Luces LED, una alternativa eficiente para optimizar la producción en invernaderos

Luces LED, una alternativa eficiente para optimizar la producción en invernaderos

Por Patricio Malagamba Stiglich. Ingeniero Agrónomo, MSc. PhD.

En la producción de plantas en invernadero, el uso de luz artificial ha sido una práctica infaltable y en constante evolución en cuanto a la búsqueda de aquellos tipos de luz más efectivos en lograr mejoras en la especie que se está cultivando. El conocimiento que hoy tenemos de los importantes efectos que controla la luz en el crecimiento de las plantas ha sin duda impulsado el interés por utilizarla en beneficio de una mayor eficiencia en controlar los procesos del cultivo y traducirlos en ganancias importantes en la productividad.

Como es conocido, la calidad de la luz juega un rol fundamental en la apariencia y productividad de cultivos alimenticios de especialidad y en los ornamentales. Por calidad de la luz en plantas se entiende su composición espectral de las diferentes longitudes de onda en el rango de “luz visible” (entre 400 a 700nm), es decir aquella cuyos fotones son absorbidos por los pigmentos, como las clorofilas, fitocromos y otros, encargados de los distintos procesos. La luz roja e infrarroja, por ejemplo, es importante para estimular la floración de muchas plantas, además de promover la elongación de los entrenudos. La azul regula la apertura de estomas, la orientación hacia la luz y la inhibición de la emergencia de plántulas, además de ser clave en diferentes procesos celulares relacionados al crecimiento.

Las lámparas de más reciente introducción son las LED, acrónimo inglés para “diodo emisor de luz”, corresponde a un diodo cuyos pequeños cables o filamentos corresponden a dos materiales semiconductores que se unen y emiten luz al activarlo con electricidad. Al aplicar electricidad, los electrones se recombinan con los del interior liberando energía en la forma de fotones. El efecto se denomina electroluminicencia, y la energía producida, es decir el color de la luz emitida la determinan los materiales semiconductores usados para los filamentos.

Las luces LED, ya sea como suplemento o como única fuente de luz, muestran en general un gran potencial en la producción intensiva en invernaderos, por su efecto en promover el crecimiento vegetativo y en poder regular la floración de muchas especies de plantas, debido a su alta eficiencia en emitir las diferentes longitudes de onda que las plantas requieren en sus distintos procesos. Poseen muchas ventajas sobre otras fuentes de luz, entre las que se incluyen: una mayor eficiencia en el uso de energía, más larga vida útil, tamaño más pequeño, más resistentes y, la principal, es que los gastos en electricidad se reducen significativamente.

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Las claras ventajas que ofrecen las LED la están convirtiendo en una alternativa de iluminación de gran potencial en la producción comercial de hortalizas y flores en ambientes controlados, y como un suplemento de luz que causa diferencias importantes en el manejo y productividad de los cultivos. Científicos de la Universidad de Guelph descubrieron tasas de fotosíntesis superiores bajo luces LED en comparación con luces HPS en gerberas de corte. Además de arrojar rendimientos de un mayor número de plantas, las luces LumiGrow también generaron un ahorro de un 40%.

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Una propiedad importante de la luz LED se refiere a que trabajan sin un desarrollo mayor de temperatura, lo que causa menor desgaste y una vida útil más prolongada. En comparación con otras luces que hasta ahora predominan en la producción de invernadero, como las usadas en lámparas de alta intensidad de descarga (HID), la vida útil de las LED suele ser 10 veces más larga y sin degradarse, y la temperatura hasta un 70% menor.

Entre las lámparas HID de mayor difusión están las de vapor de mercurio, de vapor de sodio, de xenón y las de metal halógenas. El hecho de trabajar a menor temperatura permite además ubicar las lámparas de LED en posiciones cercanas a las plantas de manera que éstas logren la mayor intercepción de la luz incidente. Está comprobado que una menor distancia entre la fuente de luz y las hojas causa diferencias notables en la productividad del cultivo.

