ES2965936T3 - Estructura para el cultivo y traslado de productos agrícolas - Google Patents

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ES2965936T3 ES18803775T ES18803775T ES2965936T3 ES 2965936 T3 ES2965936 T3 ES 2965936T3 ES 18803775 T ES18803775 T ES 18803775T ES 18803775 T ES18803775 T ES 18803775T ES 2965936 T3 ES2965936 T3 ES 2965936T3
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Abstract

La presente invención divulga una estructura (200) para cultivar y mover productos agrícolas, particularmente para granjas verticales, que comprende un marco rígido (202) capaz de albergar una pluralidad de bandejas de cultivo (100) para cultivar productos agrícolas y medios de movimiento (201) adaptados. para mover el marco rígido (202). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Estructura para el cultivo y traslado de productos agrícolas
Campo técnico
La presente invención se refiere a una estructura adaptada para mover productos agrícolas, particularmente para granjas verticales, constituida por un marco rígido capaz de alojar una pluralidad de bandejas de cultivo para cultivar productos agrícolas y capaz de moverse por medios automáticos o manuales.
En particular, la presente invención se refiere a una estructura adaptada para cultivar y mover productos agrícolas en entornos cerrados con iluminación artificial y automatización aplicada, particularmente en grandes entornos cerrados, que contienen una pluralidad de marcos, cada uno adaptado para alojar una pluralidad de bandejas con productos vegetales.
Técnica anterior
Los ejemplos de estructuras conocidas para mover productos agrícolas se muestran en los documentos WO2013165248, WO2015162466, WO2013082601, US2009050444, W08500269.
Una granja vertical se caracteriza por un entorno cerrado capaz de contener todas las funciones necesarias para la agricultura en interiores, lo que tiene muchas ventajas:
• reduce el consumo de suelo, ya que la agricultura se lleva a cabo en varios niveles;
• evita el empobrecimiento del suelo y la pérdida de minerales;
• evita la escorrentía que transporta sustancias potencialmente nocivas al mar o a los acuíferos;
• crea un entorno agrícola cerrado y controlado, una estructura que es productiva 12 meses al año, independientemente de las estaciones o el clima;
• evita la entrada de parásitos, insectos o malezas, eliminando así cualquier necesidad de pesticidas y herbicidas; • limita drásticamente el consumo de agua (hasta un 95 % en comparación con los cultivos en el suelo), que se recupera y reutiliza en estos sistemas varias veces;
• aumenta la productividad en comparación con los cultivos convencionales.
La agricultura de productos vegetales en entornos cerrados con iluminación artificial se organiza actualmente mediante una pluralidad de estantes metálicos fijos en los que se insertan y mueven las bandejas de cultivo individuales. Las bandejas de cultivo individuales se manipulan manualmente o mediante máquinas capaces de manipular una o más bandejas a la vez.
En dichas estanterías se montan los sistemas necesarios para el crecimiento de los productos vegetales. Dichos sistemas pueden comprender un sistema de iluminación, determinados sistemas de monitoreo y control del medio ambiente y el cultivo, un sistema de riego y fertilización, y posiblemente un sistema de análisis de agua. En determinadas aplicaciones particulares, especialmente en el laboratorio, de investigación en cultivos y en producciones pequeñas o medianas, se utilizan carros metálicos equipados con ruedas (estacionarias y giratorias), que facilitan las operaciones de movimiento. Estos carros están compuestos por cuatro montantes y un número de estantes que van de tres a cinco. Estos estantes, cuando se limitan adecuadamente a los montantes mediante fijaciones mecánicas, contribuyen a dar solidez a la estructura. En la mayor parte de la técnica anterior, la altura máxima de estos objetos está determinada por el acceso del personal y es de alrededor de dos metros.
Una desventaja de los entornos equipados con estructuras fijas para cultivos es que no facilitan la inspección de los productos vegetales y el mantenimiento de los sistemas.
En grandes estructuras fijas, el personal trabaja en condiciones de riesgo utilizando escaleras móviles, pasarelas o plataformas suspendidas, con graves riesgos de seguridad. Además, cuando el personal accede a los entornos que contienen estructuras fijas para el movimiento o para realizar el mantenimiento, pueden ser la causa de contaminación en las áreas de cultivo.
La presencia de estructuras fijas para el cultivo de productos agrícolas hace imposible realizar una correcta desinfección del entorno en la que se elimina la suciedad que se acumula en los muchos elementos de las estructuras, incluidas las bandejas.
Un inconveniente adicional de las estructuras fijas es que no son flexibles en términos de variedad de cultivo, porque las estructuras y las alturas de los estantes son valores fijos que son difíciles de modificar.
Un inconveniente adicional de las estructuras fijas es la falta de homogeneidad de las condiciones ambientales debido a la perturbación/interferencia introducida por la parte metálica en relación con los flujos de aire necesarios para el crecimiento, la transpiración y la fotosíntesis de clorofila de las plantas.
Un inconveniente adicional de las estructuras conocidas es la falta de temperatura y humedad uniformes causadas por la estratificación del aire "atrapado" en los diversos niveles de crecimiento.
Un inconveniente adicional de las estructuras fijas, en las que se deben mover bandejas individuales, son las altas necesidades de mantenimiento del sistema relacionadas con los materiales utilizados y con las partes mecánicas móviles, rodamientos de bolas, rodillos, engranajes, cadenas, correas, etc.
Un objeto de la presente invención es reemplazar la estantería extraíble actualmente utilizada para el cultivo de productos agrícolas con marcos rígidos capaces de alojar una pluralidad de bandejas para productos vegetales que se pueden mover dentro de la planta de producción.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar una estructura adaptada para cultivar y mover productos agrícolas que se puedan mover fácilmente y con estanterías extraíbles actualmente utilizadas en granjas verticales que se puedan reemplazar.
Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar una estructura adaptada para cultivar y mover productos agrícolas capaz de mover múltiples bandejas al mismo tiempo.
Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar una estructura adaptada para cultivar y mover productos agrícolas que comprende un marco rígido que se puede adaptar a diferentes tipos de bandejas.
Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar una estructura adaptada para cultivar y mover productos agrícolas que disminuya la interferencia con el flujo de aire que necesitan las plantas con respecto a las estructuras fijas o estanterías conocidas.
Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar una estructura adaptada para cultivar y mover productos agrícolas en la que el tamaño del carro (en 3 ejes) se pueda adaptar al número de bandejas que se deben mover simultáneamente.
Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar una estructura adaptada para cultivar y mover productos agrícolas que pueda equiparse con todos los sistemas que permitan el crecimiento, la maduración y el control de las plantas (iluminación, riego, fertilizantes, sensores y similares).
Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar una estructura adaptada para cultivar y mover productos agrícolas que permita un fácil mantenimiento de todos los elementos estructurales que la componen, así como de los sistemas y dispositivos conectados a la misma que sean necesarios para el cultivo en entornos cerrados; estas operaciones se producen sin requerir la entrada de personal en las salas de cultivo, evitando así la contaminación y garantizando una mayor seguridad.
Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar una estructura adaptada para cultivar y mover productos agrícolas que esté adaptada para soportar e instalar fácilmente todos los sistemas y dispositivos conectados a la misma que sean necesarios para el cultivo en entornos cerrados.
Objeto de la invención
La presente invención describe una estructura para cultivar y mover productos agrícolas en granjas verticales, como se describe en la reivindicación 1 adjunta.
Otros aspectos ventajosos se describen en las reivindicaciones dependientes de la 2 a la 12.
La invención da el efecto técnico principal de facilitar en gran medida el movimiento simultáneo de una pluralidad de bandejas de manera automatizada (sin requerir la intervención de personal).
