Introducción
En el anterior artículo de esta serie, dedicada a la fotosíntesis, vimos los principales parámetros que influyen en este proceso; en este segundo artículo nos centraremos en la iluminación.
Iluminación del acuario y fotosíntesis
Definiciones
Vamos a definir una serie de términos que, aunque algunos se utilizan con bastante frecuencia, no está de más recordar:
Luz: es la radiación luminosa emitida por la excitación de un cuerpo en forma de energía visible. Esta radiación, al producirse en la zona del espectro visible, nos permite ver objetos y colores.
Espectro: es la mezcla de todos los colores que componen la luz que emite una fuente luminosa.
Espectro visible: el situado desde el ultravioleta al infrarrojo, comprendido entre los 400nm, y 700nm (nanómetros), de longitud de onda. Se verá más detenidamente en otro punto posterior.
Watio: (w) es la unidad de potencia equivalente a 1 julio por segundo (1J/s).
Temperatura de color: es la temperatura a la cual un cuerpo negro debe ser calentado para que emita luz estable con un color determinado; se mide en grados Kelvin (ºK).
La luz rojiza (caliente) tiene una temperatura de color de unos 3.000ºK.
La luz azul (fría) tiene una temperatura de color de unos 10.000ºK.
Índice de reproducción cromática (CRI): es la capacidad que tiene una fuente luminosa de reproducir los distintos colores del objeto iluminado con referencia a la luz solar, con valores que van de 0 a 100. En resumen, cómo reproduce los colores siendo el 100 los colores reales (visto con luz del sol). Es usual, aunque no muy correcto, utilizar la escala de 0 a 10, hablando de que un CRI es alto con 9.
Lumen: (lm) es la cantidad de luz visible que emite una fuente de luz en todas las direcciones. Se basa en la sensibilidad espectral del ojo humano en condiciones de alto nivel de iluminación (luz diurna). Es el resultado de multiplicar candelas por estereorradián (cd´sr).
Lux: (lx) es la incidencia perpendicular de un lumen en una superficie de 1 metro cuadrado (lm/m2).
Iluminancia: es el flujo que recibe una superficie determinada situada a una cierta distancia de la fuente y se mide en luxes. Es el resultado de la relación entre la intensidad luminosa y la distancia al cuadrado (lm/d2). Se puede medir con la ayuda de un luxómetro.
Eficiencia: es aquella parte proporcional de energía que la lámpara consume que es convertida en luz visible medida en lúmenes. Las lámparas incandescentes tienen una eficiencia muy baja, ya que convierten la mayor parte de la energía que consumen en calor, y no en luz. Indica la cantidad de luz (lm) que emite una lámpara por unidad de energía eléctrica (w) en uso.
PAR: valor que mide la radiación por unidad de superficie que es emitida por una fuente de luz sin que aparezca como intersección con la sensibilidad espectral del ojo humano, midiendo desde los 400nm a los 700nm; se expresa en w/m2.
En el Anexo I aparecen las principales conversiones de todas estas magnitudes.
Y para ir centrándonos en el tema que nos atañe, veremos estos dos conceptos generales, de los de toda la vida: calidad y cantidad; posteriormente veremos otros puntos de interés referentes a la iluminación.
Calidad: espectro de emisión
Ya sabemos que la luz es imprescindible para la buena salud de nuestras plantas, es decir, para la fotosíntesis y todo lo que ello conlleva. Pero, ¿sirve cualquier tipo de luz para las plantas? Evidentemente la respuesta es un rotundo ¡NO!
Mucho se ha discutido sobre este tema, pero la molécula de clorofila (nos centraremos principalmente en la clorofila a, aunque ya sabemos que hay otras como la clorofila b y los carotenoides) absorbe energía en todo el espectro visible, pero no de la misma manera.
En primer lugar, veamos que es la "luz": la luz visible es una pequeña parte del espectro electromagnético comprendida entre 400nm y 740nm (nanómetros) y según otras fuentes entre 370nm y 770nm; esta luz blanca que "vemos" se puede separar en diferentes colores por sus longitudes de ondas:
Tabla 1: espectro visible y longitudes de onda (elaboración propia basada en varios autores).
