ES2376932A1 - Estructura tridimensional de cubierta vegetal sostenible. - Google Patents
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Abstract
Estructura tridimensional de cubierta vegetal sostenible.La invención se enmarca en la hidroponía y cultivo sin suelo aplicado a la jardinería moderna en las edificaciones sostenibles. Son unidades modulares de cultivo permite la superposición e independencia del resto, incluye el anclaje de unidades el fertirriego y recogida de los drenajes. Son autónomas y mimetizadas con el entorno donde está ubicada. Se instalan en superficies arquitectónicas tridimensionales. Los orificios de vegetación están diseñados de forma que evita, no solo la caída lateral del sustrato y extracción de las plantas individualmente por el observador. Cada unidad de cultivo es independiente en fertirriego y por tanto se permita la posibilidad de mezclas de plantas y vegetación con distintos requerimientos de consumo de agua. Las unidades de cultivo están regadas por goteros autocompensante y antidrenante, uno por unidad de cultivo.
Description
Estructura tridimensional de cubierta vegetal
sostenible.
La presente invención se enmarca en la
hidroponía y cultivo sin suelo aplicado a la jardinería moderna en
las edificaciones sostenibles, más concretamente se refiere la
creación de una unidad de cultivo diseñada y construida que permite
la superposición e independencia del resto de unidades en
fertirriego y recogida de los drenajes, es decir es autónoma y
mimetizada con el en torno donde está ubicada.
Se encuadra en la Clasificación Europea de
Patentes: A01G9/02C (N: Pots for vertical horticulture;
Multi-tiered planters); E04C1/39B (N: for claustra,
fences, planting walls). Clasificación Internacional de Patentes
(Octava edición) A01G 9/00 Cultivo de flores, verduras o arroz en
recipientes, camas o invernaderos, A01G 9/02 Recipientes, p. ej.
macetas o jardineras; Vasos para el cultivo de flores; E04C 1/00
Elementos de construcción en forma de bloques o cualquier otra para
la construcción de partes de edificios; E04C 1/39 caracterizados por
las adaptaciones particulares, p. ej. servir para emplazamiento de
conductos, para formar frisos, cornisas o repisas, para anclar las
armaduras o bastidores de las puertas, para cerramientos.
La humanidad desde los habitáculos del Neolítico
ha modificado su entorno para hacerlas mas habitables y
confortables, en ellos ha incluido la jardinería clásica.
Los cultivos sin suelo e hidroponía han
contribuido a mejorar la técnica ornamentación, habitabilidad a
través de esta jardinería más moderna. Extraer los beneficios de
acondicionamiento estético y de clima a través de las plantas en
vivienda y espacios públicos es una adecuada decisión (Julián Briz
Escribano y Isabel de Felipe. 2004, Incorporación de la naturaleza
en cada rincón de la ciudad: Naturación urbana. Arquitectura y
Paisaje, 120: 12-19; Julián Briz Escribano, 2004.
Naturación urbana: cubiertas ecológicas y mejora medioambiental. Ed.
Mundi-Prensa. pg 396). Pero ha de hacerse con una
adecuada infraestructura, con un gasto ponderado y un mínimo riesgo
fitosanitario en las construcciones tridimensionales que se están
realizando.
Eleftheria Alexandri y Phil Jones (2007 y 2008)
(Temperature decreases in an urban canyon due to green walls and
green roofs in diverse climates Building and Environment,
43:480-493; Developing a
one-dimensional heat and mass transfer algorithm for
describing the effect of green roofs on the built environment:
Comparison with experimental results, Building and Environment,
42:2007:2835-2849) han hecho una revisión
exhaustivas de las ventajas de la habitabilidad y el control
climático de los edificios con cubiertas vegetales, las llamadas
cubiertas ecológicas y paredes vegetales en las obras civiles,
determinando sus ventajas.
