11 INDUSTRIA HORTÍCOLA

~PF IPLa refrigeración evaporativa mediantenebulización de baja presión, permite

en condiciones de baja humedadambiental disminuir los valores

de temperatura ambiente y disminuirel déficit de presión de vapor, sin elevar

en exceso la inversión económicas,

Refrigeración activaen invernaderos demalla para producciónhortícola protegidaen el periodo estival

• M. ROMERO-GÁMEZ"', E. SUÁREZ-REY"), N.CASTILLA'" Y T. SORIANO"), J. CASADESÚS( 2 ), A. ANTÓN ( 2), J. I. MONTER0(2)'"IFAPA Centro de Investigación y Formación Agrariamercedes.romero.ext@juntadeandalucia.es

(2) 1RTA Centro de Cabrils

ResumenLa horticultura protegida de

interior bajo malla, en época esti-val, presenta como principal retoel control de las condiciones am-bientales para suavizar los eleva-dos déficits de presión de vapor(DPV) que se registran durante lamayor parte del día. Una de lasposibles estrategias es la utiliza-ción de sistemas de nebulizaciónbajo las mallas. Este trabajo pre-senta los resultados preliminaresde la evaluación del efecto de lanebulización de baja presión sobreel microclima de un invernaderode malla y sobre la productividadde un cultivo de judía. Se comparauna estructura cubierta de malla yprovista de nebulización de baja

presión (MN) con malla sin nebu-lización (M) y cultivo al aire libre(AL), en el IFAPA Centro Caminode Purchil, en la Vega de Granada.

El rnicroclima creado se ana-lizó midiendo temperatura y hu-medad del aire, temperatura delsuelo y radiación global y PAR. Elsistema de nebulización de bajapresión se manejó con un contro-lador por DPV (Controlador IRTA-IFAPA9). El cultivo de judía verdede enrame (Phaseolus vulgaris L.variedad Kylie) se llevó a cabo enciclo de primavera-verano de2007, cuantificando la cosecha ycaracterizando el crecimiento delcultivo.

El principal efecto producidopor la malla fue una reducción de

radiación respecto al aire libre, loque conllevó una disminución dela temperatura del dosel vegetal enlos tratamientos bajo malla. Eldescenso de DPV registrado en eltratamiento con nebulización, res-pecto al resto de tratamientos, fuemás acentuado que el correspon-diente a la temperatura de aire, loque indica un efecto de barrera fí-sica de la malla a la renovacióndel aire cargado de vapor de agua(efecto cortavientos). Los trata-mientos bajo malla muestran unamayor precocidad en la produc-ción respecto al aire libre.

IntroducciónLa introducción de los ciclos

de producción en el periodo esti-

Vista generaldel invernaderode malla.

Boquillade nebulizacióncon salidaen direcciónhorizontal paraevitar el mojadode la planta.

207-JULIO 2008 HORTICULTURA•

TECNOLOGÍA DE PRODUCCIÓN I

Estado delcultivo bajo mallacon nebulizacióndel día 50 despuésdel transplante.

val en comarcas interiores depri-midas tradicionalmente dedicadasa cultivos de poco valor añadido ycon problemas sociales y econó-micos, se está convirtiendo paula-tinamente en una práctica cada vezmás común, por el deseo de cubrirla demanda de un suministro con-tinuo y estable de hortalizas porparte de grandes distribuidores,que comercializan los productosde los invernaderos costeros.

El cultivo bajo invernaderosiempre ha permitido obtener pro-ducciones de primor, de calidad ymayores rendimientos, producien-do en las épocas del año más difí-ciles y obteniéndose mejores pre-cios. Este incremento del valor delos productos permite que el agri-cultor pueda invertir tecnológica-mente en su explotación mejoran-do, entre otros, los sistemas degestión del clima, que se reflejanposteriormente en una mejora delos rendimientos y de la calidaddel producto final.

El sistema productivo bajoinvernadero plástico mediterráneo,se basa en la utilización de un mí-nimo de energía, lo cual generapara la mayoría de las especiescultivadas unas condiciones mi-croclimáticas subóptimas (Casti-lla, 1994). Se trata de obtener unaproducción aceptable fuera de es-tación al menor coste posibleaprovechando las bondades delclima. Sin embargo, para podercultivar con éxito durante los me-ses de verano, se deberían propor-cionar unas condiciones de hume-dad y temperatura adecuadas, puesprocesos fundamentales para laproducción, como la floración y elcuajado de los frutos se ven seria-mente afectados por las tempera-turas elevadas (Peet y col., 1997).

