Autor Jose Manuel Fariñas
Introducción
En este artículo pretendo dar unas nociones básicas sobre la iluminación del acuario plantado, tanto desde el punto de vista estético para el ojo humano como desde el punto de vista de las necesidades de las plantas. No existe una regla general para la iluminación de los acuarios, ya que cada acuario es un mundo, y hay muchas variables que influyen en la iluminación adecuada, como volumen del acuario, altura de la columna de agua, dureza del agua, cobertura del acuario, tipo de plantas,.... Además, la enorme cantidad de tipos de iluminación de la que disponemos en el mercado (HQI, PL’L, T5, T8,...) hace que las posibilidades para iluminar un mismo acuario sean muy amplias. Intento romper que muchos mitos que se utilizan desde siempre en la iluminación del acuario, como el tono de la luz, el color verdadero de los elementos que hay dentro del acuario, y reglas simples como 0.5 w/l independientemente del acuario que se trate, como parámetros como CRI, temperatura de color, Lux, son parámetros inadecuados para describir la radiación que recibe un vegetal. Intentaré explicar desde el punto de vista de la física todos los procesos que se dan dentro del acuario para basándonos en ellos elegir la iluminación mas eficiente. Comenzaré dando unas definiciones de algunos parámetros que nos van a ser de gran ayuda a lo largo de este trabajo, para después, tanto desde el punto de vista del ojo humano, como desde el de los vegetales, buscar la mejor iluminación del acuario.
Definiciones
Definimos fuente luminosa como aquella que emite radiaciones electromágneticas dentro del espectro del ojo humano. Índice de reproducción del color (CRI): También conocido como IRC (Índice de reproducción cromática). Es un parámetro que nos indica que tanto por ciento se aleja la reproducción de ocho colores específicos, de la reproducción que tendrían los mismo a la visión del ojo humano a la luz solar. Su valor mínimo es 0 y su valor máximo es 100. Valores de CRI mayores de 90 dan una percepción de colores al ojo humano muy cercanos al natural, por lo que es un valor que debemos tener en cuenta a la hora de elegir la iluminación desde un punto de vista estético.
Índice de color correlacionado: El índice de color correlacionado es un valor que me indica a qué temperatura debería calentarse un cuerpo opaco para observar con nuestros ojos que emite una luz similar a la observada en la fuente luminosa artificial. Se mide en grados Kelvin.
Los valores mas típicos van desde los 3000ºK de las lámparas incandescentes a los 12000ºK de cierto tipo de lámparas de descargas. Al igual que el CRI es un parámetro que no nos da información de la calidad de la iluminación, ni de cómo está compuesta esta, nos da una idea de la tonalidad de la luz, y de las longitudes de onda predominantes. Así por ejemplo valores por debajo de 5000ºK nos dará una iluminación con predominio en rojos, una luz cálida, y valores por encima de 5000ºK nos da una luz fría, con tonos azules. Pero es un parámetro, al igual que el CRI, a tener en cuanta desde el punto de vista estético, no nos informa de la calidad de la luz.
Lumens, lux.
Con los dos parámetros anteriores hemos definido la “calidad” de la luz, ahora vamos a definir unos parámetros que nos dan una idea de la ”cantidad” de luz emitida por una fuente luminosa. El lumen mide la “cantidad” de radiación que emite la fuente por segundo, es decir, cuánta energía lumínica es emitida por una fuente luminosa determinada en un segundo, mientras que el lux mide cuánta de esa energía llega a una superficie dada en el mismo tiempo. La principal diferencia entre el lumen y el lux, es que en la medida de lux influyen parámetros como el reflector que tenga la luminaria, la distancia de las lámparas al objeto iluminado, el medio que hay entre lámparas y objeto iluminado (aire, agua,...), ya que mide la cantidad de energía que llega al objeto iluminado, mientras que el lumen mide cuanta energía sale de la lámpara. La forma que recibe la iluminación el ojo humano nada tiene que ver como la recibe un vegetal, vamos a estudiar cada caso. ¿Cómo percibe la radiación emitida por una fuente luminosa el ojo humano? Como he dicho antes, definimos fuente luminosa como aquella que emite radiaciones electromagnéticas dentro del espectro del ojo humano. La pequeña porción del espectro electromagnético que percibe el ojo humano es llamada "luz visible" y está compuesta por radiaciones de poca energía, con longitudes de onda que van de 400 a 700 nm (nm = nanómetro = 10-7 cm). La luz de menor longitud de onda (400 nm) es de color violeta; le sigue la de color azul; después tenemos la luz verde, seguida de la luz amarilla y la anaranjada y, por último, a 700 nm, la luz roja con la que termina el espectro visible.
Antes del violeta, es decir a longitudes de onda menores de 40
 0 nm, existen radiaciones de alta energía que el ojo humano no puede percibir, llamadas ultravioleta. Otras radiaciones de alta energía, y por lo tanto peligrosas para la vida, son los llamados rayos X y las radiaciones gamma. Por su parte, a longitudes de onda mayores que la de la luz roja (700 nm) existen radiaciones de baja energía, llamadas infrarrojo, microondas y ondas de radio. |
En el siguiente cuadro se muestra todo el espectro electromagnético, así como alguna de sus aplicaciones.
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El experimento de Newton, muestra que al hacer pasar un rayo de luz blanca a través de un prisma, ésta se descompone en colores que van desde el rojo al violeta, pasando por el naranja, amarillo, verde, azul y añil. Puede afirmarse que la luz blanca no existe como tal en la Naturaleza, sino que es la suma de todo el conjunto de radiaciones visibles que, al integrarse en nuestro ojo, nos producen la sensación de blanco.
Si aislamos uno solo, de entre los colores que atraviesan un prisma, y que, a su vez, se le hace pasar por otro prisma más para ver en qué se descompone, se comprobará que el color resultante es el mismo que se había introducido. Se habrá aislado, una radiación monocromática pura.
Estas radiaciones monocromáticas son ondas de tipo electromagnético, que se caracterizan, al igual que las ondas hertzianas, por su longitud de onda y una frecuencia determinada.
El experimento de Newton demuestra que la luz blanca no existe, sino que es una percepción subjetiva de nuestro cerebro debida a nuestro sistema de visión.
La percepción de los colores es el resultado de cómo nuestro cerebro interpreta las distintas frecuencias que componen el haz de luz original que fueron recibidas por el ojo. La luz blanca, es la suma de una cantidad inmensa de componentes monocromáticos distintos y, de acuerdo a cuáles sean las cantidades relativas de cada una de ella, la luz observada tendrá tonalidades distintas. A cada una de estas componentes monocromáticas le corresponde una frecuencia y, justamente, la manera más exacta de describir la radiación emitida por una fuente luminosa, es informando qué cantidad de luz de cada una de estas frecuencias son emitidas por la misma.
