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Suponen
dos ejemplos de invernadero enmarcados en distintas
épocas (el SXIX y finales del SXX) aunque con
un mismo criterio: el aprovechamiento de los recursos
renovables para la obtención del calor necesario
para las plantas en momentos de tiempo frío
El
más antiguo, construido en 1856, emplea para
mantener temperaturas aptas para el cultivo de plantas
tropicales la energía solar y la biotérmica.
El invernadero más moderno, inaugurado en 1993
aprovecha por su parte la energía solar y la
geotérmica.
El
clima en Madrid
Las
plantas tropicales requieren de temperaturas cálidas
y uniformes durante todo el año para poder desarrollarse,
características que no existen en el clima de
Madrid.
Madrid
se halla situada en el centro de la Península
Ibérica en las coordenadas geográficas
de 40° 26' N 3° 41' O y a una altura media sobre
el nivel del mar de 667 metros. Su clima esta clasificado
de Mediterráneo con degradación continental.
Es precisamente esa degradación continental (Madrid
esta situado en el centro de la meseta castellana) la
que provoca que el clima de Madrid sea extremo. En verano
el tiempo es muy cálido y seco (alcanzándose
temperaturas próximas a los 40 grados) y en invierno
es frío con fuertes heladas e incluso con nevadas
ocasionales.
Por
su situación geográfica en latitudes medias
donde se encuentran masas de aire de diferentes características,
el clima de Madrid sufre de bruscos cambios de tiempo
y temperatura. En un espacio de tiempo de pocos dias
es posible ver en Madrid nevadas, lluvia, heladas o
temperaturas primaverales.
Estas
condiciones hacen imposible el desarrollo de la inmensa
mayoría de las plantas tropicales al aire libre
en Madrid. Es por ello por lo que para su cultivo se
debe recurrir a invernaderos que moderen estos extremos
climáticos.
| |
ENE |
FEB |
MAR |
ABR |
MAY |
JUN |
JUL |
AGO |
SEP |
OCT |
NOV |
DIC |
| Temperatura
Media |
5.0 |
6.4 |
9.1 |
11.8 |
15.7 |
20.8 |
23.7 |
23.5 |
19.0 |
13.8 |
8.5 |
5.4 |
| Pluviosidad
(mm) |
36.8 |
39.3 |
42.5 |
40.8 |
42.5 |
32.6 |
9.7 |
8.5 |
34.7 |
49.5 |
56.4 |
45.8 |
| Rad
Solar MJ/m2 |
6.3 |
9.7 |
14.5 |
19.5 |
21.1 |
23.5 |
25.8 |
22.9 |
16.1 |
10.7 |
7.3 |
6.2 |
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El
invernadero de exhibición del Real Jardín
Botánico de Madrid
Vista
exterior del invernadero de exhibición
El
más moderno de los dos invernaderos es el llamado
”Invernadero de Exhibición” Inaugurado
en 1993.
En
su diseño y construcción intervinieron
investigadores del CSIC ( Consejo Superior de Investigaciones
Científicas ) que desarrollaron un proyecto innovador
y vanguardista contando para ello con los mejores especialistas
en cada área implicada
El
invernadero usa dos tipos de fuentes energéticas
fundamentales; la energía solar y la geotérmica.
La
energía solar es captada de dos maneras diferentes:
-Una
es el clásico efecto invernadero por el cual
la energía del sol queda atrapada en forma de
calor en el aire entre el suelo y una superficie de
vidrio sobre ella. Este sistema lo podemos denominar
como de aprovechamiento solar pasivo.
Para potenciar y hacerlo lo mas efectivo posible, se
dotó al edificio de las características
constructivas adecuadas. La principal de ellas es la
orientación de la parte acristalada del invernadero
hacia el sur, la cual permite la máxima captación
de rayos solares a lo largo del día.
En
cambio la cara norte, que no recibe energía solar
alguna, queda protegida por un grueso muro que sirve
de aislante térmico evitando que parte de la
energía ganada se perdiera.
El
otro sistema de aprovechamiento solar, que podríamos
denominar como activo, se realiza a través de
unos colectores situados en la segunda planta.
Los
colectores solares que emplea son tubos de caucho color
negro situados tras una superficie acristalada. Por
ellos se hace circular el agua proveniente del depósito
que se calienta cuando inciden sobre ellos los rayos
solares. Los colectores están dispuestos en posición
vertical para captar de preferencia la energía
solar del invierno que es cuando los rayos solares caen
muy inclinados. De esta manera también se evita
el sobrecalentamiento en verano cuando los rayos solares
caen más perpendiculares
El agua calentada de esta manera es enviada de nuevo
al depósito donde queda almacenada la energía.
|
Detalle
del área de colectores |
 |
El
depósito, al estar situado debajo del invernadero,
transfiere de manera directa el calor a las plantas
por unas rejillas o canales realizados en el suelo.
