En Colombia se tienen identificadas dos zonas para la producción bajo invernadero, la principal es la Sabana de Bogotá y la segunda -que también se ha establecido por sus condiciones climáticas y por sus facilidades logísticas- es el municipio de Rionegro, en Antioquia. Al igual que en otros lugares del mundo, como Holanda, España o China, tienden a formarse estos clústeres en los que se concentra la producción bajo invernadero, en las condiciones propias de cada zona.

En territorio colombiano los invernaderos son naturalmente ventilados y en su mayoría las naves no superan una hectárea de superficie y en reducidas extensiones de tierra se concentran unos al lado de los otros, lo que sugiere que la condición climática que se registra dentro del invernadero no se desacopla del clima exterior, donde en la mayoría de los casos no existe algún tipo de control activo de clima. Solo hace pocos años que empezaron a incorporar este tipo de tecnología.

“Pasar de ventilación fija en la cumbrera a implementar otro tipo de ventilaciones, por ejemplo, mediante ventanas abatibles o enrollables, mejora las tasas de ventilación reducida que presenta el invernadero colombiano. Al incrementar las áreas de esta forma, con este otro tipo de ventilación, es evidente que se mejora esa condición microclimática dentro del invernadero”, determina Carlos Ricardo Bojacá, experto de la Universidad Jorge Tadeo Lozano.

La utilización de ventiladores, mover el aire para evacuar la humedad, la reducción de plagas y enfermedades, y la utilización de sistemas de calefacción en épocas de heladas, son la regla para poder incrementar la producción.

A partir de eso, en Colombia se presentan una serie de desafíos en los invernaderos. La primera complicación es que siempre se parte de un mismo diseño, al que se le conoce como tradicional, el cual es replicado en todas las regiones del territorio nacional. Es así que estructuras que en principio serían adecuadas para condiciones de clima frío son llevadas a diferentes pisos térmicos.

“Son invernaderos económicos y de fácil montaje, pero no son los mejores desde el punto de vista comportamental. Son estructuras que tienen deficiencias en su ventilación, en la medida que no podemos controlar activamente el clima, ya que no cuentan con sistemas de control de clima, como si existen en otras latitudes, es difícil poder regular más al detalle los cambios extremos de temperatura o humedad relativa”, añade Bojacá.

Tanto de día como de noche, el invernadero tradicional colombiano no logra mantener los niveles óptimos de temperatura, incluso ocurriendo fenómenos como la inversión térmica, por la que en algunos momentos de la noche la temperatura al interior del invernadero llega a estar por debajo de la exterior. A partir de la dinámica de fluidos computacional (del inglés CFD- Computational Fluid Dynamics) se ha logrado establecer que esta es una condición más normal de lo pensado. En paralelo se presentan deficiencias en el suministro de CO₂, déficit de presión de vapor, con valores que no son adecuados, heterogeneidad microclimática, entre otros problemas.

Bajo condiciones de invernadero, niveles de CO₂ entre 1.000 y 2.000 ppm tienen una influencia directa sobre la tasa fotosintética, aunque no deben superarse los 3.000 ppm, ya que pueden generar toxicidad en algunos cultivos.

La tecnología CFD consiste en el análisis de sistemas relacionados con el flujo de gases, transferencia de calor y otros fenómenos asociados (como reacciones químicas) por medio de la simulación por computador. Está tecnología está empezando a ser aplicada en Colombia, con el objetivo de lograr que la producción agrícola bajo invernadero sea más productiva.

EL MICROCLIMA EN LOS INVERNADEROS

INVERNADEROS EN EL MUNDO

Según la holandesa Rabobank, China con 82.000 hectáreas y España con 70.000 (con la mitad concentrada en la provincia de Almería), representan el 30% de todos los invernaderos del mundo. Así mismo, cabe destacar que en Colombia hay alrededor de 7.700 hectáreas de invernaderos, en las cuales se cultivan principalmente ornamentales, de acuerdo con Asocolflores (Foto 3).

Las condiciones económicas y ambientales de potencias europeas, como es el caso de Holanda, son diferentes a las que se presentan en países como Colombia. El territorio holandés no cuenta con suficiente tierra para cultivar, y presentan estaciones con muy bajas temperaturas en invierno y calor extremo en verano. Sin embargo, en este país europeo optimizan el uso de la tierra y desarrollan alta tecnología para superar sus limitaciones.

China, por su parte, ha tenido desarrollos importantes en materiales e infraestructura y tiene a su favor la cultura de proteger -por medio de patentes- cualquier desarrollo alcanzado.