Reducir la temperatura paraprolongar los ciclos de cultivobajo plástico (Arbel y col., 2000)es uno de los mayores problemaspara la horticultura protegida enclimas cálidos. Para ello se necesi-taría invertir grandes cantidades dedinero a través de la incorporaciónde mejoras tecnológicas que ade-más suponen un importante costemedioambiental por consumo

energético muy elevado, especial-mente en sistemas de ventilaciónforzada. (Soriano y col., 2006)

Frente a ello la utilización deuna estructura cubierta de mallatejida, que disminuya la radiaciónincidente, reduzca la incidencia delviento y aumente la humedad rela-tiva del aire, está posibilitando larealización de ciclos de cultivodesde primavera hasta inicios deotoño en comarcas no litorales(Soriano y col., 2006). Estas es-tructuras presentan una menor car-ga eólica, pluvial y de equipamien-tos, por lo que tienen menores re-querimientos constructivos que losinvernaderos de plástico conven-cionales y su coste es mucho me-nor. Pero los invernaderos de mallatambién presentan ciertos proble-mas, como son, un exceso de tem-

peratura en verano, baja humedadambiental, valores de déficit depresión de vapor (DPV) extremosa mediodía (hasta 6 kPa), y en ge-neral, dificultad para controlar lascondiciones ambientales.

Para paliar estas condicionesse puede recurrir a sistemas acti-vos de refrigeración, como unainstalación de nebulización de bajapresión controlada en función delDPV, lo que resulta más interesan-te desde el punto de vista fisioló-gico.

La refrigeración evaporativamediante nebulización de baja pre-sión (4 atm), permite en condicio-nes de baja humedad ambientaldisminuir los valores de tempera-tura ambiente y disminuir el défi-cit de presión de vapor, sin elevaren exceso la inversión económica.En cambio, es sensible a la calidaddel agua (por obturación de boqui-llas) y parece que no consigue ba-jar la temperatura foliar a no serque los valores de tasa de ventila-ción natural sean elevados, lo cualno siempre es posible en días deverano, por problemas de ventila-ción (Baille, 2001). Además, lacalidad de la nebulización de baja

• Los tratamientos bajo malla muestranuna mayor precocidad en la producciónrespecto al aire libre

HORTICULTURA •

22m

am

8m 4m

20m 20m

4m

Figura 1:Esquema representativo de la situación de las boquillas en la mitaddel invernadero provisto de nebulización.

I INDUSTRIA HORTÍCOLA 7

a

Estado del cultivoal aire libre deldía 55 despuésdel transplante.

presión es inferior a la de los equi-pos de alta presión, pues el tama-ño de la gota es próximo a 100micras. En consecuencia el cultivopuede mojarse. Por ello es necesa-rio gobernar las boquillas con uncontrolador eficaz que actúe en lashoras centrales del día y trate demantener una humedad relativapor debajo del 70% actuando enciclos cortos que permitan el seca-do total o parcial de las hojas conlo que los problemas derivados delexceso de humedad serán mínimoso inexistentes (Montero y col,2003).

El objetivo de este trabajo esevaluar el efecto de la nebuliza-ción de baja presión sobre el mi-croclima de un invernadero de ma-lla y sobre la bioproductividad deun cultivo de judía de crecimientoindeterminado. También se cuanti-fica el consumo de agua del siste-ma de nebulización y el efecto dela malla y la nebulización en elconsumo de agua de riego.

Materiales y métodosEl estudio se realizó en un

invernadero con cubierta de mallade 960 m = de superficie, construido en el Centro IFAPA "Caminode Purchil" en la Vega de Granada(Latitud: 37° 10' N; Longitud: 3°38' W; Altitud: 600 m). Se tratade una estructura metálica multi-modular tipo raspa y amagado(cubierta a dos aguas), con unadistancia entre raspas de 8 m y en

tre postes en sentido cruzado a lasraspas, de 5 m,. Las dimensionestotales son de 24 x 40 m 2 , con laorientación del eje principal en di-rección norte-sur. La altura de lacumbrera es de 4 m y la del cana-lón es de 3,5 m. El invernadero estri modular, con módulos de 8 m deancho y 40 m de longitud y se di-vide en dos sectores, uno provistode nebulización y otro no.

