Método de determinación de estado de materiales de cubierta de invernaderos.

Se describe un método que permite realizar una estimación y predicción del estado de un film plástico utilizado como cubierta de invernadero bien para poder así evaluar la necesidad de restitución de las cubiertas o bien como herramienta de diseño previa a la construcción de invernaderos.

MÉTODO DE DETERMINACIÓN DE ESTADO DE MATERIALES DE CUBIERTA DE INVERNADEROS

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a la determinación del estado de filmes utilizables como materiales de cubierta de invernaderos.

El objeto de la invención consiste en una modelización para ajuste de los datos obtenidos, tanto de la radiación PAR como de la global y para cada uno de los tipos de film.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Hoy en día existe una gran diversidad de materiales de cubierta de invernaderos de uso en Europa, pero los filmes plásticos han experimentado un altísimo crecimiento en los últimos años como alternativa a los materiales rígidos tales como el vidrio, presentes tradicionalmente en países del norte (Briassoulis et al., 1997a, b) .

Por otra parte, la radiación solar juega un importante papel en el deterioro de estos plásticos. Cuando el material absorbe la radiación se produce una desintegración química de las cadenas de polímeros y, por esta razón, se registra una disminución de sus propiedades mecánicas, físicas y ópticas. Una vez que la degradación ha comenzado, esta continuará. Por ello, parece casi imprescindible la incorporación de estabilizadores UV que minimicen en la medida de lo posible este deterioro (Lozano y González, 1999; Papaseit et al., 1997; Robledo y Martín, 1988; Palomar, 1982; Matallana y Montero, 1989) . No obstante han surgido nuevos problemas, como es la presencia de sulfuros y cloruros, los cuales son sustancias activas de productos químicos usados para invernaderos, ya que bloquean el efecto de los HALS (estabilizadores de luz de amidas inhibidas) , reconocidos como sustancias estabilizadoras de UV para filmes de polietileno (Briassoulis et al., 1997a, b) .

Los ensayos de envejecimiento natural de materiales plásticos requieren un largo período de exposición, dependiendo de su formulación y de las variables meteorológicas correspondientes a la zona geográfica de estudio (Lozano y González, 1999) . En función de lo anteriormente expuesto, se considera necesario tanto evaluar la transmisividad de nuevas formulaciones de materiales plásticos a lo largo del tiempo como ver el ajuste a un modelo matemático de la transmisión de la radiación solar en función de dicho parámetro, siendo objetivos planteados en la presente investigación. Dichos filmes plásticos sufren un envejecimiento inducido por las radiaciones absorbidas que hacen que su eficacia y utilidad se vean mermadas por el paso del tiempo.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El objeto de la siguiente invención permite la determinación de estado y el deterioro de filmes plásticos utilizados como cubiertas en invernaderos.

Con el método que se describe se puede realizar una predicción precisa de la radiación absorbida por un film plástico, ya sea PAR o global, en un instante de tiempo determinado. Mediante la utilización de dicho parámetro se puede estimar el grado de deterioro del material de cubierta y permite tomar en consideración diversas posibilidades a la hora de diseñar o renovar cubiertas de invernaderos.

La determinación del estado de un film plástico se realiza a partir de los datos obtenidos por unos sensores térmicos y de humedad situados en el interior del invernadero, y a partir de los datos que aporta una estación meteorológica situada en el exterior del invernadero donde se dispone un sensor de radiación PAR y un sensor de radiación global.

Dichos datos son captados y enviados a una unidad central de proceso donde, una vez filtrados, se realiza el ajuste de la radiación PAR y la radiación global absorbidas a un modelo matemático basado en el método de aproximación por mínimos cuadrados. Dicho modelo matemático permite la estimación, predicción y determinación del estado del material que conforma la cubierta, filmes plásticos, basándose en la cantidad de radiación absorbida.

La radiación absorbida por un film plástico afecta directamente a sus propiedades, deteriorando el material y haciendo necesaria su sustitución en un determinado momento en el que dichas propiedades no den cobertura necesaria a las condiciones preestablecidas para mantener el cultivo en las condiciones adecuadas.

Para el cálculo de este modelo se parte de dos hipótesis fundamentales. La primera es que la absorción de cualquier film aumenta con el tiempo como resultado de su envejecimiento, y la segunda, que esta absorción depende de la época del año en la que nos encontremos, dado que la radiación esta íntimamente ligada con la posición del sol y el ángulo de incidencia de los rayos solares. En la estación de verano los días son más largos y el sol está muy elevado; sin embargo en invierno, como la duración del día es más corta, las radiaciones llegan más inclinadas a la superficie terrestre.

