En el diseño de una sala para cultivo de cannabis indoor, la calidad y cantidad de la cosecha dependen significativamente de la capacidad del productor para controlar y optimizar las condiciones ambientales.
El alto rendimiento y el bajo costo operativo juegan un papel importante en el éxito de esta industria en auge. Siendo el diseño y control del sistema HVAC los elementos más esenciales para lograrlo.
En este artículo entraremos a tratar algunos de los factores clave que causan complejidad en el control ambiental de las instalaciones de cannabis en los siguientes capítulos.
Diseño de una sala para cultivo de cannabis indoor, parámetros ambientales principales
Table of Contents
Introducción
La calidad y cantidad de la cosecha dependen significativamente de la capacidad del productor para controlar y optimizar las condiciones ambientales.
El alto rendimiento y el bajo costo operativo juegan un papel importante en el éxito de esta industria en auge, siendo el diseño y control del sistema HVAC los elementos más esenciales para lograrlo.
La importancia del control ambiental es la razón principal por la que las instalaciones de crecimiento indoor están ganando más atención entre los productores. Comprender las necesidades de las plantas en diferentes etapas y proporcionar un entorno estrictamente controlado es crucial para maximizar la calidad y cantidad de la cosecha.
El cannabis se puede cultivar mediante dos métodos en función del estado de inicio: germinar a partir de semillas (opción 1) o tomar esquejes de una planta madre (opción 2).
Dentro de estas dos opciones, nos encontramos las siguientes etapas de crecimiento:
- Opción-1: Germinación → Plántula → Vegetativo → Floración
- Opción-2: Planta madre → Clonación/Propagación → Vegetativo → Floración
Cada etapa de crecimiento requiere diversas condiciones ambientales térmicas, tipo y nivel de iluminación, y tasas de riego. Por ejemplo, el aumento de la humedad es esencial para clones exitosos, ya que los esquejes no tienen raíces y toman el agua de la humedad presente en la sala a través de las hojas.
Por otro lado, en sus etapas posteriores tienen preferencia por una humedad controlada con otra procedencia.
A medida que las plantas crecen en las etapas vegetativas y de floración, introducen más humedad al espacio a través de la transpiración y, por tanto, requieren de un nivel de humedad relativa menor.
En este artículo sobre el diseño de una sala para cultivo de cannabis indoor, entraremos a tratar algunos de los factores clave que causan complejidad en el control ambiental de las instalaciones de cannabis en los siguientes apartados.
Condiciones ambientales, parámetros y conceptos generales
Control Ambiental
Las plantas de cannabis son extremadamente sensibles a las condiciones ambientales, y cualquier variación puede afectar significativamente su crecimiento y calidad del producto final.
Dado que los sistemas HVAC afectan directamente a la temperatura y la humedad, su capacidad para controlar estos parámetros tiene un impacto directo en el proceso productivo del cultivo.
Las plantas de cannabis necesitan diferentes configuraciones de temperatura, humedad relativa e índice de movimiento de aire durante las distintas etapas de su crecimiento.
Por todo lo mencionado, se deduce que es fundamental controlar con precisión las condiciones ambientales en cada etapa de crecimiento para que las plantas alcancen su máximo potencial.
En el diseño de una sala para cultivo de cannabis indoor, se debe tener siempre presente que hay que mantener un control estricto sobre los siguientes parámetros o elementos:
- Temperatura
- Humedad
- Presión del edificio
- CO2
- Olores
- Microorganismos
Transpiración
La transpiración es el proceso de movimiento del agua a través de una planta y su evaporación desde las hojas, tallos y flores.
Más del 95% del agua absorbida por las plantas se pierde a través de la transpiración y el mecanismo de enfriamiento de estas.
Mientras que una tasa de transpiración excesiva causa estrés y sequedad añadida en las plantas, una tasa de transpiración insuficiente causará la formación de moho y mildiu en las membranas de las plantas. Ambas circunstancias llevarán a la merma o pérdida de los cultivos.
Existen otros factores ambientales que afectan la tasa de transpiración de las plantas: humedad relativa, velocidad del aire, temperatura ambiente, concentración de CO2 y la intensidad de la luz.
La transpiración es impulsada por una diferencia entre la presión parcial del vapor en la superficie de las hojas y la presión parcial en el aire que rodea la planta.
