Contribución al conocimiento de los procesos de ventilación natural en invernaderos mediterráneos

Resumen

Los sistemas de ventilación natural constituyen el principal método de control climático utilizado en invernaderos mediterráneos, su objetivo es mantener las condiciones climáticas adecuadas para el correcto desarrollo de los cultivos. Es importante comprender qué factores influyen en los procesos de ventilación natural y desarrollar técnicas que mejoren el intercambio de aire entre el exterior y el interior del invernadero. Por un lado, se ha estudiado cómo afectan diferentes configuraciones de las ventanas (laterales y cenitales) en la capacidad de ventilación natural del invernadero. Además, se han desarrollado técnicas para el estudio de las características de las mallas anti-insectos que se suelen colocar en las ventanas de los invernaderos. Para estudiar el proceso de ventilación natural en invernaderos, este trabajo se divide en tres partes: En el primer bloque, se han evaluado diferentes configuraciones de ventanas (laterales y cenitales). Mediante anemometría sónica se ha estudiado el patrón del flujo de aire en las ventanas de un invernadero multitúnel y se ha cuantificado su capacidad de ventilación natural (renovaciones de aire o tasa de ventilación), para diferentes configuraciones de ventanas y condiciones climáticas (dirección e intensidad de viento). Se ha observado que, en función del número de ventanas, y su orientación respecto al viento, el patrón del flujo de aire en el interior del invernadero y su capacidad de ventilación varía de forma notable. La segunda parte ha consistido en el desarrollo del sistema y algoritmo de control de un túnel de viento de baja velocidad, diseñado para el estudio de las características aerodinámicas de mallas anti-insectos y paneles evaporadores, entre otros. Mediante una interfaz electrónica controlada por una placa Arduino, se gestionan las señales de los sensores y los actuadores. El nuevo algoritmo permite controlar la velocidad de giro del extractor de aire en función de la velocidad del aire o caída de presión que se desee en la sección de ensayos. El algoritmo de control realiza la identificación automática del modelo experimental a evaluar, ejecuta el cálculo automático de un controlador proporcional integral e implementa el controlador. El nuevo sistema de control se ha evaluado con diferentes mallas anti-insectos y con un panel evaporador, observándose una alta precisión en las medidas y rapidez en la respuesta del sistema de control. Finalmente, con el fin de facilitar la evaluación en campo de la influencia del uso de mallas anti-insectos sobre las poblaciones de insectos plaga, se ha desarrollado un algoritmo para la identificación y cuenteo automático de mosca blanca (Bemisia tabaci) y trips (Frankliniella occidentalis) a partir de imágenes digitales tomadas de las placas/trampas adhesivas cromáticas utilizadas en los invernaderos. El algoritmo de identificación de insectos combina el procesamiento de imágenes y redes neuronales artificiales. Primero, detecta objetos en la trampa y extra una imagen muestra de cada objeto, después, se realiza la segmentación de las imágenes muestra y se calculan las propiedades morfológicas y de color de la región de pixeles segmentada, finalmente se clasifican los insectos objetivo (mosca blanca y trips) de entre todos los objetos utilizando un modelo de red neuronal artificial. El algoritmo obtuvo una alta precisión para identificar y contar los insectos objetivos. La serie de publicaciones científicas que se presentan en este trabajo contribuyen a la comprensión de los procesos de ventilación natural en invernaderos mediterráneos. Además, proporcionan herramientas actualizadas y novedosas para el estudio de la influencia de las mallas anti-insectos en la capacidad de ventilación natural de los invernaderos (túnel de viento actualizado), y para el estudio de la dinámica poblacional de insectos plaga (mosca blanca y trips) en el interior de invernaderos (algoritmo de identificación mediante el uso de redes neuronales.