En particular, la invención, como se describe, logra los siguientes efectos técnicos:
- movimiento de una pluralidad de bandejas simultáneamente con ahorros considerables en el consumo de energía y los ciclos de producción;
- realización del mantenimiento del marco rígido y sus sistemas (eléctricos, hidráulicos, etc.) fuera de la sala de cultivo, evitando así la contaminación de los entornos de cultivo;
- eliminación de la presencia de estructuras fijas como puentes y escaleras dentro de la sala de cultivo, con la consecuente reducción de la "huella del edificio", con los consiguientes menores costes de inversión y gestión; - simplicidad en la modificación de la distancia entre las bandejas para adaptar las estructuras rígidas a diferentes cultivos (por ejemplo, desde brotes pequeños hasta plantas más altas).
Los efectos técnicos mencionados, las ventajas citadas y otros efectos/ventajas técnicos de la invención surgirán con más detalle a partir de la descripción proporcionada en esta invención de una realización ejemplar proporcionada a modo de ejemplo aproximado y no limitativo con referencia a los dibujos adjuntos.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra una estructura para cultivar y mover productos agrícolas según la invención.
La Figura 2 muestra un detalle de la estructura para cultivar y mover productos agrícolas de la Figura 1, en la que los medios de movimiento están por debajo de la base de la estructura rígida.
La Figura 3 muestra un detalle de la estructura rígida.
La Figura 4 muestra un detalle de la estructura rígida de la Figura 3 con las bandejas y diversos accesorios. La Figura 5 muestra la conexión entre el sistema eléctrico y el sistema de agua de la estructura rígida, respectivamente, con la red de distribución eléctrica y el sistema de agua del sistema de fertirrigación.
La Figura 6 muestra un detalle del acoplamiento eléctrico entre la estructura rígida y la red de distribución eléctrica. La Figura 6a muestra una vista frontal en sección del acoplamiento eléctrico de la Figura 6.
La Figura 7 muestra un detalle del acoplamiento de agua entre la estructura rígida y la red de agua del sistema de fertirrigación.
Las Figuras 7a, 7b y 7c muestran una vista frontal en sección de las diversas fases de acoplamiento de agua de la estructura rígida de la Figura 7 con la red de agua del sistema de fertirrigación.
Las Figuras 8a y 8b muestran una bandeja para granjas verticales.
La figura 9 muestra una vista en sección de la bandeja de las Figuras 8a y 8b.
Las Figuras 10a, 10b, 10c muestran una vista en sección de varios ejemplos de la bandeja de las Figuras 8a y 8b. Las Figuras 11a, 11b, 11c, 11d muestran una vista en sección de la bandeja de las Figuras 8a y 8b con los productos vegetales.
La Figura 12 muestra una vista en sección de una pluralidad de bandejas apiladas.
La Figura 13 muestra una vista desde arriba de una pluralidad de bandejas unidas lateralmente.
La Figura 14 muestra un sistema de aire acondicionado para granjas verticales.
La Figura 15 muestra el sistema de aire acondicionado de la Figura 14, con la dirección de flujo del aire acondicionado de derecha a izquierda.
La Figura 16 muestra un entorno de clima controlado para granjas verticales.
La Figura 17 muestra una vista en sección desde arriba del sistema de aire acondicionado de la Figura 16.
La Figura 18 muestra una sección frontal del sistema de aire acondicionado de la Figura 16.
La Figura 19 muestra una vista en sección desde arriba del sistema de aire acondicionado de la Figura 16.
La Figura 20 muestra una sección del sistema de aire acondicionado de la Figura 16.
Las Figuras 21 y 22 muestran un mapa de la temperatura y la velocidad del flujo de aire acondicionado, que se muestran respectivamente en las Figuras 14 y 15.
Descripción detallada de realizaciones preferidas de la invención:
Las Figuras 8-13 muestran una bandeja 100 para cultivar productos agrícolas, particularmente para granjas verticales, que comprende una estructura rígida que tiene una base 101 y está hecha mediante una estructura de un solo bloque.
La base 101 está adaptada para contener soportes especiales 110a, 110b, 110c para productos agrícolas 111. Como se muestra en la Figura 11d, los productos agrícolas 111 también pueden disponerse directamente sobre la base de la bandeja 101, con las raíces contenidas en un sustrato 114.
La base de la bandeja 101 está cerrada en todos los lados perimetrales por un borde de contención 104. La bandeja 100 se sella herméticamente (agua o fertilizante u otros líquidos) si se llena con un fluido dentro de la altura del borde de contención 104.
Además, como se muestra en la Figura 9, la base 101 y el borde de contención 104 forman un solo cuerpo que es hueco y está sellado herméticamente hacia el exterior de la bandeja 100.
La bandeja 100 está fabricada en material plástico. Por ejemplo, la bandeja puede estar hecha de material plástico como PE (polietileno) y otros polímeros y copolímeros termoplásticos y termoendurecibles, así como elastómeros adaptados para ser modelados a través de extrusión y moldeo por inyección. También puede estar hecho de material sintético u orgánico, así como de todos aquellos materiales compuestos (matriz y refuerzo/relleno) adaptados para producir una sola pieza generada mediante un molde para producción en serie.
En la superficie interna de la base 101 de la bandeja 100, se puede proporcionar una pluralidad de conductos 102. Los conductos 102 se pueden formar directamente en la superficie superior de la base 101, como se muestra en la Figura 10c, o en una pluralidad de refuerzos sobresalientes 115 formados en la base 101, como se muestra en la Figura 8a.
La posible presencia de los conductos 102 facilita la distribución del flujo y el drenaje de agua y nutrientes para los productos agrícolas 111.
La bandeja 100 comprende medios 103a, 103b adaptados para apilar dos o más bandejas 100.
Los medios 103a, 103b adaptados para apilar las bandejas 100 están constituidos, por ejemplo, por una protuberancia 103a presente en la parte superior de al menos dos lados opuestos del borde de contención 104.
En la protuberancia 103a, en el lado inferior de la base 101 de la bandeja 100, está presente una cavidad 103b que está adaptada para acoplarse de manera extraíble con la protuberancia superior 103a de una segunda bandeja 100, como se muestra en las Figuras 9 y 12. Preferentemente, los medios 103a, 103B adaptados para apilar las bandejas están presentes en el borde perimetral de la bandeja 100.
Como se muestra en la Figura 13, cada bandeja 100 puede comprender un sistema de acoplamiento 105 para acoplar bandejas del tipo macho-hembra, positivo-negativo o de pasador de ranura. Esto hace posible acoplarse con una pluralidad de bandejas lateralmente adyacentes 100 en el mismo plano de referencia.
Preferentemente, la bandeja 100 comprende soportes especiales 110a, 110b, 110c para productos agrícolas, capaces de mantener los productos agrícolas 111 en posición dentro de la bandeja, distanciándolos de la base 101 de la bandeja 100, como se muestra en las Figuras 8b, 11a, 11b y 11c.
Los soportes 110a, 110b, 110c pueden retirarse de la bandeja 100 y pueden contener directamente las raíces de productos agrícolas o las macetas que a su vez contienen productos agrícolas.
En la realización de ejemplo que se muestra en la Figura 11d, los productos agrícolas 111 también pueden disponerse directamente sobre la base 101 de la bandeja 100, posiblemente con las raíces contenidas en un sustrato 114. La bandeja 100 puede comprender uno o más sensores 109 adaptados para detectar parámetros ambientales y parámetros con respecto al contenido de la bandeja 100. Además, la bandeja 100 puede contener una o más células de carga 107 capaces de detectar el peso del producto 111 contenido en la bandeja 100.
Preferentemente, la bandeja 100 comprende medios 106 adaptados para calentar o enfriar el contenido de la bandeja 100 y una conexión 112 a la red de distribución de electricidad capaz de suministrarla.
En la base 101 de la bandeja puede haber una o más entradas/salidas 108 del líquido de fertirrigación de las plantas 111.
Ventajosamente, los medios de calentamiento y enfriamiento 106, las células de carga 107, las entradas/salidas 108 y los sensores 109, pueden incluirse dentro del cuerpo hueco y herméticamente sellado hacia el entorno fuera de la bandeja 100. De esta manera, es posible lavar la bandeja después de su uso sin que el agua penetre en ella, evitando así daños a los diversos dispositivos mencionados anteriormente.
