ES3004007B2 - Sistema de cultivo hidropónico en interiores - Google Patents

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Sistema de cultivo hidropónico en interiores

[0005] SECTOR DE LA TÉCNICA

[0007] La presente invención se refiere a un sistema hidropónico para el cultivo de plantas asistidas por medios de iluminación cuya finalidad es la de maximizar el número de plantas por metro cuadrado y minimizar el sistema de iluminación para esa misma superficie.

[0009] El objeto de la invención es por tanto proporcionar un sistema que permita aumentar la densidad de plantación, así como el rendimiento de la planta, a partir de una estructuración sencilla, que puede instalarse en cualquier sistema estructural siempre que cumpla con las características geométricas del sistema propuesto.

[0011] La invención es aplicable a cualquier tipo de cultivo hidropónico, siendo especialmente interesante para el cultivo de fresas.

[0013] ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0015] En el ámbito de aplicación práctica de la invención, el de los cultivos hidropónicos, y como resulta evidente, maximizar la densidad de plantas por unidad de superficie es un objetivo prioritario para cualquier agricultor. Esto es especialmente importante en lugares en que el clima no es propicio al cultivo, donde la inversión en la infraestructura es muy alta y el número de plantas dentro de la misma es fundamental para reducir el periodo de retorno de la inversión.

[0017] Lo anterior ha dado lugar al desarrollo de las técnicas de cultivo hidropónico vertical.

[0019] Sin embargo, este tipo de instalaciones han fracasado, en muchos casos, debido fundamentalmente a:

[0021] - Valor muy elevado de la inversión, que hace muy complicado su amortización. Este valor se debe en gran medida al precio de la iluminación artificial (LED) que representa, especialmente para fresa, alrededor del 60% de la inversión inicial.

[0023] - La reducción de la densidad por m3 debido a la necesidad de introducción de pasillos para el manejo, recolección y mantenimiento del cultivo.

[0025] - El escaso rendimiento de la mano de obra ya que el número de niveles y el reducido ancho de los pasillos obliga a trabajar sobre plataformas y en condiciones bastante alejadas de las ideales.

[0027] Las plantas, especialmente en el caso de las fresas, deben estar accesibles, lo que supone tener que disponer de pasillos de acceso a las mismas, que restan superficie para la inclusión de plantas. Otro problema es la falta de iluminación que se presentan en distintas localizaciones geográficas o por disposición geográfica y/o geométrica del sistema estructural.

[0029] EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

[0031] El sistema de cultivo hidropónico en interiores que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta en todos y cada uno de los aspectos comentados.

[0033] Para ello, la invención se centra en tres aspectos fundamentales:

[0035] 1) La creación de dos compartimentos, climática y lumínicamente independientes, que crearán condiciones de día y noche para las plantas.

[0037] 2) Capacidad de movimiento vertical de las líneas de cultivo mediante un sistema oscilante en el que una alineación vertical se mueve hacia arriba y la contigua hacia abajo. Este movimiento permite no sólo la ubicación de líneas en la zona de día y noche sino también la creación de pasillos y la regulación de la distancia de las plantas a las lámparas.

[0039] 3) El hinchado y deshinchado de tubos de plástico flexible, que ejercerán de pantalla en el primer caso y permitirán el paso de las líneas de cultivo entre los dos compartimentos en el segundo. Los tubos de plástico hinchados, dispuestos de forma contigua, constituyen el aislamiento climático y lumínico necesario para la independencia de ambos compartimentos.