En América Latina, países como Costa Rica, Ecuador y México han tenido avances importantes en materia de invernaderos. En Colombia, estos desarrollos han comenzado a buscar soluciones para optimizar el uso de la luz y el área, además de mejorar el clima.

Por tal razón, en territorio colombiano los expertos aclaran que no se evidencian grandes fabricantes nacionales de invernaderos. Por eso, han sido los propios floricultores los que se han desarrollado los invernaderos, es decir, han buscado alternativas innovadoras para modernizar la tecnología de estas estructuras, en procura de una mayor productividad. Sin embargo, los desarrollos tecnológicos suelen dar respuesta de largo plazo a una necesidad, de allí que no sean constantes ni numerosos.

En el caso del cultivo de hortalizas bajo invernadero, en Colombia, corresponden a modelos de producción muy similares a los que se utilizan para ornamentales. Estructuras de bajo costo y bajo nivel tecnológico que en su mayoría no disponen de sistemas de control activo de clima. Esta limitación para controlar factores climáticos contrasta con los objetivos de la agricultura protegida, donde uno de los principios es un alto grado de control sobre los procesos biológicos.

Uno de los principales problemas, en algunas zonas productoras de hortalizas bajo invernadero, son las bajas temperaturas durante la noche. Estas se deben, en primera instancia, a las condiciones climáticas externas locales que se presentan en las horas nocturnas y, en segundo lugar, a la limitada capacidad que tienen los invernaderos para almacenar el calor capturado durante el día, el cual se pierde rápidamente en las primeras horas de la noche. Estas bajas temperaturas limitan el potencial del cultivo debido a que la tasa de desarrollo de muchos procesos biológicos se ve afectada por esta variable.

Los microclimas de los invernaderos son efecto de la cubierta plástica que se instala sobre el cultivo, ya que esto incide en un sinnúmero de variables que afectan los cultivos. En muchos casos el agricultor no las comprende o las subestima y no logra entender el balance energético dentro del invernadero.

“El objetivo principal debe ser maximizar la entrada de radiación para que las plantas hagan la mayor fotosíntesis posible, pero también, la forma cómo generamos ese efecto invernadero dentro del volumen que protegemos con la cubierta plástica, y cómo se trata de mantener la temperatura y la ventilación adecuadas para el invernadero”, asegura Carlos Ricardo Bojacá.

“En últimas, el objetivo principal debe ser maximizar la entrada de radiación para que las plantas estén en la capacidad de hacer la mayor fotosíntesis posible, pero también la forma cómo generamos ese efecto invernadero, precisamente dentro de ese volumen que estamos cubriendo con la cubierta plástica, y cómo se trata de mantener la temperatura y la ventilación adecuada para el invernadero”, asegura Carlos Ricardo Bojacá, durante el VIII Simposio Internacional de Floricultura.

El experto añade que en el caso de las estructuras que se utilizan en Colombia, esto se puede hacer con la ventilación natural del invernadero, dada la ocurrencia de fenómenos generados por la radiación y el efecto convectivo, el cual produce una renovación de aire dentro del invernáculo; así como también, el efecto directo del viento, en la medida en que se permite la ventilación dentro del invernadero. Al sumar estas dos variables se genera el microclima. En términos generales, lo que se busca es renovar constantemente el aire, de tal forma de sacar el aire caliente, húmedo y con baja concentración de CO₂, dando paso a aire fresco, de menor temperatura y cargado de dióxido de carbono. Esto, con el fin de buscar la mayor capacidad fotosintética de las plantas.

Según un estudio de la Universidad Nacional de Colombia, el comportamiento del viento en sus dos componentes, velocidad y dirección, tiene una fuerte influencia en varios aspectos del cultivo bajo invernadero. Por ejemplo:

• El proceso de ventilación natural.
• Aspectos microclimáticos de importancia para el cultivo, como lo son la evapotranspiración y la demanda de agua de las plantas.
• La estabilidad estructural de los invernaderos depende en gran medida de la intensidad y dirección de los vientos incidentes.
• Es un parámetro de diseño útil para decidir la orientación de las estructuras de invernadero.

En los últimos veinte años, en la producción bajo invernadero, principalmente en el

cultivo de flores, se han realizado avances tecnológicos en aspectos como la introducción de variedades de alto rendimiento, uso de sustratos y manejo de cultivos sin suelo, automatización de riego y fertirriego, la recirculación de nutrientes y el perfeccionamiento de las prácticas culturales. No obstante, persisten puntos críticos que limitan la productividad y afectan la calidad de los cultivos, por ejemplo, la alta incidencia de enfermedades. Esto se debe, en gran medida, a la falta de tecnologías eficaces para controlar las condiciones ambientales dentro de los invernaderos, humedad relativa, temperatura, ventilación y luminosidad, entre otras.

