ECOVELAS
Fórmulas de mejora y optimización de la lucha contra las heladas en el frutal de la Vega del Guadalquivir en el uso de velas antiheladas.
Asociafruit, conjuntamente con AICIA (Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla), S. A. T. Royal y Primor Fruit, S. A., empresas punteras andaluzas en el cultivo de frutales de hueso, conforman Ecovelas con el objetivo de reducir el impacto medioambiental del uso, en la lucha contra las heladas, de velas antiheladas en el cultivo de la fruta de hueso en la Vega del Guadalquivir.
SITUACIÓN ACTUAL Y NECESIDADES PRIORITARIAS
El cultivo de la fruta de hueso en la Vega del Guadalquivir es, tradicionalmente, uno de los más importantes para el entorno económico/social de los municipios que la componen. Su influencia no sólo se extiende a lo largo de toda la Vega –Sevilla y Córdoba- sino que también tiene una presencia muy significativa en áreas de la provincia de Huelva. Para dimensionarlo simplemente hay que echar un vistazo a las cifras publicadas por la Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Rural, que para el período 2.011-2.014 estima una media de 5.649 Has. en la provincia de Sevilla, 488 en la de Córdoba y 1.720 en Huelva, es decir, un total de 7.857 Has.
Debemos añadir que como cultivo es probablemente el que más mano de obra intensiva utiliza, pues hemos de considerar que por cada hectárea de fruta de hueso se emplean unos 210 jornales al año. Esto, multiplicado por el número de hectáreas, supone un total de 1.649.970 jornales al año, o de manera equivalente, unos 6.875 puestos de trabajo.
Por otro lado, como es bien sabido, el sector agrícola andaluz tiene un papel muy importante a la hora de equilibrar la balanza de pagos de nuestra región. Concretamente la fruta de hueso tiene como principal destino los mercados exteriores. La exportación de fruta de hueso ha supuesto en 2015 un total de 70.403.850 € para Andalucía, según los datos aportados por la Dirección General de Aduanas e Instrast.
Se trata pues, como las cifras reflejan, de un cultivo cuya actividad tiene una tremenda importancia a nivel económico y social. Su impacto, además, se desarrolla en zonas rurales, que precisamente son las zonas más necesitadas a nivel social de empleo y dinamismo empresarial.
No obstante, actualmente el cultivo está en claro retroceso. Los estudios elaborados por Asociafruit a nivel interno con los datos aportados por nuestras empresas asociadas reflejan que desde 2007 hasta fecha actual se ha arrancado más del 50% de la superficie total. Los factores que explican este retroceso son múltiples. El encarecimiento de la mano de obra con respecto a otras zonas productoras del país, la fuerte competencia de países terceros con costes de producción más bajos, y las nuevas tendencias hacia la liberalización de los mercados internacionales, pueden explicar parte de esta evolución, pero hay otra serie de factores técnicos cuya incidencia no es menos importante y sobre los que desde el propio Sector sí pueden adoptarse medidas correctoras. Entre ellos, y ésta será la base de nuestro Proyecto Innovador, está la lucha contra las heladas.
En nuestra zona de producción, el riesgo climatológico con una mayor incidencia sobre la producción de frutales es, como se ya se ha dicho, la helada. Las heladas que suelen acaecer durante los meses de febrero/marzo, cuando la fruta de hueso se encuentra en un momento crítico de su fenología. Sus efectos suelen ser catastróficos, pues una helada de larga duración hace que la fruta o la flor helada caigan y produce una importante merma de producción. En situación severa, la producción puede verse casi totalmente perdida
Desde el punto de vista económico los daños ocasionados por este tipo de sucesos son evidentes, y aunque existen herramientas financieras como los seguros agrarios para cubrir riesgos meteorológicos, éstos sólo alcanzan a cubrir parte de los costes, perdiéndose otros muchos, y lógicamente el beneficio que origina la comercialización. Sin embargo, los costes sociales son aún mayores, pues no hay ningún tipo de compensación a la pérdida de los jornales que implica la pérdida de una cosecha.