[0041] En cuanto al sistema oscilante, el mismo se constituye a partir de una estructura general de soporte, a base de puntales, barras, celosías, tirantes, etc, con la particularidad de que incluye una variedad de canales sobre los que se situarán las plantas a cultivar. La disposición espacial de los diferentes canales, será tal que sobre la misma vertical se disponen de 2 o mas canales conectados entre sí mediante elementos conectores como ganchos, cables, cadenas, etc. La disposición en horizontal de los canales tendrá la separación adecuada al tipo de cultivo. No existe conexión en horizontal de los canales donde están ubicadas las plantas para el cultivo. La conexión vertical de los canales tiene su extremo en un eje estando dichos canales suspendidos por sus extremos de respectivas parejas de cables de acero, estando éstos vinculados por su extremo superior a ejes rotatorios, de manera tal que la fijación o disposición de los extremos de esos cables de suspensión respecto de los ejes rotatorios será tal que por agrupación de canales suban y bajen simultáneamente, es decir que un grupo de canales y por lo tanto las plantas asociadas a estos canales, asciendan en el sentido de giro de los ejes, y sin embargo, la otra agrupación de canaletas, y por lo tanto de las plantas contenidas en las mismas, descienda a la vez, consiguiéndose así el poder cultivar plantas con diferente crecimiento y poderlas situar a la altura deseada, de acuerdo con el tamaño de las mismas, luz, temperatura, humedad, etc, que reine en el lugar donde se emplaza la instalación.

[0043] El eje o ejes de giro sobre los que son susceptibles de arrollarse los cables de suspensión de las canaletas, están formados por tramos unidos entre sí a través de elementos de conexión, con la especial particularidad de que esos ejes de giro son accionados mediante un reductor y, a través de piñones y cadenas se relacionan con un eje principal accionado por un motorreductor, en situación transversal a los ejes giratorios, todo ello de manera que a partir del motor-reductor, considerado como principal y motriz, se lleva a cabo el giro de los ejes a los que están vinculados los cables de suspensión, haciendo que estos se enrollen/desenrollen por parejas, y así elevar o descender las distintas canales con sus plantas dispuestas sobre las mismas.

[0045] Los ejes giratorios estarán sujetos a una barra horizontal superior de la estructura general, mediante soportes de rodamientos, cojinetes, tirantes tubulares y abrazaderas de fijación.

[0047] Por otro lado, decir que las canaletas o canales presentan en, al menos, uno de sus extremos, un colector de recogida de agua.

[0049] También decir que las canaletas pueden ser autoportantes o presentar una estructura auxiliar de soporte (tipo celosia o similar) que en sus uniones por tramos incorporan ganchos para los cables de suspensión de las mismas.

[0051] De esta forma se establecen líneas de cultivo sobre la estructura de soporte general, permitiendo la disposición de parejas de canaletas, o bien formar agrupaciones con cuatro parejas de canaletas, formando líneas alternas suspendidas de los comentados ejes giratorios.

[0053] De acuerdo con otra de las características de la invención la instalación comprende unas pantallas o mangas hinchables, encargadas de generar el espacio de oscuridad tras el movimiento de ascenso de las agrupaciones de canaletas o canales. Una vez terminado el ascenso de la agrupación vertical de canales, la pantalla se hinchará para asilar ambas estancias. El sistema de inflado se compone de tuberías flexibles, rígidas, boquillas de aire, sistemas de distribución de aire, sistema de expulsión de aire y de los elementos flexibles o mangas que son hinchadas.

[0055] El sistema de distribución está fijado al inicio de la cámara, sujeto a la estructura del mediante elementos de fijación que impidan su movimiento. Las mangas o tubos hinchables son los elementos encargados de hacer el cierre, lumínicamente hermético, entre zonas, impidiendo el paso de radiación lumínica. Están hechos de material flexible, como polímeros, tejidos no porosos, etc, que, estando la impulsión conectada a un extremo a la tubería de aire y la válvula de expulsión por extremo opuesto, al recibir el aire procedente del sistema de impulsión, la válvula de expulsión está cerrada, se produce un aumento de la sección de las mangas hinchables, hasta llegar al volumen máximo de inflado y la válvula de entrada se cierra.

[0057] Cuando llega el momento de la expulsión, la válvula de expulsión se abre y permite el flujo de aire hacia fuera de dichas mangas hinchables, en este momento, la válvula de entrada de aire está cerrada. Las mangas hinchables presentan dos estados, el primer estado es en estado desinflado, en el que la sección es mínima y existe una separación suficiente entre mangas tal que permita el ascenso de las agrupaciones decanales de cultivo con las plantas, evitando la interferencia entre canal de cultivo y manga inflable. En estado inflado, las mangas aumentan su sección llegando a tocarse entre sí para producir un cierre que impide el paso de luz.