Las HID, aunque más eficientes en términos de cantidad de luz visible por unidad de energía eléctrica consumida que las antiguas luces incandescentes y fluorescentes, todavía en uso en condiciones de producción más simples, son superadas significativamente por las nuevas luces LED. A diferencia de la mayoría, las LED requieren de muy poca energía para producir luz. El costo en energía, dependiendo del equipo utilizado para las LED, suele ser entre 40 a 70% más bajo que al usar fuentes de luz HID equivalentes en luminosidad.

Control del espectro de luz, una valiosa y moderna herramienta

Las primeras luces LED producidas por la industria eran de baja energía estando en el ámbito rojo del espectro de luz visible. Las LED actuales poseen longitudes de onda que cubren todo el rango visible (400 a 700nm), además de UV e infrarroja, con una densidad de luz muy elevada. Emiten además una proporción de radiación en los ámbitos rojo y azul, las responsables de la fotosíntesis en plantas, superior a cualquier otra fuente de luz artificial.

Determinar las longitudes de onda que son esenciales para causar un determinado efecto es fundamental para diseñar el sistema de iluminación más apropiado para el cultivo de nuestro interés. Para esto, algunas de las luminarias de LED que se ofrecen actualmente poseen controles manuales para ajustar el balance de luz roja y azul, pudiendo así manipular el desarrollo de las plantas en muchas especies. Esta es sin duda una de las propiedades más importantes de la luz LED, pues la longitud de onda que emite es mucho más angosta que la de otras fuentes de luz eléctrica usada para plantas, correspondiendo a un sólo color.

Según reza la propaganda, las lámparas LED son diseñadas para responder a demandas específicas de las plantas. En otras palabras, es posible adquirir lámparas o ajustarlas según el cultivo a producir. Así, si se trata de optimizar la producción de flores de corte o de hortalizas de hoja o frutos, es posible disponer de lámparas que emiten la composición de luz necesaria para favorecer el crecimiento, o la floración y formación de frutos, o ambos.

La mayoría de las plantas utilizan la parte “azul” del espectro visible de la luz (430 a 460nm) para promover el crecimiento vegetativo, mientras que la parte “roja” (650 a 700nm) y algo de la infrarroja promueven la floración y formación de yemas.

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Resultados experimentales y aplicaciones de interés

Actualmente, gran cantidad de investigaciones con luces LED buscan determinar los efectos de diferentes longitudes de onda en el desarrollo de plantas de interés comercial, para diseñar combinaciones de luces que optimicen la respuesta de un cultivo determinado.

Como ocurre con otras fuentes de luz, la calidad del espectro de emisión de las LED permitiría causar efectos notables en la anatomía y morfología de las plantas, en la absorción de nutrientes y en variar su composición nutritiva. En diversos estudios, el efecto de luz suplementaria en diferentes etapas del desarrollo de las plantas ha demostrado su potencial para poder manipular el crecimiento, siendo una alternativa ambientalmente mejor a la aplicación de productos reguladores de crecimiento. Más aún, los resultados confirman que es posible manipular el sabor, aroma y el peso de algunos vegetales al variar solamente las longitudes de onda de la luz en el invernadero usando lámparas LED. Así, una proporción mayor de luz azul (32%) en producción de albahaca produciría plantas de aroma ideal y mejor sabor, pero menor peso que al usar luz de menor proporción (16%) de esa longitud de onda.

Por su versatilidad y eficiencia, la NASA en el Centro Espacial Kennedy, ha estado experimentando en el uso de las LED para el cultivo de plantas, con el objetivo de desarrollar prototipos utilizables en la producción de alimentos para las misiones espaciales, así como en verificar posibles variaciones causadas por el tipo de luz en el contenido de substancias en las plantas que contrarresten los efectos de la radiación cósmica en los humanos. Una selección apropiada de la luz a utilizar tendría una importante influencia en la calidad nutritiva de los alimentos a usar para las tripulaciones de misiones espaciales.

En USA, productores que cultivan todo el año en invernaderos dan fé sobre los beneficios que les ha traído el incorporar lámparas LED a sus instalaciones de ambiente controlado. En Wisconsin, una empresa productora de hortalizas para ensaladas verdes por hidroponía que reemplazó sus lámparas HID por LED asegura que éstas usan 70% menos energía y estiman un incremento en la productividad de sus cultivos de un 40%.