Y nuestras plantas ¿cómo pueden aprovechar esta luz para el proceso fotosintético? Pues absorbiendo esta energía lumínica en sus distintas longitudes de onda, a través de sus pigmentos.
Estas moléculas absorben esta energía como se muestra en el siguiente gráfico:
Gráfico 1: espectros de absorción de diferentes pigmentos (elaboración propia, basado en datos existentes).
En color verde (línea) se muestra el espectro de absorción de la clorofila a, en azul el de la clorofila b y en anaranjado el de los carotenoides. Como podemos comprobar, en la clorofila a la absorción en el rango de los verdes es escasa, reflejando este color, siendo las plantas (normalmente) de color verde.
Si observamos detenidamente el gráfico, veremos que hay "picos" a determinadas longitudes de ondas, picos de máxima absorción y otros rangos de longitudes de onda donde la absorción es mínima (e incluso nula):
Tabla 2: Picos de absorción en diferentes pigmentos en nanómetros (elaboración propia)
Por lo tanto, a la hora de optar por la iluminación de las plantas, en primer lugar, habrá que seleccionar aquellas fuentes de luz (por no hablar sólo de los tubos fluorescentes) que tengan picos de emisión lo más aproximado posible a estos espectros o a los picos de absorción de los pigmentos (principalmente clorofila a, que supone aproximadamente el 75% de los pigmentos en las plantas "verdes" y el resto son considerados accesorios).
Otro aspecto a tener en cuenta es lo que produce en nuestras plantas las distintas longitudes de onda (una materia que sigue en estudio actualmente). Como dato principal señalar que la luz en sus longitudes de onda de 640nm a 740nm (color rojo) facilita el crecimiento de las plantas (importante para el crecimiento radicular) y parece ser que es la banda donde la fotosíntesis es más eficiente. Recordemos que en el primer artículo de esta serie se citaron que existían dos fotosistemas donde se alojan los receptores con los pigmentos; pues bien, el fotosistema I capta longitudes de onda de 700nm (denominado P700) y el fotosistema II de 680nm (P680).
Longitudes de onda del orden de 420nm-480nm (azules) proporcionan un crecimiento equilibrado de hojas y tallo y es responsable del fototropismo (crecimiento y movimiento de las plantas en respuesta a la luz), además de influir en la apertura de los estomas (para la captación del CO2, entre otras cosas); este último punto será tratado en el siguiente artículo de la serie.
De aquí se extrae una conclusión importante: nuestras fuentes de luz deberán proporcionar espectros de emisión equilibrados, con lo que conseguiremos una plantación con un correcto y saludable crecimiento.
Ahora vamos a ver una comparación de los espectros de emisión de varios tubos con el espectro de absorción de la clorofila a; tras la realización de unos sencillos cálculos, se ha comprobado (de forma aproximada) que entre los tubos analizados hay algunas diferencias significativas:
Tabla 3: coincidencia de los espectros de emisión de varios tubos con el espectro de absorción de la clorofila a (elaboración propia)
En la primera columna se muestra el porcentaje del total de su espectro de emisión (relativizado a su máximo) que se corresponde con el espectro de absorción de la clorofila a, y en la segunda columna el porcentaje del espectro de absorción de la clorofila a que es cubierto por el espectro de emisión del tubo.
A continuación se muestran datos de algunos de ellos de forma gráfica:
Gráfico 2: comparación del espectro de absorción de la clorofila a con el espectro de emisión de varios tubos
fluorescentes (elaboración propia, basado en espectros de emisión de las respectivas marcas) *.
* Los datos son obtenidos por aproximación a los gráficos de espectro de emisión correspondientes. Aqua-Glo y Flora-Glo son los que mayor error pueden presentar, por la forma en que el fabricante aporta los datos.