En la superficie superior de la base 101 de la bandeja 100 están presentes una pluralidad de ranuras 102 que también están adaptadas para transportar el exceso de líquidos (no absorbidos por las plántulas) hacia un área de descarga.
Preferentemente, debajo de la superficie inferior de la bandeja 100 se puede formar una pluralidad de nervaduras o refuerzos 106a adaptados para proporcionar rigidez y estabilidad a las bandejas.
Preferentemente, en la superficie de la base 101 de la bandeja, tanto interna como externamente, pueden estar presentes refuerzos localizados 113 que están adaptados al montaje de accesorios y equipos.
La presente invención describe una estructura para cultivar y mover productos agrícolas en granjas verticales, que comprende un marco rígido capaz de alojar una pluralidad de bandejas para cultivar productos agrícolas y medios de movimiento adaptados para mover el marco rígido.
Con referencia ala Figura 1,se muestra una estructura para cultivar y mover productos agrícolas, particularmente para granjas verticales.
La estructura 200 para cultivar y mover productos agrícolas comprende un marco rígido 202 capaz de alojar una pluralidad de bandejas de cultivo 100 para productos agrícolas y medios de movimiento 201 adaptados para mover el marco rígido 202.
En particular, la estructura rígida 202 comprende una base 203 que descansa sobre el suelo 219 de la granja vertical, al menos dos montantes verticales 204 y al menos un par de travesaños 205 restringidos a los montantes 204.
Preferentemente, la estructura rígida 202 comprende tres montantes verticales 204, uno de los cuales es central y dos laterales.
Al menos dos montantes verticales 204 son huecos en el interior y pueden adaptarse para contener una canalización 216 para el fluido de fertirrigación de productos agrícolas contenidos en las bandejas 100 y cables eléctricos 222 adaptados para suministrar los diversos dispositivos eléctricos presentes en la estructura rígida 202, tales como, por ejemplo, sensores y/o un sistema de iluminación artificial. Los cables eléctricos 222 y la canalización 216 se alojan preferentemente dentro de montantes separados, por razones de seguridad.
Estas conexiones de agua y/o eléctricas se pueden crear fuera del marco del carro y tienen el punto de suministro en el suelo, la pared o el techo.
Los travesaños 205 están adaptados para soportar una o más bandejas de cultivo 100, que contienen una pluralidad de productos agrícolas y están dispuestos sustancialmente perpendiculares a los montantes verticales 204.
Preferentemente, la estructura rígida 202 comprende una pluralidad de pares de elementos transversales 205, cada par de elementos transversales puede estar dispuesto a una altura variable que puede modificarse según se desee, para poder adaptarse así al tipo de cultivo presente en las bandejas 100 de tal manera que optimice el espacio entre las bandejas.
Cada par de travesaños 205, ubicados a la misma altura y capaces de soportar una bandeja específica 100, comprende una pluralidad de orificios pasantes 208 alineados de tal manera que pueden alojar y soportar elementos longitudinales 209, perpendiculares a los travesaños 205, que contienen la iluminación artificial y medios para la conexión a la red de suministro eléctrico, que pasan dentro de uno de los montantes verticales 204.
La base 203 de la estructura rígida 202 está constituida preferentemente por cuatro elementos tubulares, que definen una forma sustancialmente rectangular.
La base 203 de la estructura rígida 202 comprende una pluralidad de pies de soporte 203a para el suelo 219 de la granja vertical.
La estructura 202 que comprende los pies de soporte 203a y la base 203, tiene una geometría que está adaptada para permitir la entrada, la colocación debajo de ella, el acoplamiento, la elevación y la salida de los medios de movimiento 201.
Como se muestra en las Figuras 1, 2 y 3, la base 203 comprende una pluralidad de elementos 206 para la autoalineación, acoplamiento y elevación de la estructura rígida 202 desde el suelo 219 de la granja vertical.
Preferentemente, los elementos de alineación y elevación 206 son cuatro elementos, dispuestos en pares en dos lados opuestos de los elementos tubulares que constituyen la base 203.
Los medios de movimiento 201 comprenden elementos móviles 226 en la superficie superior adaptados para acoplarse con los elementos de alineación y elevación 206 presentes en la base 203 de la estructura rígida 202. En particular, los elementos móviles 226 pueden ser accionados por gatos hidráulicos.
En particular, los medios de movimiento 201 se mueven en el suelo 219 de la granja vertical, hasta que se colocan debajo de la base 203. Una vez colocados debajo de la base 203, los elementos móviles 226 se elevan para alinearse y acoplarse con los elementos fijos 206 correspondientes y son capaces de elevar toda la estructura rígida 202 hacia arriba, de una altura tal que se puede mover en el interior o el exterior de la granja vertical, mientras que al mismo tiempo aseguran su estabilidad. De esta manera, todas las bandejas y productos agrícolas contenidos en las mismas, alojados en la estructura rígida 202, se mueven al mismo tiempo. Estos elementos de elevación móviles pueden tener diferentes formas y geometrías, así como ser un único elemento tal como una plataforma. Cuando sea necesario, los mismos elementos de elevación 216 pueden operar mecanismos que restringen los medios de movimiento 201 en la base 203.
Una vez que los medios de movimiento 201 han movido la estructura rígida 202, desde una primera posición de partida hasta una segunda posición de llegada deseada, los elementos móviles 226 de la misma se bajan dentro de la superficie superior de los medios de movimiento 201, desacoplándose de esta manera de los correspondientes elementos fijos 206 presentes en la base 203 de la estructura rígida 202.
Los medios de movimiento 201 pueden comprender vehículos automáticos capaces de moverse automáticamente entre una pluralidad de posiciones planificadas y acoplarse de forma autónoma con la base 203 de la estructura rígida 202.
Los vehículos automáticos pueden ser guiados por imán, guiados por láser, guiados por cable y guiados por GPS ("Sistema de Posicionamiento Global").
Alternativamente, los medios de movimiento 201 pueden ser manuales o autopropulsados.
Los medios de movimiento 201 pueden moverse libremente en el suelo de la granja vertical o diseñarse para moverse sobre rieles, vías o guías colocadas en el suelo, la pared o el techo de la granja vertical.
Los medios de movimiento 201 pueden colocarse debajo de la base del marco rígido 202, levantarlo y moverlo donde se desee. Por ejemplo, la estructura rígida se puede mover entre dos habitaciones diferentes dentro del mismo cobertizo con diferentes condiciones de iluminación y aire acondicionado, o en una zona asignada para la realización de operaciones de mantenimiento.
Los medios de movimiento 201 comprenden un dispositivo para la conexión a la red de suministro eléctrico con el fin de llevar a cabo operaciones de carga.
En una realización no taxativa, el sistema de las Figuras 5, 6 y 6a muestra al menos un pie de soporte 203a de la estructura rígida 202 que comprende un dispositivo debajo para la conexión a la red de suministro eléctrico colocado en el suelo 219 de la granja vertical.
En particular, los cables de suministro de energía 224 están hechos para deslizarse dentro del suelo y, en uno de los pies de soporte 203a, se fija un elemento de acoplamiento 220 que comprende una pluralidad de orificios o ranuras de centrado y fijación 220a y dos orificios pasantes en la superficie de la parte superior central.
El elemento de acoplamiento 220 se fija en la posición deseada y en una posición predeterminada en el suelo 219 del parque vertical.
El elemento de acoplamiento 220 tiene una forma sustancialmente convexa, con su lado convexo orientado hacia arriba, de tal manera que facilita la alineación y el centrado con la superficie inferior del pie 203a.
Uno o más contactos eléctricos sobresalen a través de los dos orificios pasantes del elemento de acoplamiento 220 y suministran energía desde la red de distribución eléctrica. Los medios para la conexión a la red de distribución eléctrica también incluyen una tierra 225.