Mientras que aumentar la temperatura del bulbo seco ambiente y el movimiento del aire mejora la tasa de transpiración, aumentar la humedad relativa la reduce drásticamente.
La evapotranspiración -que es la suma de la evaporación desde la superficie terrestre (o suelo) y la transpiración de las plantas- se convierte en el factor determinante en el cálculo de las cargas latentes en una sala de crecimiento y en el ajuste preciso de la cantidad de agua de riego
Condiciones ambientales a considerar en el diseño de una sala para cultivo de cannabis indoor
En los siguientes puntos resumimos las condiciones ambientales típicas requeridas a la hora de afrontar el diseño de una sala para cultivo de cannabis indoor, en la fase de crecimiento:
• Temperatura: la temperatura ambiente del bulbo seco para las plantas de cannabis recomendada comúnmente, se encuentra entre 20 a 22 °C. Sin embargo, también son comunes los valores de temperatura de hasta 30 °C, especialmente durante la etapa de germinación. Es importante mantener una temperatura constante dentro de este rango para evitar estrés a las plantas.
• Humedad relativa: La humedad relativa apropiada varía significativamente según la etapa de crecimiento del cannabis. Generalmente, las plantas de cannabis necesitan niveles de humedad más bajos en la sala a medida que sus raíces crecen más y absorben más agua.
En las fases de plántula y germinación es común mantener un nivel de humedad del 60-70%. A medida que las hojas crecen y la tasa de transpiración aumenta, se deben mantener niveles más bajos de humedad relativa (40-50%) para evitar la formación de moho y mildiu.
• Diferencia de presión de vapor (VPD): Mientras que la temperatura de la hoja determina la presión de vapor dentro de las hojas, la temperatura del aire y la humedad determinan la presión de vapor del aire circundante. Es la diferencia entre estos dos valores lo que impulsa la transpiración y se denomina VPD.
Los rangos ideales de VPD de 1.0 a 1.5 kPa deben mantenerse en la etapa de floración para el crecimiento de calidad de las plantas de cannabis
• Tasa de evotranspiración (TE): la mayor parte del agua utilizada por las plantas en cultivos hidropónicos es la que se transpira. Medimos este uso de agua como la tasa (ET), que es el proceso por el cual el agua líquida se mueve desde el suelo o las plantas para formar vapor en la atmósfera.
• Curvas de Concentración de Absorción (CA): en hidroponía, el flujo de masas es el mecanismo primario de absorción de agua y nutrientes. Las curvas de CA son fundamentales para ajustar la concentración de nutrientes en la solución, optimizando el crecimiento sin desperdiciar recursos.
• Movimiento del aire: la transpiración a través de las estomas genera una mayor presión de vapor, y por tanto humedad relativa, alrededor y especialmente debajo de las hojas.
Un movimiento de aire adecuado debe provocar que las hojas se muevan lentamente y disipen el vapor acumulado a su alrededor. La distribución del aire es, por tanto, muy importante para eliminar el aire estancado debajo de los doseles de las plantas, que causa microclimas dañinos para las plantas.
En el caso de un movimiento de aire bajo, la humedad relativa alrededor de las hojas podría aumentar hasta un 30% en comparación con la humedad relativa promedio de la sala.
• Iluminación y CO2: para imitar los cambios circadianos y estacionales que ocurren naturalmente para las plantas al aire libre, los productores utilizan luces de crecimiento indoor.
La intensidad de la luz debe aumentarse junto con el suministro de CO2 a medida que las plantas se van haciendo más grandes y desarrollan más hojas.
La cantidad de CO2 requerida en la instalación de crecimiento depende de las horas de iluminación y la intensidad, ya que la combinación de luz y CO2 es necesaria para la fotosíntesis.
Diseño de Instalaciones en base a los parámetros ambientales fundamentales
Control de Temperatura, Humedad general e Iluminación en el diseño de una sala para cultivo de cannabis indoor
Para maximizar los rendimientos del cultivo, en general se deben mantener las condiciones recogidas en las siguientes tablas en función de la sala o etapa en la que se encuentre. En grandes rasgos hay que atender a los rangos recogidos en esta primera tabla, pero iremos afinando en función del espacio/fase en las tablas posteriores:
Consideraciones:
– El encendido y apagado de las luces de cultivo puede causar cambios rápidos en las cargas.