La cubierta de la estructuradel invernadero se hizo con mallamono-filamento natural negra de 6x 9 hilos cm- 2 . Las bandas de la es-tructura del invernadero se realiza-ron con malla de 10 x 16 hiloscm- 2 negra en todo el perímetro yrafia plastificada impermeable alaire. El suelo fue cubierto con po-lifibril negro para evitar la nascen-cia de malas hierbas.

El riego fue por goteo, congoteros en línea. La programacióndel riego se hizo mediante tensió-metros manteniendo valores pordebajo de 15-20 kPa.

En la mitad de la superficiedel invernadero de malla se incor-poró un sistema de nebulizaciónde baja presión, para caracterizarsu efecto refrigerante en el micro-clima y en el desarrollo del culti-vo. Para ello se utilizó un contro-lador por DPV diseñado en cola-boración con el IRTA (Institut deRecerca i Tecnologia Agroaliman-táries, Centro de Cabrils), quecontrola el funcionamiento de lasboquillas actuando en ciclos cor-tos para minimizar o evitar losproblemas derivados del exceso dehumedad. (Concedido el Modelode Utilidad para este controladoren la Oficina Española de Patentesy Marcas: solicitud n° U200700970.Concesión: 1 de Enero de 2008).

Se instalaron dos líneas por-taboquillas en la mitad de cadanave del invernadero, separadas 4m entre sí y a 2 m del canalón. Laaltura de instalación fue de 3,5 m(altura de canalón) (Figura 1).

La presión de trabajo fue de4,5 atm. Las boquillas eran de 7Lh- 1 y estaban separadas 2 m entresí al tresbolillo y enfocadas haciael centro de la nave, fijadas conalambres para que no giraran haciaarriba o enfocaran a las plantas di-rectamente.

• En la mitad de la superficie del invernaderode malla se incorporó un sistema denebulización de baja presión, paracaracterizar su efecto refrigerante en elmicroclima y en el desarrollo del cultivo

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El controlador por DPV (IR-TA-IFAPA) es un regulador pro-gresivo del tipo proporcional inte-gral derivado (PID). Este regula-dor supervisa y regula el DPV, demodo que la intensidad de la ne-bulización responde directamentea la capacidad de evaporación delagua en las condiciones ambienta-les en que se encuentra el inverna-dero en un momento dado. Estominimiza problemas de condensa-ción y mojado puesto que la nebu-lización se realiza en unas condi-ciones de DPV en las que se puedeasegurar que el agua aportada seevaporará. Este sistema fue proba-do bajo malla con éxito en el cicloprimavero-estival de 2006, dondese mostró la necesidad de estable-cer pulsos de control inferiores a 2

HORTICULTURA

03107/2007

oo

20001000Tiempo (h)

ALMN

Evolución diaria (03/07/2007) de la temperatura (°C) del aire en elinterior del invernadero de malla sin nebulización (M), bajo malla connebulización (MN) y al aire libre (AL). Controlador de DPV programadopara actuar entre las 8:00h y las 22:00h con una consigna de 2,5 kPa.

Figura 3:Evolución diaria (03/07/2007) del déficit de presión de vapor (kPa) delaire en el interior del invernadero de malla sin nebulización (M), bajomalla con nebulización (MN) y al aire libre (AL). Controlador de DPVprogramado para actuar entre las 8:00h y las 22:00h con una consignade 2,5 kPa.

03/07/2007

0 500 1000 1500 2000

Tiempo (h)MN

AL

INDUSTRIA HORTÍCOLA

minutos. (Romero-Gámez y col.,en prensa).

Por ello, el intervalo entrepulsos de nebulización se fijó en90 segundos. El DPV de consignapara la nebulización fue de 2,5kPa entre las 8:00h y las 22:00h yel resto se mantuvo desactivado.