En estos gráficos se muestra la comparación del espectro de emisión de algunos de los tubos analizados anteriormente, con el espectro de absorción de la clorofila a; en el eje vertical se expresa el porcentaje de emisión por cada longitud de onda (de 5 en 5, en el eje horizontal). En color sólido verde aparece el espectro que es aprovechado por las plantas (suponiendo sólo clorofila a), en barras naranjas lo que no es aprovechado y en barras grises el porcentaje que no le aporta el tubo a la clorofila a.
Podemos asegurar, sin temor a equivocarnos, que los tubos concebidos para los acuarios se asemejan en mayor grado al espectro de absorción de las plantas y esto es muy interesante, porque en algunos casos se aproximan al especto de absorción en casi todas las longitudes de onda (otra vez equilibrio).
Repetimos que aquí solo se está estudiando la calidad de la luz que emiten los tubos, tomando como referencia aquellas longitudes de onda que las plantas de nuestros acuarios necesitan para que lleven a cabo la fotosíntesis, más concretamente comparado con el espectro de absorción de la clorofila a; en ningún caso se ha considerado la cantidad que aportan o que pueden recibir las plantas.
Un comentario sobre Gro-Lux: existen en el mercado dos tubos comercializándose bajo la misma denominación (Gro-Lux) y que tienen espectros distintos: Gro-Lux original y Gro-Lux Wide Espectrum (WS). Cuando se busca el espectro de emisión, no se suele señalar de cual se trata.
Cantidad: watios, lúmenes, PAR
Ya hemos visto el tema de la calidad y ahora toca cantidad. Para expresarla se pueden utilizar varios términos: watios (lo más común), lúmenes (algo menos conocido) y PAR (ese gran desconocido).
Aunque los pigmentos (clorofilas y carotenos, entre otros) absorben unas determinadas longitudes de ondas, cada una de las especies de plantas de nuestro acuario requieren una cantidad (más bien un rango) de "luz".
Llegados a este punto, resulta interesante ver los límites de las necesidades fotosintéticas de las plantas, de forma teórica. Para ello utilizaremos dos nuevos parámetros:
- Punto de compensación por luz: que es la intensidad luminosa en la que la fotosíntesis neta es 0 y depende de cada especie (incluso variedad) de planta; a partir de este valor empieza la fotosíntesis.
- Punto de saturación por luz: tratándose de la intensidad luminosa a partir del cual, por más que aumentemos la iluminación, no aumentará la fotosíntesis (incluso puede caer ligeramente); todo lo que se aporte de más no es utilizado eficientemente por las plantas; también depende de la especie.
Gráfico 3: Representación teórica de los puntos de compensación y saturación de la fotosíntesis según la intensidad luminosa (elaboración propia).
Veamos cómo podemos expresar la "cantidad" de iluminación:
1) Watios: lo que casi siempre se utiliza es la relación watios por litro; su cálculo es sencillo, sumamos los watios de todas nuestras fuentes de luz y lo dividimos por los litros reales de nuestro acuario. A continuación aparece una tabla con la relación de w/l y las "necesidades" de las plantas.
Tabla 4: necesidades de iluminación de las plantas en w/l (elaboración propia, basada en datos existentes).
Pero ya sabemos que los espectros de emisión de una fuente de luz no son los mismos, por lo que un tubo fluorescente de 36w puede que esté emitiendo un espectro que no sea el adecuado para nuestras plantas. Por lo tanto no es una buena forma de medir sus necesidades. Además, conocemos los watios teóricos y no los de emisión, es decir, no sabemos la eficiencia energética de las fuentes de luz utilizadas.
2) Lumen: una forma usual de comparar dos tubos fluorescentes de los mismos watios es utilizando este otro dato que los fabricantes suelen aportar.
En la tabla se muestra su relación con las necesidades de las plantas.
Tabla 5: necesidades de iluminación de las plantas en lm/l (elaboración propia, basada en datos existentes).
También se trata de una relación, en este caso lúmenes por litro, y su cálculo es igual de sencillo: sumamos los lúmenes que aporta la iluminación y lo dividimos por los litros reales de nuestro acuario. Aquí surge un nuevo problema: los lúmenes están medidos dentro de la sensibilidad espectral del ojo humano y no de las necesidades de las plantas. En el siguiente gráfico veremos de qué estamos hablando:
Gráfico 4: comparación de la curva de respuesta de una planta tipo y del ojo humano (elaboración propia, basado en datos existentes).