– Un ambiente demasiado caliente puede ralentizar el crecimiento y reducir la producción de los cogollos.
– Un ambiente demasiado caliente y seco puede causar un crecimiento “estirado o espigado”, mientras que un ambiente demasiado húmedo generará predisposición a la aparición de moho y hongos.
Sala de plantas madre
Consideraciones:
– Etapa crítica para la clonación del producto futuro.
– Considerar el diseño con equipos HVAC redundantes.
Sala de clones
Consideraciones:
– Demasiado calor puede estresar a las plantas jóvenes.
– Niveles de humedad más altos permiten la ingesta de agua a través de las hojas (el sistema de raíces aún no está bien establecido).
Sala vegetativa
Consideraciones:
– Oscilación de la temperatura/humedad causada por el encendido y apagado de las luces.
– Ventiladores de pared oscilantes ayudan a fortalecer los tallos de las plantas y reducir la estratificación.
Sala de floración
Consideraciones:
– Control de olores: los filtros de carbón activado son los más efectivos.
– Lámparas ultravioletas (UVC) en las unidades de tratamiento aire para controlar microorganismos como moho, hongos, bacterias y ácaros.
Opciones de enfriamiento para lámparas de alta intensidad
En general dada la alta intensidad lumínica que se necesita en indoor, y en particular para las salas de floración, es conveniente disipar el calor antes de que acabe transmitiéndose a la sala. La potencia sensible que transmiten es muy elevada y afecta negativamente a los sistemas HVAC:
Salas secado/curado
Consideraciones:
– Sin luces de crecimiento = sin carga interna en la unidad de aire acondicionado.
– Puede necesitar deshumidificadores.
– También puede necesitar humidificadores en las etapas posteriores del secado.
Salas de trimming/envasado
Son espacios diseñados para la ocupación humana, con requisitos mínimos de cumplimiento obligatorio en cuanto a PRL y posibles requisitos de humedad.
Iluminación
La iluminación es otro componente crítico en el diseño de una sala para cultivo de cannabis indoor . Las plantas de cannabis requieren diferentes espectros de luz en diferentes etapas de su ciclo de vida.
Las luces LED se prefieren por su eficiencia energética y su capacidad para emitir el espectro de luz necesario. Sin embargo, la iluminación debe estar cuidadosamente calibrada para evitar el estrés de las plantas y optimizar la fotosíntesis.
Control de presión del edificio o sala
Consideraciones. Independientemente de la presión del edificio:
– Se necesitan barreras de vapor en paredes y techos.
– Se necesitan superficies de paredes y techos resistentes a la humedad.
– Los paneles de refrigeración comercial pueden ser una buena opción.
– En invierno, hay que tener cuidado con la condensación en las paredes exteriores.
CO2
Las plantas convierten el CO2, el agua y la energía luminosa en glucosa y oxígeno. La suplementación con CO2 puede acelerar el crecimiento de las plantas y aumentar los rendimientos. En el momento del diseño de una sala para cultivo de cannabis indoor, hay que tener en cuenta que las instalaciones deben incluir sistemas para inyectar y controlar los niveles de CO2, asegurando que se mantengan dentro de los rangos óptimos para el crecimiento de las plantas.
La acumulación de CO2 y otros gases nocivos es un desafío en las instalaciones de cannabis indoor.
Posibles causas de acumulación de CO2 y otros gases nocivos:
- Respiración de las plantas: Las plantas liberan CO2 como producto de la fotosíntesis
- Descomposición de materia orgánica: La descomposición de sustratos, restos de plantas y otros materiales orgánicos libera CO2 y otros gases como etileno y metano.
Consecuencias:
– Reducción del crecimiento: Las plantas requieren CO2 para la fotosíntesis, pero niveles excesivos pueden inhibir su crecimiento.
– Daños a las plantas: Exposiciones prolongadas a CO2 y otros gases nocivos pueden causar daños en las hojas, tallos y raíces de las plantas.
– Peligros para la salud humana: Niveles elevados de CO2 en espacios cerrados pueden provocar dolores de cabeza, mareos, náuseas e incluso la muerte en casos extremos.