Las heladas son, por tanto, un componente importante a la hora de explicar la deslocalización de un cultivo de tanto valor para Andalucía Occidental, y más concretamente, para la Vega del Guadalquivir, ahora bien, ¿es posible técnicamente amortiguar sus efectos?
En la actualidad, existen tres sistemas anti-heladas que se aplican con mayor o menor éxito en distintos cultivos, entre ellos la fruta de hueso, para evitar en la medida de lo posible los daños ocasionados por las heladas en las cosechas. Son:
El método se basa en la agitación del aire con el fin de romper la inversión térmica. El empleo de ventiladores mezcla el aire y rompe la inversión térmica, aumentando así la temperatura del aire que está situado en la zona baja. El rendimiento de los ventiladores depende de su diámetro, forma de la hélice, potencia y altura a la que están situados. Las heladas dañinas en frutales de hueso en la Vega del Guadalquivir se producen en la mayoría de los casos en situaciones de grandes masas de aire polar bajando hacia el sur, y provocando daños en todas las zonas tempranas hasta el norte de África. Son “heladas negras” o heladas por convección en las que no existe inversión térmica cerca del suelo y las torres de viento no son efectivas. Sólo actúan en situación de “helada blanca” o helada por radiación. El aire frío, más denso, se acumula cerca del suelo. Las torres de viento provocan la mezcla del aire de las capas más bajas y frías, con las capas más altas y menos frías, reduciendo los efectos de la helada.
En situación de “helada negra”, no hay inversión térmica, y además el aire es muy seco, aumentando los efectos del frío -la temperatura interna del vegetal puede estar entre 3 y 4 ºC por debajo a la temperatura del aire-. En esas condiciones, las torres de viento no actúan y no permiten reducir la incidencia del frío.
Es el sistema más empleado en el mundo, para todas las zonas donde las heladas son muy habituales y frecuentes –acaecen cada año, y más de 10 noches de riesgo por año-. El agua aplicada sobre la planta proporciona una protección contra la helada debido al desprendimiento de calor que aporta el cambio de estado. La parcela a proteger tiene que ser regada toda al mismo tiempo, y la cantidad de agua a aplicar se debe estudiar, y depende de las características de la helada. En cualquier caso es un mecanismo poco factible, en primer lugar por ser el agua un recurso escaso y valioso en nuestra Confederación Hidrográfica, y en segundo lugar porque, precisamente, los sistemas actuales de cultivo van dirigidos a la correcta gestión del propio agua –riego por goteo-, lo que choca frontalmente con la posibilidad de regar como recurso preventivo a un daño para el que existen otras alternativas.
A todo lo anterior se añade un agravante, y es que los frutales de hueso son muy sensibles al riesgo de asfixia radicular, consecuencia habitual de la protección anti-heladas por aspersión. También requiere una gran inversión, pues la red de aspersión, en fruta de hueso, sólo se puede usar para la protección contra heladas, y como el riego de la plantación se hace por goteo, obligaría a tener una doble red de riego
La acción protectora se debe a dos fenómenos complementarios, la emisión de radiación infrarroja al estar el aparato metálico caliente, y el calentamiento del aire. Hoy por hoy es la alternativa más utilizada en nuestra región, tanto por su flexibilidad como por su efectividad y por su facilidad de manejo, aplicación y coste. El agricultor sólo tiene que gestionar un stock, y necesita personal para su encendido, lo que genera horas de trabajo en el campo.
Como hemos explicado, la agricultura en Andalucía sufre hoy día la fuerte presión de las importaciones procedentes de países en vía de desarrollo con unos costes de producción muy inferiores, por razones obvias, y unas medidas a nivel internacional que tienden a la liberalización de los mercados. Por tanto, se convierte en un factor determinante para la viabilidad del propio Sector conseguir ser competitivos, mejorando por un lado la productividad y por otro logrando una estructura de costes ajustados a la actividad. Hay que subrayar que la actual estructura de costes de las empresas del sector está al límite de la viabilidad económica, por lo que cualquier solución planteada tiene que respetar unos parámetros económicos muy exigentes. Por ambos factores se hace determinante el uso de calentadores como método de lucha contra las heladas. Sin embargo, los efectos secundarios derivados del uso de este tipo de productos distan mucho de ser los deseados por todos.