El estudio también tuvo lugaral aire libre, en una parcela dotadade riego por goteo automatizadosimilar al invernadero y de los tu-bos y alambres necesarios paraentutorar el cultivo.

Para la caracterización climá-tica se instalaron sondas de tem-peratura y humedad del aire(HMP45. Vaisala), sensores detemperatura del suelo (107, Cam-phell) y sensores de radiación glo-bal (SKS 1110, Sky Instruments) yradiación fotosintéticamente acti-va (SKP2 I5/S, Sky Instruments),en ambos sectores del invernaderoy en el exterior, tomando medidascada 5 minutos y registrando elpromedio de 30 minutos.

El cultivo de judía verde sehizo en ciclo de primavera-veranode 2007, evaluando la cosechacuantitativamente y caracterizandoel crecimiento del cultivo. Setransplantó judía verde de enramevariedad Kylie, dos plantas porgolpe en el interior del invernade-ro y tres plantas por golpe en elexterior en líneas de cultivo norte-sur. Se establecieron 3 repeticio-nes por cada tratamiento: bajo ma-lla (M), bajo malla con nebuliza-ción (MN) y testigo aire libre(AL). El marco de plantación fuede 2,35 pl/m = en el invernadero yde 5,36 pl/m = en el exterior, segúnlas prácticas habituales en la zonade este cultivo al aire libre.

El transplante se realizó el 11de Junio de 2007, dándose el cul-tivo por finalizado el 14 de Agostode 2007 por un ataque intenso dearaña roja, principalmente en lasplantas del invernadero. Las pri-meras recolecciones se iniciaronel 23 de Junio (42 días después deltransplante), finalizando el 16 deAgosto (66 días después del trans-plante).

Dentro del invernadero se lle-varon a cabo sistemas de lucha in-

Figura 2:

5

4,5

4

3,53

j 2,52

a 1,5o 10,5

tegrada con suelta de enemigosnaturales, reduciendo al mínimo elcontrol químico. En cambio, alaire libre, se realizó un control deplagas convencional, con aplica-ción de productos químicos en tra-tamientos preventivos y curativosa lo largo del ciclo.

Se cuantificó la producción enlos tres tratamientos así como la su-

perficie foliar en laboratorio. Tam-bién se tomaron medidas de tempe-ratura de hoja a lo largo del ciclo.

Respecto a la cuantificacióndel consumo de agua, tanto delsistema de nebulización corno delriego, se ha realizado en funciónde las horas de funcionamiento ydel caudal de las boquillas (7 Lh-'y 2,5 Lh ', respectivamente).

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TECNOLOGÍA DE PRODUCCIÓN I

Resultados y DiscusiónLas figuras 2 y 3 muestran la

evolución diaria de la temperaturay DPV del aire en un día(03/07/2007) del ciclo de cultivode judía verde. En el tratamientoMN se alcanzan diferencias detemperatura máxima de 3°C apro-ximadamente respecto al trata-miento M y de 2°C respecto a ALalrededor de las 17:30 horas enque se alcanzan los valores detemperatura máximos (Figura 2).

Del mismo modo, la nebuli-zación en el tratamiento MN con-sigue reducir alrededor de 1 kPalos valores máximos de DPV re-gistrados (Figura 3) con respecto alos tratamientos M y AL.

En cuanto a la radiación, lamalla genera un microclima inte-rior caracterizado por una impor-tante reducción del valor máximode radiación PAR (radiación foto-sintéticamente activa) respecto alAL próxima a los 600 umolxm-2xs ' en la hora de máxima insola-ción (14:00 horas) de un día solea-do (03/07/2007) (Figura 4). La re-ducción de radiación global (PIR)producida por la malla alcanza los230 Wxm 2 a la hora de máximainsolación (14:30 horas). Las go-tas dispersas en el aire por la ne-bulización también reducen aúnmás este valor alcanzando diferen-cias que superan los 300 Wxm =respecto al AL (Figura 5).

La malla redujo la radiaciónen torno al 26% el valor de radia-ción global respecto al exterior yun 34% el valor de radiación PAR.Este descenso de la radiación, sinembargo, no afectó de forma im-portante a las temperaturas máxi-mas registradas en el interior delinvernadero. Sí se pudo apreciaruna reducción en la temperaturade hoja, cuyos valores, tanto en el

• El principal efecto de la malla de sombreoes la reducción de la radiación, que conllevauna disminución de la temperaturadel dosel vegetal

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haz como en el envés, estuvieronalrededor de 3°C por debajo en eltratamiento M respecto al trata-miento AL (Figura 6).

