Medidas de luz actuales: LUX, P.A.R, PPF, PPFD..

Hasta hace poco la mayoría de fabricantes de equipos de iluminación para el cultivo interior indicaban la eficiencia de las bombillas o luminarias en lúmenes o lux. Pero esta es una medida no muy acertada para poder predecir el rendimiento real de una luminaria o bombilla.

Los lúmenes miden la luz visible por el ojo humano, pero esto no quiere decir que sea luz aprovechable por la planta. Por eso motivo la ciencia ha desarrollado nuevos sistemas de medición de luz con el fin de encontrar otra medida más precisa para el cultivador.

Lo más normal era encontrar valores en lúmenes y lux en las especificaciones de las lámparas, y no es de extrañar. Pues como ya hemos dicho estas medidas miden la cantidad de luz visible por el ojo humano. Y ese era el objetivo principal de bombillas y equipos de iluminación, iluminar espacios para el ser humano.

Espectro visible por el ojo humano
Espectro visible por el ojo humano

Vamos a ver los diferentes tipos de medidas de luz para el cultivo.

Los lúmenes (lm)

Los lúmenes son una unidad de medida que mide la luz que es capaz de emitir una fuente, ya sea una bombilla o el sol, en el rango de 400-700 nanómetros. Esta es la luz visible por el ojo humano, pero no es la única luz que se genera. La luz ultravioleta suele estar por debajo de los 350nm mientras que la luz infrarroja está por encima de los 700nm. En la luz del sol la luz infrarroja (IR) supone más de la mitad de la luz que emite el sol (+50%) mientras que la luz ultravioleta (UV) supone el 8% de la luz del sol.

La luz infrarroja juega un papel muy importante durante la etapa de floración de las plantas. Este tipo de luz la aprovecha la planta para la creación de nuevos brotes y el engorde de los cogollos. Mientras que la luz ultravioleta está directamente relacionada con la resina de la planta, pues esta es la encargada de proteger los cogollos de este tipo de luz. Por lo que a más cantidad de luz UV, más grandes son las glándulas de resina.

Entonces si medimos la intensidad de luz en lúmenes nos dejamos demasiada cantidad de luz útil para las plantas sin medir. Además, una luz que por su espectro juega un papel muy importante para nuestras plantas de marihuana. Por eso, esta medida no es la más idónea para horticultura y el cultivo de interior.

¿Cómo medir los lúmenes?

Para medir los lúmenes se utiliza un luxómetro. Este es capaz de cuantificar la cantidad de lúmenes proyectados por una fuente de luz en diferentes puntos y alturas del área de cultivo.

Luxómetro digital para medir lúmenes y lux
Luxómetro digital

Los Lux (lx)

El lux es la cantidad de luz que llega a una superficie y un 1 lux tiene la equivalencia de 1 lumen por metro cuadrado. Esta medida siempre es variable puesto que depende de la distancia a la que se mide una fuente de luz. También influyen otros factores como el nivel de reflexión de las paredes o el tipo de reflector que se use. Pues recordemos que es la cantidad de luz que se proyecta sobre 1 metro cuadrado y estos factores también entran en juego al medir los lux. El sol en verano a las horas del mediodía suele llegar a los 100.000 lux, mientras que la luna llena en una noche despejada ilumina la tierra con una cantidad de 0,25 lux.

Con estas medidas podemos saber que cantidad de luz proyecta una lámpara en un área determinada, independientemente de su eficacia para el cultivo de plantas. Por eso la necesidad de nuevas fórmulas para medir la luz útil para el cultivo interior de plantas, tanto la que emite una fuente como la que recibe una planta.

¿Cómo medir los lux?

Para medir los lux necesitamos saber los lúmenes que son proyectados y eso también se realiza mediante un luxómetro. Para convertir los lúmenes en lux tenemos que dividir la cantidad de lúmenes entre el espacio a iluminar. Por ejemplo, una bombilla de 90.000 lúmenes para cubrir una superficie de cultivo de 1,2 metros cuadrados:

90.000 / 1,2 = 75.000 lux

Luz P.A.R (Photosynthetically Active Radiation), radiación fotosintéticamente activa.

Esta no es una unidad de medida. PAR define el tipo de luz necesaria (rango de colores) para que se realice la fotosíntesis. Y es que por ejemplo las luces amarillas y verdes, aunque provocan una respuesta fotosintética, no son las más eficientes para las plantas. En espectros como el de las bombillas HPS estos colores son los que más luz emiten.