Si aislamos uno solo, de entre los colores que atraviesan un prisma, y que, a su vez, se le hace pasar por otro prisma más para ver en qué se descompone, se comprobará que el color resultante es el mismo que se había introducido. Se habrá aislado, una radiación monocromática pura.
Estas radiaciones monocromáticas son ondas de tipo electromagnético, que se caracterizan, al igual que las ondas hertzianas, por su longitud de onda y una frecuencia determinada.
El experimento de Newton demuestra que la luz blanca no existe, sino que es una percepción subjetiva de nuestro cerebro debida a nuestro sistema de visión.
La percepción de los colores es el resultado de cómo nuestro cerebro interpreta las distintas frecuencias que componen el haz de luz original que fueron recibidas por el ojo. La luz blanca, es la suma de una cantidad inmensa de componentes monocromáticos distintos y, de acuerdo a cuáles sean las cantidades relativas de cada una de ella, la luz observada tendrá tonalidades distintas. A cada una de estas componentes monocromáticas le corresponde una frecuencia y, justamente, la manera más exacta de describir la radiación emitida por una fuente luminosa, es informando qué cantidad de luz de cada una de estas frecuencias son emitidas por la misma.
Esto se representa en un gráfico donde se expresa la cantidad de radiación en función de la longitud de onda, la curva resultante se denomina curva espectral.
Pero el ojo humano no percibe todos los colores por igual, si trazamos un gráfico que represente la cantidad de luz que nuestro ojo percibe para cada longitud de onda obtenemos una curva denominada curva fotópica, que representa como de bien percibe los colores el ojo humano.
Podemos observar que el ojo humano es mas sensible a los verdes y amarillos (555 nm), y poco sensibles a rojos y azules.
¿Cómo percibe la radiación emitida por una fuente luminosa un vegetal?
De la misma manera que el ojo humano tiene distinta sensibilidad a distintas frecuencias de la radiación luminosa, las plantas también tienen distinta sensibilidad a dichas frecuencias.
Las plantas utilizan la energía lumínica para poder sintetizar sus alimentos a partir de sustancias inorgánicas elementales a través de un proceso denominado fotosíntesis.
Vamos a estudiar un poco la fotosíntesis.
Los organismos que en el curso de la evolución aprendieron a usar la energía solar y a transformarla en energía química son los llamados autótrofos, que están representados por bacterias y organismos del Reino Vegetal
Los organismos fotosintéticos capturan la energía de la luz y, en una serie de reacciones muy compleja, la utilizan para fabricar los glúcidos, y liberar el oxígeno, a partir del dióxido de carbono y del agua
Los fotosintetizadores principales son las plantas y las algas microscópicas marinas. Alrededor de 100,000 millones de toneladas de carbono al año son fijadas en compuestos orgánicos por los organismos fotosintéticos.
La ecuación global de la fotosíntesis puede escribirse como:
Dióxido de carbono + Agua + Energía de la luz Glucosa + Oxígeno
La fotosíntesis es en esencia un proceso de óxido-reducción, en el que el carbono del dióxido de carbono (CO2) se reduce a carbono orgánico
Aunque en algunos microorganismos fotosintéticos el proceso es algo diferente, la fotosíntesis en las plantas consiste básicamente en la producción de una sustancia orgánica (un glúcido sencillo) a partir de moléculas inorgánicas (el dióxido de carbono como sustrato a reducir, y el agua como dador de electrones que se oxida), mediante el aprovechamiento de la energía lumínica (que queda almacenada como energía química dentro de la molécula sintetizada) y con desprendimiento de oxígeno.
El proceso global puede expresarse mediante la siguiente reacción:
Para que la energía de la luz pueda ser usada por los seres vivos, primero ha de ser absorbida. Una sustancia que absorbe la luz se denomina pigmento.
Algunos pigmentos absorben la luz en todas las longitudes de onda y por lo tanto tienen un color negro. Otros sólo absorben ciertas longitudes de onda y reflejan o transmiten las longitudes de onda que no absorben.
Por ejemplo, la clorofila, el pigmento que hace que las hojas sean verdes, absorbe la luz en el espectro violeta y azul y también en el rojo. Puesto que transmite y refleja la luz verde, su aspecto es verde.
De la misma manera que el ojo humano tiene distinta sensibilidad a distintas frecuencias de la radiación luminosa, las plantas también tienen distinta sensibilidad a dichas frecuencias.
Las plantas utilizan la energía lumínica para poder sintetizar sus alimentos a partir de sustancias inorgánicas elementales a través de un proceso denominado fotosíntesis.
Vamos a estudiar un poco la fotosíntesis.
Los organismos que en el curso de la evolución aprendieron a usar la energía solar y a transformarla en energía química son los llamados autótrofos, que están representados por bacterias y organismos del Reino Vegetal
Los organismos fotosintéticos capturan la energía de la luz y, en una serie de reacciones muy compleja, la utilizan para fabricar los glúcidos, y liberar el oxígeno, a partir del dióxido de carbono y del agua
Los fotosintetizadores principales son las plantas y las algas microscópicas marinas. Alrededor de 100,000 millones de toneladas de carbono al año son fijadas en compuestos orgánicos por los organismos fotosintéticos.
La ecuación global de la fotosíntesis puede escribirse como:
Dióxido de carbono + Agua + Energía de la luz Glucosa + Oxígeno
La fotosíntesis es en esencia un proceso de óxido-reducción, en el que el carbono del dióxido de carbono (CO2) se reduce a carbono orgánico
Aunque en algunos microorganismos fotosintéticos el proceso es algo diferente, la fotosíntesis en las plantas consiste básicamente en la producción de una sustancia orgánica (un glúcido sencillo) a partir de moléculas inorgánicas (el dióxido de carbono como sustrato a reducir, y el agua como dador de electrones que se oxida), mediante el aprovechamiento de la energía lumínica (que queda almacenada como energía química dentro de la molécula sintetizada) y con desprendimiento de oxígeno.
El proceso global puede expresarse mediante la siguiente reacción:
Para que la energía de la luz pueda ser usada por los seres vivos, primero ha de ser absorbida. Una sustancia que absorbe la luz se denomina pigmento.
Algunos pigmentos absorben la luz en todas las longitudes de onda y por lo tanto tienen un color negro. Otros sólo absorben ciertas longitudes de onda y reflejan o transmiten las longitudes de onda que no absorben.
Por ejemplo, la clorofila, el pigmento que hace que las hojas sean verdes, absorbe la luz en el espectro violeta y azul y también en el rojo. Puesto que transmite y refleja la luz verde, su aspecto es verde.