Así pues, el principal efectode la malla de sombreo es la re-ducción de la radiación, que con-lleva una disminución de la tem-peratura del dosel vegetal.

Puesto que las diferencias ge-neradas por la malla respecto alaire libre en temperatura de aireson escasas y, se logra en cambioun descenso mayor del DPV, haytambién una actuación de la mallade cubierta como barrera física alintercambio del aire interior al in-vernadero cargado de vapor deagua con el aire seco exterior, man-teniendo unos niveles de humedadque mejoran las condiciones paraque la planta haga frente al estrésgenerado por las altas temperaturasestivales como ya se había consta-tado en trabajos anteriores bajomalla (Romacho y col, 2005).

Figura 4:

.-2000—.u) 1800É 1600<3 1400E.51200cc 1000e 800.5 600ca

400eacc 200

oo

MN

Por todo ello, aunque la satu-ración lumínica de cubiertas cerra-das se produce para intensidadesde PAR de 2000 mmolxm-2xs 1 (ó

AL

1000 Wxm 2 ) (Bakker, 1995), valo-res próximos a los alcanzados alaire libre, las posibles pérdidas oca-sionadas por esta radiación subóp-

Evolución diaria (03/07/2007) de la radiación fotosintéticamenteactiva (PAR) incidente sobre el cultivo (pmolxnr 2 xs 1 ) en el interiordel invernadero de malla sin nebulización (M), bajo malla connebulización (MN) y al aire libre (AL).

03/07/2007

500

1000

1500

2000

2500

Tiempo (h)

HORTICULTURA

250020001000 1500

Tiempo (h)

AL— MN

TECNOLOGÍA DE PRODUCCIÓN I

1000900800700600500400300200100

O500

tima bajo la malla, se ven compen-sadas por la reducción de tempera-tura consiguiente en el dosel vege-tal y el aumento del DPV de aire.

La producción de frutos co-merciales obtenida en el tratamien-to M y MN al principio del ciclofue mayor que en el tratamiento

AL, pero la diferencia no fue sig-nificativa (Figura 7). Los trata-mientos M y MN tendieron a mos-trar una mayor precocidad aunquese interrumpió la cuantificación dela producción a los 25 días de laentrada en producción por un in-tenso ataque de araña roja frenteal que los enemigos naturales(Amblyseius californicus y Phyto-seiulus persimilis) no fueron efec-tivos. Así, el periodo de recolec-ción se vio truncado a los 25 díascuando en un ciclo normal de ju-día de enrame puede tener una du-ración de 60 días (Maroto, 1995).

A esto hay que añadir unafecha demasiado tardía de tras-plante (11/06/2007) y una entradaen producción tardía también portemperaturas anormalmente sua-ves en primavera durante las pri-meras semanas del ciclo.

Resulta imprescindible larealización de ciclos más largos,con plantaciones o transplantes en

Figura 5:Evolución diaria (03/07/2007) de la radiación global (Wxm-2)en el interior del invernadero de malla sin nebulización (M),bajo malla con nebulización (MN) y al aire libre (AL).

03/07/2007

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HORTICULTURA 17

Figura 6a:Temperatura del haz de la hoja a las 9:00h en el interior del invernaderode malla y al aire libre (AL).

HAZ

24

23'

22

21

20

19

17 , 1 ,1

07/06/2007 17/06/2007 27/06/2007 07/07/2007 17/07/2007 27/07/2007 06/08/2007 16/08/2007Fecha (días)

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las dos primeras semanas demayo. Además, la lucha integradase deberá hacer con un seguimien-to muy exhaustivo y continuadodel cultivo, con algún tratamientopreventivo, pues las condicionesclimáticas alcanzadas en el inver-nadero (temperatura elevada, bajahumedad relativa y buena inciden-cia de luz) aceleran la reproduc-ción de la araña roja (con treshembras por macho y elevada tasade reproducción) provocando da-ños irreversibles en las hojas

Cuantificación del consu-mo de agua por el sistemade nebulización

En este ciclo de judía, en unmes de funcionamiento del siste-ma de nebulización, el consumode agua total fue de 115,24 Lm 2,con un tiempo medio de funciona-miento diario de 8,66 horas y unconsumo medio diario de 3,84Lm-2.