Para la realización de estas construcciones
tridimensionales se han considerado múltiples posibilidades tomando
como modelo la naturaleza. Algunas de ellas parten de simples
bloques entre cuyos huecos se ubican las plantas William B. Dawson
en 1999 (Plantable reatining wall block, United States Patent nº
5,913,790), que posteriormente mejora el anclaje para sujetar la
pared Michael E. Woolford y Dick J. Sievert en 2001 (Composite
Masonry block, United States Patent nº 5,913,790).
El siguiente paso tecnológico se realiza en las
paredes verticales cubriéndola con una cubierta verde. Para ello se
han desarrollado diversos modelos, el mas avanzado tecnológicamente
y similar al de la presente invención son las patentadas por Andrew
Getting et al. en el 2006 (Andrew Getting, Ronald A.
Yokubison, David F. Smith, Charlie M. Graves, Troy D. Mohr, Thayne
B. Hanney, Joseph M. Ure. United States Patent nº20060285920 A1),
Tribel Francois (Tribel Francois 2009. Patente FR2857396) y SOPREMA
2009 (Patente ES2300049T3), estas patentes resuelven esencialmente
dos consideraciones distintas:
1. Que el sustrato contenido en la unidad de
cultivo no se mueva en el sentido vertical (la última incorpora
también aireación forzada) y se pierda por gravedad, quedando
retenido y a disposición de las raíces de las plantas de cada unidad
o alveolo radical, pero el sustrato por la cara donde se implantan
la vegetación puede ser manipulada por el observador, teniendo el
observador incluso la posibilidad de retirar parte de la vegetación.
En la presente invención las plantas se establecen por agujeros
mucho menores que el alveolo final donde se produce el trasplante o
ubicación de las plantas. Por lo que se evita, no solo la caída
lateral del sustrato y extracción de las plantas individualmente por
el observador. La unidad de cultivo solo presenta tres espacios
internos idénticos o cavidades. Estos están interconectados entres
sí, donde las plantas pueden ubicar sus raíces y a su vez puede
fluir el aire y los líquidos de riego y fertirriego. Siendo esta la
principal diferencia en este aspecto frente a las citadas
patentes.
2. Las anteriores patentes también resuelve como
anclar la unidad de cultivo a los elementos arquitectónicos. Pero en
estos modelos de las patentes, no se permite el giro de la unidad de
cultivo 180º sobre el plano de observación (que es el mismo del
dosel vegetal). Y cada unidad puede ser retirada individualmente con
el simple descolgado de las mismas sobre sus puntos de anclaje. En
la invención aquí descrita una vez sacada de su punto de anclaje se
puede girar sobre sí misma 180º en el plano del dosel vegetal. Una
vez cada unidad dispuesta sobre sus carriles de sujeción, y sobre
los que se puede correr horizontalmente, los puntos de anclaje hace
que no sea posible el movimiento desde el plano del dosel vegetal
hacia el observado por tracción, es decir que nos está permitido el
movimiento perpendicular al dosel vegetal de la unidad de cultivo,
con lo cual se evita su manipulación o sustracción.
Lo que no resuelve las patentes anteriores
mencionadas es evitar que los drenajes pasen de una unidad a otra
con el consiguiente riesgo fitosanitario, siendo esta su principal
limitación. Por lo que es posible la transmisión de enfermedades del
aparato radical por el sistema de fertirrigación de una a otra
unidad. No resuelve la recogida individual del drenaje y por tanto
la fuente de contaminación y el consiguiente riesgo fitosanitario,
que hace que las unidades tengan que reponerse frecuentemente por
enfermedad de las plantas. Algunas patentes descritas individualizan
el riego de cada módulo de forma independiente, aunque da a cada uno
de ellos siempre una dotación de riego fija. En la invención
presente se permite dar a cada unidad o módulo una dotación de riego
distintas elegida por el operario en función de sus intereses. Y por
tanto se permita la posibilidad de mezclas de plantas y vegetación
con distintos requerimientos de consumo de agua.