Prácticamente la totalidad de los calentadores utilizados en las fincas de frutales de la Vega del Guadalquivir consisten en unas latas de derivados de parafina, con mechas de cartón, que se distribuyen a lo largo de las plantaciones. Las latas tienen unos 5 litros de combustible, y su duración está entre las 8-10 horas. Al ser latas son muy fáciles de distribuir y de almacenar, lo que implica una gran ventaja comparativa con respecto a otros métodos, además su coste no es elevado. Al ser inputs que se utilizan de manera esporádica es elemental su fácil manejo y la posibilidad de almacenaje. Cuando se prevén riesgos importantes de helada en estados fenológicos sensibles se encienden en la cantidad y por el tiempo que deciden los ingenieros de campo responsables de las plantaciones. Los efectos de este encendido masivo son emisiones de CO2 y humos que provocan altos índices de contaminación del aire y una nube negra que acaba por cubrir toda el área en un efecto “boina”
Por todo lo anteriormente expuesto, y como demanda del Sector, Asociafruit ha creado un proyecto innovador orientado a mejorar el proceso de calentamiento de las plantaciones, de manera que se minimicen los efectos colaterales del uso de las “velas”. Los fuertes daños que causan las heladas cuando suceden y la creciente sensibilidad de medios de comunicación y opinión pública respecto a los efectos derivados de las actividades orientadas a mitigarlos hace que, hoy por hoy, este proyecto sea clave para conseguir que nuestras plantaciones de fruta de eso sean viables y no terminen por desaparecer de nuestro entorno rural, con lo que ello supondría a nivel económico y de empleo. Además de por supuesto los objetivos medioambientales y de sostenibilidad, que no son menos importantes.
Con este fin se ha conformado un Grupo Operativo formado por la propia asociación como representante y coordinador/vertebrador del proyecto de innovación, junto con dos de sus empresas asociadas más importantes y con más experiencia en el cultivo de fruta de hueso y uso de sistemas de calentadores, y el Departamento de Ingeniería Química Medioambiental de la Escuela Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla como Agente de Innovación. La labor a realizar entre todos será la de mejorar el sistema actual de lucha contra las heladas basado en calentadores –velas- desarrollando un nuevo combustible que permita mantener la eficiencia del actual en nuestro cultivo pero que reduzca las emisiones a parámetros medioambientalmente más respetuosos, de forma que se evite la formación de estas “boinas” de humo. Igualmente, sin abandonar la línea de hacer más sostenible este método de mitigación de los efectos adversos del clima, el grupo trabajará sobre el diseño de los demás componentes de las velas: el envase y la mecha; buscando optimizar la combustión y aprovechar el máximo de la energía calorífica que seamos capaz de generar a partir del sistema creado.
Colaboran
Es la Asociación de Productores/Exportadores de Frutas y Hortalizas de Andalucía. Se organiza en distintos sectores, en función de los productos que cultivan/comercializan sus empresas asociadas. Uno de ellos, tal vez el más importante, es el Sector de Fruta de Hueso, que engloba prácticamente el 100% de la fruta de hueso que se produce en la Vega del Guadalquivir. Canaliza los intereses comunes de sus empresas asociadas y las representa como sector ante organismos y administración. En este caso en concreto, sirve de herramienta para gestionar una demanda prioritaria de las empresas, como es la gestión y coordinación del proyecto de innovación citado. Además, al tener contacto diario con las empresas del sector, se convierte en un perfecto vehículo para la difusión de los resultados obtenidos.