Sistemas de filtración y control de olores
Causas:
– Terpenos: las plantas de cannabis producen terpenos, compuestos aromáticos que dan su característico olor.
– Descomposición de materia orgánica: la descomposición de sustratos, restos de plantas y otros materiales orgánicos libera compuestos volátiles que contribuyen al mal olor.
Consecuencias:
– Molestias a los vecinos: el olor fuerte y desagradable del cannabis puede generar molestias a los vecinos y residentes cercanos a la instalación de cultivo.
– Violación de regulaciones ambientales: las normativas ambientales pueden establecer límites para la emisión de olores, y el incumplimiento puede acarrear sanciones.
– Deterioro de la imagen de la empresa: los olores desagradables pueden dañar la imagen de la empresa y afectar la confianza de los clientes y consumidores.
Los sistemas de filtración de aire, incluidos los filtros de carbón activado y los filtros HEPA, son esenciales para mitigar este problema. Además, la instalación debe estar bien sellada para evitar la fuga de olores.
Innovaciones y Tendencias Futuras
Tecnologías de Automatización en el diseño de una sala para cultivo de cannabis indoor
La automatización está transformando el cultivo de cannabis, permitiendo un control más preciso y eficiente del entorno de cultivo. Los sistemas automatizados pueden monitorear y ajustar continuamente las condiciones ambientales, así como gestionar el riego y la nutrición de las plantas. Esto no solo mejora la consistencia y calidad del producto, sino que también reduce la necesidad de intervención manual, lo que disminuye los costos operativos.
Cultivo Vertical
El cultivo vertical es una tendencia emergente que maximiza el uso del espacio al cultivar plantas en múltiples niveles dentro de una misma área. Esta técnica permite aumentar la producción sin necesidad de expandir la huella física de la instalación.
Sin embargo, el cultivo vertical requiere sistemas avanzados de iluminación y riego, así como un control ambiental preciso para asegurar que todas las plantas reciban las condiciones óptimas.
Sostenibilidad y Eficiencia Energética
La sostenibilidad es una preocupación creciente en la industria del cannabis.
Las instalaciones están adoptando prácticas y tecnologías para reducir el consumo de energía y agua, como el uso de luces LED de alta eficiencia, las bombas de calor altamente eficientes (con refrigerantes ecológicos y con recuperación de energía), sistemas de cultivo hidropónico y la reutilización de agua.
Además, por supuesto, de la integración con el uso de energía renovable, como paneles solares, para reducir su huella de carbono.
Investigación y Desarrollo
La investigación y el desarrollo siguen siendo cruciales en el avance del cultivo de cannabis medicinal. Esto incluye el desarrollo de nuevas variedades de cannabis con perfiles cannabinoides específicos para tratar diversas afecciones médicas, así como la investigación sobre métodos de cultivo más eficientes y sostenibles.
La colaboración entre científicos, ingenieros y productores es esencial para impulsar la innovación en la industria.
Conclusión
El cultivo de cannabis indoor para diferentes industrias como pueden ser la farmacéutica, cosmética, etc., presenta una serie de desafíos únicos en el diseño, construcción y mantenimiento de las instalaciones.
Desde el control preciso del entorno hasta la implementación de sistemas de seguridad y gestión de residuos, cada aspecto del proceso debe ser cuidadosamente gestionado para asegurar la calidad y consistencia del producto final.
A medida que la industria continúa creciendo y evolucionando, las innovaciones tecnológicas y las mejores prácticas seguirán desempeñando un papel crucial en la superación de estos desafíos y en el impulso del éxito del cultivo de cannabis medicinal.
El diseño e instalación de un sistema HVAC para este tipo de cultivos es un proceso complejo que requiere un conocimiento profundo de los desafíos técnicos, las soluciones disponibles y las normativas aplicables.
Es importante trabajar con profesionales experimentados para garantizar que el sistema sea eficiente, efectivo y cumpla con todos los requisitos para asegurar un cultivo exitoso y de alta calidad. En Prointer, podemos ayudarte con el diseño, ejecución y mantenimiento de tu instalación de cultivo de cannabis indoor, puedes contactarnos en: 96 665 16 15 / 96 665 16 16 o info@prointer.es