Sin embargo, la fotosíntesis se vuelve mucho más activa con los colores rojos y azules. La cantidad de luz utilizable generada por la fuente es expresada en micromoles de fotones/m2/s.

PPF (Photosynthetic Photon Flux), flujo de fotones fotosintéticos

El PPF cuantifican la cantidad total de PAR que emite una fuente de luz en un tiempo de un segundo y mide los fotones que emite una fuente de luz. Pero no la cantidad de fotones que llegan a la planta, para ese cometido debemos recurrir a los PPFD.

Se pueden calcular los PPF sabiendo el número de lúmenes que proporciona nuestra fuente de luz. Para hacer esta conversión tenemos que multiplicar los lúmenes por un factor de conversión que varía dependiendo del tipo de fuente de luz y de la efectividad del mismo.

Estos son los factores de conversión estimados de las diferentes tecnologias:

Sol: 0.0185
Led: 0.018-0.028 (dependerá del modelo)
Alogenuros métalicos: 0.0141
Bombillas de sodio double end: 0.0130
Bombillas de sodio: 0.0122
Bajo consumo y fluorescentes: 0.0135

¿Cómo medir o calcular los PPF?

Conociendo los lúmenes y el factor de conversión del tipo de iluminación se puede sacar unos valores aproximados. Estos valores no pueden tomarse como indiscutibles puesto que el factor de conversión siempre variará dependiendo de la calidad de la fuente de energía que enchufa la bombilla. Por ejemplo, un balastro HPS magnético no tiene la misma eficiencia que un balastro digital, por lo cual tampoco pueden tener exactamente el mismo factor de conversión.

Para medir los PPF reales se utiliza un Espectrómetro óptico.

Espectrometro óptico para medir la luz y sus longitudes de onda (espectro)
Espectrómetro óptico de luz


PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density), densidad de flujo de fotones fotosintéticos.

La PPFD mide la cantidad de luz PAR que se puede proyectar cada segundo sobre una determinada superficie. Se podría decir que es la equivalente a los lux, pero con mediciones de luz PAR. Y de la misma manera que pasa con los lux, los PPFD también dependen de la distancia de medición, la reflexión de las paredes e incluso del tipo de reflector usado. Por eso es habitual ver un mapa de PPFD en distintos puntos de la superficie y con distintos valores.

La unidad de medida de los PPFD se expresa en micromoles por metro cuadrado por segundo (μmol/m2/s).

Sin duda esta es la medida de luz más completa y en la que más nos debemos de fijar para el cultivo interior.

¿Cómo medir o calcular los PPFD?

Los PPDF se pueden calcular dividiendo el PPF por el área que cubre la fuente de luz en metros cuadrados. Vamos a verlo con un ejemplo para poder visualizarlo de mejor manera

Cojamos como referencia una bombilla de alta presión de sodio (HPS) que tiene un rendimiento de 90.000 lúmenes. Esto equivaldría a un PPF de 1098 μmol/s y con esa bombilla queremos iluminar 1,5 metros cuadradros. Por lo tanto, la PPFD sería igual a 1098 dividido entre 1,5 (metros cuadrados), dando un resultado de 732 μmol/m2/s. Estos números serían válidos o acertados para el punto justo donde hemos medido los 90.000 lúmenes.

El aparato para medir los PPFD reales se denomina Espectrómetro óptico.

DLI (Daily Light integral), luz total diaria.

Esta es otra medida muy utilizada en agronomía, sobre todo en invernaderos de exterior y sirve para conocer las necesidades de luz de las plantas en cultivos con luz artificial. Esta medición representa el total de fotones que se proyectan sobre una superficie durante el fotoperiodo en un día. O sea, la cantidad de luz que reciben las plantas durante su fotoperiodo diario. El DLI se mide en moles por metro cuadrado por día (mol/m2/día).

La DLI en exterior siempre es variable, pues depende mucho de la posición del sol y las horas de luz. Para calcular el DLI en exterior se necesitan medidores de PPFD que recojan muestras cada poco tiempo, un par de minutos normalmente.