La Asociación de Investigación y Cooperación Industrial de Andalucía “F. de Paula Rojas” es una Asociación que pretende exclusivamente el interés público sin ánimo de lucro y cuya finalidad es impulsar, orientar y desarrollar la investigación industrial, haciendo especial énfasis en la publicación y difusión de sus resultados para favorecer el avance tecnológico en Andalucía y colaborar en una mejor capacitación profesional de los ingenieros andaluces. AICIA es un Centro Tecnológico vinculado a la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla, que posee calificación nacional y autonómica de Centro de Innovación y Tecnología (CIT) y está reconocido como Agente del Sistema Andaluz del Conocimiento mediante la Resolución AC0011CIT.
La S.A.T. Nº 8697 ROYAL es una empresa creada con la visión de generar productos de alta calidad usando las más avanzadas herramientas científicas y tecnológicas, aplicándolas al entorno climático excepcional del sur de España y a la disponibilidad de una mano de obra abundante, motivada y cualificada. A lo largo de su historia de más de 30 años, ha dedicado tiempo, recursos económicos y sobre todo, talento a la innovación para sorprender a los consumidores, ofreciéndoles nuevas frutas con sabores distintos y contenidos nutricionales superiores, poniendo al alcance del gran consumo productos exclusivos y sorprendentes. La unión de estos tres factores (ciencia, clima y trabajo) han sido las claves del éxito y expansión de Royal, lo que la ha llevado a posicionarse como líder en su segmento de actividad. Esta posición la ha alcanzado Royal apoyando desde sus inicios a sus productores asociados con una fuerte innovación varietal y tecnológica, una minuciosa atención a cada uno de los procesos, y un riguroso sistema de gestión. Pero para poder mantenerse en este exigente mercado de la fruta de hueso es preciso garantizar el suministro de producto con independencia de las inclemencias meteorológicas. Es por ello que para Royal resulta crucial encontrar un método de protección contra las heladas, sostenible y rentable, que mantenga la esperanza de poder seguir cultivando y produciendo fruta de hueso extratemprana sin perjuicio para el ámbito laboral y la salud ambiental de nuestra zona.
La empresa Primor Fruit S. A. es la más antigua empresa de fruta de hueso en Andalucía, e iniciadora del gran desarrollo de estas producciones en nuestra región. La mayor parte de la producción del grupo está localizada en la Vega del Guadalquivir. Es altamente especializado en la producción ultra-temprana de melocotón y nectarina para su exportación a toda Europa y a varios mercados más lejanos como Oriente Medio, Asia y Sudamérica. El grupo desarrolla una importante actividad propia de I+D centrada en el material vegetal (variedades nuevas) y las técnicas de cultivo, con el fin de mejorar de manera constante la calidad de los productos que ofrece a sus clientes, y que ha hecho su fama en los 45 últimos años. Considera que es una garantía importante para mantenerse líder en un marcado competido, el poder suministrar sus producciones cada año, incluso en los años de climatología adversa. La técnica de protección contra las heladas de primavera es un elemento clave en esa garantía de suministro.
Resumen de resultados
El proyecto ECOVELAS nace al amparo de la de la Orden de 28 de julio de 2016 por la que se aprueban las bases reguladoras para la concesión de subvenciones dirigidas a la creación y funcionamiento de los Grupos Operativos de la Asociación Europea de Innovación. Promovido por Asociafruit, además de con la asociación, ECOVELAS cuenta con la colaboración de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla –a través de AICIA- y de dos empresas punteras en el sector de la fruta de hueso en Andalucía, como son S. A. T. Royal y Primor Fruit, S. A. El objetivo de ECOVELAS ha sido tratar de mejorar el sistema de lucha antiheladas en el cultivo de fruta de hueso en la Vega del Guadalquivir a través del calentamiento con velas y el desarrollo de un nuevo combustible/vela que permita mantener la eficacia de calentamiento del sistema actual, pero reduciendo la formación de “boinas” de humo y aumentando la eficiencia térmica. Para ello se ha estudiado el impacto de la composición del combustible sobre la formación de humos y su eficacia calentadora, así como el efecto de la colocación de las velas en campo sobre el movimiento del fluido en la capa de aire cercana al suelo.
