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¿Qué es un medidor de PAR «espectral»? (frente al medidor/sensor de PAR tradicional)

por | 2023/07/17 | blogs, Luces de cultivo

Los medidores PAR espectrales se están abriendo paso en el mercado de la horticultura de interior, compartiendo espacio con los medidores y sensores PAR Quantum, y los cultivadores quieren saber por qué.

En este artículo, comparamos estos dispositivos y detallamos las claras ventajas de los dispositivos Spectral para la agricultura de interior.

Estos son los temas que trataremos:

  • Antecedentes – ¿Por qué medir la luz?
  • Sensor PAR Quantum
  • Medidor PAR Quantum
  • Medidor de PAR espectral
  • Usos prácticos de un medidor de PAR espectral

Photo by Zoe Schaeffer on Unsplash

Antecedentes – ¿Por qué medir la luz en la horticultura de interior?

La medición de la luz es esencial en los cultivos de interior para garantizar que las plantas reciben la calidad y cantidad de luz adecuadas.

La ubicación geográfica, el sol estacional y las condiciones del invernadero suponen incertidumbres sobre si sus plantas reciben la luz adecuada. Este reto puede abordarse utilizando medidores y sensores de luz, que miden la cantidad de luz en fotones mediante una medida denominada PAR (radiación fotosintéticamente activa). Esta información se utiliza con luces artificiales para complementar cualquier deficiencia.

 

Cámaras de cultivo por cortesía de Taiwan HiPoint Corporation

Sensores PAR cuánticos – Un dispositivo básico

El dispositivo de medición de luz más básico en horticultura de interior es un sensor PAR Quantum, que es un dispositivo cilíndrico del tamaño de un pulgar con un cable. Los cultivadores pueden desplegar fácilmente estos sensores por todo el invernadero para recoger datos sobre la luz, y son relativamente baratos (entre 50 y 100 dólares). Además, están diseñados para ser resistentes, capaces de soportar la humedad en un entorno agrícola húmedo.

Sensor PAR Quantum

Sensor PAR cuántico del tamaño de un pulgar

Sin embargo, los sensores PAR Quantum no disponen de pantalla visual y no pueden funcionar ni recopilar datos de forma independiente. En su lugar, deben conectarse a un dispositivo central de adquisición de datos que reciba y almacene la información para su análisis. Esta conexión puede establecerse mediante un cableado convencional o incluso una LAN ethernet.

El objetivo de estos sensores es identificar las zonas con luz insuficiente. Una vez detectadas las deficiencias de luz, los cultivadores pueden utilizar la iluminación artificial para complementar estas zonas, garantizando la calidad, la forma y el tamaño uniformes de las plantas.

Sensores PAR desplegados en la granja (haga clic para ampliar)

Medidor PAR Quantum – Medir, visualizar y almacenar

Un medidor PAR Quantum es un dispositivo portátil que cuenta fotones (PAR), almacena datos y los muestra en una pantalla monocroma. Puede tener un sensor PAR incorporado o un sensor acoplable. El precio de estos dispositivos puede oscilar entre 150 y 500 dólares o más, dependiendo de su calidad, especificaciones y características. Normalmente, los cultivadores utilizan estos dispositivos para controlar puntualmente la iluminación de las instalaciones interiores.

Aunque el cuerpo del contador no es impermeable, los contadores equipados con sensores PAR impermeables acoplables pueden alcanzar eficazmente bajo estanterías verticales o bajo el toldo, donde puede haber humedad o gotas.

Medidor PAR Quantum con sensor PAR acoplable

Medidor de PAR espectral – Ver los colores

Un medidor de PAR espectral puede realizar casi todas las funciones de un medidor/sensor de PAR cuántico. La distinción clave radica en que los dispositivos Spectral pueden generar un Espectro (véase la Fig. 2).

En términos sencillos, un medidor «espectral» tiene la capacidad de tomar una luz blanca y diferenciar todos los colores que contiene. Esta capacidad se consigue mediante el uso de ópticas de difracción de precisión, lo que contribuye al coste relativamente más elevado de estos medidores, que a menudo asciende a miles de dólares.

