PFC de Eduardo Pascual Pinedo.

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2. INVERNADERO AUTÓNOMO TRANSPORTABLE
Eduardo Pascual Pinedo
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VII CONCURSO DE PROYECTOS FIN DE CARRERA
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3. INVERNADERO AUTÓNOMO TRANSPORTABLE
Eduardo Pascual Pinedo
Índice
1. Objeto ..................................................................................................................................................... 2
2. Alcance ................................................................................................................................................... 4
2.1. Estructura desplegable transportable ............................................................................................ 4
2.2. Sistema de alimentación energética autónomo ............................................................................. 4
2.3. Sistema de control de las variables climáticas............................................................................... 4
3. Requisitos de diseño .............................................................................................................................. 5
3.1. Condiciones generales que debe reunir un invernadero ............................................................... 5
3.2. Condiciones establecidas por el cliente ......................................................................................... 5
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3.3. Homologación de remolques para circular por carretera ............................................................... 5
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3.4. Otros requisitos .............................................................................................................................. 5
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4. Diseño final ............................................................................................................................................. 6
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Características principales ............................................................................................................. 6
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4.2. Funcionamiento .............................................................................................................................. 7
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4.2.1. Preparación del terreno .............................................................................................................. 7
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4.2.2. Despliegue y anclaje del invernadero ........................................................................................ 7
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4.2.3. Desanclaje y plegado del invernadero ..................................................................................... 10
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5. Aspectos económicos y productivos .................................................................................................... 10
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4. INVERNADERO AUTÓNOMO TRANSPORTABLE
Eduardo Pascual Pinedo
1. Objeto
Este proyecto lleva por título “Invernadero Autónomo Transportable”, y constituye el Proyecto Final de
Carrera que D. Eduardo Pascual Pinedo realiza en la Universidad de La Rioja, en Ingeniería Industrial,
dirigido por Dña. Ana González Marcos, profesora del Departamento de Ingeniería Mecánica.
Este proyecto surge para ofrecer un nuevo producto en el mercado de invernaderos: actualmente los
pequeños agricultores que quieren cultivar verduras y hortalizas para autoconsumo fuera de temporada se
encuentran sin una solución satisfactoria para sus necesidades.
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Los invernaderos que se pueden adquirir actualmente en el mercado presentan una serie de inconvenientes
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que les hace ser un producto poco atractivo:
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‐ Estructuras demasiado pequeñas, poco resistentes, no destinadas a agricultores y de precio elevado
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(Figura 1.1 izquierda).
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‐ Estructuras de tamaño medio, permanentes, normalmente sin equipos de control climático y de
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baja/media calidad (Figura 1.1 centro).
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‐ Estructuras grandes, permanentes, para el cultivo destinado a la industria de la alimentación, de
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precio elevado y que exigen tener conocimientos acerca de equipos de cultivo en invernadero (Figura
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1.1 derecha).
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Figura 1.1. Invernaderos disponibles en el mercado.
Todo esto hace que la gran mayoría de los agricultores opten por no cultivar durante los meses fríos o
adaptar el cultivo a plantas de temporada, así como construir invernaderos a medida de sus terrenos, que
habitualmente son parcelas de menos de 3 hectáreas. Estos invernaderos son de coste medio/bajo y de
escasa calidad, normalmente estructuras fijas de acero o madera cubiertas de plástico construidas sin ningún
cálculo previo (Figura 1.2).
En consecuencia, son invernaderos estructuralmente poco resistentes y con una eficiencia energética baja
que provoca una disminución considerable de la calidad del producto cultivado. Además, durante los meses
de primavera y verano, la mayoría de los agricultores retiran las cubiertas para el cultivo de la tierra, dejando
al aire libre las estructuras con el consiguiente deterioro de las mismas (Figura 1.3).
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5. INVERNADERO AUTÓNOMO TRANSPORTABLE
Eduardo Pascual Pinedo
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Figura 1.2. Invernadero artesanal en una huerta de Badarán (La Rioja). Foto izquierda tomada en Septiembre de 2011,
foto derecha tomada en Julio de 2012).
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Figura 1.3: Invernadero en una huerta de Berceo (La Rioja) en Julio de 2012.
Por lo tanto, se trata de ofrecer un tipo de invernadero que cumpla los siguientes requisitos:
‐ Estructura no permanente, sin cimentación, fácil de montar y desmontar.
‐ Resistente y con buena eficiencia energética.
‐ Tamaño medio y adaptable a la mayoría de terrenos de cultivo.