En el caso de la floricultura colombiana bajo invernadero, los factores climáticos más críticos son la alta humedad relativa y la baja ventilación. Una consecuencia de lo anterior es el permanente ataque de patógenos como mildiu velloso (Peronospora sparsa) y Botrytis cinerea, especies de hongos que afectan el cultivo de rosa principalmente.

RECOMENDACIONES PARA INSTALAR UN INVERNADERO EN COLOMBIA

En Colombia, en la actualidad los expertos en invernaderos buscan que el aire se renueve unas 40 veces por hora, sin embargo, esto depende de factores como la velocidad del viento y la hora del día. Por tal razón, el invernadero tradicional colombiano está muy por debajo de esas tasas de renovación.

El investigador Carlos Bojacá define que el diseño ideal de un invernadero en las condiciones de Colombia debe presentar anchuras de entre 30 y 50 metros, así como una combinación de ventilación cenital y lateral, de modo de aprovechar al máximo la ventilación natural, sobre todo en situaciones como la de la Sabana de Bogotá, donde la mayor parte del año las velocidades del viento son bajas. Además, se deben elaborar estructuras altas, de tal manera de que contengan un mayor volumen de aire y que su comportamiento térmico o inercia térmica, sea mejor.

Así mismo, hay que tener en cuenta que la pendiente longitudinal sea mayor al 6%, con el fin de evacuar eficientemente el agua proveniente de lluvia y granizo, y que no se produzcan daños estructurales del invernadero, pero también para aprovechar al máximo la radiación solar.

VENTAJAS DE CULTIVAR BAJO INVERNADERO

El cultivo de hortalizas y flores bajo invernadero se ha convertido en una opción para proteger a la producción agrícola de plagas y enfermedades, así mismo ha servido como herramienta para asegurar la producción durante los 365 días del año.

Algunas de las ventajas que ofrecen los invernaderos:

• Los invernaderos permiten intensificar la producción. Con estas edificaciones es posible establecer las condiciones para el buen desarrollo de las plantas, porque las aíslan del exterior. También permiten instalar más plantas por unidad de superficie que en campo abierto. Finalmente, brindan la posibilidad de utilizar instalaciones de control climático, que llevan las condiciones del cultivo hasta un punto óptimo.
• El riesgo productivo es menor ya que al estar el cultivo protegido por estas estructuras, se minimiza el daño que este pueda sufrir debido a la aleatoriedad de los fenómenos naturales, siendo que en campo abierto pueden llegar a representar pérdidas totales. Así mismo, se reduce la posibilidad de que los cultivos sean atacados por plagas o puedan contraer alguna enfermedad.
• Los invernaderos permiten un uso más eficiente de los insumos, ya que a partir del fertirriego y la hidroponía es posible aportar a las plantas únicamente los elementos que necesitan durante cada etapa de su desarrollo, por lo que solo se gastan los fertilizantes necesarios y se minimiza el desperdicio de estos. Lo mismo ocurre con el agua, ya que las instalaciones modernas de los sistemas de riego permiten su uso más eficiente.
• Otra ventaja es la posibilidad de poder cultivar todo el año, ya que dentro del invernadero se tiene relativa independencia del medio exterior, sin importar si el invierno es muy frío o las altas temperaturas del verano, pues para el primer caso se puede implementar calefacción y para el segundo, ventilación y enfriamiento. De esta manera bajo invernaderos es factible producir sin interrupciones durante todo el año.
• Los invernaderos, principalmente aquellos que cuentan con control automático de variables ambientales, permiten estudiar el comportamiento de los elementos de la producción sin que estos sean distorsionados por factores climáticos. Así es posible estudiar el potencial productivo, de acuerdo con la información genética, de las especies cultivadas y determinar los factores óptimos para su desarrollo, como ocurre con la implementación de técnicas de simulación del tipo Dinámica de Fluido Computacional, CFD.

El invernadero tradicional, con ventilación natural, es la alternativa más utilizada en los sistemas productivos protegidos en Colombia. Sin embargo, está probado que este invernadero, a pesar de su bajo costo y facilidad de instalación, no suple de manera adecuada los requerimientos climáticos de cultivos como los ornamentales, especialmente los ubicados en zonas frías, como es la Sabana de Bogotá. El diseño de estructuras de invernadero empleando herramientas de modelo y simulación, como la dinámica de fluidos computacional permite explorar diseños alternativos de manera rápida y así mismo a un bajo costo.