Los investigadores agrícolas y los cultivadores de gama alta consideran indispensables los dispositivos Spectral. No sólo miden el recuento de fotones, sino que también aprovechan la información sobre el color de la luz en su beneficio, ayudando en diversos aspectos del crecimiento de las plantas.

PG200N Spectral PAR Meter

Medidor de PAR espectral (Fig. 1)

El espectro (Fig. 2)

CIE 1976 (Fig 3)

Importancia de los colores en la fotosíntesis

El proceso de fotosíntesis se basa en los fotones de diferentes colores de la luz. La tabla de longitudes de onda (colores) de la fotosíntesis (Fig. 4) demuestra que las plantas presentan una mayor sensibilidad a los colores azul y rojo. Si las fuentes de luz que utiliza no emiten intensidades suficientes de estos colores, disminuirá el impacto sobre sus plantas. Sin embargo, los PARómetros Quantum no pueden evaluar la alineación cromática porque sólo cuentan fotones sin percibir colores.

(Fig 4) Tabla de fotosíntesis y sensibilidad a la longitud de onda

(Fig. 5) Alineación de la fotosíntesis con Spectrum. (haga clic para ampliar)

Cada planta responde a un color diferente

El gráfico de la Fig. 4 ofrece una representación básica de la interacción entre el color de la luz y la fotosíntesis. Sin embargo, los mecanismos fotosintéticos se han desarrollado a lo largo de miles y millones de años, y las plantas han evolucionado de muchas formas para adaptarse a los diferentes colores de la luz.

  • Hay muchos tipos diferentes de células fotosensibles y todas reaccionan de forma diferente a los distintos colores de la luz.
  • Las plantas bajo un dosel de otra vegetación se han adaptado para aprovechar la luz verde y roja residual (Far Red) que aún penetra a través de las hojas.
  • Se sabe que la luz azul desencadena la elongación del tallo
  • Se sabe que la luz roja afecta al sabor de las frutas, a la germinación de las semillas
  • Las plantas reaccionan a las distintas tonalidades de rojo para desencadenar la floración y fructificación estacionales.

Éstas son sólo algunas de las razones por las que cultivadores e investigadores utilizan dispositivos Spectral para descubrir los secretos de la evolución y obtener una ventaja.

Imagen cortesía de Taiwan HiPoint Corporation

Usos prácticos de un medidor de PAR espectral.

Los investigadores que estudian la interacción entre la luz y las plantas utilizan medidores PAR espectrales para descubrir nuevas estrategias en la horticultura de interior.

Iluminación LED dinámica – Ventajas de ajustar los colores

En el pasado, la iluminación para la horticultura de interior se limitaba a un perfil de color preestablecido (por ejemplo, 5000K). Sin embargo, las luces LED modernas, equipadas con matrices de bombillas rojas, verdes y azules y una placa de circuitos, permiten programar distintos perfiles de color.

Este avance, conocido como iluminación LED dinámica, permite controlar estratégicamente el color de la luz en distintas zonas del invernadero para manipular el crecimiento de las plantas, incluido el alargamiento del tallo, el crecimiento lateral y otras morfologías vegetales (véase el PSS más abajo). Un medidor espectral se convierte en una herramienta esencial para validar la calidad y las cantidades suministradas por estas luces.

 

Photo by Anthony Roberts on Unsplash

Photomorphogenesis – Image courtesy of Al Gracian, www.albopepper.com

PSS – Controlar las estaciones con el color

Los agricultores en general están a merced de los patrones estacionales de luz solar y clima. Por eso, conseguir que sus rosas rojas florezcan a tiempo para San Valentín puede ser una tarea ardua y preocupante.

La temperatura y el clima se controlan fácilmente en un invernadero, pero el color de la luz también influye en los cambios estacionales de semilla a planta y a flor (fotomorfogénesis).

Los colores rojo y rojo lejano son emitidos por el Sol en distintas proporciones a medida que avanzan las estaciones para desencadenar estas transformaciones. Y ahora los cultivadores están utilizando este conocimiento para simular el cambio estacional manipulando los colores rojo y rojo lejano para su oportuna ventaja.

Para ello se utilizan medidores de PAR espectral con la métrica PSS (Phytochrome Photostationary State).

