Al momento de indagar en la envolvente de la construcción y cómo se relaciona el interior con el exterior, la figura de los invernaderos aparece como una oportunidad para generar vida en un interior a partir de factores externos o no. Conocido como aquel espacio recubierto por vidrio o cualquier otro material plástico transparente, el invernadero permite cultivar hortalizas y plantas ornamentales durante épocas con condiciones climáticas externas que no permitirían realizarlo fuera. Pero, ¿qué involucra diseñar para las plantas? El clima, las especies, el diseño de estructura y el tipo de cubierta son sólo algunas de las consideraciones a tener en cuenta.
Según la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), se estima que al año se cultivan 52 millones de hectáreas de hortalizas. Considerando que el 22% (es decir, 12 millones de hectáreas) está relacionado con la agricultura protegida y de éstas, el 10% (1.2 millones de hectáreas) está constituido por estructuras permanentes o invernaderos, lo cierto es que del total de estas últimas, casi un millón corresponde a China, Egipto, India y otros países de Asia y Oriente Medio, mientras que el resto se reparten principalmente en Australia, Canadá, Corea del Sur, España, Estados Unidos, Francia, Israel, Italia, Japón, México, Nueva Zelanda y Países Bajos.
Si bien el concepto de invernadero suele vincularse dentro de los ámbitos rurales a estructuras de paredes y techos transparentes, existen propuestas como la Bodega Fazenda Cubo de Estúdio Lava que plantean rescatar su lenguaje para dentro de los edificios dando lugar a los cultivos urbanos indoor. De esta manera, a través de un sistema hidropónico de recirculación de agua, la utilización de luces fotovoltaicas y la cámara climatizada, se estructura un sistema sostenible, autosuficiente, de bajo consumo de agua, limpio y sin pesticidas.
Además, los invernaderos son capaces también de cumplir otros objetivos como la producción, conservación de recursos energéticos, investigación o exposición, etc. Es el caso del Invernadero Mendel de CHYBIK + KRISTOF que se reinventa para albergar un pabellón de genética convirtiéndose en un nuevo espacio público. Más allá de dedicarse a la exposición permanente del legado de Mendel, éste se adapta a las necesidades actuales de la comunidad y se abre a eventos culturales como conferencias internacionales, charlas y exposiciones.
La importancia de las condiciones climáticas en los invernaderos
Como sostienen desde BIAS Architects al proyectar Invernadero como hogar, “El clima nos condiciona tanto como a las plantas. Hoy, un momento en el que debemos desarrollar una nueva sostenibilidad, un momento en el que necesitamos comenzar a compartir nuestro espacio con la naturaleza, esta arquitectura climática es lo que tenemos que dominar.”
El desarrollo de las plantas está condicionado por cuatro factores ambientales o climáticos: temperatura, humedad relativa, luz y CO2. Cuando se reúnen estos factores dentro de unos límites mínimos y máximos, las plantas pueden realizar sus funciones contemplando desde la arquitectura los requerimientos de cada especie, y las tecnologías y herramientas para protegerlas de los factores adversos del clima como elevadas precipitaciones o altas temperaturas, etc.
La temperatura determina la actividad metabólica junto al crecimiento y desarrollo de las plantas y su distribución dentro de los invernaderos se presenta como una de las variables que inciden sobre la uniformidad de los cultivos. Por lo general, la temperatura óptima para las plantas oscila entre los 15 y 25° C, y una vez en su interior, se manifiesta en función de la radiación solar. Como en el Invernadero de orquídeas en Punta del Este, el entorno debe controlar la temperatura, iluminación, ventilación, humedad, riego y nutrientes además del clima exterior. En este caso, se plantea una doble envolvente compuesta por una membrana exterior que protege del viento y del frío, y una membrana interior que detiene la luz directa del sol.
La luz solar representa un factor primordial en la vida de las plantas pues sin ella no pueden realizar la fotosíntesis mediante la participación de la clorofila, el CO2 atmosférico y la humedad del suelo y sus nutrimentos. Dentro del invernadero, la energía básica es la radiación solar, por lo que la cubierta requiere ciertas características que permitan la máxima transparencia de la radiación fotosintéticamente activa (PAR) a los cultivos. Ahora bien, la radiación transmitida no solo depende de las propiedades del material de la cubierta sino también de las características de los invernaderos, como el ángulo del techo, la presencia de una o doble pared y la orientación.