Es decir, que de un tubo con 36w y 2.500lm, no sabemos realmente cuantos pueden ser utilizados por las plantas, porque esos 2.500lm se corresponde con el espectro que podemos ver (lo que aprecia el ojo humano) y que se aleja de los picos máximos de eficacia fotosintética de una planta tipo (como se puede comprobar en el gráfico 4). Por lo tanto, tampoco es muy buena aproximación marcarnos como objetivo el conseguir X lúmenes para unas determinadas plantas y así favorecer su fotosíntesis.
3) PAR: otro término para referirnos a la cantidad de luz que reciben (o necesitan) nuestras plantas es el PAR o RFD (Photosynthetic Available Radiation o Radiación Fotosintética Disponible), cuyas unidades son w/m2. Este valor mide la radiación emitida pero sin que aparezca como intersección con la sensibilidad espectral del ojo humano, sino en todo su espectro de emisión (no como pasa con el lumen).
Otras definiciones complementarias, para entender este concepto, son:
- PUR (Photosynthetic Usable Radiation o Radiación Fotosintética Utilizable): de todo el PAR se obtienen los que se pueden utilizar en la fotosíntesis; sus unidades también son w/m2. Se puede decir que es la parte del PAR que pueden percibir las plantas, como intersección con una curva teórica de respuesta de la planta.
- PPF (Photosynthetic Photon Flux o Flujo de Fotones Fotosintéticos): es la cantidad total de fotones emitidos por segundo en el espectro visible y se mide en micromol de fotones/segundo (µmol/s). Refleja el contenido energético de los fotones, pero para la fotosíntesis es indiferente, en principio, ya que deben estar compensados en todo el espectro.
- PYF (Photosynthetic Yield Flux o Flujo en Campo Fotosintético) es similar al PUR pero para densidad de flujo de fotones (µmol/s); es la intersección del PPF con una curva de respuesta fotosintética.
- PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density o Densidad de Flujo de Fotones Fotosintéticos): la cantidad de fotones por segundo entre 400nm y 700nm que caen sobre una determinada superficie y es comparable a la idea de un lux (lm/m2). Es la única cantidad adecuada que se debería utilizar para expresar la intensidad de luz para el proceso fotosintético. Se mide con un sensor quantum y se expresa en µmol/m2/s.
Resumiendo:
PAR = contenido energético por segundo de luz entre 400nm y 700nm por unidad de área.
PUR = contenido energético realmente aprovechables por las plantas.
PPF = número total de fotones emitidos por segundo entre 400nm y 700nm (sería equivalente al lumen).
PYF = número total de fotones emitidos por segundo entre 400nm y 700nm que pueden utilizar las plantas para la fotosíntesis.
PPFD = número de fotones por segundo entre 400 y 700 nm por unidad de área.
En muchos artículos revisados hay (según mi criterio) algunas imprecisiones con respecto al termino PAR y PPF, ya que cuando se hace referencia a PAR se dan los datos en µmol/s (incluso µmol/m2/s), pero pocas veces en w/m2. Lo mismo sucede con PUR y PYF. Considero que el término PPF (e incluso el PYF) es más correcto y preciso y no utilizamos el watio como referencia, cosa que puede llevarnos a confusiones.
Otro dato a tener en cuenta es que tanto PUR como PYF utilizan las longitudes de onda desde 400nm a 700nm y hay autores que señalan que la fotosíntesis también se ve influenciada por valores fuera de este rango, más concretamente desde los 380nm a los 720-740-780nm (llamado esta última franja >700nm la del rojo lejano); aquí se ha utilizado lo aconsejado por la definición, de 400nm a 700nm.
Por lo tanto, una fuente de luz eficaz para el crecimiento de nuestras plantas deberá transformar la máxima energía eléctrica consumida en PPF o PYF. Parece que éstas son las medidas más fiable ¿no?, aunque las más desconocidas y menos aplicadas y con muchos partidarios y detractores.