Existen varias clases de clorofila, que varían ligeramente en su estructura molecular.
La clorofila a es el pigmento implicado directamente en la transformación de la energía de la luz en energía química.
La mayor parte de las células fotosintéticas tienen también un segundo tipo de clorofila, que en las plantas y algas verdes es la clorofila b, y cantidades de otro grupo de pigmentos llamados carotenoides
Los carotenoides, hidrocarburos polímeros del isopreno, pueden ser de dos tipos: los carotenos (amarillos) y las xantofilas (naranjas)
Hay también un tercer tipo de pigmento, las ficobilinas, de las que también hay dos tipos principales: la ficocianina (azul) y la ficoeritrina (roja) que se presentan también en algunos organismos fotosintéticos.
En una hoja, estos colores quedan enmascarados por la clorofila, más abundante. Sin embargo, en algunos tejidos, como el tomate maduro, los colores del carotenoide pueden dominar cosa que también pasa en otoño con las hojas de caducifolios cuando dejan de fabricar clorofila.
La clorofila b, los carotenoides y las ficobilinas son capaces de absorber la luz a diferentes longitudes de onda de la clorofila a. Al parecer, pueden hacer pasar la energía a la clorofila a, con lo que se incrementa la cantidad de luz disponible para la fotosíntesis.
La relación entre la fotosíntesis y la presencia de estos pigmentos queda claramente de manifiesto cuando se compara el espectro de acción de la fotosíntesis (eficiencia fotosintética frente a longitud de onda) con los espectros de absorción de las clorofilas. Tal como se observa en la siguiente figura, ambos espectros coinciden en lo referente a las longitudes de onda donde la eficiencia fotosintética es más alta y donde la absorción luminosa de los pigmentos es mayor.
La mayor parte de las células fotosintéticas tienen también un segundo tipo de clorofila, que en las plantas y algas verdes es la clorofila b, y cantidades de otro grupo de pigmentos llamados carotenoides
Los carotenoides, hidrocarburos polímeros del isopreno, pueden ser de dos tipos: los carotenos (amarillos) y las xantofilas (naranjas)
Hay también un tercer tipo de pigmento, las ficobilinas, de las que también hay dos tipos principales: la ficocianina (azul) y la ficoeritrina (roja) que se presentan también en algunos organismos fotosintéticos.
En una hoja, estos colores quedan enmascarados por la clorofila, más abundante. Sin embargo, en algunos tejidos, como el tomate maduro, los colores del carotenoide pueden dominar cosa que también pasa en otoño con las hojas de caducifolios cuando dejan de fabricar clorofila.
La clorofila b, los carotenoides y las ficobilinas son capaces de absorber la luz a diferentes longitudes de onda de la clorofila a. Al parecer, pueden hacer pasar la energía a la clorofila a, con lo que se incrementa la cantidad de luz disponible para la fotosíntesis.
La relación entre la fotosíntesis y la presencia de estos pigmentos queda claramente de manifiesto cuando se compara el espectro de acción de la fotosíntesis (eficiencia fotosintética frente a longitud de onda) con los espectros de absorción de las clorofilas. Tal como se observa en la siguiente figura, ambos espectros coinciden en lo referente a las longitudes de onda donde la eficiencia fotosintética es más alta y donde la absorción luminosa de los pigmentos es mayor.
Cuando un pigmento absorbe luz, los electrones de las moléculas son lanzados a niveles energéticos superiores. En la mayoría de los casos, los electrones vuelven a su estado inicial casi de inmediato, en otros casos, sin embargo, la energía absorbida activa una reacción química. La energía absorbida por el pigmento lanza un electrón de su molécula, que entonces se oxida. Este electrón de alta energía es captado por otra molécula, que, por lo tanto, se reduce. Es lo que se llama fotooxidación.
La posibilidad de que la reacción química se produzca, no sólo depende de la estructura de un determinado pigmento, sino de su asociación con otras moléculas vecinas. La clorofila puede convertir la energía de la luz en energía química, proceso que se inicia con una simple oxidación-reducción, cuando se halla asociada a determinadas proteínas y englobada en una membrana especializada.
Cuando una molécula de clorofila absorbe un fotón, pasa a un estado inestable de mayor energía, denominado estado excitado, en el que un electrón periférico se desplaza hacia una posición más externa. Si este electrón pasa a otra molécula (fotooxidación), la energía se habrá transmitido y la molécula de clorofila permanecerá excitada; para volver a su estado fundamental deberá recibir otro electrón que ocupe el hueco dejado por el primero. Cuando coexisten numerosas moléculas de clorofila agrupadas y ordenadas, la energía absorbida por cualquiera de ellas puede transmitirse por resonancia (transferencia de excitón) a todo el conjunto, sin que haya transferencia de electrones. Ambos tipos de transferencia de energía tienen lugar en el proceso de absorción de luz por los pigmentos fotosintéticos.
Las reacciones de la fotosíntesis tienen lugar en dos etapas. En la primera etapa (las reacciones dependientes de la luz) o fase luminosa, la luz impacta en las moléculas de clorofila a que están empaquetadas en una ordenación especial, en las membranas tilacoidales. Los electrones de la clorofila a son lanzados a niveles energéticos superiores, y las moléculas de clorofila a se oxidan. En una secuencia de reacciones, la energía que llevan estos electrones se usa para formar ATP a partir del ADP y para reducir una molécula llamada NADP+. Las moléculas de agua se escinden en esta etapa para dar electrones que se usan para sustituir los que se marchan de la clorofila a.
En la segunda etapa de la fotosíntesis (las reacciones independientes de la luz) o fase oscura, el ATP y el NADPH, formados durante la primera etapa, se usan para reducir el dióxido de carbono a un glúcido sencillo. Así pues, la energía química, temporalmente almacenada en las moléculas de ATP y NADPH, se transfiere a moléculas diseñadas para el transporte y el almacenaje en las células del alga o en el cuerpo de la planta. Al nivel tiempo, se forma una cadena carbonada con la cual pueden fabricarse otros compuestos necesarios. Esta incorporación de dióxido de carbono en forma de materia orgánica, se denomina fijación del carbono, y se produce en el estroma del cloroplasto.
Dejemos de lado el complicado proceso de la fotosíntesis y volvamos a lo que nos interesa, la iluminación.
Observando la curva fotópica anterior vemos que los rangos principales de absorción de luz por parte de los vegetales son 430-450 nm y 625-680 nm, mientras que el ojo humano tiene el pico máximo en el 530-590 nm. Justamente, las plantasson sensibles a frecuencias en las cuales el ojo humano es poco sensible y son prácticamente ciegas al color que nosotros mejor vemos que es el verde-amarillento, la comprobación tangible de que las plantas no utilizan el verde, es que justamente las vemos de ese color. El ojo humano es sensible a la luz reflejada que proviene de las hojas de las plantas. Si ha sido reflejada en su mayoría, es que no ha sido absorbida, y por lo tanto no aprovechada por la planta en sus procesos internos, como hemos explicado antes en el proceso fotosintetico.
Existe un problema, y es conciliar las fuentes luminosas para que sean aptas para la vida de los vegetales y a su vez lo sean para el ojo humano.
La mayoría de las lámparas se diseñan desde el punto de vista del ojo humano, se toma la curva fotópica y se intenta que la eficiencia sea máxima dentro del rango visible al ojo humano, se intenta evitar que se produzcan emisiones fuera de este rango, ya que supondría un consumo de energía innecesario.
Sin embargo los vegetales necesitan un rango mas amplio de emisión.
Vamos a definir una serie de nuevos parámetros para intentar acerarnos a las necesidades lumínicas de los vegetales.
Rango de actividad fotosintética PAR, que es igual al rango visible determinado para el ojo humano (400-700 nm), pero esta vez no lo modificaremos con la respuesta del mismo o curva fotópica. Al no evaluar la radiación emitida por la fuente luminosa por la eficiencia con la
que el ojo humano la percibe estamos obteniendo el valor de cuánta radiación se emitió en el rango visible. El valor PAR define entonces una medida similar al lumen en cuanto que mide flujo luminoso, pero en lugar de medirlo en unidades de potencia lo hace como cantidad de fotones emitidos en el rango visible.
La posibilidad de que la reacción química se produzca, no sólo depende de la estructura de un determinado pigmento, sino de su asociación con otras moléculas vecinas. La clorofila puede convertir la energía de la luz en energía química, proceso que se inicia con una simple oxidación-reducción, cuando se halla asociada a determinadas proteínas y englobada en una membrana especializada.
Cuando una molécula de clorofila absorbe un fotón, pasa a un estado inestable de mayor energía, denominado estado excitado, en el que un electrón periférico se desplaza hacia una posición más externa. Si este electrón pasa a otra molécula (fotooxidación), la energía se habrá transmitido y la molécula de clorofila permanecerá excitada; para volver a su estado fundamental deberá recibir otro electrón que ocupe el hueco dejado por el primero. Cuando coexisten numerosas moléculas de clorofila agrupadas y ordenadas, la energía absorbida por cualquiera de ellas puede transmitirse por resonancia (transferencia de excitón) a todo el conjunto, sin que haya transferencia de electrones. Ambos tipos de transferencia de energía tienen lugar en el proceso de absorción de luz por los pigmentos fotosintéticos.
Las reacciones de la fotosíntesis tienen lugar en dos etapas. En la primera etapa (las reacciones dependientes de la luz) o fase luminosa, la luz impacta en las moléculas de clorofila a que están empaquetadas en una ordenación especial, en las membranas tilacoidales. Los electrones de la clorofila a son lanzados a niveles energéticos superiores, y las moléculas de clorofila a se oxidan. En una secuencia de reacciones, la energía que llevan estos electrones se usa para formar ATP a partir del ADP y para reducir una molécula llamada NADP+. Las moléculas de agua se escinden en esta etapa para dar electrones que se usan para sustituir los que se marchan de la clorofila a.
En la segunda etapa de la fotosíntesis (las reacciones independientes de la luz) o fase oscura, el ATP y el NADPH, formados durante la primera etapa, se usan para reducir el dióxido de carbono a un glúcido sencillo. Así pues, la energía química, temporalmente almacenada en las moléculas de ATP y NADPH, se transfiere a moléculas diseñadas para el transporte y el almacenaje en las células del alga o en el cuerpo de la planta. Al nivel tiempo, se forma una cadena carbonada con la cual pueden fabricarse otros compuestos necesarios. Esta incorporación de dióxido de carbono en forma de materia orgánica, se denomina fijación del carbono, y se produce en el estroma del cloroplasto.
Dejemos de lado el complicado proceso de la fotosíntesis y volvamos a lo que nos interesa, la iluminación.
Observando la curva fotópica anterior vemos que los rangos principales de absorción de luz por parte de los vegetales son 430-450 nm y 625-680 nm, mientras que el ojo humano tiene el pico máximo en el 530-590 nm. Justamente, las plantasson sensibles a frecuencias en las cuales el ojo humano es poco sensible y son prácticamente ciegas al color que nosotros mejor vemos que es el verde-amarillento, la comprobación tangible de que las plantas no utilizan el verde, es que justamente las vemos de ese color. El ojo humano es sensible a la luz reflejada que proviene de las hojas de las plantas. Si ha sido reflejada en su mayoría, es que no ha sido absorbida, y por lo tanto no aprovechada por la planta en sus procesos internos, como hemos explicado antes en el proceso fotosintetico.
Existe un problema, y es conciliar las fuentes luminosas para que sean aptas para la vida de los vegetales y a su vez lo sean para el ojo humano.
La mayoría de las lámparas se diseñan desde el punto de vista del ojo humano, se toma la curva fotópica y se intenta que la eficiencia sea máxima dentro del rango visible al ojo humano, se intenta evitar que se produzcan emisiones fuera de este rango, ya que supondría un consumo de energía innecesario.
Sin embargo los vegetales necesitan un rango mas amplio de emisión.
Vamos a definir una serie de nuevos parámetros para intentar acerarnos a las necesidades lumínicas de los vegetales.
Rango de actividad fotosintética PAR, que es igual al rango visible determinado para el ojo humano (400-700 nm), pero esta vez no lo modificaremos con la respuesta del mismo o curva fotópica. Al no evaluar la radiación emitida por la fuente luminosa por la eficiencia con la
que el ojo humano la percibe estamos obteniendo el valor de cuánta radiación se emitió en el rango visible. El valor PAR define entonces una medida similar al lumen en cuanto que mide flujo luminoso, pero en lugar de medirlo en unidades de potencia lo hace como cantidad de fotones emitidos en el rango visible.
Debido a que el PAR mide cantidad de partículas, posee una diferencia importante con el lumen, que mide directamente flujo de energía. En el caso del PAR, es imposible obtener el valor del flujo de energía si no se conoce la curva espectral de la fuente luminosa. Al ser el PAR una medida de cantidad de partículas se mide en moles de fotones o micro moles.