Tal como se muestra en la Figura 6a, debajo del pie 203a de la estructura rígida 202, está presente una porción 221 que tiene una forma complementaria y está adaptada para acoplarse con la convexidad del elemento de acoplamiento 220 fijado en el suelo 219 y que comprende uno o más elementos 223 capaces de acoplarse con los elementos correspondientes 224 conectados a la red de distribución eléctrica.
El acoplamiento mecánico entre los elementos 220 y 221 es de tipo macho-hembra y permite el acoplamiento eléctrico de los elementos 223 con los elementos 224 que sobresalen de los dos orificios presentes en el elemento de acoplamiento 220.
En el acoplamiento que se muestra en las Figuras 6 y 6a, el elemento 223 presente en el pie de soporte 203a es el conector "hembra", mientras que el presente en el elemento de acoplamiento 220 presente en el suelo es el conector "macho".
En una realización alternativa, el elemento de conexión 223 puede ser de un tipo "macho" y el elemento de acoplamiento 220 para el suelo de un tipo "hembra".
La red de distribución eléctrica dentro de la estructura rígida 202, continúa desde el pie de soporte 203a dentro de uno de los montantes verticales 204, y el cable eléctrico sale cerca de los travesaños 205 para conectarse a través de un conector adecuado a la lámpara u otro equipo que requiera suministro eléctrico.
La red de distribución eléctrica sirve, por ejemplo, para suministrar el sistema de iluminación presente en el marco rígido 202 y para suministrar cualquier sensor, por ejemplo, sensores para la temperatura del aire, la humedad relativa, la concentración de CO<2>, los parámetros del "líquido nutriente de las plantas" (pH, temperatura, nivel de partes por millón "PPM" o conductividad eléctrica "EC" de los nutrientes esenciales de las plantas de cultivo), cámaras, anemómetros, sensores de presión, medidores de flujo, válvulas, reguladores de presión.
El sistema de agua está configurado para distribuir el agua necesaria para el riego de las plantas presentes en las bandejas 100 y posiblemente para distribuir junto con ella los fertilizantes necesarios para el crecimiento de las mismas (sistema de fertirrigación). Como se muestra en las Figuras 5, 7 y 7a-7c, al menos un pie de soporte 203a de la estructura rígida 202 comprende un dispositivo 211 a continuación para la conexión al sistema de fertirrigación colocado en el suelo 219 de la granja vertical.
En particular, se hace que una canalización 217 para el fluido de fertirrigación fluya dentro del suelo 219 y, en uno de los pies 203a, se fija un elemento de acoplamiento 210 que comprende orificios o ranuras de centrado y fijación 210a y al menos un orificio pasante colocado en la superficie de la parte superior.
El elemento de acoplamiento 210 está fijado en la posición deseada y en una posición predeterminada en el suelo 219 dentro de la granja vertical.
De manera similar al elemento 220, el elemento de acoplamiento 210 para la red de agua tiene una forma sustancialmente convexa, con su lado convexo orientado hacia arriba, de tal manera que facilita la alineación y el centrado con la superficie inferior del pie 203a.
A través del orificio pasante presente en el elemento 210, es posible llevar a cabo el acoplamiento de la estructura rígida con la canalización 217 de la red de agua de fertirrigación.
Como se muestra en las Figuras 7a, 7b y 7c, debajo del pie 203a de la estructura rígida está presente una porción 211 que tiene una forma complementaria y está adaptada para acoplarse mecánicamente con la convexidad del elemento de acoplamiento 210 fijado en el suelo 219.
En el orificio presente en el elemento 210 fijado en el suelo, en la parte 211 debajo del pie de soporte 203a, hay un elemento de acoplamiento presente dentro del cual se dispone una válvula de asiento 213, con un vástago que se extiende hacia abajo y a lo largo de una dirección sustancialmente paralela al eje longitudinal del pie 203a de la estructura rígida.
La válvula de asiento 213 puede moverse hacia arriba si recibe un empuje desde la parte inferior, y moverse hacia abajo por gravedad o por la acción de medios elásticos.
La válvula de asiento 213 se mueve dentro del elemento de acoplamiento de tal manera que abre o cierra la conexión de fluido con el sistema de agua de la estructura rígida.
De esta manera, cuando la estructura rígida 202 está ubicada en una posición elevada del suelo, donde los pies 203a no tocan el suelo 219, la válvula de asiento 213 por la fuerza de gravedad o por la acción de medios elásticos está en una posición completamente bajada, manteniendo así la conexión de fluido cerrada dentro de la propia estructura rígida. De esta manera, se evita el goteo de cualquier líquido de fertirrigación residual, que debe permanecer dentro de la canalización 216 presente dentro de la estructura rígida 202.
Como se muestra en la secuencia de descenso de la estructura rígida 202 en las Figuras 7a, 7b y 7c, cuando los medios de movimiento 201 bajan la estructura rígida hacia el suelo 219, en la conexión 210, la válvula de empuje 214 presente en el interior actúa sobre la parte inferior del vástago de la válvula 213 y hace que se mueva hacia arriba, en una dirección paralela al eje longitudinal del pie 203a, abriendo la conexión de fluido. De esta manera, cuando la estructura rígida 202 toca el suelo en el elemento 210, la válvula 213 se eleva completamente desde la posición cerrada, lo que permite la comunicación fluida con la red de fertirrigación de la granja vertical.
La válvula de asiento 213 es capaz de moverse hacia arriba si recibe un empuje desde la parte inferior, abriendo así la conexión de fluidos con la canalización de agua presente dentro de la estructura rígida, y moverse hacia abajo por gravedad o por la acción de medios elásticos (por ejemplo, resortes), cerrando la conexión de fluidos con la canalización de agua.
El acoplamiento mecánico entre los elementos 210 y 211 es del tipo macho-hembra y, a través de la apertura de la válvula 213, permite el acoplamiento de agua entre la canalización 216 presente en la estructura rígida 202 y la canalización 213 presente dentro del elemento de acoplamiento 210.
En el acoplamiento que se muestra en las Figuras 7a, 7b y 7c, la válvula de asiento 213 está presente en el elemento 211 colocado dentro del pie de soporte 203a, mientras que el elemento de válvula de empuje 214 está presente dentro del elemento 210 colocado en el suelo 219.
En una realización alternativa, es posible tener la válvula de asiento 213 dispuesta en el elemento de acoplamiento 210, y el elemento de válvula de empuje 214 presente dentro del elemento 211 dentro del pie 203a, de modo que cuando el pie 203a de la estructura rígida se eleva desde el suelo, el canal 217 de la red de agua centralizada se cierra, mientras que cuando el pie 203a se acopla al elemento 210 colocado en el suelo, la válvula de asiento 213 lo pone en comunicación fluida con la canalización dentro de la estructura rígida.
El sistema de suministro de electricidad y agua a todo el carro puede realizarse mediante conexiones que no están necesariamente integradas en la estructura, sino conectadas a la misma.
La red de distribución de agua presente dentro de la estructura rígida 202 se extiende desde el pie de soporte 203a hasta el suelo, continúa dentro de uno de los montantes verticales 204, y cerca de los elementos transversales 205 que sostienen las bandejas 100, está presente un accesorio preferentemente en forma de una "T" 207, en cuyos extremos los tubos que transportan el fluido de fertirrigación pueden conectarse a los cultivos agrícolas presentes en cada bandeja 100.
La estructura rígida 202 puede estar hecha de diferentes aleaciones de acero que también incluyen aceros inoxidables. También puede estar hecho de materiales compuestos (matriz y refuerzo/relleno), polímeros y copolímeros termoplásticos y termoendurecibles y elastómeros con refuerzos de composición y material variables. También se pueden hacer al unir aleaciones metálicas con materiales plásticos (polímeros y copolímeros termoplásticos y termoendurecibles) y/o materiales compuestos.
La Figura 14muestra un sistema de aire acondicionado 300 para un entorno cerrado 314, particularmente una granja vertical.
El entorno cerrado 314 a acondicionar comprende un suelo 219, un techo y está delimitado por al menos dos paredes laterales opuestas 318a, 318b, sustancialmente perpendiculares al suelo y al techo.