A partir de aquí nos centraremos en PPF, ya que aquí el PYF se obtiene por la intersección de la curva de PPF con la de una planta teórica; existiendo tanta variabilidad, parece interesente tener conocimiento de esta variable pero no trabajar a partir de aquí con ella y considerarla de forma genérica como un 70% aproximado del PPF.
A continuación se reflejan los datos de los tubos analizados en apartados anteriores:
Tabla 6: relación de varios tubos, watios, lúmenes, PPF, PYF y relación de rojos y azules, calculados utilizando las fórmulas aportadas por Ivo Busko (elaboración propia).
Gráfico 5: representación gráfica de los datos de la Tabla 5, ordenados de mayor a menor según PPF (elaboración propia).
Para calcular los PPFD que estamos aportando con la iluminación a las plantas del acuario basta con dividir la suma de PPF de todos los tubos por la superficie en metros cuadrados del acuario.
No todo podía ser tan "fácil"; ¿a qué problema nos enfrentamos? Que en los tubos y otras fuentes de luz que se utilizan en los acuarios no suele venir especificado el PPF y no es muy utilizado entre los aficionados y aficionadas a la acuariofilia.
Y si tuviéramos pocos problemas, hay que añadir la falta de información sobre las necesidades en PPDF de las plantas de nuestros acuarios. Hay algunas aproximaciones, pero se basan en otra unidad de medida, el lux; con esto lo que estamos haciendo es retroceder en vez de avanzar. Cito como referencia algunos datos (Anexo II) modificados de otros artículos publicados, pero hasta que no se hagan estudios reales, midiendo en PPDF las necesidades de las plantas de acuario, es la única aproximación disponible.
Con respecto a las relaciones rojos/azules y los puntos de saturación, cuando se analizan por separado radiaciones en la banda de los azules y de los rojos, se ha comprobado (según los estudios de Alexander A. Tikhomirov) que la saturación de los rojos se produce a menor intensidad luminosa que la de los azules, por lo que todo parece indicar que las relaciones ideales pueden ser algo menores a 1. Este dato hay que tomarlo con cautela, ya que en los citados estudios se trabaja con plantas terrestres y su finalidad es la producción de frutos y/o semillas.
Todos los datos referentes a los tubos estudiados se muestran en el Anexo III.
Otras cuestiones importantes
Aquí veremos a grosso modo otros puntos de interés de la iluminación y la fotosíntesis.
Dimensiones del acuario
Ya sabemos cómo medir las necesidades de iluminación de nuestro acuario según los litros que tengamos, pero no es lo mismo 250l en un acuario de 90cm de largo por 50 de ancho por 37 de alto (como columna de agua) que otro de los mismos litros y 90 por 37 por 50. ¿Por qué no es igual?
El agua posee un coeficiente de absorción del espectro de emisión de nuestras fuentes de luz; es decir, que a mayor profundidad, menor es la cantidad (y calidad) de la luz que llega. Al hablar de "agua" nos vamos a referir al agua y todo lo que en ella está disuelto (microorganismos, materia orgánica, …).
Considerando un acuario normal, con agua no muy turbia, pero tampoco cristalina, se pueden dar los siguientes datos de pérdidas en la columna de agua (en cantidad):
Gráfico 6: pérdidas en la iluminación del acuario según la profundidad de la columna de agua (adaptado de Néstor Damián Groel).
Para el cálculo de estos datos se presupone las pérdidas que hay por el aire que se encuentra entre las fuentes de luz y la superficie de agua es nula (se trata de una cantidad despreciable para las alturas que estamos considerando).
Si nos fijamos en el gráfico, a partir de los 50cm ya hemos superado el 25% de pérdidas, de ahí que se recomiende la utilización de lámparas HQI, permitiendo que llegue mayor cantidad de luz al fondo (al sustrato).