También de este depósito se toma el calor
que se hace pasar por la bomba de calor cuando la temperatura
es demasiado baja
Como
fuente de energía auxiliar para los días
en que la radiación solar es insuficiente se
emplea la energia geotermica tomada de la capa freatica
( agua subterranea) situada a una profundidad próxima
a los 25 metros.
El
agua de la capa freática se halla a una temperatura
constante a lo largo del año de entre 13 y 15
grados centígrados, dentro del rango de temperaturas
en el que puede funcionar la bomba de calor.
Una
bomba de calor es un dispositivo por el cual se puede
transferir energía calorifica "contra gradiente"
de un ambiente frio a otro mas cálido. Mediante
un compresor se consigue “concentrar” el
calor de un fluido elevando su temperatura. Una vez
la temperatura del fluido se ha elevado lo suficiente
el calor pasa de manera natural al medio ahora más
frio (pero antes mas cálido). Asi se puede extraer
el calor de un medio para transferirlo a otro cualquiera
que sea la temperatura de ambos.
De esta manera se concentra el calor del agua del depósito
produciendo aire caliente el cual es insuflado al área
de las plantas. En este proceso se consume una parte
mínima de energía electrica, consumo más
que aceptable si tenemos en cuenta que asi conseguimos
aprovechar una cantidad de energía hasta 7 veces
superior a la invertida.
Este
recurso es empleado sobretodo en invierno, cuando los
días son nublados y los paneles solares no pueden
proporcionar energía.
El
esquema de la instalación del invernadero lo
podemos ver en el siguiente cuadro.
El
invernadero fue diseñado para albergar plantas
de tres tipos de climas; el desértico, el subtropical
y el tropical. Para este fin el invernadero esta dividido
en tres áreas independientes una para cada tipo
de clima.
El
área de clima desértico
| Condiciones
Ambientales |
MÍNIMA |
MÁXIMA |
| Temperatura |
3-5 |
30-35 |
| Humedad
Relativa |
10% |
<65% |
Este
espacio ha de tener unas características ambientales
cálidas y secas por lo cual el acumulador ha
de proporcionar calor pero no humedad. Esto se logra
manteniendo las rejillas que comunican el acumulador
con el área de las plantas siempre cerradas.
En
el momento en que la temperatura desciende de 5 grados
centígrados, entra en funcionamiento la bomba
de calor que transfiere aire caliente desde el acumulador
al area de plantas.
El
área de clima Subtropical
| Condiciones
Ambientales |
MÍNIMA |
MÁXIMA |
| Temperatura |
10-12 |
30-32 |
| Humedad
Relativa |
65%
|
75% |
Área
concebida como espacio intermedio entre el clima desértico
y el clima tropical. Su funcionamiento es similar al
del área tropical, es decir, recibe el calor
y la humedad directamente del depósito acumulador
de agua situado debajo. Si la temperatura del agua es
insuficiente, se insufla entonces aire caliente desde
la bomba de calor. Para lograr la diferenciación
de las características de temperatura y humedad
subtropicales con respecto de las tropicales, se regula
la entrada de calor por medio de las rejillas, abriéndose
o cerrándose cuando es necesario.
El
área de clima tropical
| Condiciones
Ambientales |
MÍNIMA |
MÁXIMA |
| Temperatura |
13-18 |
28-30 |
| Humedad
Relativa |
75% |
90% |
El
área más exigente en cuanto a temperatura
y humedad. El suministro de calor se hace directamente
desde el depósito y mas frecuentemente insuflando
aire caliente desde la bomba de calor. Para mantener
los valores de humedad relativa altos , en el trayecto
del aire se dispusieron unos nebulizadores de agua que
entran en funcionamiento en los momentos necesarios
Cuando en verano se alcanzan temperaturas demasiado
altas para el área tropical (más de 25
grados) entran en funcionamiento unos paneles protectores
que a modo de persiana impiden que entre demasiada radiación
solar al recinto. Si esto es insuficiente para moderar
las temperaturas se emplean otros recursos como la activación
de los nebulizadores de agua que refrescan el ambiente
o la activación de la bomba de calor que en este
caso funciona del modo contrario al habitual introduciendo
aire fresco al interior del recinto. El Calor extraído
en este proceso es llevado al depósito acumulador.
Datos
técnicos del invernadero
| Superficie
del invernadero: |
600
m2 |
| Área
de colectores: |
160
m2 |
| Caudal
de agua en los colectores: |
20
m3/h |
| Capacidad
del depósito acumulador: |
200000
litros |
| Temperatura
del agua acumulada en Invierno: |
10-15
grados C |
| Sistemas
de calefacción: climatizadores de ambiente |
|
| Área
tropical: |
86400
Kcal/hora |
| Área
desértica: |
43000
Kcal/hora |
| Bombas
de calor, 2 en el área tropical 1
en el área desértica |
| Características
por unidad: 42900 Kcal/hora Potencia:12,5
kw con un caudal de 6,3 m3/hora |
| Consumos
eléctricos previstos: . |
|
| Máximo:
|
60
Kw/h. |
| Promedio:
|
5
Kw/ hora |
|