18'

Como el agua es un recursoescaso en muchas zonas de pro-ducción de invernadero, sería fun-damental disponer de una instala-

ción de recogida de agua de lluviapara ser utilizada en nebulización.Esta opción es doblemente intere-sante dado que para un buen man-

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HORTICULTURA

Figura 6b:Temperatura del envés de la hoja a las 9:00h en el interiordel invernadero de malla y al aire libre (AL).

ENVÉS

241

23

o 22

E 21

o.20

E 19

18

17 }07/06/2007 17/06/2007 27/06/2007 07/07/2007 17/07 1/2007 27/07/2007 06/08/2007 16/08/2007

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TECNOLOGÍA DE PRODUCCIÓN I

tema de descalcificación o elimi-nación de sales. Otros sistemasmás eficaces (ósmosis inversa), nose utilizan dado su alto coste.

El consumo total medio deagua de riego en todo el ciclo dejudía en el sector MN y M ha sidode 2,3 Lxm-'xdía ' y en AL de 3,8Lxm-2xdía. En un invernadero deplástico el consumo medio del cul-tivo de judía en los meses de Ene-ro a Mayo es de 1,5 Lxm-2xdía1,siendo de 4,26 Lxm 2xdía-' al finaldel ciclo en los meses de primave-ra. Por tanto, la malla reduce elconsumo de agua de riego respec-to al aire libre y al cultivo bajoplástico en la misma época prima-veral.

tenimiento de la instalación nebu-lizadora es necesario contar conaguas de una cierta calidad paraevitar la obturación de las boqui-

Ilas. Un problema de nuestrasaguas subterráneas es la gran can-tidad de carbonatos presentes enellas, por lo que es preciso un sis-

ConclusionesI. Los sistemas de nebuliza-

ción de baja presión son equipa-mientos que mejoran el microcli-ma interior bajo malla, sin elevaren exceso la inversión económica,

HORTICULTURA

I INDUSTRIA HORTÍCOLA

Producción de judía verde acumulada en los tres tratamientos(bajo malla con nebulización-MN, bajo malla sin nebulización-My aire libre-AL).

1

1

Figura 7:

0,

0,

0,

40

potenciando el efecto de barrerafísica a la salida de aire cargadode vapor de agua e incrementandoasí la humedad interior. Disminu-yen, por tanto, el DPV interior, es-pecialmente en las horas centralesdel día en que se registran los va-lores máximos, más limitantespara el cultivo.

2. Las temperaturas registra-das en el tratamiento con nebtili-zación fueron ligeramente inferio-res a las del tratamiento sin nebu-lización y al aire libre.

3. Hay que mejorar el controlde la nebulización, especialmentecuando las temperaturas no sonexcesivamente elevadas, como alprincipio de este ensayo, para evi-tar la humectación de la planta yla aparición de problemas fúngi-cos con mayor riesgo en cultivosentutorados más próximos a lasboquillas.

4. La malla redujo la radia-ción en torno al 30-40% del valorexterior. Esto conlleva una dismi-nución de temperatura del doselvegetal de entre 1 °C y 3 °C.

5. Los tratamientos bajo ma-lla muestran una mayor precoci-dad en la producción respecto alaire libre.

6. En este ciclo de judía, enun mes de funcionamiento del sis-tema de nebulización, el consumode agua total fue de unos 115,24Lm = por lo que se recomienda la

utilización de sistemas de recogi-da de agua de lluvia siempre quesea posible, lo que además reduci-rá el riesgo de obturación de bo-quillas.

7. Es necesario un controlmás exhaustivo de la araña roja enestas condiciones especialmentefavorables para su propagación.

AgradecimientosEste trabajo se ha desarrollado dentrodel proyecto INIA-RTA2006-00062

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• Como el agua es un recurso escaso enmuchas zonas de producción de invernadero,sería fundamental disponer de unainstalación de recogida de agua de lluviapara ser utilizada en nebulización

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