Los productos agrícolas están dispuestos en bandejas 100, a su vez soportadas por estanterías 200 colocadas dentro del entorno cerrado 314 a acondicionar. El entorno cerrado 314 puede contener en su interior una pluralidad de estantes 200.
El entorno cerrado 314 también está delimitado por una pared vertical frontal, provista de un acceso y por una pared vertical posterior.
Se pueden aislar las paredes verticales, el techo y el suelo del entorno agrícola cerrado 314.
Dentro del ambiente cerrado 314 hay elementos de iluminación artificial 319 orientados hacia los productos agrícolas cultivados. La pluralidad de elementos del sistema de iluminación artificial 319 está dispuesta en cada estantería 200, para iluminar adecuadamente los productos agrícolas alojados en cada estantería. El sistema de aire acondicionado 300 está compuesto por una unidad de tratamiento de aire 301 (llamada "UTA"), un sistema de canalizaciones 303, 305, 306, 307, 308, 309 para la distribución y retorno de aire, y un sistema de medios de apertura y cierre de las canalizaciones 310, 311, 312, 313 que permiten, a petición, la inversión de la dirección de suministro del aire acondicionado dentro del entorno cerrado (llamado "ciclo alterno" o "CA"), desde una pared vertical 318a hacia la pared vertical opuesta 318b y viceversa. La dirección del flujo de aire es tal que es sustancialmente paralela al suelo del entorno cerrado, de modo que puede fluir hacia el espacio existente entre las bandejas 100 y llegar a los productos agrícolas 111. En particular, el flujo de aire acondicionado (indicado por las flechas entre los estantes de la Figura 14 y 15) en la salida de las paredes verticales 318a y 318b es perpendicular a las mismas y está dispuesto entre dos estantes sucesivos de las estanterías, de tal manera que tiene un gradiente de temperatura horizontal constante.
La unidad de tratamiento de aire 301 comprende una entrada de aire exterior 302 para insertar una cantidad de aire exterior que permite mantener la sala de cultivo 314 bajo presión positiva con respecto al entorno circundante.
En particular, el sistema de canalización 303, 305, 306, 307, 308, 309 comprende un par de primeras canalizaciones verticales 303, 307 que ponen la unidad de tratamiento de aire 301 en comunicación fluida con segundas canalizaciones verticales opuestas 305, 306 dispuestas paralelas a las paredes verticales opuestas 318a, 318b del entorno cerrado 314.
Las segundas canalizaciones verticales 305, 306 están dispuestas adyacentes y sustancialmente paralelas a las paredes verticales opuestas 318a, 318b.
En particular, cada canalización vertical 305, 306 está constituida por una cavidad formada entre la pared vertical 318a, 318b del entorno cerrado 314 a acondicionar y los paneles verticales 315 y 317 que comprenden una pluralidad de aberturas 316. De esta manera, se crea una cámara impelente entre la pared vertical 318a y 318b y el panel vertical microperforado 315 y 317.
Preferentemente, las aberturas 316 están dispuestas en el espacio frontal existente entre dos bandejas 100 dispuestas verticalmente, una encima de la otra, en la estructura 200, y están distribuidas uniformemente sobre toda la superficie de los paneles 315 y 317. Los elementos 316 pueden ser del tipo perforado, microperforado o fisurado.
La pluralidad de aberturas 316 se distribuye uniformemente sobre toda la superficie de cada panel 315 y 317 de tal manera que el aire acondicionado fluye homogéneamente dentro del entorno cerrado 314 a lo largo de una pluralidad de superficies que son sustancialmente horizontales y paralelas al suelo del entorno, fluyendo a través del espacio presente entre las bandejas 100 de los carros 200 presentes en el entorno cerrado.
Los paneles 317 y 315 pueden estar fabricados de material metálico, así como de material plástico o compuesto (matriz y refuerzo/relleno) o en tela.
En particular, la microperforación de los paneles verticales 315 y 317 es de un alto nivel y porcentaje, con pequeñas superficies para el paso del aire acondicionado. Preferentemente, el porcentaje de orificios en cada panel 315 y 317 está comprendido en el intervalo del 2 % al 10 %, más preferentemente en el intervalo del 2 % al 6 %. El valor óptimo es una microperforación igual al 4 % de la superficie del panel.
Los paneles 315 y 317 pueden estar hechos de telas de varios tipos y tejidos (texturizado/patrón) o en materiales rígidos compatibles con el sector alimentario (por ejemplo, polietileno).
Preferentemente, la distancia horizontal entre los estantes o carros 200 colocados detrás de los paneles 317 y 315 se reduce al mínimo, más preferentemente los estantes 200 están en contacto con los paneles verticales 315 y 317, de tal manera que el flujo de aire acondicionado se alimenta horizontalmente directamente al espacio vertical presente entre las bandejas 311 y fluye horizontalmente entre las mismas.
De esta manera, dado que no hay un espacio vertical entre el panel 315 o 317 y la superficie lateral vertical definida por la estantería 200 colocada adyacente a los paneles verticales opuestos del entorno cerrado, se evita la dispersión del flujo de aire acondicionado en una dirección sustancialmente vertical (desde el suelo hasta el techo), eliminando el riesgo de crear un efecto de "chimenea" dañino.
Además, al mantener las estanterías 200 en contacto con los paneles verticales 315 y 317, no es necesario introducir un mayor caudal de aire acondicionado para llegar a los productos agrícolas, evitando la entrega de un flujo de aire dañino y violento. Por lo tanto, el posicionamiento de las estanterías 200 en estrecho contacto con los paneles verticales opuestos 315 y 317 permite transportar todo el flujo de aire acondicionado de una manera horizontal y uniforme dentro de cada capa (espacio entre dos bandejas). De esta manera, se crea una masa de aire acondicionado uniforme que cubre los productos agrícolas sin sacudirlos ni dañarlos.
Las Figuras 21 y 22 muestran esquemáticamente la tendencia de la temperatura en grados centígrados o Celsius en el espacio entre dos estantes sucesivos y la dirección y velocidad del aire acondicionado (la superficie de las flechas representa la velocidad). Como se muestra en estas figuras, el gradiente de temperatura en cada capa se mantiene sustancialmente constante en la dirección horizontal (paralela al suelo y al techo), permitiendo el máximo crecimiento uniforme de los productos agrícolas a lo largo de toda la superficie del nivel relativo. Preferentemente, todas las estanterías o carros 200 alojados en el mismo entorno cerrado están dispuestos lateralmente adyacentes entre sí, no simplemente los estantes 200 adyacentes a los paneles verticales 315 y 317. De esta manera, las bandejas dispuestas a la misma altura en múltiples estantes 200 constituyen una especie de canal sin costura para el paso de aire acondicionado alimentado desde un primer panel vertical 315 hacia el segundo panel vertical 317 y viceversa. De esta manera, es posible evitar tener espacios "vacíos" o "chimeneas" verticales entre estantes adyacentes y el flujo de aire acondicionado se distribuye horizontalmente de manera uniforme.
El sistema de aire acondicionado 300 comprende un sistema de sobrepresión, llamado cámara de sobrepresión 304, dividido en dos partes distintas 304a y 304b por un elemento separador 320, que está dispuesto entre las primeras canalizaciones verticales 303, 307 y las segundas canalizaciones verticales 305, 306, y está configurado para la distribución uniforme del aire acondicionado dentro del entorno cerrado 314.
Las primeras canalizaciones verticales 303, 307 ponen la unidad de tratamiento de aire 301 en comunicación fluida con la cámara impelente 304.
Las primeras canalizaciones verticales 303, 307 ponen selectivamente la unidad de tratamiento de aire 301 en comunicación fluida, respectivamente con cada una de las dos partes 304a y 304b de la cámara impelente 304.
Por ejemplo, la canalización vertical 303 pone la unidad de tratamiento de aire 301 en comunicación fluida con la primera parte 304a de la cámara impelente, mientras que una canalización horizontal 308, que sale del extremo de la canalización 303 presente en la sección 304a, pone selectivamente la unidad de tratamiento de aire 301 en comunicación fluida con la segunda parte 304b de la cámara impelente 304.