El sistema objeto de patente presentado reúne
las ventajas de los anteriores, pero además evita la sustracciones
(la manipulación por el observador), y es fácil de montar y resuelve
la individualización de cada unidad de cultivo en: fertirriego los
objetos de patente proporciona un diseño mejorado de unidad de
cultivo y la instalación y su construcción con materiales
reciclados.
Se ha diseñado y construido unas unidades
modulares para la realización de cubiertas vegetales, aparentemente
forman una superficie única donde solo se ve un área continua de
dosel vegetal inaccesible a la superficie que constituye la raíces
de la planta y el sistema de fertirriego y drenaje, quedando fuera
de la vista del observador.
El problema que se plantea al cubrir una
superficie tridimensional con vegetación es que en ésta, en la parte
de la raíz, termina habiendo una continuidad en el fertirriego, sí
su evacuación no se independiza por módulos. En la invención aquí
descrita los módulos individuales (Figura 1) se independizan de
manera que cada unidad se comporta de forma autónoma, y por tanto no
se pueden transmitir los problemas fitosanitarios radicales de una a
otra unidad. El tamaño de cada unidad es determinado por la
capacidad de los operarios en el montaje a varios metros del suelo,
y de su transporte al lugar de emplazamiento. La superposición de
los módulos cierra la superficie cubierta por la vegetación de forma
que el observador solo ve una superficie totalmente revestida de la
vegetación seleccionada, con una o varias especies vegetales
coexistiendo, y donde no se puede extraer ni los módulos en sí, ni
los elementos de anclaje, fertirriego y drenaje (evita las
sustracciones). La unidad posee una cara ventral donde se instalan
las plantas y una cara dorsal que permite el drenaje de las mismas y
su anclaje a la pared que lo soporta. La cara superior sirve para la
entrada del fertirriego. Sobre la pared se instala: (Figura 2) los
elementos de sujeción de los ganchos de la unidad, los elementos de
la inyección de la solución nutritiva, y la instalación de recogida
de los drenajes. Se aplica a toda la arquitectura actual eficiente
energéticamente y de aspecto medio ambientalmente
sostenible.
sostenible.
Una materialización del sistema podría ser la
siguiente: un sistema formado por dos secciones: parte A y parte
B.
Parte A. La unidad de cultivo individual
modular (UCIM) (Figura 1) es independiente y permite contactar entre
sí. Es un paralepípedo cerrado, formada por caras o superficies
continuas. Las medidas medias son 60 x 40 x 8 cm., mientras que la
variación de las unidades de cultivo se construye con un \pm 10%.
En el caso de los 8 cm podrá ser también según el caso 6 o 4 cm.
La UCIM se fabrica con materiales plásticos
reciclados y reciclables. Su cara ventral (1) es la parte que
agujereada sirve para ubicar las plantas que serán trasplantada una
vez crecida. El número de orificios (2) será variable entre 9 y 2 7
huecos de 3 a 6 cm. de diámetros y dispuestos al tresbolillo. Las
plantas transplantadas se introducen por estos agujeros. Las dos
caras verticales solidarias a la cara ventral no están perforadas
(3). La cara ventral es abatible y permite el llenado con sustrato
el interior de la UCIM. Una vez llena se cierra herméticamente y
está dispuesta para recibir el transplante. Los huecos o agujeros
son menores que la superficie del alveolo, por lo que la vegetación
disponen de una superficie mayor y una menos posibilidad de perder
sustrato que su posición vertical facilita la pérdida por gravedad
de este, o bien que se intente por una manipulación inadecuada del
obser-
vador.
vador.
La cara dorsal (4) presenta dos tipos elementos.
Los elementos relacionado con los orificios de drenaje (5) (2 cm. de
diámetro) coincidiendo con los 4 extremos de esa cara. Los dos
dispuestos en los puntos topográficos más bajo son los que
corresponden a los puntos de drenaje del fertirriego. Los otros dos
solo son funcionales cuando la UCIM es girada 180º. Los segundos
elementos son ganchos dobles (6) cuya función es: rápida instalación
en lugar definitivo, mantener la unidad sujeta a la estructura de
edificación, permite el giro de la UCIM, a la vez que evita la
manipulación por el observador.
La cara superior (7) está perforada con 4
orificios de equidistante (0,5-1 cm. de diámetro).
Estos sirven para la entrada de fertirriego desde un gotero
autocompensante y antidrenante.
Internamente la UCIM está conformada por dos
tabiques completos paralelos a la cara superior e inferior,
dispuestos de forma que el espacio del interior de la UCIM son tres
volúmenes idénticos (9). Estos presentan perforaciones que permiten
el flujo del fertirriego por gravedad de 1-2 cm de
diámetros (10).
Parte B. Esta es solidaria a la pared o
estructura tridimensional sobre la que se realiza la cubierta
vegetal (Figura 2). Unidad complementaria para el anclaje,
fertirrigación y drenaje de las UCIMs. Consiste en tres partes
independientes. La primera es la que recibe los ganchos dobles de
las UCIMs y que está diseñado como barras paralelas dobles a 10 cm.
entre sí (11) y que recogen los anclajes, que Tiene por fin asegurar
el peso de la UCIM, el número de barras de sujeción el función de
estas unidades en vertical. Los ganchos dobles tienen como fin que
la UCIM pueda girar sobre sí misma en un plano 180º y siga en su
misma posición, permitiendo a la vegetación reorientarse, según el
deseo del operario.
El segundo componente es la unidad de
fertirrigación. Consiste en una red de fertirriego formado por
tuberías primarias (12), secundarias (13) y gotero (14). El número
de tuberías portagoteros (secundarias) es igual al número de fila de
UCIMs. Y el número de gotero es igual al número de UCIMs. De cada
gotero autocompensante y antidrenante salen cuatro microtubos que
terminan en los respectivos orificios de la cara superior de la UCIM
correspondiente. Al haber un gotero por cada UCIM, este será
opcional entre los existentes en el mercado de 2 a 8 Litros/hora,
con lo que se podrá elegir una dotación (volumen) de fertirriego en
función de las necesidades de cada UCIM.
El tercer componente es la red de drenaje (15)
que consiste en tubos de baja presión en un número que corresponde a
la mitad de las columnas de UCIMs. Estos poseen boquillas receptoras
(16) que ajustan herméticamente a una tubería flexible de silicona
que conecta con los orificios inferiores de evacuación de las UCIMs.
El número de boquillas receptoras o colectoras es equivalente al
doble de UCIMs. Entre la entrada desde el gotero y sus
correspondientes salidas (dos) se establece un circuito tal que es
un sistema autónomo y cerrado por cada UCIM, sin que exista en
ningún momento contacto entre el riego y fertirriego de cada UCIM
con ninguna otra. Consecuentemente no hay posibilidad de transmisión
de enfermedad por las raíces de cada UCIM que quedan aislada
totalmente (no hay contacto entre los distintos sistemas de sus
raíces).
Este diseño se aplica a toda la arquitectura
actual eficiente energéticamente y de aspecto medio ambientalmente
sostenible y es construido con materiales en cuyo proceso de
fabricación y reciclado final se minimiza el impacto ambiental.
Figura 1: Unidad de cultivo individual modular
(UCIM) que consta de un cerramiento compuesto de:
- 1.
- Cara superior e inferior iguales entre sí.
- 2.
- Dos caras laterales iguales entre sí y cerradas.
- 3.
- Una cara ventral y otra dorsal con distinta estructura.
Figura 2: Estructura tridimensional que consta
de tres infraestructuras independientes entre sí:
- 1.
- El anclaje de sujeción de las unidades de cultivo individual.
- 2.
- La infraestructura de fertirrigación.
- 3.
- La infraestructura de recogida de los drenajes: red de drenaje.
