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MATERIALES DE CUBIERTA PARA INVERNADEROS, DESARROLLO DE NUEVAS FORMULACIONES. (1ª parte)
News Plastic films for greenhouses

1. Resumen
2. Introducción
3. Materiales De Cubierta
4. Materiales Rígidos
4.1. Vidrio
4.2. Polimetacrilato De Metilo Pmm
4.3. Policarbonato Pc
4.4. Poliéster
4.5. Policloruro De Vinilo Pvc
5. Materiales Flexibles
5.1. Policloruro De Vinilo (Pvc)
5.2. Copolímero De Etileno Y Acetato De Vinilo (Eva)

5.3. Polietileno
6. Desarrollo De Nuevas Formulaciones
6.1. Filmes Antivirus
6.2. Filmes Antibotrytis
6.3. Filmes Fotodegradables
6.4. Multicapas
6.5. Antigoteo
6.6. Filmes Biodegradables
6.7. Filmes Para Solarización
7. Conclusiones


 
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1. RESUMEN

La agricultura intensiva es pieza clave en la economía almeriense. La elevada concentración de invernaderos además de riqueza también genera residuos que se incorporan al suelo, agua y atmósfera. Los materiales de cubierta son una parte importante de éstos. Los desarrollos de las nuevas formulaciones se dirigen hacia una mejora de las propiedades mecánicas y ópticas, las cuales pueden reducir el volumen de residuos ( mediante materiales más duraderos ) y el uso de fitosanitarios ( a través de plásticos fotoselectivos ).

2. INTRODUCCIÓN




La buena situación en la que se encontraba el cultivo de uva de mesa durante la década de los 50, debido a sus buenas cualidades para resistir los envíos a grandes distancias, se desvaneció con el desarrollo de los medios de transporte (se redujeron en tiempo las distancias) y la aparición de aranceles (Arancel Aduanero Común). En el año 1958, se construyó el primer invernadero de plástico en España, concretamente en Las Islas Canarias. Cinco años más tarde, se iniciaron los primeros ensayos en la zona costera de Almería (Roquetas de Mar). Se adoptó el sistema 'enarenado', procedente de la costa granadina (Pozuelo y La Rábita), donde se utilizaba una capa de arena en superficie que conseguía aumentar las producciones. Fue a partir de 1970 cuando los invernaderos experimentan su gran expansión. Así, apareció el invernadero tipo 'Parral', desarrollado a partir de la estructura procedente del cultivo de uva de mesa a base de postes de madera y un tejido de alambre, al cual se le añadió un segundo tejido de alambre para sujetar las láminas de plástico que formaban el material de cubierta. Desde entonces la expansión de los invernaderos ha sido continua en extensión y calidad de los mismos. Todo este espectacular desarrollo también tiene su lado negativo y es el fuerte impacto sobre el medio ambiente.

3. MATERIALES DE CUBIERTA

La reducción de los intercambios de aire con la atmósfera exterior, la transmisión de onda corta ( radiación solar ) y la absorción parcial o total de radiación de onda larga por el material de cubierta provocan un aumento de temperatura con respecto al exterior: Efecto Invernadero.

De un material de cubierta debemos esperar que :

- Durante su vida útil conserve sus características
- La transmisividad a la luz solar sea la máxima posible
- La transmisividad a la radiación de onda larga sea mínima

Son características deseadas para una mayor precocidad, productividad y calidad de las cosechas.
Dada la amplia gama de materiales existentes los clasificaremos en dos grupos: rígidos y flexibles.

4. MATERIALES RÍGIDOS

4.1. Vidrio

Fue el primer material utilizado en los invernaderos hasta la aparición de los materiales plásticos. Necesita de estructuras sólidas y estables que soporten su peso y eviten la rotura del material por desplazamientos de la misma. El utilizado para invernadero tiene un espesor de 2 a 4 mm con una densidad de 2.400 kg/m3. Presenta una alta transmisividad a la radiación solar y nula a la infrarroja de onda larga. Los elementos estructurales producen importantes sombras dentro del invernadero.

4.2. Polimetacrilato de Metilo PMM

Es un material ligero con una densidad de 1.180 kg/m3. Presenta buena resistencia mecánica y estabilidad. Tiene alta transmisividad a la radiación solar ( > 83 % ) y baja a la radiación de onda larga . Se presenta en forma de doble pared con espesores de 8-16 mm.

4.3. Policarbonato PC

Es también un material termoplástico con buena resistencia al impacto y más ligero que el PMM. Se presenta en forma de doble pared con espesores entre 4-16 mm.

4.4. Poliéster

Fabricado con poliésteres insaturados y reforzados con fibras minerales u orgánicas. Éstas proporcionan resistencia mecánica y mejoran la difusión de la luz. Este material presenta buena transmisividad a la luz solar y baja a la radiación de onda larga. Necesita ser aditivado para evitar su rápida degradación por la radiación UV.

4.5. Policloruro de vinilo PVC

Se obtiene por polimerización del monómero cloruro de vinilo. Se presenta en placas lisas u onduladas con espesores entre 1 a 1,5 mm. Para mejorar su comportamiento se añaden antioxidantes, estabilizantes y absorbentes UV.

5. MATERIALES FLEXIBLES

Son materiales sintéticos, compuestos generalmente por moléculas orgánicas con un elevado peso molecular. Son termoplásticos ,es decir, permiten ser sometidos a diferentes ciclos térmicos pudiendo ser fundidos y solidificados tantas veces sea necesario. Son materiales ligeros, de fácil transporte y manipulación.

Propiedades Básicas:

- Índice de fluidez: informa sobre la procesabilidad del polímero, así como de las futuras propiedades mecánicas y ópticas. Está relacionado con el peso molecular y por ello con la viscosidad.
- Densidad: informa sobre la cristalinidad de los polímeros. Ésta modifica la flexibilidad, permeabilidad y propiedades térmicas del polímero.
- Distribución del peso molecular: amplitud de pesos moleculares que constituyen el polímero.
- Tipo y contenido de comonómeros: con el PE se pueden polimerizar distintos monómeros. Uno muy común es el Acetato de Vinilo, para conseguir el copolímero EVA. El contenido de los comonómeros afecta a las propiedades mecánicas , ópticas y de soldadura.

TRANSFORMACIÓN: El proceso de extrusión consiste en aplicar calor y presión con el fin de fundir la resina de polietileno y forzarla a pasar por un orificio de dimensiones determinadas. Es un proceso continuo que permite la fabricación de láminas y tuberías. Las condiciones de transformación afectan directamente a las propiedades de los filmes: temperatura, velocidad de enfriamiento, orientación del film (dirección en el sentido de la máquina). La técnica más extendida en agricultura es el soplado, donde el orificio tiene forma circular dando lugar al globo de salida.

La coextrusión es la técnica utilizada para fabricación de filmes multicapa. Cada una de las capas puede ser compuesta de distintos polímeros. Es una técnica que permite combinar varias propiedades en una sola lámina. La mayoría de los filmes multicapa para agricultura están formados por 3 capas.

El primer síntoma de degradación del plástico es la disminución de la radiación que llega al cultivo. Las principales causas son: las agresiones procedentes de elementos químicos utilizados como fitosanitarios, agresiones provocadas por la acción del viento y temperaturas elevadas, extracción de los aditivos por continuas condensaciones y la agresión por radiación UV procedente del Sol (ésta tiene suficiente energía como para romper los enlaces entre las moléculas).

5.1. Policloruro de vinilo (PVC)

Es un material rígido que mediante plastificantes se consigue transformar en flexible. Las láminas se fabrican por calandrado lo que limita el ancho de lámina a 2 m, llegando hasta 8 m mediante sucesiva soldaduras. Su densidad es de 1250 - 1500 kg/m3, siendo más pesado que el PE. Su resistencia al rasgado es muy baja, por lo que requiere de estructuras poco agresivas que mantengan bien sujeta la película. También se le añaden antioxidantes, estabilizantes y absorbentes UV. Transmite la luz visible en porcentajes elevados, pero con baja dispersión. Su elevada electricidad estática hace que el polvo se adhiera fácilmente, restándole transmisividad . Su elevado contenido en cloro le proporciona un buen efecto barrera al IR.

5.2. Copolímero de Etileno y Acetato de Vinilo (EVA)

Sintetizado por calentamiento suave de etileno y AV en presencia de peróxidos. La proporción usual en AV para agricultura oscila entre el 6% y el 18%. Mayor contenido en AV aumenta su opacidad al IR pero disminuye su resistencia mecánica. Los problemas más importantes que presentan son : su plasticidad (cuando se estiran no recuperan), quedan flácidos; gran adherencia al polvo lo cual en zonas secas y de vientos constantes (como Almería) donde el polvo en el aire es abundante, pueden provocar reducciones en más de un 15% en transmisividad a la radiación solar. Además, son más difíciles de lavar por las lluvias debido a su alta carga electrostática. Otro uso es como doble techo en concentraciones de hasta un 6% en AV y espesores de 75-100 µm. Las propiedades de los copolímeros EVA dependen fundamentalmente de dos factores: peso molecular y contenido en acetato de vinilo. El peso molecular determina el comportamiento del flujo en estado fundido y las características mecánicas y resistencia química en general, se mide a través del índice de fluidez. La introducción del AV en la cadena de PE causa una reducción en cristalinidad y un aumento de la polaridad.


 

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