‐ Facilidad de uso en cuanto a control climático.
‐ Bajo coste de mantenimiento.
‐ Buena relación calidad-precio.
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2. Alcance
Este proyecto supone el diseño de un invernadero automatizado con capacidad de plegado y
desplegado para ser remolcado y almacenado. Constará de las siguientes partes fundamentales:
‐ Estructura desplegable con capacidad para ser remolcada.
‐ Sistema de alimentación energética autónomo.
‐ Sistema de control de las variables climáticas del invernadero.
2.1. Estructura desplegable transportable
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La estructura se diseñará de tal forma que se pueda plegar y desplegar con facilidad, y una vez
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montada, deberá soportar las cargas establecidas en la normativa durante toda su vida útil. Los perfiles y
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barras deben ser calculados para producir la menor sombra posible. Esta estructura deberá ser a su vez el
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soporte de los materiales de cubierta, que serán seleccionados de tal forma que no interfieran en el plegado
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de la estructura. PI
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Hay que asegurar además que la estructura se podrá desplegar en todos los posibles terrenos de cultivo y
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que permanecerá en ellos del mismo modo que un invernadero convencional hasta su retirada.
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El transporte del invernadero una vez plegado deberá realizarse mediante un remolque estándar, para poder
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ser transportado mediante cualquier tractor. Por lo tanto, deberá cumplir con la normativa de vehículos
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agrícolas en cuanto a circulación por carretera.
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2.2. Sistema de alimentación energética autónomo
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La alimentación de los sistemas eléctricos del invernadero debe ser independiente, ya que la mayoría
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de los terrenos de cultivo carecen de una toma a la red eléctrica cerca. Por otra parte, un generador eléctrico
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de combustión implica contaminación cercana al cultivo así como un gasto adicional de mantenimiento.
Se elegirá por tanto un sistema de alimentación que sea independiente y que no produzca contaminación. Se
diseñará de tal forma que el agricultor solo tenga que intervenir en el mismo para realizar labores de
mantenimiento.
2.3. Sistema de control de las variables climáticas
La gestión de un invernadero para la producción industrial supone conocer el funcionamiento de
maquinaria para el control del clima dentro del mismo. Al estar destinado este proyecto a agricultores sin
dichos conocimientos, se implantará un sistema de control que exija la mínima intervención posible del
propietario.
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3. Requisitos de diseño
3.1. Condiciones generales que debe reunir un invernadero
Un invernadero es una instalación cubierta y abrigada artificialmente con materiales transparentes
para defender las plantas de la acción de los meteoros exteriores. Debe cumplir determinadas condiciones,
sin las cuales no puede realizar las funciones para las que se construye y puede resultar poco rentable su
cultivo:
‐ Diafanidad.
‐ Calentamiento rápido.
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‐ Asegurar el efecto invernadero.
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‐ Ventilación fácil.
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‐ Estanqueidad al agua de lluvia.
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‐ Resistencia a los agentes atmosféricos.
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Económico y fácil de mecanizar.
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3.2. Condiciones establecidas por el cliente
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Los requisitos establecidos por los clientes en potencia son los siguientes:
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‐ Estructura temporal, fácil de montar, que no deje partes en el terreno.
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Tamaño medio (100 m2) adaptable a la mayor parte de terrenos.
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‐ Facilidad de uso en cuanto al control climático.
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‐ Resistente y con buena eficiencia energética.
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Bajo coste de mantenimiento y explotación.
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‐ Buena relación calidad/precio.
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3.3. Homologación de remolques para circular por carretera
La solución adoptada deberá estar diseñada para cumplir el Real Decreto 2822/1988, de 23 de
diciembre, por el que se aprueba el Reglamento General de Vehículos; así como la Orden PRE/52/2010, de
21 de enero, por la que se modifican los anexos II, IX, XI, XII y XVIII del Reglamento General de Vehículos,
aprobado por Real Decreto 2822/1998, de 23 de diciembre.
3.4. Otros requisitos
Existen otros requisitos que debe cumplir el invernadero autónomo transportable:
‐ Seguridad estructural, según Norma UNE-EN 13031-1:2002 Invernaderos: Proyecto y construcción.
‐ Requisitos de seguridad y protección.
‐ Requisitos de información y mantenimiento.
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4. Diseño final
4.1. Características principales
El Invernadero autónomo transportable protege una superficie de cultivo de 100 m2. Su estructura de
acero galvanizado tiene unas dimensiones exteriores de 8,5 x 15,8 x 3,9 metros desplegado y de 2’5 x 8’5 x
4,3 metros plegado.