Durante el desarrollo de los estudios se ensayaron velas fabricadas mezclando varios aditivos al material base utilizado actualmente en los sistemas de protección antihelada (parafina y estearina). Los aditivos incluyeron atapulgita, compuesta principalmente por óxidos de silicio, magnesio y aluminio, en aras de conseguir una distribución uniforme del combustible en la vela y promover la reducción de inquemados sólidos, así como minimizar el goteo (cera líquida que se escurre y no se quema); estearina de palma con ácidos grasos vegetales para reducir la formación de hollín, mezclado con triacilgliceridos para mejora de la dureza de la vela; cera de soja para aumentar el punto de fusión y evitar el uso de recipiente, además de minimizar el hollín y aumentar la durabilidad. Además, se estudiaron varias mechas: enceradas, de algodón y bañadas en borax con el objeto de reducir el humo proveniente de la mecha. También se valoraron varias soluciones para el encendido con el objeto de evitar el uso de combustibles líquidos externos, así como mejoras que permitan prescindir el uso de recipientes. Para cada vela se realizaron ensayos de medidas de caracterización de hollín y de potencia radiante durante la combustión utilizando pirometría. Los resultados ayudaron a entender los efectos de las diferentes sustancias. Las mejores combinaciones se obtuvieron usando mechas algodón y enceradas con estearina de palma o soja. La estearina animal presentó ventajas con respecto a las de parafina liquida actualmente usadas en mayor eficiencia y reducción de hollín.
Por su parte, el estudio numérico se centró en analizar la distribución y la potencia de las velas para garantizar la uniformidad del calentamiento del aire y maximizar la eficacia del sistema calentando la menor capa de aire posible. Se realizó un estudio bibliográfico y se desarrollaron varios modelos numéricos CFD que se utilizaron para predecir el comportamiento en campo. Se obtuvo una mejor compresión de la distribución del flujo radiante, convección de aire y aprovechamiento energético para diferentes distribuciones de velas. Se ha mostrado que el número de velas y su distribución superficial sobre el terreno determina la distribución del calor dentro de la zona que se desea proteger. El modelo predice satisfactoriamente las medidas experimentales de campo y explica de forma comprehensiva las estrategias a seguir para seleccionar la disposición en función de la meteorología del lugar, tipo de cultivo y tipo de vela.
Los ensayos de campo se realizaron en una finca de melocotoneros en febrero/marzo de 2020, utilizando dos tipos de latas, una con parafina de petróleo, y la otra con estearina animal previamente ensayada y caracterizada en el laboratorio. Las velas consisten en el material combustible dentro de latas metálicas de tipo pintura, de 5 litros de capacidad, con una mecha de cartón. Cada tipo de vela se dispuso en una zona de ensayo donde se colocaron varios termómetros y se realizó una monitorización durante 12 horas varias noches con heladas, repartidos en las filas intermedias entre los árboles, mientras que una tercera zona igual a las anteriores se reservó como zona “blanco” para comparar el efecto de las velas. Ambos tipos de velas produjeron una mejora notable respecto a los bloques de mezcla serrín/parafina utilizados con anterioridad, resultando muy efectivas en cuanto a su efecto de protección del cultivo, ya que recupera y mantiene la temperatura mínima en un nivel que permite evitar o minimizar los daños debido a las heladas. La parafina, sin embargo, produjo gran cantidad de humo negro mientras que la estearina supuso la mejora que ya se advertía en el laboratorio, corroborando que es un tipo de vela más adecuado medioambientalmente.
Asimismo, la optimización de la distribución superficial permitió predecir una reducción del consumo, además, ensayos en el banco de datos permiten avalar que el uso de aditivos podría mejorar incluso más la durabilidad y la formación de humos. Los resultados han sido muy satisfactorios, y muestran que existe un significativo potencial de mejora que se podría aprovechar en futuras campañas.
Todas las fases del proyecto han sido cofinanciadas a través de los Fondos Europeos para el Desarrollo Rural, con la participación de la Junta de Andalucía mediante la Consejería de Agricultura, Pesca y Desarrollo Sostenible, así como el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación.