Tanto en los ecosistemas naturales, como en los sistemas de cultivo que un grower debe llevar adelante, el comienzo de la vida tiene lugar gracias a el mágico proceso de LA FOTOSÍNTESIS, a través del cual, la energía lumínica se transforma en energía química (reacción de hills), y luego ésta es utilizada para fijar carbono (ciclo de calvin), la pieza fundamental de todas las estructuras moleculares que sostienen la vida a nivel celular. Para que esto ocurra es necesario que la energía lumínica que incide sobre la superficie fotosintética sea adecuada en términos de cantidad, y también de calidad, para la etapa que el cultivo esté atravesando.
En este posteo, haremos un recorrido por las principales cuestiones que debemos considerar y evaluar para elegir el equipo de luces más adecuado para nuestro sistema de producción. Si estás pensando en comprar un equipo de luces para tus cultivos, éste posteo te será muy útil para evaluar todas las opciones que el mercado te ofrece con el criterio adecuado.
acá estaría bueno poner una foto con un collage de luces que incluya sodio, led cob FS, led cob alta eficiencia, led galponero y leds SMD de ultima tecnologia… sino cualquiera que te cope y que tenga algun led y un cultivo
Antes de introducirnos en las cualidades de los equipos de luminarias que se deben analizar a la hora de equipar un espacio, lo primero que tenemos que definir es cuál es la superficie que queremos equipar, y qué uso se le dará a dicha superficie.
¿Por qué?
La superficie productiva tiene una relación directamente proporcional con la cantidad de energía lumínica que necesitamos generar, por ende, nos permitirá definir cuál y cuántos equipos necesitaremos.
El uso de la superficie (propagación, vegetativo, floración o ciclo completo), por otro lado, determinará cuál es la intensidad lumínica máxima que buscaremos generar y cuál es el espectro óptimo para la etapa del cultivo que realizaremos en dicho espacio.
A continuación, veremos qué cualidades debemos analizar de un equipo, y qué consideraciones hay que tener en cuenta respecto a cada una de ellas, a la hora de comprar un equipo de luces.
Potencia [W]:
La potencia del equipo, tiene íntima relación con la cantidad de energía lumínica que el mismo puede generar. Los equipos de luminarias son, esencialmente, sistemas integrados que se encargan de transformar la energía eléctrica, en energía lumínica.
La potencia nos indica cuánta energía eléctrica consume el equipo, y junto con la eficiencia, determinan el flujo de fotones fotosintéticos que el equipo genera.
La determinación de la potencia necesaria se realiza en función de:
-Área de cultivo que se desee equipar: cuanto mayor sea el área, mayor la potencia total requerida.
-Intensidad lumínica máxima que demande el espacio: cuanto mayor sea la intensidad máxima requerida, mayor será la potencia necesaria.
-Eficiencia de él/los equipos que vayamos a utilizar: en este caso, a mayor eficiencia, necesitaremos menos potencia total.
Eficiencia [umol/J; PPF/W]
La eficiencia del equipo hace referencia a la relación entre la energía eléctrica consumida, y la energía lumínica generada. Sabemos, por la segunda ley de la termodinámica (aumento temporal de la entropía), que ningún proceso de transformación energética puede ser 100% eficiente. No obstante, los desarrollos tecnológicos de las últimas décadas, han permitido mejorar sustancialmente la eficiencia de los sistemas de luminarias.
En términos de la gestión de un sistema productivo, la eficiencia tiene un alto impacto en el costo variable de producción que implica el consumo de energía eléctrica. A su vez, en términos ambientales, se estima que dos tercios de las emisiones de gases de efecto invernadero mundiales están ligadas a la quema de combustibles fósiles que se usan para calefacción, electricidad, transporte e industria, por lo tanto, debe ser nuestro compromiso ser cada vez más eficientes en el uso de la energía.
En éste sentido, podemos ordenar en términos generales a las tecnologías más usadas en orden creciente de eficiencia de la siguiente manera:
LED COB Full Spectrum < Lámparas de sodio/mercurio < LEC < LED COB de alta eficiencia < LED SMD de alta eficiencia.
Por lo tanto, respecto a la eficiencia, concluimos que INDISTINTAMENTE DE LA SUPERFICIE Y EL USO, los equipos más eficientes siempre son mejores.
Flujo de Fotones Fotosintéticos [umol/s]
También denominado PPF, por sus siglas en inglés (photosynthetic photon flux), es una medida del FLUJO DE ENERGÍA LUMÍNICA FOTO-ASIMILABLE que el equipo genera. El mismo depende, como mencionamos, de las dos variables descritas anteriormente: potencia y eficiencia.
Pero en este caso lo desarrollaremos aparte, ya que en términos de los requerimientos del cultivo, éste parámetro del equipo (junto con otros que desarrollaremos a continuación) influye directamente en la INTENSIDAD LUMÍNICA a la que el cultivo es sometido, siendo dicho aspecto del ambiente, uno de los más determinantes en la velocidad de crecimiento del cultivo y el rendimiento final que logremos en dicho espacio.
La intensidad lumínica se mide a través de la densidad de flujo de fotones fotosintéticos (PPFD), cuya unidad de medida es [umol/s/m2].
Para definir la intensidad lumínica máxima que necesitaremos generar, es imprescindible saber qué uso se le dará el espacio, y SIEMPRE utilizar el valor de mayor intensidad para definir qué equipo comprar.
A continuación, valores de referencia para cada etapa del cultivo:
-Plántula/Propagación: 100-200 umol/s/m2.
-Vegetativo: 300-600 umol/s/m2.
-Floración: 700-1000 umol/s/m2.
PPF es un parámetro del EQUIPO, en cambio, PPFD es un parámetro del AMBIENTE.
El valor de intensidad lumínica promedio que genere en mi espacio de cultivo, depende esencialmente del flujo de fotones fotosintéticos del equipo (potencia y eficiencia), pero también influyen otras variables: superficie sobre la cual se proyecte dicho flujo energético, altura o distancia entre la fuente de emisión y la superficie fotosintética, y si el espacio está cerrado, también depende de la refracción de las paredes del mismo.
Espectro lumínico:
Hasta el momento veníamos hablando de fotones (cuántos de energía), pero la dualidad onda-partícula descubierta por Louis de Broglie, nos exige pensar además a la luz como un fenómeno ondulatorio. En este sentido, sabemos que las ondas electromagnéticas pueden poseer diferentes longitudes de onda y diferentes frecuencias (estas dos variables son inversamente proporcionales).
Dentro del amplio rango de longitudes de ondas electromagnéticas existentes, nosotros nos centramos para su uso en los cultivos, en el rango que se denomina foto biológicamente activo, que oscila entre los 300 y los 800 nm. Es importante considerar que a la hora de medir intensidad o flujo de fotones fotosintéticos, la mayoría considera sólo a aquellos comprendidos entre los 400 y 700 nm (también conocida como radiación PAR, o radiación fotosintéticamente activa) dado que hasta hace unos años había un consenso respecto de los límites foto asimilables por las plantas, pero evidencias recientes señalan que las plantas poseen respuestas biológicas a ondas que se extienden de dicho rango (ultravioleta, e infrarrojos).
Cada rango de longitud de onda, genera diferentes respuestas fisiológicas y morfológicas en las plantas (proceso conocido como fotomorfogénesis), y ésto puede ocasionar problemas si no se posee un adecuado conocimiento y no se realiza una correcta gestión del ambiente lumínico.
En este sentido, cada equipo viene con un espectro electromagnético definido, y no lo podemos modificar, por lo tanto, veremos cuales son las consideraciones más importantes a tener en cuenta del espectro para evaluar un equipo.
-Relación rojo/azul: esta relación influye en la distancia internodal de la planta, es por ello que en general se buscan espectros más azulados para vegetación (que determinan entrenudos más cortos y plantas más densas) y espectros con mayor proporción de rojo para floración (dada su alta eficiencia fotosintética) y un espectro balanceado en caso de ser para ciclo completo. Este aspecto muchas veces se encuentra encuadrado en un parámetro definido como TEMPERATURA DEL COLOR, que se mide en [Kelvin], y cuánto más alto es, mayor azul y menor rojo posee el espectro del equipo.
-Rojo Lejano o Far Red: muchos equipos de leds smd integran chips que emiten en dicho rango, ya que éste genera un incremento en la eficiencia fotosintética (relación entre la energía fotosintética recibida, y la biomasa generada) global de la planta, por el conocido efecto Emerson. Por lo tanto, los equipos de led que poseen en su configuración chips con Rojo Lejano, presentarán una mejor eficiencia fotosintética en el cultivo.
-Ultravioleta: su uso en los equipos de leds para horticultura está relacionado con algunas evidencias que marcaron una correlación positiva entre la absorción de radiación UV y la cantidad de metabolitos secundarios generados por las plantas. No obstante, es un tema que aún hoy en día genera debates, dadas algunas falencias metodológicas de los estudios en cuya evidencia se basa su uso. Si asumimos que dicha evidencia es acertada, los equipos con chips UV, nos permitirían lograr mejoras CUALITATIVAS en el rendimiento, pero no cuantitativas. Ya que el UV es un rango del espectro que las plantas no transforman en biomasa de manera eficiente, pero sí puede determinar que la biomasa total generada se concentre en metabolitos secundarios, y mejore la calidad de la cosecha. Su uso sólo tiene sentido en el periodo del cultivo en el cual dichos metabolitos están siendo generados, es decir, en floración.
Formato del equipo:
Éste punto tiene influencia sobre la distribución energética dentro del espacio de cultivo. En éste sentido, un equipo va a ser mejor, cuando su formato se aproxime más al espacio de cultivo. Los espacios de cultivos cuadrados, idealmente deben poseer equipos con un formato cuadrado, y en caso de que el espacio de cultivo sea rectangular, se puede fragmentar el espacio en cuadrados para adecuarlo al formato que la mayoría de los equipos del mercado ofrece.
El mejor formato siempre es aquel que posee sus fuentes de emisión de luz (chips COB o SMD, o la distribución espacial de los equipos que usemos) lo más equidistantes posibles y distribuidas lo más homogéneamente posible dentro del espacio cultivable, ya que ésto nos permite lograr que la intensidad lumínica se distribuya de manera pareja en todo el espacio. De lo contrario, obtendremos producciones diferentes en cada región del espacio cultivable, ya que todas las inflorescencias del canopeo recibirán diferente cantidad de energía foto asimilable.
Es por ésto, que los equipos led con formato de parrilla, son los que en general toman ventaja en el mercado, ya que son muy uniformes en la entrega de la energía, y a su vez, al tener los chips más separados, generan menos calor y por lo tanto trabajan de manera más eficiente.
¿Qué superficie voy a cultivar? ¿Para qué etapa del cultivo usaré dicha superficie?¿Qué potencia necesito?¿Cual es el equipo que tiene mejor espectro para el uso que voy a darle a mi espacio?¿Qué formato me conviene utilizar? ¿De qué manera diseñar el sistema de iluminación de mi espacio?
Todas estas preguntas son obligatorias si estamos ante el evento de proyectar y realizar una compra de luminarias para llevar adelante un cultivo, y en éste posteo nos propusimos orientar las respuestas con las consideraciones a tener en cuenta en cada una de ellas.
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Si te gustaría profundizar más en éstos conocimientos, saber cómo se miden o estiman los valores de las variables descritas, de qué manera hacer un cálculo concreto para cada una de las necesidades de un sistema, y disponer de un grupo de apoyo y difusión de novedades centrado en dichas temáticas, te invito a participar del curso Master Growlights, dictado por el autor de éste artículo, en el cual, desarrollaremos en un encuentro de 5 horas, todos los conceptos necesarios para que te conviertas en un verdadero experto en luces para cultivo!
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David Algasibiur
IG: @eleven.science.420
Profesor en los cursos Master Grower y Master Growlights de Educación Cannábica.