible disponer de un resorte de vuelta a la posición recogida.

El sistema puede comprender un cañón fotónico de iluminación formado por una o más lentes exteriores que captan el sol y concentra la iluminación solar en una fibra de cristal fotónico. La fibra de cristal fotónico está conectada a una o más segundas lentes divergentes en el interior del recinto. A diferencia de la utilización de la fibra óptica, la fibra de cristal fotónico permite transmitir más potencia con menos pérdidas, de forma que se logra alcanzar la energía, en forma de fotones, que requieren las plantas (entre los 60 y 750 ^m o lm 2/s). La lente externa comprenderá filtros para no dejar pasar las longitudes de onda no deseadas.

El circuito de la luz, desde la lente externa hasta las segundas lentes, se puede refrigerar o ventilar. El calor así captado se utiliza en el interior del invernadero o se vierte al exterior.

La fibra de transmisión es fibra de cristal fotónico de cuerpo sólido de alta transmisión de energía. Puede ser fibra microestructurada de 5 ^m de diámetro capaz de transmitir fotones entre los 400 nm y 1200 nm con un ratio de 220 ^m o lm 2/s.

El carro puede comprender un motor giratorio de reorientación la estructura. De esta forma se asegura que todas las plantas reciban la luz o el riego adecuado.

Otras variantes y realizaciones se apreciarán en el resto de la memoria.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1.- Muestra una vista superior del conjunto de la instalación según un ejemplo de realización, en el que pueden distinguirse las guías para la tracción de las estructuras verticales y la posición de los sistemas de riego.

La figura 2.- Muestra un detalle de la parte superior de una estructura móvil, apreciándose el carril por el que circula y el sistema de alimentación.

La figura 3.- La figura 3 muestra un detalle en vista libre del modelo preferente del carril de pulverización aeropónica para riego.

La figura 4.- Muestra un ejemplo de circuito de iluminación mediante cañón fotónico.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

En las figuras que acompañan la memoria se ha representado un ejemplo de realización, en el que el cultivo se desarrolla en un recinto o espacio limitado, como puede ser un contenedor (1) ISO recuperado para esta función (figura 1).

En el contenedor (1) se disponen uno o más carriles (2) en circuito cerrado, de forma que una serie de estructuras (3) verticales huecas, generalmente cilíndricas, circulan por los carriles (2) por medio de carros (4). Las estructuras (3) portan plantas (5) con sus raíces en el interior para ser alimentadas por métodos aeropónicos. Los carriles (2) están generalmente montados en el techo, de forma que las estructuras (3) cuelgan de ellos.

El contenedor comprende un sistema de alimentación que bombea agua, fertilizantes y cualquier producto que deba ser aportado a las plantas (5) por sus raíces. El sistema de alimentación comprende uno o más depósitos y bombas (no apreciables), una serie de conducciones (6) y de boquillas (7) de nebulización o atomización que conforman puntos de irrigación. Las boquillas (7) se disponen por encima de las estructuras (3) para aportar el líquido a las plantas. En la base de las estructuras (3) se dispone una tubería de evacuación del sobrante hacia un canal o depósito inferior, fijo, de retorno hacia un depósito. El sistema de alimentación puede comprender sensores (de pH por ejemplo) para asegurar que el riego posee las condiciones óptimas.

De forma relevante, las boquillas (7) son móviles a lo largo de parte del carril (2), para lo que las conducciones (6) comprenden un tramo flexible que puede absorber esos movimientos. Así, las boquillas (7) se pueden colocar automáticamente en la posición óptima sobre las estructuras, independientemente de la posición real de la estructura. Para ello, las boquillas (7) pueden comprender diferentes elementos de control.

En una primera realización, las boquillas (7) se acoplan al carro (4) cuando este entra en su zona de trabajo y se liberan cuando llega al final. Un resorte de retorno les hacer volver a la posición de partida cuando se liberan para acoplarse al carro (4) siguiente.

En una segunda realización, la estructura (3) o el carro (4) portan unas marcas (ópticas, magnéticas...) que sirven para que un sensor que acompaña a la boquilla (7) detecten la posición correcta y avise a un motor que desplaza la boquilla (7) a la posición exacta. El sensor también puede ser de inducción para detectar un elemento metálico en la estructura (3) o en el carro (4).

En la figura 3 se aprecia la solución preferida, en la que las boquillas (7) están montadas en una corredera mecánica (8) sobre un tornillo sin fin o una guía (9) accionado por un motor eléctrico.