Lea sobre PSS aquí.

 

Del rojo al rojo lejano y la fotomorfogénesis

Espectro completo frente a espectro azul-rojo – Conservar la energía

El debate entre las luces de cultivo de espectro completo y las de espectro azul-rojo sigue abierto. Sin embargo, las estimaciones sugieren que la iluminación de cultivo con espectro azul-rojo puede ahorrar alrededor de un 10% en costes energéticos, lo que tiene un valor significativo para las operaciones de mayor envergadura.

Los cultivadores utilizan medidores espectrales para asegurarse de que estas luces de cultivo de espectro estrecho están perfectamente alineadas con las sensibilidades fotosintéticas máximas, optimizando el rendimiento para la potencia en vatios utilizada.

Azul Rojo Iluminación

Iluminación de espectro total

Los colores de los LED no duran para siempre – El cambio de color

Algunos creen que mientras la luz LED permanezca encendida, está cumpliendo su función. Sin embargo, las luces LED experimentan una disminución de la calidad del color con el paso del tiempo debido a los efectos de la electricidad y el calor sobre la integridad de los materiales LED. Los fotones emitidos por el LED pierden energía gradualmente, lo que provoca un desplazamiento hacia longitudes de onda más largas, con el consiguiente cambio de color.

El calendario de este cambio depende en gran medida de los índices de uso y de la calidad del LED. Las lámparas que utilizan materiales de calidad inferior y tienen una mala disipación del calor tienden a degradarse a un ritmo más rápido. No obstante, es difícil determinar con precisión cuándo empezará a producirse este cambio. Por lo tanto, se emplea un dispositivo espectral para controlar cualquier cambio de color en el LED.

 

Photo by Vlad Chețan: https://www.pexels.com/photo/rainbow-across-the-road-during-daytije-2279334/

Compra de luces – No todos los LED son iguales.

Una luz LED de 4000K que posea no es necesariamente la misma que una luz LED de 4000K que compre mañana. El proceso de fabricación de los LED es complicado y, aunque las empresas se esfuerzan por que el color sea uniforme, sólo pueden ofrecer una Temperatura de Color Correlacionada garantizada, que representa una gama más que un color exacto. Incluso si compra 10 luces LED a un fabricante y luego compra otras 10 luces iguales seis meses después, es posible que presenten ligeras variaciones de color.

Esto pone de relieve la importancia de disponer de un dispositivo espectral: puede inspeccionar las luces antes de comprarlas para asegurarse de que cumplen sus requisitos.

Photo by Evan Smogor on Unsplash

Los medidores y sensores PAR Quantum no pueden ver los colores. Un medidor de PAR espectral sí puede.

Los investigadores han reconocido que cultivar plantas con iluminación artificial implica algo más que contar fotones: abarca todo el espectro de colores. Esta comprensión está calando ahora en el sector de la horticultura de interior, lo que permite a los cultivadores adquirir experiencia en iluminación. Utilizan medidores de PAR espectral para aprovechar las ventajas de los distintos colores de luz, mejorar el rendimiento de las plantas, conservar los recursos y tomar decisiones informadas a la hora de comprar iluminación.

Mientras que los Medidores/Sensores PAR Cuánticos sólo cuentan fotones y no pueden percibir colores, un Medidor PAR Espectral realiza ambas funciones

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UPRtek (est. 2010) es un fabricante de instrumentos portátiles de medición de luz de alta precisión; Espectrómetros de mano, medidores de PAR, Espectrorradiómetros, Soluciones de Calibración de Luz.

La sede central, la I + D y la fabricación de UPRtek tienen su sede en Taiwán, con representación mundial a través de nuestros revendedores globales certificados.

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¿Qué es un espectrómetro, un espectrofotómetro o un espectrorradiómetro?

En el ámbito de los dispositivos espectrales, destacan tres aparatos: un Espectrómetro, un Espectrofotómetro y un Espectrorradiómetro. Sin embargo, estos términos se han utilizado tan indistintamente que nos hemos sentido obligados a aclarar sus diferencias en un breve artículo.

▸ Espectrómetro v Espectrofotómetro v Espectrorradiómetro