Para mejorar la precisión que este valor tendría a nuestro fines en cuanto a la comparación entre distintas fuentes luminosas, y pensando específicamente en los vegetales obtenemos un parámetro que nos permita evaluar la calidad de la radiación emitida, afectamos este resultado por la eficiencia con la que los vegetales ven esta radiación (de la misma manera que lo habíamos hecho para el ojo humano en el caso del lumen) y obtenemos el rango usable fotosintético PUR . Este valor representa exactamente cuánto de la emisión de la fuente luminosa puede ser aprovechable por la fotosíntesis en el vegetal. Además podemos distinguir la contribución del PUR por el extremo de los azules y de los rojos para definir
dos magnitudes secundarias y complementarias, el PURR (rojo) y PURA (azul). Si bien esta elección es arbitraria, consideraremos dentro del alcance de este trabajo como pertenecientes al PURR a las partículas cuya longitud de onda se encuentre entre los 600 y los 750 nm, mientras que al PURA lo harán las que se encuentran entre los 400-500nm.
dos magnitudes secundarias y complementarias, el PURR (rojo) y PURA (azul). Si bien esta elección es arbitraria, consideraremos dentro del alcance de este trabajo como pertenecientes al PURR a las partículas cuya longitud de onda se encuentre entre los 600 y los 750 nm, mientras que al PURA lo harán las que se encuentran entre los 400-500nm.
Hay que recalcar un dato interesante. No existen equivalentes al CRI y al índice de temperatura correlacionados en el caso de los vegetales, debido a que los mismos no distinguen el color de la radiación absorbida desde el punto de vista de la absorción fotosintética, como sí lo hace el ojo humano. Empíricamente se ha demostrado que el efecto que causa un fotón rojo absorbido por la clorofila B es indistinguible del azul absorbido por la clorofila A. De todas maneras se recomienda mantener las fuentes lumínicas “balanceadas” en el PURR y PURA, debido a que hay resultados experimentales que demuestran alteraciones morfológicas en vegetales que han sido expuestos a sólo uno de los dos extremos del espectro
o uno muy deficiente relativo al otro. Esto se origina en que no todos los pigmentos vegetales que interaccionan con la luz se dedican a la fotosíntesis y algunos tienen funciones ligadas a la producción de fitorreguladores o enzimas específicas. La radiación solar tiene normalmente un coeficiente PURA/PURR menor a 1 y mayor a 0,9.
o uno muy deficiente relativo al otro. Esto se origina en que no todos los pigmentos vegetales que interaccionan con la luz se dedican a la fotosíntesis y algunos tienen funciones ligadas a la producción de fitorreguladores o enzimas específicas. La radiación solar tiene normalmente un coeficiente PURA/PURR menor a 1 y mayor a 0,9.
Desgraciadamente casi todas las hojas de datos de las lámparas comerciales carecen de la información acerca de los valores de emisión PUR Rojo y Azul. En la bibliografía y anexos podrán encontrar algunas tablas de estos valores para distintas lámparas comerciales. Sin estas tablas, la única manera de evaluar cuánto realmente de la potencia entregada por
la lámpara está siendo aprovechada para la fotosíntesis, es analizando cuidadosamente la curva espectral provista por el fabricante y convirtiendo la potencia emitida en cada longitud de onda a la cantidad de partículas que ella representa.
Vamos ahora a lo que realmente nos interesa, y la finalidad de este articulo, que es como calcular la iluminación más adecuada para nuestro acuario.
la lámpara está siendo aprovechada para la fotosíntesis, es analizando cuidadosamente la curva espectral provista por el fabricante y convirtiendo la potencia emitida en cada longitud de onda a la cantidad de partículas que ella representa.
Vamos ahora a lo que realmente nos interesa, y la finalidad de este articulo, que es como calcular la iluminación más adecuada para nuestro acuario.
Cálculo de la radiación necesaria para nuestro acuario
Para realizar este calculo debemos tener en cuanta varios factores que analizaremos paso a paso:
- Averiguar cuantos PAR necesito para las plantas que deseo mantener en mi acuario.
- Fijar a que profundidad se encontrarán las plantas.
- Verificar cual de todas las combinaciones PAR/Profundidad es la mas relevante.
- Con el valor tomado en el punto anterior, calcular cual es el nivel de intensidad necesario en la superficie.
- Aplicar la eficiencia de nuestro reflector e influencia de coberturas
- Elegir la fuete luminosa mas adecuada.
Antes de nada, para saber cuantos PAR necesito para mi acuario, tendré que saber calcular el parámetro PAR para una fuente lumínica determinada.
Obtención del parámetro PAR para una fuente lumínica.
Tenemos tres formas para medir el parámetro PAR de una fuente lumínica:
- Medición directa con un instrumento apropiado
- A través de tablas.
- Obteniéndolo directamente de la curva espectral.
Descartamos el primer método, ya que no solemos disponer en casa del aparato apropiado. El segundo método es el más cómodo, pero desgraciadamente las tablas con estos valores son escasas, y muchas veces nos vamos encontrar que no disponen del dato para el tipo de iluminación que queremos. Así que el único método que nos queda es el cálculo directo a partir de la curva espectral, que es el método que voy a describir a continuación.
Para poder obtener el número de fotones emitido a partir de la cantidad de energía emitida por la lámpara por longitud de onda, es necesario recordar primero que la energía del fotón esta expresada por la ecuación:
Reduciendo convenientemente las constantes obtenemos que la ecuación que rige la conversión potencia/cantidad de fotones es:
Donde la potencia (W) esta medida en Watt y longitud de onda medida en nanómetros.
Simplemente sumando cada uno de los valores de emisión para cada punto de la curva espectral, obtenemos el numero PAR total y sumando sólo en los rangos definidos previamente para PURR y PURA, obtenemos los correspondientes valores para esos parámetros.
Debemos tener en cuenta otros factores como son:
Efectos de la columna de agua
Si pudiésemos seguir la trayectoria de haces muy finos de luz que ingresan perpendiculares a la superficie del agua, observaríamos que algunos de ellos simplemente desaparecen en el seno del líquido, mientras que otros repentinamente son desviados y apartados de su camino.
Los primeros fueron absorbidos por las moléculas del medio, las partículas inorgánicas y orgánicas en suspensión o por las algas siempre presentes. Los segundos impactaron con alguna partícula para ser dispersados en todas direcciones. Ambos efectos influyen en la luz que penetra el acuario, reduciendo la radiación disponible para nuestras plantas.
Si pudiésemos seguir la trayectoria de haces muy finos de luz que ingresan perpendiculares a la superficie del agua, observaríamos que algunos de ellos simplemente desaparecen en el seno del líquido, mientras que otros repentinamente son desviados y apartados de su camino.
Los primeros fueron absorbidos por las moléculas del medio, las partículas inorgánicas y orgánicas en suspensión o por las algas siempre presentes. Los segundos impactaron con alguna partícula para ser dispersados en todas direcciones. Ambos efectos influyen en la luz que penetra el acuario, reduciendo la radiación disponible para nuestras plantas.