Ahora no sabemos la "calidad" de la luz que llega al fondo del acuario y en toda la columna de agua. En este punto señalar que el agua absorbe principalmente las longitudes de onda correspondientes a los colores rojizos, penetrando más en la columna de agua los colores azulados, pero las pérdidas son importantes cuando hablamos de metros de profundidad.
Reflectores
Dependiendo del ángulo con que penetre la luz en nuestro acuario, ésta puede llegar al fondo del mismo o perderse.
Se puede resumir diciendo que cualquier ángulo superior a 60º-80º en la penetración de la luz (a ambos lados de la fuente de luz), podemos considerarla pérdida (considerando la luz centrada en el acuario, con una anchura de 50cm y una altura de la fuente de 5-10cm).
Si pensamos en un tubo fluorescente sin nada que lo recubra (sin tapa ni nada que se le parezca) sólo aprovechará 120º a 160º del total de 360º en los que está emitiendo, esto es, 33% al 44% del total emitido. Simplificando, que de los 30w (recurriremos al eterno watio para entenderlo mejor) de un tubo, tan solo 10-13w penetran en el acuario.
Todo esto dependerá del ancho del acuario y de la altura sobre la columna de agua a la que estén colocadas las fuentes de luz, estos datos son solo un ejemplo tomando como referencia los antes citados.
Pero esta situación es hipotética, ya que todos y todas tenemos tapa sobre los sistemas de iluminación. Pero podemos incrementar el porcentaje que penetra en la columna de agua utilizando reflectores. Dependiendo del tipo de reflector y si éste tiene un ángulo correcto, estas pérdidas pueden disminuir al 30% aproximadamente utilizando papel de aluminio o láminas aluminizadas. Este porcentaje se reduce a menos del 10% si utilizamos reflectores especializados.
Estos términos se analizan con detenimiento en otros artículos citados en "Bibliografía", pero en este apartado sólo se pretende sacar algunas conclusiones claras.
El tiempo es oro
El tiempo que tenemos encendidos nuestras pantallas también es importante para la salud de las plantas. Indicar que hay plantas de "día corto" y plantas de "día largo" (este término se suele asociar a floración). En las primeras el fotoperiodo (horas de luz) es de 10 a 12 horas y en las segundas de 12 a 14 horas.
El periodo en el que la fotosíntesis es máxima es transcurridas 2-3 horas desde el encendido de las luces y decae a partir de las 10-12 horas, dependiendo de la especie que estemos tratando.
Gráfico 7: curva teórica de actividad fotosintética según las horas de iluminación (adaptado de Donald R. Geiger)
Dicho de otra forma, otro dato que desconocemos en el caso de las plantas del acuario (y en muchas de la agronomía) es la cantidad de iluminación que necesitan al día. Una forma de calcularla, dependiendo de la iluminación, es sabiendo el PPFD por día. Se calcula multiplicando el PPFD por 3.600 (segundos/hora) y por el número de horas que permanecen encendidas.
No vamos a entrar en más consideraciones y cada cual puede adecuar el fotoperiodo a su propio acuario, tomando siempre como referencia las 12 horas y ajustándolas según las plantas que tengamos (y los peces) y como veamos que se desarrollan. Pero hay que recordar que siempre se llega a un punto en el que, no por tener más horas encendidas nuestras pantallas, vamos a conseguir mejorar el estado de nuestras plantas.
Para gustos…
Colores. No vamos a dejar de hablar del color que dan estas fuentes de luz a nuestro acuario y nuestras plantas y peces. Para ello están los términos CRI y ºK, que ya hemos definido. Simplificando, mientras mayor sea el CRI de una fuente de luz, mejor será la reproducción del color real (comparado con la luz del sol). Si utilizamos, por ejemplo, tubos con un CRI 9 los colores serán "más reales" que con uno con solo 8 de CRI.
Los ºK dan tonalidades distintas, como aparece en el dibujo junto a la definición. Temperaturas de color próximas a 3.000ºK darán una luz amarillenta y con unos 6.500ºK será blanca (a blanca azulada). Combinaciones de varios tubos pueden dar efectos visuales muy estéticos en nuestros acuarios. Como orientación recordad que la luz solar emite (en las horas centrales del día) una temperatura de color que ronda los 5.000ºK (blanca a blanca amarillenta) o 6.000ºK según el punto de la tierra en que nos encontremos.