Su estructura está formada por un mecanismo de tijera accionado hidráulicamente mediante un sistema de
simultaneidad independiente en cada lateral. Este mecanismo permite el pliegue y despliegue del invernadero
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para su transporte y su uso (Figura 4.1). Otro sistema hidráulico secundario ancla el invernadero al terreno.
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Figura 4.1: Invernadero autónomo transportable durante la fase de despliegue.
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Las variables climáticas interiores están controladas automáticamente por la centralita IninsaClim®, que
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además de la temperatura se encarga del control del riego del cultivo. El sistema de alimentación eléctrica,
consistente en un equipo de placas solares y baterías, le confiere una autonomía máxima de 48 horas sin
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recibir aporte lumínico.
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Figura 4.2: Elementos principales del Invernadero autónomo transportable.
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El invernadero está aislado mediante paneles de policarbonato de pared doble Lexan ZigZag®, un 45% más
eficientes que el vidrio, que garantizan la transmisión de luz durante toda su vida útil y que poseen una
elevada resistencia al impacto por granizo.
4.2. Funcionamiento
4.2.1. Preparación del terreno
Antes de desplegar el invernadero es necesaria la preparación de la parcela donde se instalará el
mismo. El terreno debe tener unas dimensiones mínimas de 10 x 18 m para garantizar el correcto despliegue
de la estructura y una pendiente máxima del 5%.
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El terreno deberá encontrarse labrado para eliminar la mayor cantidad de vegetación residual y con una
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humedad que permita el paso de una persona de peso medio sin hundirse más de 1 centímetro. Hay que
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asegurar que el espacio por encima de la parcela está libre de cables u otros obstáculos como medidas de
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seguridad.
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Una vez comprobados los requisitos, se deberá planificar la maniobra de descarga del remolque para
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asegurar que exista espacio suficiente para realizar los movimientos necesarios y evitar daños en el
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invernadero.
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Figura 4.3. Invernadero plegado sobre el remolque de transporte.
4.2.2. Despliegue y anclaje del invernadero
Una vez preparado el terreno se deberá acceder con el remolque y descargarlo (Figura 4.4) de tal
forma que quede totalmente centrado en la parcela, asegurándose de que el lado largo de la parcela coincide
con el lado corto del invernadero.
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Figura 4.4. Descarga del invernadero en el terreno a cultivar.
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Para desplegar el invernadero el usuario deberá comprobar en primer lugar que el espacio circundante
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necesario está libre de obstáculos. Una vez comprobado, el usuario debe bajar los carriles para las ruedas de
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los pórticos, ubicados en los laterales del bastidor (Figura 4.5 superior derecha).
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Figura 4.5. Carril para las ruedas y panel de mando.
El usuario debe conectar el cable de alimentación del sistema de despliegue a la toma de corriente del tractor,
que deberá permanecer en todo momento fuera de la trayectoria de despliegue. Tras asegurar las
conexiones, el usuario tiene que acceder al panel de mando de la parte trasera del invernadero y abrir la tapa
de seguridad, como muestra la Figura 4.5 inferior derecha, y girar el botón de activación a la posición
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“Encendido”. Para desplegar el invernadero deberá activar el pulsador “Desplegar” y esperar hasta que el
invernadero llegue a su extensión máxima, momento en el cual se iluminará el indicador de “Desplegado”.
En ese instante, el usuario deberá desactivar el pulsador “Desplegar” y podrá activar el pulsador “Anclaje”,
que desplegará los cilindros de anclaje (Figura 4.6) e iluminarán el indicador de “Anclado” cuando estén en
posición. Una vez anclado, deberá desactivar el pulsador “Anclaje”.
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Figura 4.6. Invernadero con los cilindros hidráulicos de anclaje desplegados.
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Cuando los dos indicadores luminosos estén en verde, el usuario deberá girar el botón de activación a la
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posición “Apagado”. Una vez realizado este paso, se procederá a desconectar el sistema de despliegue del
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tractor y a recoger el cable eléctrico dentro de la caja de protección.
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El usuario deberá colocar las mangueras de evacuación del agua de lluvia pasando bajo el aislamiento hasta
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una distancia perpendicular al invernadero mínima de 2 metros (Figura 4.7).
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Figura 4.7. Disposición de las mangueras de evacuación de agua.