El modelo que se obtiene como resultado debe ser sometido a una estimación de su validez, y dado que, a día de hoy, no se ha realizado este tipo de métodos en este campo, dicha estimación está basada en criterios estadísticos y se realiza mediante la estimación utilizando el coeficiente de determinación R2. Por tanto, se debe determinar la adecuación del modelo con respecto a criterios estadísticos (Montgomer y et al., 1996) , mediante la estimación el coeficiente de determinación R2. Dicho coeficiente oscila entre 0 y 1, siendo 1 el valor idóneo y 0 el que indica una total inadecuación, pero se establece que este valor es aceptable a partir de 0, 7.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1. Muestra un esquema de la instalación y distribución de los sensores en el interior del invernadero.

Figura 2. Muestra un esquema de la variación en la radiación absorbida por un film a lo largo del tiempo.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de las figuras se describe a continuación un modo de realización preferente del método objeto de esta invención. El ejemplo tiene como base un ensayo que se realizó en un invernadero de cubierta plana de tres metros de altura, situado en el término municipal de Almería, con orientación de su eje longitudinal Este-Oeste y con soportes interiores y laterales de acero galvanizado de 3, 25 cm de diámetro con 3 m de separación entre sí. Las dimensiones de la nave son de 45 m de largo por 12 m de ancho, lo que supone una superficie total invernada de 540 m2.

Se colocaron tres tipos de filmes de polietileno obtenidos por extrusión: el film 1 es de color blanco y de 880 galgas de espesor (1galga=0, 00025 mm) ; el film 2 es de color amarillo y de 780 galgas; y el 3 es de color blanco y un espesor de 940 galgas. Para simular la degradación del plástico en condiciones de campo se han aplicado tratamientos con sustancias químicas, seleccionándose permitrina y metansodio, cada 15 días.

En el interior del invernadero se colocaron dos sensores de temperatura y uno de humedad distribuidos de forma simétrica. Existe una estación meteorológica exterior con sensores de radiación PAR y global a diferentes alturas, de las que hemos tomado las medidas obtenidas para dos metros, que tiene aproximadamente la altura de los sensores en el interior del invernadero. Igualmente, en el interior y debajo de cada plástico se ha colocado un sensor de radiación par y un piranómetro para medir la radiación global. Los sensores se colocaron en la banda sur del invernadero debido a que es la que recibe mayor radiación directa.

Todos los datos de los sensores son conducidos hasta una unidad central de recogida y proceso de datos donde se van almacenando en ordenador. El ordenador esta dotado de una tarjeta de adquisición de datos, que toma una medida cada diez segundos, teniendo una capacidad para almacenar datos durante diez días. Estos datos se recogen periódicamente y se filtran con un programa informático para eliminar posibles distorsiones en las medidas.

Debido a la gran cantidad de suciedad acumulada en la cubierta de los plásticos, durante el ensayo se procedió a la limpieza el 1 de mayo de 1999. Los propios sensores se limpiaron el 2 de junio del mismo año.

Para...

1. Método de determinación de estado de materiales de cubierta de invernaderos caracterizado porque comprende los siguientes pasos:

- ubicar al menos dos sensores de temperatura y uno de humedad de

forma simétrica en el interior de un invernadero, -ubicar una estación meteorológica en el exterior del invernadero, -enlazar los sensores y la estación a una unidad central de proceso, -adquirir, filtrar y procesar los datos recibidos desde los sensores y la estación meteorológica, -enviar dichos datos a la unidad central de proceso, -comparar los datos obtenidos por la estación meteorológica y los obtenidos por los sensores para analizar la pérdida de transmisividad del material de cubierta, y -ajustar las radiaciones absorbidas determinadas en el paso anterior a un modelo matemático.

2. Método según reivindicación 1 caracterizado porque la etapa de ubicar la estación meteorológica comprende la subetapa siguiente: disponer en dicha estación meteorológica al menos un sensor de radiación PAR y al menos un sensor de radiación global.

3. Método según reivindicación 2 caracterizado porque los sensores de radiación PAR y de radiación global de la estación meteorológica se disponen a diferentes alturas.

4. Método según reivindicación 1 caracterizado porque el ajuste de las radiaciones absorbidas se realiza mediante un modelo basado en el método de aproximación por mínimos cuadrados.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

Nº solicitud: 200930039

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 03.04.2009

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : G01N21/94 (2006.01) A01G9/14 (2006.01)

DOCUMENTOS RELEVANTES

18. 192. 1-4 A I.M. AL-HELAL, A.M. ALHAMDAN. "Effect of arid environment on radiative properties of greenhouse polyethylene cover". Solar Energy 83 (2009.

79. 798. Disponible on line 16 diciembre 2008. 1-4 A J.F. SANJUAN ESTRADA et al. "Degradación de la transparencia del plástico en cubiertas de invernadero". Vida Rural / 1 septiembre 1999, pp.

2. 32. 1-4 A I. FARKAS et al. "Modelling of radiative transfer in a tunnel greenhouse". Mathematics and Computers in Simulation 56 (2001.

35. 368. 1-4 A LINLIN QIN et al. "On-line modeling of air temperature system in a naturally ventilated greenhouse". Proceedings of the 7th World Congress on Intelligent Control and Automation. Juni.

2. 27, 2008, Chongquing, China. 1, 4 Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº : Fecha de realización del informe 14.02.2012 Examinador B. Tejedor Miralles Página 1/4

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 200930039

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) A01G, G01N Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC, NPL, XPESP, XPESP2, XPIEE, XPAIP, INTERNET

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200930039

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 14.02.2012

Declaración

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986) .

Base de la Opinión.

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 200930039

1. Documentos considerados.

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración Reivindicación 1:

Se considera como estado de la técnica más cercano el documento el documento D01. Dicho documento divulga idénticamente el objeto de la invención recogido en la reivindicación 1. Se describe un método para determinar el estado de los materiales de cubierta de invernaderos que comprende las siguientes fases: situar dos sensores de temperatura y uno de humedad; estación meteorológica en el exterior del invernadero; enlazar los sensores y la estación meteorológica con una unidad central de proceso; adquisición, filtrado y proceso de los datos recibidos; envío de los datos a la unidad central; comparación de los datos obtenidos en el interior y el exterior del invernadero para analizar la pérdida de transmisividad del material de cubierta; y ajustar las radiaciones absorbidas a un modelo matemático. Por lo tanto, dicha reivindicación carece de novedad según el artículo 6.1 de la ley de patentes 11/1986.

Reivindicaciones dependientes 2-4:

Las características de las reivindicaciones 2-4 se encuentran divulgadas idénticamente en el documento D01. Por lo tanto, esas reivindicaciones no son nuevas a la vista del estado de la técnica conocido, según el artículo 6.1 de la ley de patentes.

Otros documentos:

El documento D02 divulga un método para determinar el estado de los materiales de cubierta de invernaderos que comprende las siguientes fases: situar dos sensores de temperatura y uno de humedad; estación meteorológica en el exterior del invernadero; enlazar los sensores y la estación meteorológica con una unidad central de proceso; adquisición, filtrado y proceso de los datos recibidos; envío de los datos a la unidad central; comparación de los datos obtenidos en el interior y el exterior del invernadero para analizar la pérdida de transmisividad del material de cubierta. Se diferencia de la primera reivindicación en que no parece que se realice un ajuste de las radiaciones absorbidas. Por otro lado, en dicho documento se encuentran todas las características técnicas expuestas en las reivindicaciones dependientes.

El documento D03 describe un método para determinar el estado de los materiales de cubierta de invernaderos que comprende las siguientes fases: situar dos sensores de temperatura y uno de humedad; estación meteorológica en el exterior del invernadero; enlazar los sensores y la estación meteorológica con una unidad central de proceso; adquisición, filtrado y proceso de los datos recibidos; envío de los datos a la unidad central; comparación de los datos obtenidos en el interior y el exterior del invernadero para analizar la pérdida de transmisividad del material de cubierta. Se diferencia de la primera reivindicación en que no parece que se realice un ajuste de las radiaciones absorbidas a un modelo matemático, de los datos que se muestran en las figuras 6 a 8. Por otro lado, en dicho documento se encuentran todas las características técnicas expuestas en las reivindicaciones dependientes.

El documento D04 presenta un modelo para el ajuste de radiaciones absorbidas partiendo de la medida de las radiaciones dentro y fuera del invernadero de las radiaciones PAR y global.

El documento D05 divulga un método basado en el ajuste por mínimos cuadrados para tratar la temperatura del aire en un invernadero ventilado de forma natural.

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