miércoles, junio 29, 2022
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Definición de PAR, PUR, PPF y grados Kelvin en iluminación

por Luis

Definición y diferencia entre el PAR, PUR, PPF y Grados Kelvin en la escala de iluminación.

Espectro luminoso

Espectro lumino entre 400-700 nanómetros

PAR y PUR son siglas en Inglés de escalas de mediciones utilizadas en botánica, biología y otras ciencias para determinar la eficiencia de la luz en el proceso de la fotosíntesis. A diferencia del lumen y lux en donde la escala mide la intensidad de la luz perceptible por el ojo humano, el PAR y PUR son mediciones del espectro utilizable en la fotosíntesis (400~700nm), para cuantificar la cantidad de energía que una fuente pueda emitir, en un lapso de tiempo determinado sobre un superficie determinada.


PAR (Photosynthetically Active Radiation)

El PAR o “Radiación Fotosintéticamente Activa” es una escala de medición objetiva, para determinar la cantidad de energía radiante o fotones activos en el proceso de la fotosíntesis, la longitud de onda que se toma en cuenta para esta medición, está comprendida entre los 400 y 700 nanómetros, y en ella está contenida el espectro azul, verde, amarillo y rojo + sus variaciones entre cada tono. La cantidad de energía utilizable generada por la fuente es expresada en micromoles de fotones/m2/s.

PAR/Vatio

Cuando se hace referencia a la cantidad de energía radiante podemos expresar las cifras en forma de PAR, pero cuando hablamos de eficiencia, tenemos que tomar en consideración la cantidad de energía que esta fuente necesita para generar dicha cantidad de fotones o PAR, y ahí entra en la ecuación la electricidad. Vatio es la unidad de energía emitida o consumida por una fuente de iluminación, y 1 vatio es igual a 1 joule x segundo. Una bombilla incandescente de 100 Vatios, consume 100 Joules x segundo, pero genera tan solo 6 Joules en forma de PAR, y el resto se de la energía se transfiere al aire en forma de calor.

Las bombillas de descargas de alta intensidad como el Sodio o Halogenuro Metálico “Metal Halide”, pueden convertir 30% o 40% de la energía eléctrica en luz utilizable para la fotosíntesis o PAR, y por eso son más eficientes en comparación a las bombillas incandescentes. La eficiencia en la producción de PAR no tiene ningún nombre o término específico, pero se puede expresar en esta fórmula = vatios/metro cuadrado o w/m2/s.


PUR (Photosynthetically Usable Radiation)

Absorción del espectro luminoso por clorofilas, proteínas y pigmentos antenas

El PUR es una escala de medición más selecta del espectro luminoso, y toma en cuenta solamente las porciones azules y rojas que interviene en la fotosíntesis y la floración, para ser más específico el PUR mide las longitudes de ondas comprendida entre 400-550nm y 620-700nm.

El PUR hace énfasis únicamente en ciertos picos del espectro azul y el rojo, y en la botánica se debate la efectividad de esta escala de medición, porque los pigmentos y las proteínas contenidas en plantas y microalgas, también influyen en el proceso de la absorción. Otro factor que se disputa es la cantidad de energía radiante disponible en un medio inmerso, el cual es indeterminable en el caso del espectro rojo debido a su escaso poder de penetración.

Se argumenta que sin saber el pigmento complementario en la planta y la energía radiante disponible, no se puede determinar la cantidad de energía absorbida. En el caso de las zooxantelas, los mismos argumentos podrían ser planteados, y se podría argumentar también la excesiva importancia que esta escala le da al espectro rojo, que si bien es importante para la floración en las plantas; en un acuario de arrecife es nula su utilidad, y su exceso podría ser hasta contraproducente, porque podría ocasionar la expulsión de pigmentos en las zooxantelas.


PPF (Photosynthetic Photon Flux)

El PPF es una escala utilizada en botánica, meteorología y oceanografía para medir la energía solar. El PPF es muy similar al PAR, ya que ambos cuantifican la cantidad de fotones, que puedan ser proyectados contra una superficie en un lapso de tiempo determinado, pero a diferencia del PAR, el PPF toma en cuenta todas las irradiaciones que puedan alcanzar la superficie de la tierra, y no tan solo a aquellos que están contenidos entre los 400 y 700 nanómetros.

En resumen podemos decir que, la diferencia entre el PPF y el PAR, está en que la primera toma en cuenta las irradiaciones solares que puedan atravesar la atmósfera terrestre para medir su impacto ambiental, mientras que la segunda, tiene como objetivo la medición de la eficiencia, que pueda tener de una fuente de iluminación en el proceso de la fotosíntesis.


K – Grados Kelvin – (Temperatura del Color)

Grados Kelvin o temperatura de colorEs una unidad del “Sistema Internacional de Medidas”, para indicar la tonalidad de la luz. Esta escala esta basada en una ley de la termodinámica, en donde un cuerpo de color negro puede emitir luz, a medida que se caliente. Para ilustrar este mecanismo, vamos a tomar como ejemplo el filamento o resistencia de una bombilla incandescente, el cual es oscuro cuando está frío, y emite luz al calentarse.

El color del filamento es rojizo inicialmente pero al incrementar la temperatura se volverá naranja y después amarillenta; ahora si logramos aumentar su temperatura sin que se queme la resistencia, su tonalidad será cada vez menos amarillenta y la luz llegará a ser blanca, y si aumentamos aún más la temperatura, el blanco adquirirá un tono azulado y el azul será más intenso a medida que la temperatura aumente. 

Tabla de temperatura de color correlativaEste comportamiento en la materia se denomina “Temperatura del Color”, y estos tonos son los que indican los Grados Kelvin en los formatos que se identifican con esta escala.

Las clorofilas absorben longitudes de ondas comprendidas entre 400 y 700 nanómetros, y una fuente de iluminación con una temperatura de color de 6.400 grados Kelvin (6.400K), tiene el balance óptimo en esta escala del espectro, y por eso es la opción preferida para acuarios de plantas. En los acuarios la mayoría de los organismos fotosintéticos pueden ser mantenidos entre 6.400 ~ 14.000 grados Kelvin, y los formatos de 20.000K pueden ser usados para acuarios de mayor altura, para especies colectadas a mayor profundidad, pero su rendimiento en PAR es menor.

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