Debido a las dimensiones de los acuarios en general y la calidad de filtración de agua utilizada, podemos utilizar el mismo modelo matemático para representar la cantidad de la radiación luminosa a determinada profundidad (ley de Beer-Lambert).
Tengo que calcular el valor de ε, coeficiente de absorción, que depende de tres factores:
El primero que hay que tener en cuenta es que el agua pura posee un factor de absorción que depende de la longitud de onda cuyo valor es importante para el extremo rojo. El siguiente gráfico muestra el comportamiento de este parámetro según la longitud de onda.
El primero que hay que tener en cuenta es que el agua pura posee un factor de absorción que depende de la longitud de onda cuyo valor es importante para el extremo rojo. El siguiente gráfico muestra el comportamiento de este parámetro según la longitud de onda.
Observando el gráfico veremos que la radiación en el extremo de los azules prácticamente no es absorbida, pero la radiación en el extremo de los rojos, es afectada apenas ingresa en el medio.
El siguiente efecto relevante, es la absorción causada por el material orgánico disuelto. Estos materiales se originan en la descomposición de substancias orgánicas y en la acumulación de ácidos húmicos. Son substancias de color amarillento o pardo-rojizo que presentan su máxima absorción en el rango de los azules. Este valor es dependiente exclusivamente de la cantidad y tipo de las substancias disueltas en el acuario, y la única manera de realizar una evaluación del mismo es por la comprobación empírica en el acuario en estudio. Para minimizar este factor de pérdida de radiación, debemos intentar mantener las substancias orgánicas ligadas al substrato, de manera de que las plantas tengan acceso a las mismas, pero al mismo tiempo no causen pérdidas importantes en la columna de agua.
El siguiente factor de importancia es la presencia de algas. Debido a la absorción de energía por parte de los pigmentos fotosintéticos, se produce una fuerte absorción en el rango PUR.
En la práctica el coeficiente de absorción suele expresarse como un número único (los tres efectos anteriores sumados) y promediado en todo el PAR. Este parámetro nos indica cuanta energía en el rango se pierde en relación a la altura de columna de agua.
La siguiente tabla nos indica el porcentaje de radiación superviviente para distintas profundidades del acuario y distintos coeficientes.
Efectos de la cobertura de vidrio
La cubierta de vidrio que normalmente se coloca en los acuarios puede convertirse en una fuente importante de pérdidas lumínicas, en el caso que el mismo estuviese sucio o con incrustaciones. En el mejor de los casos (limpio y sin incrustaciones) el vidrio introduce unas perdidas por reflexión mínimas a moderadas, dependiendo del ángulo de la lámpara con el cristal. Las perdidas originadas por un vidrio ubicado a 5 cm de la lámpara y 5 cm de la superficie del agua, es igual al 6.5% aproximadamente en el caso de no poseer reflector y de apenas el 0.8% en el caso que lo tenga.
Otros conceptos a tener en cuenta
Los materiales transparentes o semi-transparentes poseen entre sus características intrínsecas un coeficiente denominado de refracción.
Mientras que el aire tiene un coeficiente que aproximaremos a 1, el agua destilada tiene un coeficiente de 1.33 y el vidrio, dependiendo de su estructura y composición, valores que oscilan típicamente entre 1.50 y 1.58, aunque tomaremos 1.52 como el más utilizado en el caso de vidrios comunes de acuarios.
Ahora que ya se calcular el parámetro PAR de una lámpara y se los factores que influyen en el nivel de intensidad lumínica que me llega al fondo del acuario voy a proseguir con los cálculos.
Debo de saber cuantos PAR a nivel de sustrato voy a necesitar en mi acuario, para ello debo fijarme en las plantas que tengo y las necesidades lumínicas de estas. Para ello necesito definir tres rangos de iluminación, o nivel de intensidad lumínica:
La cubierta de vidrio que normalmente se coloca en los acuarios puede convertirse en una fuente importante de pérdidas lumínicas, en el caso que el mismo estuviese sucio o con incrustaciones. En el mejor de los casos (limpio y sin incrustaciones) el vidrio introduce unas perdidas por reflexión mínimas a moderadas, dependiendo del ángulo de la lámpara con el cristal. Las perdidas originadas por un vidrio ubicado a 5 cm de la lámpara y 5 cm de la superficie del agua, es igual al 6.5% aproximadamente en el caso de no poseer reflector y de apenas el 0.8% en el caso que lo tenga.
Otros conceptos a tener en cuenta
Los materiales transparentes o semi-transparentes poseen entre sus características intrínsecas un coeficiente denominado de refracción.
Mientras que el aire tiene un coeficiente que aproximaremos a 1, el agua destilada tiene un coeficiente de 1.33 y el vidrio, dependiendo de su estructura y composición, valores que oscilan típicamente entre 1.50 y 1.58, aunque tomaremos 1.52 como el más utilizado en el caso de vidrios comunes de acuarios.
Ahora que ya se calcular el parámetro PAR de una lámpara y se los factores que influyen en el nivel de intensidad lumínica que me llega al fondo del acuario voy a proseguir con los cálculos.
Debo de saber cuantos PAR a nivel de sustrato voy a necesitar en mi acuario, para ello debo fijarme en las plantas que tengo y las necesidades lumínicas de estas. Para ello necesito definir tres rangos de iluminación, o nivel de intensidad lumínica:
- Nivel de intensidad lumínica mínimo: sólo mantiene vivas las plantas, casi no se produce aumento de la masa corporal de las mismas. La actividad fotosintética se encuentra en su punto mínimo. Es un punto de equilibrio interesante, la planta consume una cantidad mínima de nutrientes y no produce prácticamente crecimiento vegetativo.
- Nivel de intensidad lumínica medio: las plantas crecen vegetativamente a ritmos similares al promedio en la naturaleza. La necesidad de abonado externo es relativa, si el substrato está bien constituido, es innecesario el agregado de más nutrientes.
- Nivel de intensidad lumínica máximo: la planta crece en la medida que el abonado se lo permita.
Generalmente todas las plantas se desarrollan bien en un nivel intermedio, que es el que elegiremos para los cálculos.
A continuación se detalla en la tabla algunas especies de plantas acuáticas y sus requisitos de iluminación (casillas negras); Bajo, mEdio, Alto y Muy alto. (Tabla sacada de http://www.saldeplata.org.ar)
Una vez que tengo elegido el nivel de PAR que necesito a nivel de sustrato dependiendo de las plantas mas exigentes de mi acuario, debo tener en cuenta que el PAR está indicado por unidad de superficie, por lo que multiplicaremos el PAR seleccionado por la superficie de nuestro acuario. Por ejemplo, si nos indican que las cryptocorynes
necesitan un nivel de radiación de 45 µmol·s -1·m -2, y nuestro acuario tiene como medidas de base 120cm x 40cm, es decir 0.48 m2 entonces necesitaremos 22 µmol·s -1·m -2 en el fondo de nuestro acuario.
necesitan un nivel de radiación de 45 µmol·s -1·m -2, y nuestro acuario tiene como medidas de base 120cm x 40cm, es decir 0.48 m2 entonces necesitaremos 22 µmol·s -1·m -2 en el fondo de nuestro acuario.