[0059] Por último, y de acuerdo con otra de las características de la invención, el sistema portalámparas es el encargado de mover horizontalmente las luminarias, tanto para ajustarlas a la vertical del cultivo como para retirarlas de la horizontal cuando comienza el movimiento vertical de las mismas hacia la zona de noche.

[0061] El estante móvil es paralelo a la línea de canal de cultivo y va accionado por un sistema de tracción compuesto por un motor-reductor, ejes acoplados con cadenas y cremalleras, sistema de rail para facilitar el movimiento del estante, etc.

[0063] El sistema de tracción va enterrado para facilitar el movimiento del personal entre las líneas de cultivo y evitar caídas al mismo nivel.

[0065] El estante móvil donde se ubican las luminarias es una estructura compuesta por perfiles metálicos y unidos mediante sistemas de sujeción permanente o temporal. En la parte inferior lleva unos sistemas de rodamiento para que el movimiento de avance y retroceso.

[0067] Cuando una línea de cultivo está en la zona inferior, la luminaria está sobre esta misma línea de cultivo, y el estante portalámparas está situado paralelamente a la línea de cultivo. Cuando se decide que las líneas de cultivo deben cambiar de zona, primero se inicia el movimiento de retroceso del estante portalámparas, hasta una zona segura que permita a la línea que estaba en la zona inferior ascender y la línea de cultivo que estaba en la zona superior, pueda descender. Terminado el movimiento de las líneas de cultivo, el sistema portalámparas avanzará hasta la nueva posición para poder ubicar la luminaria sobre la línea de cultivo procedente de la zona superior.

[0069] A partir de esta estructuración, la instalación de la invención presenta las siguientes ventajas:

[0071] • Permite reducir en un 50% la inversión inicial en iluminación artificial.

[0073] • Permite modificar la distancia entre planta y luminaria cuantas veces sea necesario adaptándose al desarrollo del cultivo. Esta modificación estará vinculada de forma automática a las necesidades fisiológicas deducidas de la monitorización continua del estado de las hojas.

[0074] • Permite hacer la recolección desde el suelo sin necesidad de emplear andamios u otros elementos para realizar las labores culturales.

[0076] • Permite tener estancias “especializadas” en el manejo del clima sin necesidad de duplicar los equipos.

[0078] • Maximiza la densidad de plantación, sin poner en riesgo la capacidad de producción de la misma al no reducir la superficie “vital” de las plantas.

[0080] DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0082] Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de planos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

[0084] La figura 1.- Muestra una vista esquemática en alzado del mecanismo que participa en un sistema de cultivo hidropónico realizado de acuerdo con el objeto de la presente invención, en posición de trabajo.

[0086] La figura 2.- Muestra una vista esquemática tridimensional de la fijación de las líneas de cultivo al eje de rotación y de éste a la estructura resistente del conjunto.

[0088] La figura 3.- Muestra una vista esquemática en alzado, en la que el sistema de iluminación aparece dispuesto sobre las líneas de cultivo.

[0090] La figura 4.- Muestra una vista esquemática longitudinal, en la que el sistema de iluminación aparece dispuesto sobre las líneas de cultivo.

[0092] La figura 5.- Muestra un detalle en perspectiva del sistema de estantes portalámparas.

[0094] La figura 6.- Muestra un detalle en perspectiva del sistema de inflado de las mangas hinchables.

[0096] REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

[0098] A la vista de las figuras reseñadas, puede observarse como la instalación para el cultivo de plantas objeto de la invención está prevista para formar parte de una estructura general de soporte (7) a base de puntales, celosías, tirantes, barras y otros elementos estructurales convencionales, tales como se representa en las figuras 1 y 2, en donde las diferentes líneas de cultivo (1) y (2) se arrollan por medio de un cable a un eje rotatorio (3) para el movimiento de ascenso y descenso. Dichas líneas de cultivo (1) y (2) presentan en al menos uno de sus extremos un embudo o colector por donde el agua de riego con los nutrientes llega al sistema de drenaje.

[0100] El giro de los ejes rotatorios (3) se realiza mediante un reductor (6), a través de piñones y cadenas, y con ello la elevación y/o descenso de las canaletas o líneas de cultivo (1) y (2) y las plantas asociadas a las mismas.