Para medir el DLI en interior es mucho más fácil puesto que las bombillas arrojan la misma cantidad de PPFD durante todo el fotoperiodo. En cultivos con lámparas el DLI se calcula midiendo los PPDF y multiplicándolo por el total de segundos de un día de fotoperiodo. Esta cantidad resultante hay que dividirla entre 1.000.000 para convertir la cantidad de micromoles a moles.

La gran mayoría de las plantas requieren para desarrollarse bien una DLI entre 25-40 mol/m2/día. Veamos ahora cuales son los valores aproximados de DLI en exterior con la luz del sol.

Niveles de DLI en España en un año entero
Niveles DLI en España

En verano en el solsticio de junio cuando los días son más largos con unas 16 horas de luz diarias, la DLI alcanza valores máximos de 60 mol/m2/día. En los equinoccios de primavera y otoño cuando los días son igual de largos que las noches la DLI se encuentra con un máximo alrededor de 40 mol/m2/día. Y en el solsticio de invierno cuando los días tienen menos de 10horas de luz de sol el DLI ronda los 16 mol/m2/día. Esto depende también mucho de la zona donde vivas.

De esta manera podemos decir que las plantas de marihuana fotodependientes, aproximadamente, comienzan la floración con 50 mol/m2/d, florecen con 40 mol/m2/d y en los últimos estadios de la floración esta acaba con 30 mol/m2/d.

¿Cuál es la mejor medida de luz para el cultivo interior?

SI para la modalidad de cultivo exterior la DLI es muy importante, para el cultivo interior la medida más interesante es sin duda los PPFD. Esta mide la respuesta fotosintética que es capaz de producir una bombilla, una placa led u otra fuente de luz sobre una planta. Siendo de esta manera la más acertada a la hora de conseguir la mayor producción, calidad y eficiencia en el cultivo indoor.

¿Cuáles son los niveles óptimos de PPFD para el cultivo de marihuana?

Un estudio sobre los niveles de luz en el cannabis concluyo que el nivel máximo que puede soportar una planta de marihuana es de 1500 μmol/m2/s. Esto tratándose de una variedad Sativa que son las que más PPFD soportan. Mientras que en plantas indicas el nivel máximo de PPFD se situa entre 1000-1200 μmol/m2/s.

Esto no quiere decir que tengamos que llegar al máximo, puesto que al sobrepasar los 1000 μmol/m2/s aunque la producción aumenta, se podría considerar como una leve subida. Para aprovechar niveles que sobrepasen esa cantidad se hace indispensable el uso de CO2 y seguir una tabla de VPD para humedad y temperatura. Puesto que necesitarían de más temperatura y humedad en el ambiente.

Niveles óptimos de PPFD para las distintas fases de una planta de marihuana

Enraizado y esquejes: entre 100 y 200 μmol/m2/s
Crecimiento: entre 300 y 500 μmol/m2/s
Floración: 500-1000 μmol/m2/s

Durante el crecimiento una luz menos intensa ayuda a desarrollar las raíces sin deshidratar en exceso las plantas. Una vez pasada esta fase se recomienda subir a una intensidad de luz media durante el crecimiento. Y en floración se obtienen muy buenos resultados al situar la luz entre los 800-1000 μmol/m2/s. Sin embargo al subir los PPFD entre 1200-1500 μmol/m2/s se conseguirán los mejores resultados en cuanto a producción y calidad, pero no en eficiencia. Sin embargo si buscamos el máximo nivel de eficiencia producción/watio los PPFD óptimos están entre los 800-1000 μmol/m2/s

Importancia de la Ley del cuadrado de la distancia.

Curva fotométrica o mapa de PPFD de una luminaria para cultivo interior
Curva fotométrica en PPFD de una luminaria

En el cultivo de interior siempre tenemos que tener en mente esta ley aplicable a los fenómenos físicos como son la luz y sonido. Esta ley nos dice que la intensidad de estos fenómenos disminuye de forma inversamente proporcional al cuadrado de la distancia del centro donde se produce el fenómeno, en este caso la luz.

Esto quiere decir que cuanto más cerca esté el punto de luz de las plantas, más intensidad de luz será proyectada hacia ellas y viceversa. Cuanto más cerca, mayor cantidad de PPFD.

Por eso es habitual ver en las especificaciones técnicas de los aparatos de iluminación profesional para horticultura esquemas de lux ó PPFD, también llamado curva fotométrica, a diferentes alturas y distancias del foco.

La información es poder, y gracias a estas nuevas medidas para medir la luz para cultivo interior ya no

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