Ya se cuantos µmol·s -1 necesito a nivel de sustrato, ahora deberá calcular cuantos necesito en la superficie del acuario. Utilizando la ecuación de Beer-Lambert podemos obtener la radiación en la superficie del acuario en función de la deseada a determinada profundidad.
También lo podemos calcular mediante la siguiente ecuación:
Isuperficie = 100 · Icalculada · C%-1
Isuperficie = 100 · Icalculada · C%-1
Donde C% es el porcentaje de supervivencia obtenido siguiente para los valores de ε y profundidades apropiados.
Este valor obtenido tengo que multiplicarlo por el factor de rendimiento de nuestro reflector y tener en cuenta las posibles pérdidas por reflexión en la superficie del vidrio que se utilice como cobertura del acuario.
Y este valor que obtenemos ahora es la “intensidad” que me deben dar mis lámparas para iluminar correctamente el acuario.
Pero falta tener en cuenta una última cosa, la perdida de rojos causada por absorción del agua, más un proporcional debido a la incidencia de la clorofila y el material orgánico disuelto, es decir, tener compensados los rojos y azules. El factor que conoceremos como PURR/PURA.
Y este valor que obtenemos ahora es la “intensidad” que me deben dar mis lámparas para iluminar correctamente el acuario.
Pero falta tener en cuenta una última cosa, la perdida de rojos causada por absorción del agua, más un proporcional debido a la incidencia de la clorofila y el material orgánico disuelto, es decir, tener compensados los rojos y azules. El factor que conoceremos como PURR/PURA.
En la siguiente tabla de dan los valores de PURR/PURA dependiendo de la altura de la columna de agua y el coeficiente de absorción, son valores empíricos.
Con este valor de PURR/PURA ya tengo todos los datos necesarios para elegir las lámparas más adecuadas para mi acuario.
Debo comentar que si por ejemplo el valor PURR/PURA que necesitamos es 1.4 y debemos colocar dos lámparas, podemos utilizar una que ya posea esa relación PURR/PURA o utilizar dos de igual radiación, que posean individualmente una relación 0.9 y 1.9 para que en promedio sigan representando el coeficiente deseado. En el caso que las lámparas a sumar posean individualmente valores PAR diferentes, utilizar un promedio ponderado para obtener el coeficiente resultante.
Los valores de PURR y PURA no son fáciles de conseguir, y su calculo a mano es algo tedioso, pongo aquí información para algunos tipos de lámparas obtenidas de http://saldeplata.org.ar
Los valores de PURR y PURA no son fáciles de conseguir, y su calculo a mano es algo tedioso, pongo aquí información para algunos tipos de lámparas obtenidas de http://saldeplata.org.ar
Ejemplos de calculo de la iluminación:
Caso 1
Tanque: 90x45x45(180)
Plantas: Sagittaria subulata en el fondo junta a Glossostigma elatinoides, Riccia fluitans a 10 cm. bajo la superficie.
De las tres plantas críticas, la más crítica es la Glossostigma elatinoides que tiene un requisito alto a muy alto (igual que la Riccia fluitans) pero está ubicada en el fondo.
Cálculo: Estimo necesitar entonces 130 µmol·s -1·m -2 a nivel del substrato. Calcularé todo para 40 cm. de columna de agua ya que las tablas de este trabajo no tienen especificados resultados para 35 cm. Debido a que este acuario tiene una superficie de 0.4 m2, necesito en realidad 52 µmol·s -1. Aplicando la relación con el índice de la Tabla 2 para =1.2 m-1
obtengo que en la superficie necesito 85 µmol·s -1. Si divido por eficiencia del reflector, obtengo que en total son necesarios…
obtengo que en la superficie necesito 85 µmol·s -1. Si divido por eficiencia del reflector, obtengo que en total son necesarios…
Resultado: 105 µmol·s -1
Factor PURR/PURA sugerido: 1.55 (calculado para 35 cm. de columna de agua, promedio de la tabla 1.4-1.7)
Lámparas: Por el largo del acuario decido usar lámparas compactas como primera opción y tubos de 30 watt como segunda opción.
A. Lámparas compactas serie PLL. Según la tabla del Anexo 3, necesitaría mezclar en cantidades iguales lámparas Warm White dlx y Cool White dlx, para obtener una relación PURR/PURA como la esperada. Debido a que las PLL-800 no se encuentran en la tabla de Ivo Busco, aplico el coeficiente de conversión provisto por Sylvania
del Anexo 1 y obtengo que son necesarios aproximadamente 8,000 lumen (105 µmol·s -1/0.013). Esto es equivalente a utilizar 4 lámparas compactas PLL, 2 de 36 watt y 2 de 18. El conjunto final queda distribuido entonces como 1 PLL-83/36 +1 PLL-84/36 +1 PLL-83/18 + 1 PLL-84/18. Potencia Total: 108 watt.
del Anexo 1 y obtengo que son necesarios aproximadamente 8,000 lumen (105 µmol·s -1/0.013). Esto es equivalente a utilizar 4 lámparas compactas PLL, 2 de 36 watt y 2 de 18. El conjunto final queda distribuido entonces como 1 PLL-83/36 +1 PLL-84/36 +1 PLL-83/18 + 1 PLL-84/18. Potencia Total: 108 watt.
B. 6 tubos fluorescentes de 18 watt. 3 Serie 840 y 3 serie 830. Potencia Total: 108 watt
Caso2
Caso2
Acuario de 4.16 metros de largo, 76 cm de ancho y 80 cm de alto, con un volumen total de aproximadamente 2530 litros.
15 cm de sustrato, y dejaremos unos 5 cm desde lo alto hasta el nivel de agua, lo que nos da una altura de columna de agua de 60 cm.
Plantas de todo tipo, entre ellas tapizantes, que son de poca altura con necesidades lumínicas altas, por lo que van ser estas las mas relevantes.
Para este tipo de plantas necesitaré a nivel de substrato un PAR (flujo luminoso medido en numero de fotones emitidos en el rango visible) de 130 µmol•s-1•m-2
Como tu acuario tiene una superficie de 31616 cm2 = 3.1616 m2, necesitaré en realidad 411.008 µmol•s-1 a nivel de substrato.