LED: el futuro de la iluminación del acuario
Hemos hablado mucho de los tubos fluorescentes, ya que la mayoría de los acuarios es la iluminación que tienen, pero actualmente se empieza a citar con mucha frecuencia la iluminación con LED. Aquí no nos extenderemos, haciendo simplemente algunas observaciones sobre el tema.
Qué es un LED
Un led es un diodo emisor de luz (en inglés Light Emitting Diode). Consiste en un encapsulado de resina epóxica que contiene en el interior un microchip y un gas; dependiendo del gas que contenga así será el color (el rango de longitudes de onda) que emitan. En los led de color este rango de emisiones es muy corto, pudiendo llegar a menos del 20% del espectro visible y con unos picos elevados en un 5%.
Calidad
Calidad: habrá que encontrar combinaciones de led que emitan longitudes de onda en todo el espectro, para conseguir que las plantas crezcan y que podamos ver el acuario perfectamente. Con respecto al crecimiento de las plantas habrá que aportarles emisiones en los rojos y los azules, pero hay que recordar que los led blancos son combinaciones de rojo-verde-azul y deberemos conocer su espectro de emisión; sin son rojos o azules emitirán en longitudes de onda de ese color y habrá que mantener una proporción adecuada.
Gráfico 7: espectros
de emisión de distintos led comparados con el espectro de absorción de la clorofila a (elaboración propia).
Cantidad
Cantidad: como hemos visto que el dato más interesante es el PPF, por lo tanto habrá que conocer datos técnicos que nos ayuden a saber que cantidad de flujo de fotones emite cada uno de los led que utilicemos en las combinaciones, pudiendo determinar el número necesario de cada color. Como muestra señalar que los cálculos realizados para un led blanco aportan entre 10 y 15 veces más PPF por watio que un tubo fluorescente medio, aunque los de última generación pueden superar este ratio. En luz azul y en el rojo es más de 30 veces.
Por su durabilidad (más de 50.000 horas según fabricantes) bajo consumo y su posibilidad de combinación para alcanzar espectros adecuados para las plantas (y para el ojo humano) en pocas décadas (¿años?) nuestros acuarios serán iluminados con led.
Conclusiones sobre la iluminación
Ya sabemos algo más sobre nuestras plantas y la iluminación. Como resumen podemos concretar los siguientes puntos:
· No todos los tipos de luz son igual de válidos para que se lleve a cabo la fotosíntesis.
· Las diferentes fuentes de luz, normalmente utilizadas en los acuarios, tienen distintos tipos de espectros de emisión.
· Hay varias formas de medir la iluminación que tenemos en el acuario y las necesidades de las plantas.
· La utilización de PPF para referirnos a "cuánto" emiten las fuentes de luz y las necesidades de las plantas, parece la forma más lógica de medición.
· Hay que asegurarse de las necesidades de nuestras plantas para poder elegir las fuentes de luz que le aporten cantidad y calidad de iluminación.
· La utilización de distintas combinaciones de tubos en acuarios plantados es necesaria, no existiendo tubos buenos o malos, como norma general.
· Las nuevas tecnologías de la iluminación (LED) serán en poco tiempo las fuentes de luz de los acuarios.
Bibliografía
Al igual que en el artículo anterior, me remito al último de esta serie. Aquí sólo pondré las principales y sin llevar el criterio con que se citan las fuentes de las que se obtiene información.
Webs consultadas:
- Página oficial de Philips Iluminación.
- International Lighting in Controlled Environments Workshop-NASA (varios artículos).
- Artículo de Ivo Busko: "A Comparison Between Light Sources Used in Planted Aquaria" en aquabotanic.com.
- Artículo de Néstor Damián Groel: "Iluminación del acuario plantado".
- Cannabiscafe.com
- Drpez.com
- Otras muchas sólo como lectura: tesis doctorales, artículos de revistas forestales y agronómicas.