Al conocer el comportamiento de las mezclas de vapor de agua y aire, se comprenden gran parte de los fenómenos en el clima del invernadero. La humedad relativa considera la cantidad de agua en el aire, en relación con la máxima capaz de contener a la misma temperatura. Siendo otro factor climático que modifica el rendimiento de las plantas, cuando ésta es excesiva, las plantas reducen la transpiración y disminuyen su crecimiento. Por el contrario, si es escasa, las plantas transpiran en exceso pudiendo deshidratarse y dificultando la fotosíntesis. Una humedad excesiva se puede reducir con ventilación, aumento de la temperatura y evitando suelos húmedos mientras que la falta de humedad se puede corregir con menos ventilación o con riegos, nebulización de agua o superficies presentes de agua. En el Invernadero Araucaria, por ejemplo, la arquitectura ha sido pensada para soportar la humedad de las plantas.
En camino hacia la autosuficiencia alimentaria
Avanzando hacia una transformación agrícola más ecológica y en la lucha contra la pobreza alimentaria y energética, existen invernaderos que plantean contribuir a la autosuficiencia alimentaria. Tal es el caso del prototipo de Invernadero Solar en las afueras de Barcelona. Siendo resultado de la investigación y búsqueda de nuevas formas de adaptación a la vida moderna, propone un espacio de cultivo autosuficiente como solución a la producción de alimentos y energía en las ciudades.
Por otro lado, el Centro de Investigación Agrotopia para la Producción Urbana de Alimentos en Bélgica se presenta como un ejemplo para la futura producción de alimentos pero esta vez en la ciudad involucrando el uso intensivo del espacio, el uso circular de la energía y el agua, y volviendo a la horticultura de invernadero más sostenible. Plantea formar a la nueva generación futura de agricultores de la ciudad buscando que aprendan a cultivar hortalizas y trabajar con nuevas tecnologías hortícolas y modelos comerciales.
Consejos y recomendaciones para el diseño de invernaderos
La radiación solar, los vientos, precipitaciones y temperaturas extremas suelen definir el tipo, inclinación del techo y orientación de los invernaderos. Además, la relación entre sus dimensiones juega un papel importante en el marco del microclima interior ya que de ella, depende la superficie expuesta del invernadero, es decir, los metros de paredes en contacto con el exterior. Las pérdidas de calor del invernadero son directamente proporcionales a su superficie expuesta, por lo que cuanto mayor sea, más se va a enfriar el interior de la estructura siendo beneficioso en regiones cálidas y perjudicial en climas templados a fríos.
Dependiendo del lugar, el largo y ancho del invernadero se relaciona con el manejo posterior de las condiciones climáticas. Para zonas más frías, se aconsejan invernaderos no menores de 12 metros de ancho y no mayores de 24 metros, de formas más cortas que largas, para poder manejar la temperatura interior. Hacia zonas más templadas, si el largo es menor a 50 m, la superficie expuesta aumenta y anchos menores a 10 m terminan siendo ineficientes para conservar el calor, al contrario de lo que pasaría en zonas más cálidas.
La superficie expuesta aumenta con la pendiente de la cubierta y con la altura de la estructura en menor medida que con la relación largo/ancho. En zonas de latitudes medias a altas, la duración e intensidad de la luz solar limitan la producción de hortalizas durante el invierno. Existen mediciones que demuestran cómo los techos curvos transmiten mayor cantidad de luz que los planos, y que, en éstos últimos, la pendiente influye notablemente. Por ejemplo, la elección de la pendiente correcta en las cubiertas a dos aguas favorece la entrada de luz al invernadero.
Tipologías de invernaderos y el desarrollo de sus cubiertas
El diseño y la estructura de un invernadero se deben adecuar al material que se elija como cubierta, ya que el mismo determinará el peso a soportar por la estructura, y el espacio entre pilares, barras de soporte, correas, distancia entre canal y cumbrera, y morfología del techo. Existen diferentes tipologías de invernaderos con envolventes cuya forma general se concibe en el marco de los nueve tipos caracterizados por la FAO involucrando cubiertas a dos aguas, en forma de túnel, bi-túnel o diente de sierra, etc. La casa de vidrio en Chile, por ejemplo, se conforma por dos bóvedas de bloque de vidrio integrando sutiles variables atmosféricas en el diseño al vincular la naturaleza con la estructura portante y los sistemas de acondicionamiento mecánico.
La materialidad de las cubiertas de los invernaderos resulta ser un factor clave en su construcción. El material ideal debería cumplir algunos requisitos como un buen efecto de abrigo, gran retención de calor y rendimiento térmico, gran transparencia a las radiaciones solares y opacidad a la radiación infrarroja lejana emitida por el suelo y la planta durante la noche. De hecho, lo ideal sería contar con el espesor y la flexibilidad de los plásticos y las propiedades ópticas del vidrio. Los materiales de cubierta utilizados en el mundo se dividen en: vidrio impreso o catedral, plásticos rígidos (como policarbonato, poliéster con fibra de vidrio, policloruro de vinilo, etc.), y plásticos flexibles (como polietileno de baja densidad, copolímero etilén vinil acetato y otros).