Como ventaja secundaria, la boquilla (7) puede seguir el desplazamiento de la estructura (3) si el riego se realiza durante una etapa de movimiento. Por ejemplo, permite instalar uno o pocos puntos de irrigación de muy alta precisión y efectividad, y mover en continuo las estructuras (3) para que pasen por los puntos de irrigación. Este sistema resulta en una gran reducción de los costes de instalación ya que las bombas, las conducciones (6) y los equipos de recuperación del líquido sobrante se simplifican.

Preferiblemente, el sistema reconocerá la estructura (3) dispuesta bajo la boquilla (7) para saber en qué punto de desarrollo están las plantas (5) y adaptar el riego en consecuencia.

La iluminación del interior del contenedor (1) se puede realizar mediante un cañón fotónico (10) como el representado en la figura 4. Comprende una o más lentes (11) exteriores, por ejemplo una lente Fresnel, que concentran la iluminación solar en una fibra de cristal fotónico (12), la cual se introduce en el contenedor (1). Una o más segundas lentes (13) expanden la luz transportada por la fibra de cristal fotónico (12) para que llegue al máximo de plantas (5). La fibra de cristal fotónico (12) puede ser dividida en varios ramales para colocar segundas lentes (13) en varias zonas del contenedor (1) e iluminar desde varios puntos.

Las segundas lentes (13) pueden ser completadas por unas luces, por ejemplo LED, que complementen la energía necesaria, en la propia base de las segundas lentes (13). La potencia de las luces será preferiblemente regulable para adaptarse a la cantidad de luz que entra por la lente (11) exterior. Una serie de sensores de luminosidad delante de las segundas lentes (13) permitirán conocer la potencia necesaria.

Las lentes (11) exteriores se pueden conectar a un seguidor solar, el cual las orientará convenientemente para recibir los rayos solares con la mejor inclinación. El seguidor puede estar programado en función del azimut almacenado en tablas astronómicas en memoria o comprender cualquier otro sistema de orientación.

El carro (4) puede comprender un motor giratorio para reorientar la estructura (3) periódicamente o en continuo, de forma que compense cualquier defecto en la iluminación. Normalmente los carros (4) están montados en una cadena o correa que asegura el movimiento coordinado de todos ellos.

El cultivo comprende también una serie de equipos habituales: motores, zonas para el mantenimiento o preparación de las plantas o los brotes, etc. Todos estos elementos son conocidos y no son relevantes en la invención.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   1- Instalación de cultivo aeropónico, que comprende un recinto donde se dispone uno o más carriles (2) de guiado de carros (4) que portan estructuras (3) verticales huecas portantes de plantas (5), cuyas raíces están orientadas hacia el interior de las estructuras (3), y al menos un punto de irrigación formado por al menos una boquilla (7) de atomización alimentada desde uno o más depósitos por sendas conducciones (6), teniendo las estructuras (3) una tubería de evacuación inferior de retorno hacia un depósito, caracterizada por que las boquillas (7) son móviles en dirección paralela al carril (2) y están configuradas para alinearse automáticamente con la estructura (3), y las conducciones comprenden un tramo flexible.

   2- Instalación, según la reivindicación 1, caracterizada por que el recinto es un contenedor (1) ISO.

   3- Instalación, según la reivindicación 1, caracterizada por que los carriles (2) están dispuestos por encima de las estructuras (3).

   4- Instalación, según la reivindicación 1, caracterizada por que las boquillas (7) están asociadas a sensores configurados para detectar la posición de la estructura (3) o el carro (4).

   5- Instalación, según la reivindicación 1, caracterizada por que las boquillas (7) están configuradas para acoplarse al carro (4) cuando éste entra en una zona de trabajo y liberarse cuando el carro (4) sale de la zona de trabajo, y las boquillas (7) comprenden un resorte de retorno a la posición de partida.

   6- Instalación, según la reivindicación 4, caracterizada por que las boquillas (7) están montadas en una corredera mecánica (8) sobre un tornillo sin fin o una guía (9) accionada por un motor.

   7- Instalación, según la reivindicación 1, caracterizada por que comprende un cañón fotónico (10) formado por una o más lentes (11) exteriores que concentra la iluminación solar en una fibra de cristal fotónico (12) conectada a una o más segundas lentes (13) divergentes en el interior del recinto.

   8- Instalación, según la reivindicación 7, caracterizada por que el cañón fotónico (10) comprende luces insertadas en la base de las segundas lentes (13) controlados por sensores de luminosidad.

   9- Instalación, según la reivindicación 1, caracterizada por que el carro (4) comprende un motor giratorio de reorientación de la estructura (3).