Anexo I.- Principales unidades y equivalencias
1 watio (w) = 1 Julio / segundo (J/s)
1 w = 683 lúmenes (lm) (valor máximo)
1 (lm) = 1 candela (cd)/ estereorradián (sr)
1 (cd) = 12,4 lm
1 lux = 1 lm / metro cuadrado (lm/m2)
µmol/s = w * (8,36*10-3) * longitud de onda (l)
Anexo II.- Valores de referencia para plantas de acuario
Como referencia mostramos las siguientes tablas, basadas en un artículo de Néstor Damián Groel, en la que se muestran las necesidades de las plantas de acuario con respecto a su PPFD (µmol/m2/s):
Tabla II.1: necesidades de iluminación de las plantas en PPDF (publicada en el artículo de Néstor Damián Groel).
Tabla II.2: necesidades de iluminación en PPFD de determinadas especies de plantas de acuario (adaptada de Néstor Damián Groel).
Para la adaptación de esta última tabla se ha calculado aproximadamente una media, tendiendo al máximo siempre, de las necesidades marcadas para una determinada especie en el citado artículo y se ha aumentado en un 25%. Este aumento no ha sido aleatorio, sino que se ha considerado una pérdida en la columna de agua de un 15%, como una media aproximada para un acuario de 50cm de columna de agua, considerando la mitad de esta altura; el otro 10% se obtiene de las pérdidas por el uso de reflectores no especializados.
Hay que recordar que sólo se trata de una aproximación a las necesidades de las plantas, ya que no hay cálculos en PPFD obtenidos como tal y los que aquí se reflejan se extraen de una tabla con las modificaciones ya citadas.
Anexo III.- Datos de los tubos en estudio
Hemos estado viendo las diferencias entre catorce tubos fluorescentes distintos, de los más utilizados y/o recomendados para los acuarios plantados. Aquí veremos un resumen de todos los datos estudiados:
Tabla III.1: principales datos de los tubos analizados (elaboración propia).
* Se ha calculado su valor, pero al no tener ninguna medida de dimensión, se expresa en w; para calcular el verdadero PAR habrá que dividir por la superficie del acuario en m2
Para que un acuario plantado funcione bien y sea estético (se vea bien y con colores reales) la mezcla de distintos tubos se hace inevitable, consiguiéndolo siguiente:
· Por su espectro; este punto es muy importante, ya que independientemente de las necesidades de las plantas en cantidad, en calidad pueden llegar a ser muy similares, dentro de la gran variabilidad de sus pigmentos ya comentada.
· Por su PPF; dependerá de las necesidades de las plantas y a igualdad (o semejanza) en su espectro de emisión, se optará por el que mayor relación PPF/w tenga, reduciendo así el consumo eléctrico.
· Por su relación rojos/azules; en caso de tener que colocar varios tubos, lo ideal es combinarlos para conseguir proporciones cercanas a 1; si se trata de un único tubo habrá que considerarlo como un factor más, sin llegar a ser determinante este valor.
· Por su CRI y temperatura de color; a gusto de cada cual, aunque también combinaciones de varios realzarán los colores de nuestras plantas y peces.
· Combinaciones; se mostrarán posibles combinaciones de 2 tubos buscando el equilibrio de rojos/azules ya comentados, en forma de gráfico tras los comentarios de cada tubo. Combinaciones de más tubos complicaría los resultados, pero siempre habrá que buscar calidad, cantidad, relación rojos/azules próximas a 1 y un colorido que nos guste.
Tabla III.2: combinaciones de los tubos estudiados (elaboración propia).
En verde aquellas combinaciones que presenta una relación rojos/azules es superior a 0,85 y menor o igual a 1,15; en azul de 0,75 a 0,85 y de 1,15 a 1,25; en amarillo desde 0,65 a 0,75 y de 1,25 a 1,35; en rojizo el resto.
Texto y Gráficos: Francisco Sánchez Ajenjo (Luckyluke)
Dr. Pez © Jesús Salas y Carlos Garrido, 1997-2007. España
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