Hecho esto, se debe cubrir con tierra los 23 centímetros libres entre el final del aislamiento y el suelo,
asegurando una anchura de 50 centímetros a cada lado. Una vez finalizado el paso anterior, se debe llenar el
depósito de gasóleo y el depósito de agua de riego. Cuando se haya terminado este paso, el usuario podrá
activar la centralita IninsaClim, que se encargará de activar todos los sistemas necesarios.
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4.2.3. Desanclaje y plegado del invernadero
Antes de proceder al desanclaje y plegado del invernadero, el usuario deberá retirar la tierra entre los
paneles aislantes y el suelo. Mediante el uso de cepillos deberá retirar la tierra que se haya podido acumular
entre las piezas que forman las bases de los pilares y comprobar que no existen elementos que impidan el
repliegue del mecanismo. Hecho esto, debe recoger el sistema de evacuación de agua de lluvia y vaciar el
depósito de gasóleo. Una vez asegurado el paso anterior, se conectará el sistema de despliegue a la toma de
corriente eléctrica del tractor y se activará el mando de control ubicado en la caja de mando del invernadero.
El usuario deberá utilizar el mando de control tal y como indica el manual de instrucciones para devolver el
invernadero a su posición original. Finalizado el paso anterior, el usuario deberá desconectar el mando de
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control y desenchufar el sistema de despliegue de la toma de corriente del tractor. A continuación devolverá
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los carriles de las ruedas a su posición inicial y procederá a cargar el invernadero en el remolque del tractor.
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5. Aspectos económicos y productivos
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España es el país europeo con mayor crecimiento en el uso de invernaderos. Su diversidad agrícola
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productiva es conocida a nivel internacional, siendo la producción hortofrutícola aproximadamente la mitad
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de la producción agrícola española. Si se particulariza en la producción de hortalizas, en los últimos 10 años
se ha producido un descenso del 20% en el número de hectáreas en la superficie destinada al cultivo de
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hortalizas, sin embargo, la producción ha aumentado en un 18%. Junto con la horticultura existe otra actividad
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que también emplea el cultivo intensivo bajo abrigo y en invernadero como es la producción de flores y
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plantas ornamentales, que en España supone una superficie destinada a flores de 2.772 hectáreas, de las
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cuales el 70% se obtienen en invernadero, y en plantas ornamentales el 31%.
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De este análisis del cultivo bajo invernadero en España se pueden sacar las siguientes conclusiones:
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- El uso de invernaderos en los últimos años ha aumentado a un ritmo constante, y la tendencia es que
siga aumentando durante los próximos 15 años.
- Las regiones que hacen uso de invernaderos se concentran al sur y sur-este de España.
- El invernadero disminuye la necesidad de terreno ya que aumenta la calidad y la productividad.
- Se evitan enfermedades y plagas en la cosecha.
Por lo tanto, el mercado de invernaderos en España presenta una oportunidad para introducir un nuevo tipo
de invernadero que satisfaga las necesidades de los agricultores, ya que:
- Las regiones del sur y sur-este necesitan invernaderos de menor coste de mantenimiento.
- El resto de las regiones carecen de experiencia en el cultivo en invernadero, por lo que un producto
que supla esa carencia de conocimientos puede ser un éxito.
- Los clientes en potencia tienen poder económico suficiente para adquirir el producto.
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Figura 5.1: Invernadero Autónomo Transportable.
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El Invernadero Autónomo Transportable (Figura 5.1) posee las siguientes características:
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- No existe ningún producto similar en el mercado.
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- Estructura sencilla y con un largo periodo de vida útil.
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- Facilidad de uso, versatilidad de cultivos y necesita poco mantenimiento.
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- Contiene los últimos avances en materiales junto a las soluciones más sencillas del mercado.
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- Permite obtener cultivos hasta 30% más productivos y de mayor calidad.
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- Costes de explotación 60% menores que los de un invernadero comercial.
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- El cliente recibe el invernadero listo para su uso, sin obras previas.
- Es un 35% mas barato que un invernadero convencional de características similares.
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El presupuesto general del Invernadero Autónomo Transportable se muestra a continuación:
Presupuesto de ejecución material 52.028,48 €
Beneficio industrial (6%) 3.121,70 €
Gastos generales (13%) 6.763,70 €
TOTAL 61.913,89 €
IVA (21%) 13.001,91 €
Presupuesto ejecución por contrata 74.915,80 €
Honorarios por redacción del proyecto 3.000 €
Presupuesto general 77.915,80 €
Asciende el presupuesto general a la expresada cantidad de SETENTA Y SIETE MIL NOVECIENTOS QUINCE
EUROS con OCHENTA CÉNTIMOS.
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