Aunque la mayoría de las investigaciones sobre el uso de luz LED han sido realizadas en cultivos alimenticios, su aplicación en producción de flores u ornamentales en general está también despertando gran interés.

El poder manipular las respuestas de los cultivos para así optimizar los beneficios esperados ha sido el sueño de todo productor. El desarrollo de herramientas para hacerlo, como es la utilización de luces que permiten un mejor control de esas respuestas, sin duda contribuye a acercar ese sueño a la realidad.

*Las HID son un tipo de lámparas que producen luz por medio de un arco eléctrico que se forma entre electrodos de tungsteno puestos en el interior de un tubo transparente de cuarzo fundido lleno de gas y sales. Las sales se evaporan por el arco formado al recibir electricidad, lo que aumenta la intensidad de luz producida por el arco.

AUTOR: Patricio Malagamba Stiglich. Ingeniero Agrónomo, PhD (Univ. of Florida), especialidad en Fisiología de Cultivos, actualmente Director de CGM Ltda, empresa Consultora y Profesor de la Facultad de Ciencias Agrícolas de la Universidad Viña del Mar, Chile. Anteriormente Jefe de diferentes Programas de investigación del Centro Internacional de la Papa (CIP), en Lima, Perú por 27 años.

FUENTE: Agriculturers.com

13 Comentarios

  1. estamos interesados en poner luces led a nuestros invernaderos

    • José Ignacio

      En ETI disponemos de equipos específicos de LED tanto para semilleros como para las diferentes fases de crecimiento de la planta testados en laboratorios acreditados en análisis bioquímico.
      Contáctenos en contacto@etisa.com

  2. como puedo recibir mas informacion para implementar iluminacion led en mi cultivo de flores

  3. Hola muy interesante el articulo estoy haciendo un invernadero en el cual voy a producir albahaca que luz led me aconsejarias instalar muchas gracias

  4. Manuel Garcia

    Muy interesante. Existen los llamados espectrofotocolorimetros – AsenseTEK que permiten determinar Radiación PAR, PPFD, espectro, CRI ,DLI… http://www.medidordeled.com/

  5. Hola estoy hacindo un invernadero hogareño, para tener desde tomates hasta zanahorias , se podria poner esta luz?

  6. Martín Ponce

    Hola, estoy emprendiendo un invernadero y me interesa mucho el tema de las luces, quisiera saber en que parte de Lima se pueden obtener este tipo de luces LED

  7. desearia implementar para micropropagacion de arandanos

  8. Mauricio Davanzo

    Muy interesante el articulo, en el caso de las lechugas, cual seria la LED apropiada, azul o alguna balanceada más cercana al morado?

  9. Jorge corral

    Un saludo Como localizó al distribuidor para elegir el mejor adecuado a mis necesidades ?

  10. Nuestro Sistema Led (de alto rendimiento) de Iluminación Asistida, permite que la planta tenga la iluminación necesaria en todo momento. Es decir que si el dia está soleado, el sistema permanecerá “apagado”, mientras que si el día está nublado o lluvioso, el sistema solo aportará el flujo luminoso necesario (según el espectro estudiado de la planta en cuestión) para que la planta siga su ciclo vital. Todo esto permite potenciar el crecimiento de la planta entre un 20 y un 25%, permitiendonos también, variar el grado de azucar (sabor) etc etc.
    Si usted ya posee iluminación en sus invernaderos, la inversión necesaria para hacer el cambio a nuestro Sistema es inexistente.

    El primer paso siempre sería, montarles una prueba en sus instalaciones (sin compromiso) para que pudieran comprobar que realmente funciona.

    Actualmente, ya trabajamos con algún Club de Futbol de la Primera División Española para el césped de sus Campos de futbol y Ciudades Deportivas.

  11. Excelente artículo de divulgación. Existen equipos para utilización en huertas familiares (invernáculo)? (para hobbistas) gracias

  12. Marco A. Martínez Alvarez

    Donde puedo comprar este tipo de leds, cual es la marca o como puedo tener más información?

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