[0102] En la figura 2 se ve un detalle del mecanismo del eje rotario (3). El reductor (6) que transmite el movimiento al eje rotatorio (3) para producir el movimiento de ascenso y descenso. El eje rotatorio (3) está soportado mediante, soportes (8), rodamiento, palieres, abrazaderas, a la estructura del invernadero. Por su parte, el cable (9) que conecta las líneas de cultivo con el eje rotatorio (3) se arrolla sobre el mismo eje.

[0104] En la figura 1 se muestra el sistema de inflado en estado lleno de aire. En la figura 6 puede ver un detalle de dicho sistema de inflado, donde cada manga (4) de aire está sujeta a la estructura (7) portadora de las líneas de cultivo (1-2) a través de medios de enganche (10) que se vinculan a la misma mediante cables de suspensión (5) visibles en la figura 1.

[0106] De esta manera se consigue formar una barrera térmica y lumínica entre unas y otras líneas de cultivo cuando sea necesario.

[0108] Las mangas (4) a base de láminas flexibles paralelas, se cierran superiormente por medio de unos perfiles metálicos (11). Para favorecer la salida de aire, en la parte inferior de la manga (4) de aire se ha colocado un perfil redondo (12) en funciones de contrapeso.

[0109] En las figuras 3 y 4 se muestra una vista frontal y lateral del sistema de cultivo con el sistema de iluminación móvil. Para ambas figuras el estante portalámparas (13) se coloca paralelo a la línea de cultivo (1). Dicho estante incluye una serie de luminarias (14) que se coloca sobre la línea de cultivo. Estas luminarias (14) están conectada al estante portalámparas, mediante elementos de sujeción, abrazaderas, tuercas y tornillos.

[0111] En la figura 5 se puede ver un detalle aislado del sistema portalámparas, donde se presenta la estructura portalámparas constituida por una variedad de perfiles unidos mediante tirantes, abrazaderas, tornillos, tuercas. Esta estructura se mueve gracias al sistema de rodadura (15) impulsado por un sistema motorizado con cremallera, que va enterrado.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

1§.- Sistema de cultivo hidropónico en interiores, caracterizado por que en el mismo participan los siguientes elementos o subsistemas:

a) Una estructura de soporte (7) de la que se suspenden una pluralidad de líneas de cultivo (1-2) que se vinculan a la misma a través de cables arrollables sobre al menos un eje rotatorio (3) motorizado, siendo estas desplazables verticalmente.

b) Una pluralidad de mangas (4) hinchables/desinchables, asociadas a un sistema de inflado selectivo, mangas (4) que se vinculan a la estructura de soporte (7) mediante cables de suspensión (5), y se disponen entre las líneas de cultivo (1 -2), de modo que en situación de deshinchado, dichas mangas no afectan al desplazamiento vertical de las líneas de cultivo (1-2), mientras que en situación de hinchado máximo entran en contacto entre sí y determinan una barrera térmica y luminosa entre las líneas de cultivo (1) situadas por encima de las mangas (4) y las líneas de cultivo (2) situadas por debajo de dichas mangas.

c) Uno o mas estantes portalámparas (13) dispuestos paralelos a las líneas de cultivo (1 -2), que incluyen una pluralidad de luminarias (14) y que incluyen medios de desplazamiento horizontal a través de un sistema de rodadura (15) impulsado por un sistema motorizado.

2§.- Sistema de cultivo hidropónico en interiores, según reivindicación 1§, en donde las líneas de cultivo (1) y (2) presentan en al menos uno de sus extremos un embudo o colector conectado a un sistema de drenaje.

3§.- Sistema de cultivo hidropónico en interiores, según reivindicación 1§, en donde cada manga (4) de aire está sujeta a la estructura portadora de las líneas de cultivo (1-2) a través de medios de enganche (10) que se vinculan a la misma mediante los cables de suspensión (5), habiéndose previsto que las mangas (4), a base de láminas flexibles, se cierren superiormente por medio de unos perfiles metálicos (11), e incluyan inferiormente unos perfiles redondos (12) en funciones de contrapeso.

4§.- Sistema de cultivo hidropónico en interiores, según reivindicación 1§, en donde el sistema

de rodadura (15) que impulsa los portalámparas (13) incluye un sistema motorizado con cremallera, que va enterrado.