Suponiendo que el coeficiente de absorción es de 1.2 m-1 (tomo un coeficiente de absorción intermedio, ya que no se que tipo de agua va a tener, parámetros, nivel de materia orgánica en suspensión, taninos,....)
Aplicando la ley de ley de Beer-Lambert, que calcula la radiación luminosa a deterninada profundidad, calculo la radiación que necesito en la superficie.
Iz=I0•e(-ε •z)
Donde:
- Iz es la intensidad de la radiación luminosa a determinada profundidad
- I0 es la intensidad luminosa en la superficie.
- ε es el coeficiente de absorción medido en m-1.
- z es la profundidad en metros.
Por lo tanto, en la superficie necesitaré 844.388 µmol•s-1.
Supongo que en la lámpara que se va a poner tendrá un reflector ideal, con un coeficiente de eficiencia de 0.8 y que entre la luminaria y la superficie del agua no va haber cristal.
Luego en realidad necesitaré 1055.48 µmol•s-1. Esto es la “intensidad” que me deben dar las lámparas para iluminar correctamente el acuario.
Voy a fijar un factor PURR/PURA de 2 (Dato empirico en el que influye la columna de agua)
Para mantener este factor PURR/PURA tengo pocas opciones, básicamente 2, HQI o PLL, yo me decantaría por los HQI, solo por una razón, por que PLL tienes que poner bastantes, y teniendo en cuenta que necesitan reactancias electrónicas te van a salir mas baratos los HQI, en cuanto a calidad de luz vas a tener la misma, y en cuanto a consumo también.
Para los PLL, decíamos que necesitamos 1055.48 µmol•s-1, multiplicando esto por el factor de conversión que nos da el fabricante (Philips, Osram) para este tipo de lámparas se que necesito 1055.48/0.013 = 81191 lumens lo que nos da que necesitaría 18 PLL, distribuidas como 9 PLL 55W/840 y 9 PLL 55W/865, con una potencia total de 990 W y 83700 lumens.
Con HQI actuamos analogamente, necesitamos 1055.48 µmol•s-1, multiplicando esto por el factor de conversión que nos da el fabricante (Osram) para este tipo de lámparas se que necesito 1055.48/0.014 = 75391 lumens necesitarías 6 HQI de 150 W o bien 4 de 250 W. Con los de 150 W tendrías en total 900 W 72000 lumens y con los de 250 W tendrías en total 1000 W y 80000 lumens.
Con la opción de 4 HQI de 250 W vas a tener tan solo 0.39 w/l, pero será suficiente, ya que lo que a ti te interesa es que vas a tener un PURR/PURA optimo y los lumens necesarios.
Para esa potencia Osram tiene HQI de 5200ºK que te valdrán muy bien, son los que yo utilizo, aunque cualquier otra marca que encuentres te valdrá.
15 cm de sustrato, y dejaremos unos 5 cm desde lo alto hasta el nivel de agua, lo que nos da una altura de columna de agua de 60 cm.
Plantas de todo tipo, entre ellas tapizantes, que son de poca altura con necesidades lumínicas altas, por lo que van ser estas las mas relevantes.
Para este tipo de plantas necesitaré a nivel de substrato un PAR (flujo luminoso medido en numero de fotones emitidos en el rango visible) de 130 µmol•s-1•m-2
Como tu acuario tiene una superficie de 31616 cm2 = 3.1616 m2, necesitaré en realidad 411.008 µmol•s-1 a nivel de substrato.
Suponiendo que el coeficiente de absorción es de 1.2 m-1 (tomo un coeficiente de absorción intermedio, ya que no se que tipo de agua va a tener, parámetros, nivel de materia orgánica en suspensión, taninos,....)
Aplicando la ley de ley de Beer-Lambert, que calcula la radiación luminosa a deterninada profundidad, calculo la radiación que necesito en la superficie.
Iz=I0•e(-ε •z)
Donde:
- Iz es la intensidad de la radiación luminosa a determinada profundidad
- I0 es la intensidad luminosa en la superficie.
- ε es el coeficiente de absorción medido en m-1.
- z es la profundidad en metros.
Por lo tanto, en la superficie necesitaré 844.388 µmol•s-1.
Supongo que en la lámpara que se va a poner tendrá un reflector ideal, con un coeficiente de eficiencia de 0.8 y que entre la luminaria y la superficie del agua no va haber cristal.
Luego en realidad necesitaré 1055.48 µmol•s-1. Esto es la “intensidad” que me deben dar las lámparas para iluminar correctamente el acuario.
Voy a fijar un factor PURR/PURA de 2 (Dato empirico en el que influye la columna de agua)
Para mantener este factor PURR/PURA tengo pocas opciones, básicamente 2, HQI o PLL, yo me decantaría por los HQI, solo por una razón, por que PLL tienes que poner bastantes, y teniendo en cuenta que necesitan reactancias electrónicas te van a salir mas baratos los HQI, en cuanto a calidad de luz vas a tener la misma, y en cuanto a consumo también.
Para los PLL, decíamos que necesitamos 1055.48 µmol•s-1, multiplicando esto por el factor de conversión que nos da el fabricante (Philips, Osram) para este tipo de lámparas se que necesito 1055.48/0.013 = 81191 lumens lo que nos da que necesitaría 18 PLL, distribuidas como 9 PLL 55W/840 y 9 PLL 55W/865, con una potencia total de 990 W y 83700 lumens.
Con HQI actuamos analogamente, necesitamos 1055.48 µmol•s-1, multiplicando esto por el factor de conversión que nos da el fabricante (Osram) para este tipo de lámparas se que necesito 1055.48/0.014 = 75391 lumens necesitarías 6 HQI de 150 W o bien 4 de 250 W. Con los de 150 W tendrías en total 900 W 72000 lumens y con los de 250 W tendrías en total 1000 W y 80000 lumens.
Con la opción de 4 HQI de 250 W vas a tener tan solo 0.39 w/l, pero será suficiente, ya que lo que a ti te interesa es que vas a tener un PURR/PURA optimo y los lumens necesarios.
Para esa potencia Osram tiene HQI de 5200ºK que te valdrán muy bien, son los que yo utilizo, aunque cualquier otra marca que encuentres te valdrá.
Bibliografía
http://www.siste.com.ar/vision_del_ojo.htm
http://www.sadelplata.org.ar
http://www.elacuario.net/foro2
http://www2.eie.ucr.ac.cr/~lmarin/docs/Diferencia_entre_Luz_y_Radiacion_Optica.pdf
http://www.siafa.com.ar/notas/nota55/iluminacion.htm
http://www.euita.upv.es/VARIOS/BIOLOGIA/Temas/tema_11.htm#Las%20etapas%20de%20la%20fotosíntesis
http://www.ornalux.com/esp/static.php?category=conceptos
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