Septiembre 22 2017 por Nicolas
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Ya hemos hablado del tema de la iluminación de los acuarios marinos en este blog. En este post, sin embargo, queremos profundizar en un tema muy importante e igualmente delicado que a veces es pasado por alto por los acuaristas. Esto es porque hay muy poco material en la web. Lo que sigue es un artículo muy científico, así que tendrá que leerlo con cuidado, incluso si tratamos de hacerlo lo más fácil posible. Agradecemos por este precioso material a nuestro querido veterinario y químico Luca Omini.
Acuario marino luminoso: clorofila
La vida en la tierra nació hace millones de años. Uno de los principales creadores de este milagro fue el «procesamiento por parte de algunas bacterias de una sustancia capaz de utilizar la energía solar para transformar las sustancias inorgánicas y (como el dióxido de carbono y el agua) en sustancias orgánicas capaces de apoyar el metabolismo de las propias bacterias. Todos conocemos esta sustancia como clorofila y está presente tanto en las plantas terrestres como en las algas acuáticas.
La luz es una fuente de energía producida por el sol. No es más que un conjunto de ondas de energía con diferentes longitudes que corresponden a colores con diferentes tonos (al menos esto es lo que nuestros ojos leen).
Cuanto más pequeña es la longitud de onda más frío es el color que nos aparece (verde azul púrpura a ultravioleta no visible para el ojo humano). En cambio cuanto más ancha es la longitud de onda más cálidos parecen los colores (amarillo naranja rojo a infrarrojo también no visible)
Esta introducción nos sirve para explicar que la clorofila de la cual hay diferentes subtipos y los más representados son el tipo a y el tipo b es una molécula que se ha especializado en utilizar al máximo dos zonas del espectro de luz una en el campo azul y otra en el campo rojo.
Iluminación de acuarios marinos: el espectro solar
En este punto podemos empezar a hablar del espectro de luz o del conjunto de longitudes de onda que componen un haz . Tomemos como punto de partida el espectro solar porque todos los organismos de la tierra han evolucionado de acuerdo con él.
La mejor luz para nuestros acuarios es, por lo tanto, la que más se acerca a la luz solar.
Veamos en detalle cómo se hacen los espectros de luz de cuatro de los tipos de lámparas más comunes del mercado: HQI T8 T5 y LED .
Los espectros de luz T8 T5 y HQI
T8 y T5 son bastante similares ya que el funcionamiento son las llamadas lámparas fluorescentes y se denominan así porque la luz no se produce directamente por la descarga eléctrica sino por la ionización de un gas noble (argón xenón neón) que excita las sustancias fosfóricas presentes en la pared del tubo.
Esta es la principal limitación de este tipo de lámparas o cada elemento fosfórico produce luz en un rango limitado de longitudes de onda. Esta es, por lo tanto, la razón del nacimiento de las lámparas de trifósforo y pentafósforo, nacidas con la intención de proporcionar una mayor homogeneidad en el espectro de luz.
En la siguiente figura se comparan los espectros de luz de dos tipos de lámparas fluorescentes, a partir de los cuales es posible comprender mejor lo que se explica más arriba.
A pesar de la pobre homogeneidad de emisión que afecta principalmente a la reproducción de los colores, se puede ver que en los campos de longitud de onda que afectan a la clorofila la cantidad de radiación está bien representada, lo que hace que este tipo de lámparas sea adecuado para la cría de fotoorganismos sintéticos.
Otro tipo de lámparas muy utilizadas en los acuarios (pero no sólo) son las HQI o lámparas de halogenuros metálicos. En este caso una descarga eléctrica excita una mezcla de gases halogenados que alcanzan temperaturas que emiten una luz muy intensa.
El espectro de emisión es más homogéneo que el de las lámparas fluorescentes. Aunque está lejos del espectro solar y aunque es un poco de baja intensidad en el área entre 600 y 700 nm sigue siendo una buena fuente de luz considerando también la eficiencia energética (de la que hablaremos más adelante).
Lighting marine aquarium: LED light spectrum
Además están las siglas LED que significa Diodo Emisor de Luz : sin entrar en lo específico están hechos de un material semiconductor que emite luz si se somete a un campo eléctrico.
El espectro de luz de los LEDs es el que más se acerca al espectro solar aunque no lo replica exactamente.
También vemos como la cantidad de radiación en los puntos que afectan a la clorofila está definitivamente bien representada.
Las dos figuras anteriores se refieren a dos tipos de LEDs. Uno con 2700 grados Kelvin y otro con 5000 grados Kelvin.
Hablamos de temperatura cromática que por definición es el color emitido por un cuerpo negro ideal calentado a una cierta temperatura ( expresado en grados Kelvin ).
Cuanto más alta es la temperatura, más se mueve el espectro hacia los azules y los violetas.
>Por el contrario, si la temperatura baja, los amarillos y los rojos estarán más representados (hablamos de luz fría en el primer caso y de luz cálida en el segundo).
Para los propósitos de la fotosíntesis no cambia mucho. Pero ciertamente desde un punto de vista estético (y especialmente en la marina) es mejor tener un espectro de luz con un buen componente azul. Por eso solemos utilizar lámparas con una temperatura de color de 10000°K en adelante.
Además de las lámparas de halogenuros metálicos que para la acuariología ya están diseñadas para tener una alta temperatura de color, en el caso de los LED y los tubos fluorescentes se mezclan las lámparas con luz blanca y las lámparas con luz azul hasta conseguir el nivel deseado.
Iluminación del acuario marino: Lux y Lumen
El último comentario se refiere a la cantidad de luz producida (flujo luminoso) cuya unidad de medida es lumen y relacionado con ella es la medida de iluminancia que es la cantidad de lumen emitida en una superficie con un área de 1 metro cuadrado y se expresa en lux .
Las lámparas fluorescentes tienen normalmente un rendimiento de 50-60 lúmenes por vatio consumido Las lámparas de halogenuros metálicos se establecen alrededor de 80 lúmenes por vatio mientras que los LEDs viajan ahora alrededor de 150 lúmenes por vatio.
Además del obvio ahorro de energía, ¿de qué sirve saber cuántos lúmenes tenemos y sobre todo cuántos lux?
Así que la clorofila alcanzó una cierta intensidad luminosa, su capacidad de procesamiento se mantiene constante incluso si la intensidad aumenta un efecto que se llama punto de saturación .
En cuanto a los organismos que criamos en nuestros tanques hay numerosos artículos científicos que sitúan este punto entre 20000 y 30000 lux (1 2 3) para los corales más exigentes.
Esto significa que ir más allá de este límite:
- Sería un gasto innecesario de dinero y electricidad porque la clorofila presente en las zooxantelas no es capaz de utilizar el excedente de radiación luminosa.
- También sería un estrés para el coral que tiene que poner en marcha toda una serie de procesos bioquímicos para evitar o reparar el daño de tal exposición.
Así que deberíamos empezar a pensar no en términos de vatios por litro como se ha hecho hasta ahora, sino en términos de la superficie a iluminar y de la proporción de la intensidad de la luz dependiendo de la fuente elegida.
La altura de la columna de agua
Con respecto a la altura de la columna de agua que absorbería la mayor parte de la radiación de la luz debería estar siempre basada en la evidencia científica que nos dice algo muy interesante. Las radiaciones con las longitudes de onda más amplias son las menos penetrantes comienzan a atenuarse alrededor de 5 metros.
Si consideramos nuestros tanques donde la altura de la columna de agua puede variar de 30 a 80 cm es evidente que la absorción de la radiación de la luz es completamente insignificante .