A continuación se ilustrará el uso de la
invención mediante un experimento que se detalla según la tabla
adjunta y que pone de manifiesto la efectividad del procedimiento de
la invención. La aplicación descrita se ejemplifica con el
experimento según los detalles de la tabla adjunta y que describe
las fases del experimento con Thymus citriodorus cv albo
variegata y Rosmarinus officinales se cuantificó con
tratamiento de imagen, de forma que se cuantificaba el crecimiento
vegetal (cobertura vegetal) sobre la superficie considerara de las
UCIM, para ello se uso el programa IDRISI 32® (IDRISI. 2006. IDRISI
Andes V32. Clark Labs, Clark University 950 Main Street, Worcester
MA 01610-1477 USA).
Para ello se utilizó la media de cuatro unidades
de cada uno de los cultivos ejemplo.
Se comprueba que en este experimento después del
día 7 0 se produce una cobertura total de la pared.
Claims (8)
1. Recubrimiento de cubiertas vegetales con
unidades modulares independientes de estructuras tridimensionales
construidos con materiales no contaminantes en su fabricación y
reciclables al final de su vida útil, que comprende al menos los
siguientes componentes:
- 1.
- Estructura de anclaje.
- 2.
- Sistema de fertirrigación.
- 3.
- Sistema de drenaje.
- 4.
- Unidades de cultivo individuales modulares (UCIM) paralepípedas.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Recubrimiento de cubiertas vegetales con
unidades modulares independientes según reivindicación 1
caracterizado por un UCIM que contiene los siguientes
elementos:
- a.
- Cara superior e inferior que tiene cuatro orificios equidistantes (0,5-1 cm.).
- b.
- Dos paredes laterales cerradas.
- c.
- Dos tabiques internos paralelos a la cara superior e inferior y de esas mismas dimensiones. Divide el interior de la UCIM en tres espacios iguales. Cada una de ellos posee entre (10-35) agujeros de (1-2 cm.) distribuidos regularmente.
- d.
- Cara ventral cerrada salvo por entre (9-27) agujeros distribuidos regularmente de (3-6 cm.) de diámetro para recoger a la vegetación. Al estar cerrada (salvo la superficie de los agujeros, se evitan la caída del sustrato y su manipulación indeseada). Las plantas ubicadas en el UCIM no se pueden extraer por parte del observador.
- e.
- Cara dorsal con 4 orificios de drenaje (2 cm.) en los extremos de esa cara, los dos inferiores conectan con el sistema de drenaje. Con 4 ganchos dobles dispuestos a 5 cm. de los extremos superiores e inferiores, que permite un anclaje vertical de la UCIM y un giro de 180 grados sobre el mismo plano. Evita la extracción y manipulación por el observador.
\vskip1.000000\baselineskip
3. Recubrimiento de cubiertas vegetales con
unidades modulares independientes según reivindicación 1
caracterizado por un sistema de fertirrigación formado por
una red de tuberías con un gotero autocompensante y antidrenante por
UCIM, con cuatro microtubos y estabilizadores del riego que conecta
con cuatro entradas equidistantes en la cara superior.
4. Recubrimiento de cubiertas vegetales con
unidades modulares independientes según reivindicación 1,
caracterizado por un sistema de drenaje formado por tuberías
perpendiculares con conectores, dos conectores por UCIM, que recogen
de los dos agujeros inferiores (de la cara dorsal) los drenajes.
Este permite la completa autonomía del fertirriego por cada UCIM. El
volumen líquido que entra en cada UCIM, no tiene contacto en ningún
momento con el que ha estado en otra UCIM.
5. Uso de recubrimiento de cubiertas vegetales
con unidades modulares independientes que, en el mismo panel puede
coexistir vegetación con distintas necesidades de volumen de riego a
manera de mosaico, si se quiere, según reivindicación de 1 a 4 para
cubrir cubiertas vegetales tridimensionales. Esto se consigue
variando el tipo de gotero y el tipo de sustrato alternativo y
reciclable por UCIM.
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