De manera similar, la canalización vertical 307 pone la unidad de tratamiento de aire 301 en comunicación fluida con la segunda parte 304b de la cámara impelente, mientras que una canalización horizontal 309, que sale del extremo de la canalización 307 presente en la sección 304b, pone selectivamente la unidad de tratamiento de aire 301 en comunicación fluida con la segunda parte 304a de la cámara impelente 304.
Preferentemente, la comunicación fluida selectiva con las dos partes distintas 304a, 304b de la cámara impelente 304 se obtiene a través de los obturadores 310, 311, 312, 313, colocados, por ejemplo, en los extremos de las primeras canalizaciones 303, 307 presentes en la cámara impelente 304.
La cámara impelente 304 está en comunicación fluida con las segundas canalizaciones verticales o huecos o cámara impelente 305, 306 formadas entre las paredes laterales opuestas 318a, 318b del entorno de crecimiento cerrado 314.
De esta manera, como se muestra en la Fig. 14, la presencia del espacio 305 permite ventajosamente transportar el aire acondicionado en la salida de la cámara impelente 304a distribuido de manera uniforme sobre toda la superficie vertical del panel 317 y, por lo tanto, dentro del entorno cerrado 314.
Ventajosamente, el aire acondicionado se introduce dentro del entorno de crecimiento cerrado 314 bajo presión, de modo que la presión dentro del entorno cerrado 314 es mayor que la presión externa. Esta sobrepresión evita que los contaminantes potenciales penetren dentro del entorno de cultivo cerrado.
Preferentemente, los elementos de cierre 310, 311,312, 313 del flujo de aire acondicionado dentro de las canalizaciones 303, 305, 306, 307, 308, 309 consisten en persianas.
De manera ventajosa, los elementos de cierre 310, 311, 312, 313 del flujo de aire acondicionado están dispuestos en los extremos de los primeros conductos verticales 307, 303
Preferentemente, la primera y la segunda canalizaciones verticales 303, 305, 306, 307 pueden comprender uno o más elementos de filtrado de aire 321a, 321b, 321c.
El sistema de aire acondicionado 300 puede comprender un elemento distribuidor del caudal de aire acondicionado para enviarlo con proporciones controladas que varían gradualmente en el tiempo a través de las canalizaciones de aire 303, 305, 306, 307, 308, 309.
Los obturadores 310, 311, 312, 313 tienen un grado de apertura que puede controlarse de manera cíclica mediante un microprocesador y/o mediante una unidad de control, que no se muestra en las figuras.
Las persianas pueden ser preferentemente del tipo con solapas opuestas.
Preferentemente, se pueden proporcionar sensores para controlar la temperatura, la presión, la velocidad y la humedad del aire presente en el entorno de cultivo cerrado 314.
La unidad de tratamiento de aire 301 puede estar hecha de materiales convencionales tales como aceros de diversos tipos y acabados, así como materiales compuestos (matriz y refuerzo/relleno) para aumentar las posibilidades de desinfección del sistema. El aire acondicionado, filtrado y desinfectado por los elementos de filtrado 302, 321a, 321b, 321c, se suministra al pleno de la precámara 304, donde el flujo pierde parte de su velocidad en beneficio de una distribución uniforme dentro del entorno cerrado 314 de la granja vertical.
Preferentemente, las canalizaciones 303, 305, 306, 307, 308, 309 que se extienden desde la cámara impelente 304 de transporte y entrada de aire, se tratan adecuadamente con material aislante y están hechas de acero galvanizado, acero inoxidable, material textil o material compuesto (matriz y refuerzo/relleno).
Las canalizaciones 303, 305, 306, 307, 308, 309 para la entrega y el retorno de aire en las áreas de entrada se realizan con canalizaciones tradicionales, tales como un solo bloque de material compuesto (matriz y refuerzo/relleno) o mediante paneles aislados.
El sistema de ciclo alternativo de aire acondicionado dentro del entorno de cultivo cerrado 314 permite, a través del sistema de persianas colocadas adecuadamente en los puntos de extensión, alternar el suministro y la recolección desde un lado y el otro del entorno. Un sistema automático de mando y control ajustará el ciclo según un tiempo fijo o una lógica definida por el usuario y relacionada con el tipo de cultivo.
El circuito de aireación puede estar equipado con filtros HEPA (302a, 321a, 321b y 321c) capaces de permitir obtener un nivel de contaminación en el aire compatible con los valores esperados para salas de clase ISO 9, ISO 8, ISO 7, ISO 6 hasta ISO 5 (con referencia a lo que se define en ISO 14644-1/2015).
Los filtros se pueden insertar en diferentes posiciones del circuito en función de la configuración del sistema y de la disponibilidad de espacios.
Preferentemente, la unidad de tratamiento de aire 301 se coloca por encima del techo del entorno cerrado.
El uso del ciclo alternativo del aire acondicionado según la presente invención permite cubrir los cultivos alternativamente desde una dirección y luego desde la dirección opuesta (la Figura 14 y la Figura 15 muestran las dos direcciones posibles de aire), permitiendo la máxima reducción del gradiente de temperatura horizontal en el espacio presente entre las bandejas de cultivo 100.
Preferentemente, la inversión de la dirección del flujo de aire acondicionado entre una pared vertical y la pared opuesta se produce con una frecuencia comprendida entre 1 y 12 veces por hora, más preferentemente comprendida entre 6 y 10 veces por hora.
Ventajosamente, el efecto combinado de la frecuencia de la inversión del aire acondicionado, las estanterías lateralmente adyacentes entre sí y con los paneles verticales opuestos 315 y 317, permite obtener un gradiente de temperatura horizontal sustancialmente constante.
A través de las paredes de la sala mediante superficies como las descritas, el sistema de distribución permite reducir o eliminar drásticamente los gradientes de temperatura verticales.
La posible presencia de la cámara de expansión de aire 304 también garantiza una uniformidad perfecta en el flujo a lo largo de todo el sistema de aire acondicionado.
En función de la geometría del entorno cerrado 314 a acondicionar y la disponibilidad de espacios adyacentes, el sistema de aire acondicionado 300 puede tener muchas configuraciones:
- unidad de tratamiento de aire 301 ubicada por encima del entorno cerrado 314 a acondicionar;
- unidad de tratamiento de aire 301 ubicada en el lado o en la base del entorno cerrado 314;
- unidad de tratamiento de aire 301 integrada en las estructuras y paneles aislantes;
- las canalizaciones de aire pueden ser de acero cincado, acero inoxidable, material textil o material compuesto (matriz y refuerzo/relleno) y colocadas:
■ fuera del entorno cerrado 314;
■ integrado en el entorno cerrado 314;
■ dentro del entorno cerrado 314.
La posición de los filtros absolutos se puede localizar en las canalizaciones, así como dentro de la unidad de tratamiento de aire 301 o, alternativamente, se puede colocar solo en el circuito de admisión de aire de sobrepresión externa 302.
Las áreas de difusión de aire vertical pueden afectar a toda la pared vertical o solo a partes de la misma, para incluso reducirse a ciertos puntos de entrega/recolección posiblemente equipados con boquillas y/o rejillas de retorno.
El sistema de aire acondicionado 300 también se puede aplicar a entornos pequeños (tales como almacenes automáticos, contenedores, etc.) dentro de los cuales se prevé el movimiento de cultivo y/o manual/automático de las bandejas de cultivo 100. En estos entornos, incluso si la aplicación de un ciclo alternativo no siempre es posible debido a los espacios confinados, se pueden utilizar filtros HEPA absolutos para poner la sala bajo presión positiva.
El movimiento de productos agrícolas, particularmente para granjas verticales, puede ser gestionado por una unidad de control que decide de forma independiente (o informa al usuario) cómo gestionar los cultivos. Gracias a un sistema especial de sensores, la unidad de control puede reconocer el estado de crecimiento de las plantas y, por lo tanto, moverlas de forma autónoma. A modo de ejemplo: si una vez que un vegetal ha alcanzado una determinada etapa de crecimiento requiere diferentes condiciones climáticas y de luz, la unidad de control controla el movimiento automático que mueve los cultivos por medio de carros o bandejas individuales de una sala a otra. El cultivo también puede enviarse a la zona de cosecha una vez que ha madurado.
En la perspectiva de optimizar la producción, se pueden utilizar salas dedicadas a la germinación, el crecimiento y la maduración de la misma planta o de diferentes productos agrícolas que requieren condiciones climáticas e intensidad de luz iguales. Estos lotes o los carros o bandejas individuales pueden seguir una lógica de carga y descarga del tipo LIFO (Last In First Out) o una lógica FIFO (First In, First Out).
Un entorno de cultivo cerrado 401 para productos agrícolas 111, particularmente para granjas verticales, puede comprender en su interior una pluralidad de salas de cultivo con clima controlado 314a, 314b, 314c, 314d. Cada sala de cultivo con clima controlado 314a, 314b, 314c está equipada con iluminación artificial y tiene las condiciones climáticas adecuadas para una fase de crecimiento particular de productos agrícolas 111 e internamente comprende una pluralidad de estantes rígidos 202, que a su vez pueden albergar una pluralidad de bandejas de cultivo 100 de productos agrícolas 111.
Las bandejas de cultivo 100 o las estructuras rígidas 202 que contienen las bandejas se pueden mover entre las diversas salas de cultivo 314a, 314b, 314c, 314d mediante medios de movimiento 201.
La Figura 16muestra un entorno cerrado 401 que comprende internamente una pluralidad de salas 314a, 314b, 314c, 314d para el cultivo de productos agrícolas.
El entorno cerrado 401 comprende al menos una zona de admisión 404 adaptada para dejar pasar estructuras rígidas 202 que comprenden una pluralidad de bandejas 100 con productos agrícolas 111.
En particular, el acceso al interior del entorno cerrado 401 tiene lugar a través de una esclusa de aire 404 adaptada para permitir el paso de estructuras rígidas 202 (movidas por los medios 201) entre el entorno externo y el entorno interno y para evitar la entrada de gérmenes o contaminantes potenciales en el entorno cerrado 401. Preferentemente, el entorno cerrado 401 se mantiene en sobrepresión con respecto al entorno exterior.
El entorno cerrado 401 incluye al menos un corredor 403 adaptado para permitir que el marco rígido 202 transite, por ejemplo, desde una primera sala de cultivo 314a, 314b, 314c, 314d a una segunda sala 314a, 314b, 314c, 314d.
Cada sala de cultivo 314a, 314b, 314c, 314d contenida dentro del entorno cerrado 401 está equipada con un sistema de tratamiento de aire 301
En particular, las paredes verticales opuestas 318a, 318b de cada sala de cultivo 314a, 314b, 314c, 314d estarán equipadas con una pluralidad de aberturas conectadas a la unidad de tratamiento de aire 301 mediante un sistema de canalizaciones de aire de tal manera que permita, a petición, la inversión de la dirección de suministro del aire acondicionado dentro de cada sala de cultivo (denominado «ciclo alternativo»), desde una pared vertical 318a hacia la pared vertical opuesta 318b y viceversa.
La dirección del flujo de aire es tal que es sustancialmente paralela al suelo del entorno cerrado, de modo que puede fluir hacia el espacio existente entre las bandejas 100 de cada estructura rígida 202 y alcanzar los productos agrícolas. Cada sala de cultivo 314a, 314b, 314c, 314d estará equipada con un sistema de aire acondicionado y un sistema de iluminación artificial adecuado para un determinado tipo de plantas y para una fase de crecimiento determinada, por ejemplo, para productos vegetales 111 que tengan las mismas necesidades de irradiación y parámetros de aire acondicionado. Las salas de cultivo 314a,314b, 314c y 314d pueden tener diferentes presiones.
Las salas de cultivo 314a,314b, 314c y 314d están mutuamente aisladas climáticamente, separadas e independientes para evitar la posibilidad de que los elementos patógenos o contaminantes en una de ellas puedan propagarse dentro del entorno cerrado 401 que las contiene o dentro de otras salas de cultivo 314a, 314b, 314cy 314d presentes en las mismas. Estas salas de cultivo no están en comunicación entre sí, ya que están separadas por paredes sólidas, preferentemente de tipo aislante, y preferentemente por una «antesala» o pasillo.
En particular, tener habitaciones de cultivo diferenciadas, independientes y microbiológicamente estables con microclimas ad hoc permite cultivar diferentes tipos de plantas en la misma sala con diferentes etapas de crecimiento, pero que requieren el mismo tipo de condiciones ambientales. Estas salas con diferentes intensidades y espectros de color de luz, temperatura, humedad, CO<2>y velocidad de entrega de aire acondicionado cumplen con los requisitos convenientes para el producto hortofrutícola en esa etapa particular de desarrollo.
El procedimiento de cultivo de productos agrícolas en ambientes cerrados permite reproducir con precisión la alternancia de estaciones, típicamente/preferentemente con germinación con climas más húmedos y fríos (en la mayoría de los casos la germinación se produce a 18° y con un 95 ±5 % de humedad), mientras que la germinación y la maduración se producen con climas más cálidos o calientes.
Además, la presencia de la sobrepresión dentro de cada sala de cultivo 314a, 314b, 314c y 314d permite proteger los productos agrícolas presentes dentro de cada uno de ellos de elementos patógenos y contaminantes.
El sistema de cultivo de producto es un sistema dinámico que adapta las condiciones climáticas, la altura de las capas y la intensidad de la luz de manera personalizada en relación con el tipo de planta y el estado particular de crecimiento del producto vegetal.
Además, como se muestra en las Figuras 17 y 18, cada sala de cultivo diferenciada 314a, 314b, 314c, 314d comprende un acceso 406 adaptado para permitir que el marco rígido 202 transite y preserve los parámetros de aire acondicionado contenidos en el mismo.
El acceso 406 a cada sala de cultivo diferenciada 314a, 314b, 314c, 314d tiene lugar, por ejemplo, a través de una corredera de cierre adaptada para mantener la presión y el aire acondicionado de cada sala y abierta y cerrada para permitir el tránsito del marco rígido movido 202.
El marco rígido 202 se mueve por medios de movimiento 201.
Preferentemente, la pluralidad de marcos rígidos 202 está dispuesta dentro de las salas de cultivo diferenciadas 314a, 314b, 314c, 314d de tal manera que facilita su extracción de la sala, a través del acceso 406 al corredor 403 del entorno cerrado 401. Por ejemplo, los marcos rígidos 202 pueden estar dispuestos dentro de las salas de cultivo con un eje longitudinal de desarrollo de las bandejas 100 paralelo al acceso 406 a la sala de cultivo diferenciada 314a, 314b, 314c, 314d, donde están colocados de tal manera que facilitan el acoplamiento de los medios de movimiento 201.
Como se muestra en la Figura 19, el corredor está ocupado por una pluralidad de sistemas para el movimiento de las bandejas o «lanzadera» 405, cada uno adaptado para moverse en la dirección vertical, perpendicular al suelo 219 del entorno cerrado 401, y recoger las bandejas individuales 100 desde el interior de una o más salas de cultivo diferenciadas 314a, 314b, 314c, 314d. Como se muestra en las Figuras 17 y 19, las salas de cultivo diferenciadas 314a, 314b, 314c, 314d comprenden una pluralidad de sensores ambientales asociados en cada sala de cultivo diferenciada 314a, 314b, 314c, 314d. Cada sensor estará configurado para detectar una señal representativa de la intensidad de iluminación y los parámetros de control climático del entorno dentro de cada sala con clima controlado 314a, 314b, 314c, 314d.
Preferentemente, la pluralidad de sensores ambientales asociados en cada sala de cultivo diferenciada 314a, 314b, 314c, 314d puede comprender primeros sensores adaptados para detectar una señal representativa de la intensidad de iluminación, segundos sensores adaptados para detectar los parámetros de control climático del entorno en las salas de clima controlado 314a, 314b, 314c, 314d y terceros sensores adaptados para detectar la etapa de crecimiento de los productos agrícolas 111.
En una realización no limitativa, los parámetros detectados por cada sensor presente en cada sala de cultivo diferenciada 314a, 314b, 314c, 314d, se enviarán a una unidad de control, configurada para decidir de forma autónoma (o informar al usuario) cómo gestionar los productos cultivados. De esta manera, dependiendo del tipo de producto agrícola y su fase de crecimiento, la unidad de control podrá reconocer el estado de crecimiento de los productos agrícolas y a continuación moverlos de forma autónoma.
A modo de ejemplo no limitativo, si una vez que un vegetal ha alcanzado una determinada etapa de crecimiento requiere diferentes condiciones climáticas y de luz, la unidad de control controla los automatismos de movimiento que mueven los cultivos mediante carros o bandejas individuales de una sala a otra. El cultivo también se puede enviar a una zona de cosecha una vez que ha madurado.
En la perspectiva de optimizar la producción, se pueden utilizar salas dedicadas a la germinación, el crecimiento y la maduración de la misma planta o de diferentes productos agrícolas que requieren condiciones climáticas e intensidad de luz iguales. Estos lotes o los carros o bandejas individuales pueden seguir una lógica de carga y descarga del tipo LIFO (Last In First Out) o una lógica FIFO (First In, First Out).
La invención, en particular tal como se muestra en las Figuras 19 y 20, permite mover los productos agrícolas 111 en salas con lámparas de mayor intensidad de luz (mayor emisión de pmol/m2/seg) en función de las diversas etapas de crecimiento de las plantas 111.
Durante las etapas de crecimiento de las plantas, las plantas pueden moverse a salas con diferentes condiciones climáticas que son más adecuadas para esa etapa particular de crecimiento.
Una o más plantas de diferentes especies pueden crecer dentro de la misma sala que tiene condiciones climáticas adecuadas.
De esta manera, se obtienen las siguientes ventajas:
- puesta en escena específica de salas de cultivo con lámparas de una intensidad adecuada al tipo de planta y su etapa específica de crecimiento, mejorando así los beneficios y el crecimiento de la producción;
- considerando que el aire acondicionado sirve principalmente para contrarrestar el calor (tanto latente como sensible) producido por las fuentes de luz artificial, tener salas de cultivo con varias intensidades de luz artificial (y por lo tanto diferente absorción eléctrica) permite proporcionar una unidad de tratamiento de aire de tamaños ad hoc relacionados con las condiciones de uso. Esto da lugar a una menor inversión inicial y a un ahorro en el consumo de materiales y energía;
- contrariamente a los invernaderos verticales actualmente existentes que apagan parcialmente o reducen determinadas luces en determinadas fases de crecimiento, equipar estas habitaciones con luces de media/baja potencia y otras habitaciones con luces de media/alta potencia, permite ahorrar en la inversión inicial, gestión de energía y tener un menor impacto ambiental.
Preferentemente, los elementos aclaradores son regulables, de tal manera que pueden ajustar la intensidad y el espectro de color de la luz.
La presente invención prevé preferentemente bandejas que contienen una pluralidad de productos agrícolas movidos por robots antropomórficos, lanzaderas 3D, elevadores traslo-automáticos y maquinaria de alta tecnología que no es operada por seres humanos sino a través de software exacto. De esta manera, se elimina la presencia de operadores humanos en las diversas salas de cultivo, minimizando así el riesgo de contaminación.
La presente invención tiene numerosas ventajas:
- inversión inicial más baja;
- flexibilidad de las salas de cultivo y la posibilidad de cultivar múltiples productos diferentes;
- aumento de la producción, más ciclos por año, mejor rendimiento por metro cuadrado;
- menor consumo de energía;
- uniformidad en la descomposición de las lámparas (mismas funciones para todos los módulos);
- clima constante en las salas y mayor uniformidad;
- posibilidad de proporcionar una fase de enfriamiento de las plantas antes del corte para obtener un producto más saludable con mayor vida útil y suprimir elementos patógenos.
Lo que se ha descrito anteriormente en relación con una pluralidad de bandejas dispuestas en estantes de estanterías móviles o carros 200 está destinado a extenderse también a estanterías estáticas configuradas para alojar una pluralidad de bandejas que se mueven entre las diversas estanterías 200 presentes en los diversos entornos cerrados y con aire acondicionado en relación con las diversas fases fenológicas de los productos agrícolas tratados.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Una estructura (200) para cultivar y mover productos agrícolas en una granja vertical, que comprende un marco rígido (202) capaz de alojar una pluralidad de bandejas de cultivo (100) para cultivar productos agrícolas y medios de movimiento (201) adaptados para mover el marco rígido (202), caracterizado porque el marco rígido (202) comprende medios de conexión (211,221) para la conexión a un sistema central de distribución de agua, fertilizantes y energía eléctrica de la granja vertical, necesario para el crecimiento de los productos agrícolas, donde los medios de conexión (211,221) están colocados debajo de los pies de soporte (203a) del marco rígido (202) y están configurados para el acoplamiento mecánico de tipo macho-hembra al piso (219) de la granja vertical.
2. La estructura (200) para cultivar y mover productos agrícolas según la reivindicación 1, donde los medios de movimiento (201) comprenden vehículos automáticos adaptados para moverse automáticamente y para acoplarse independientemente con la base (203) de la estructura rígida (202).
3. La estructura (200) para cultivar y mover productos agrícolas según la reivindicación 2, donde los vehículos automáticos comprenden medios guiados por imán, guiados por láser, guiados por cable y guiados por GPS.
4. La estructura (200) para cultivar y mover productos agrícolas según la reivindicación 1, donde el medio de movimiento (201) es manual o autopropulsado.
5. La estructura (200) para cultivar y mover productos agrícolas según una o más de las reivindicaciones anteriores, donde los medios de movimiento (201) se mueven sobre rieles, vías o guías.
6. La estructura (200) para cultivar y mover productos agrícolas según una o más de las reivindicaciones anteriores, donde el medio de movimiento (201) está adaptado para colocarse debajo del marco rígido (202), para levantarlo y moverlo a la ubicación requerida.
7. La estructura (200) para cultivar y mover productos agrícolas según una o más de las reivindicaciones anteriores, donde los medios de movimiento (201) comprenden un dispositivo de conexión para la conexión a la red eléctrica y un dispositivo de conexión para la conexión a una o más redes de agua para fertirrigación.
8. La estructura (200) para cultivar y mover productos agrícolas según la reivindicación 1, donde los medios de conexión (211, 221) colocados debajo de los pies de soporte (203a) están adaptados para acoplarse con un medio de conexión correspondiente para la conexión a la fertirrigación central y el sistema de energía eléctrica (210, 220) fijado al suelo (219) de la granja vertical.
9. La estructura (200) para cultivar y mover productos agrícolas según una o más de las reivindicaciones anteriores, donde el marco rígido (202) consiste en al menos dos montantes verticales (204), al menos un par de travesaños (205) sustancialmente perpendiculares a los montantes (204) adaptados para soportar una o más bandejas de cultivo (100).
10. La estructura (200) para cultivar y mover productos agrícolas según la reivindicación 9, donde los cables de distribución de energía eléctrica (222) y el canal del sistema de fertirrigación de la estructura rígida (202) se extienden dentro de uno o más montantes verticales (204).
11. La estructura (200) para cultivar y mover productos agrícolas según la reivindicación 9, donde los cables de distribución de energía eléctrica (222) y el canal del sistema de fertirrigación de la estructura rígida (202) se aplican y soportan por la propia estructura.
12. La estructura (200) para cultivar y mover productos agrícolas según una o más de las reivindicaciones anteriores, donde el marco rígido (202) puede estar hecho de materiales metálicos, materiales plásticos o una combinación de ambos.
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