Eficiencia lumínica en la horticultura moderna

Uno de los puntos más importantes para el óptimo crecimiento de plantas y cultivos es la iluminación. La luz, bien natural o artificial, es la principal fuente de nutrición de las plantas mediante la fotosíntesis.

En el ámbito de la horticultura, el concepto principal que se debe tener en cuenta es la luz diaria integral (DLI), que mide la cantidad de radiación lumínica útil (radiación utilizada por las plantas para realizar la fotosíntesis) que recibe la planta durante 24 horas.

Entre los factores que determinan este parámetro está la intensidad de la luz y la duración del periodo lumínico. Estos factores están altamente condicionados por la época del año, así como por la latitud en la que se encuentre el país o región.

Instituciones como NEIKER, el Instituto Vasco de Investigación y Desarrollo Agrario, trabajan precisamente en generar conocimiento aplicado y soluciones tecnológicas que optimicen estos parámetros, impulsando una agricultura más eficiente y sostenible en el territorio.

El parámetro DLI es el valor óptimo de luz que puede asimilar la planta. Valores inferiores al DLI implica no sacar todo el potencial a la planta. Por el contrario, valores superiores al DLI pueden acarrear en la planta estrés, daño y pérdida de eficiencia debido a que la planta no es capaz de asimilar toda la luz que recibe.

El objetivo para cualquier proyecto lumínico en agricultura es llegar al valor establecido de luz diaria DLI. Para ello, en el caso de un invernadero se complementa la cantidad de luz solar recibida por la planta con luz artificial.

El valor del DLI no solo depende del tipo de cultivo, sino también de su etapa de crecimiento, ya que cada caso necesita una cantidad de luz diferente y, como se ha comentado, un exceso puede provocarles “estrés lumínico”. Cultivos como la lechuga o hierbas son plantas de luz baja que requieren valores bajos de DLI, mientras que otros como el tomate, pepinos o pimientos son más exigentes y requieren un nivel intermedio de luz.

Para estos proyectos lumínicos hay que valorar el DLI, pero también otros factores como los fotovoltaicos, el riego y los aerotérmicos para la climatización del invernadero, que en conjunto favorecen un cultivo óptimo.

La tecnología ha posibilitado el control de parámetros como la velocidad del viento entre plantas, los ciclos de las plantas y el conocimiento de si los cultivos se encuentran en un estado óptimo, están enfermos, o incluso, estresados.

La luz también entra en juego como uno de los factores clave, por lo que para cada cultivo se recomienda una luminaria y plan lumínico específico. Si en su defecto se aplica un plan genérico, podría suponer un gasto energético innecesario para el agricultor por lo que estos ajustes buscan optimizar y maximizar la inversión.

Tipos de luminarias en horticultura 

La obligación de contar con personal acreditado no se limita a las piscinas públicas tradicionales. La normativa afecta a un amplio abanico de instalaciones de uso público.

Las lámparas HPS o de vapor de sodio son una de las fuentes de luz más utilizadas. Producen una luz amarillenta/anaranjada muy característica, que es lo que hace a su vez, que tenga un espectro lumínico limitado y, en consecuencia, una reproducción cromática más escasa.

Aparte de estas características, tardan más en calentar, tienen una vida reducida, una rápida depreciación (sobre los 12- 18 meses) y una menor eficiencia, obligando a un cambio de lámparas en el corto-medio plazo. 

Otro de los problemas del vapor de sodio es que tiene unas pérdidas por calor de convección y radiación, que este último puede quemar las plantas si se ponen muy cerca. Por eso se colocan arriba en el techo, aunque eso ocasiona pérdidas de luz al alejar la fuente lumínica.

En contraposición, las lámparas LED cuentan con un encendido instantáneo, una mayor vida útil con más de 50.000 horas y una eficiencia en la que 600-700 W equivalen a 1000 W. Además, requieren un mantenimiento mínimo.

Hay que tener en cuenta que las lámparas de vapor de sodio de alta presión (HPS) empleadas en horticultura tienen su fabricación prohibida en la Unión Europea debido a su contenido de mercurio, amparadas únicamente por una exención temporal que sigue vigente hasta el 24 de febrero de 2027.

Una vez llegue esa fecha, su sustitución por tecnología LED será obligatoria, en cumplimiento de la normativa RoHS que regula el uso de sustancias peligrosas.

El espectro lumínico: clave de una luminaria exitosa 

En comparación con la luz solar, que cuenta con mayor uniformidad y no tiene tanta oscilación en las ondas del espectro de luz, la luz led es la más parecida, ya que guarda un equilibrio y permite una mejor reproducción cromática y reparto amplio a lo largo del espectro.

Sin embargo, las lámparas de vapor de sodio crean picos en las ondas más largas y dan unos niveles muy bajos en las ondas cortas como la luz azul o la verde.

La radiación lumínica utilizada en horticultura controlada abarca distintos rangos del espectro, cada uno con funciones específicas en la fisiología vegetal.

La luz azul, situada entre 400 y 500 nm (nanómetros), presenta una elevada absorción por clorofilas y carotenoides y es esencial tanto para la fotosíntesis como para la regulación morfológica. Actúa sobre criptocromos y fototropinas, promoviendo un crecimiento compacto, controlando la apertura estomática y evitando el estiramiento excesivo del tallo.

La luz verde, entre 500 y 600 nm, durante años fue considerada poco relevante debido a su menor absorción superficial, pero hoy se reconoce que penetra con mayor profundidad en el dosel vegetal, alcanzando capas internas donde el azul y el rojo se atenúan. Esta capacidad de penetración mejora la distribución energética dentro del tejido foliar y contribuye a la eficiencia cuántica global del cultivo.

La luz roja, comprendida entre 600 y 700 nm, es la más eficiente para impulsar la fotosíntesis, con picos de absorción directamente asociados a la actividad de la clorofila. Su aporte energético favorece la fijación de carbono, el crecimiento vegetativo y la regulación de la floración mediante la interacción con el sistema de fitocromos, lo que explica el predominio de luz roja en la mayoría de los sistemas de iluminación hortícola.

Más allá del espectro visible, el rojo lejano o infrarrojo cercano (por encima de 700 nm) no contribuye significativamente a la fotosíntesis, sino que actúa en la fotomorfogénesis, que es el proceso por el cual la luz le indica a la planta cómo crecer y qué forma tomar. A través del fitocromo, modula la elongación del tallo, la expansión foliar y la respuesta al fotoperiodo, además de potenciar la eficiencia fotosintética cuando se combina con luz roja. Este fenómeno es conocido como efecto Emerson.

Una modernización consciente 

La iluminación se ha convertido en un eje estratégico para garantizar la productividad y la sostenibilidad de los cultivos en invernadero.

La transición hacia sistemas LED responde a criterios de eficiencia energética o a la inminente prohibición de las luminarias de vapor de sodio en la Unión Europea, además de abrir la puerta a soluciones mucho más precisas, seguras y adaptadas a cada especie vegetal y a cada fase de crecimiento.

La posibilidad de controlar el espectro, acercar la luminaria a la planta sin riesgo de quemaduras y trabajar con configuraciones específicas convierte a la tecnología LED en la base de los proyectos lumínicos modernos.

Ejemplo de ello es el prototipo de luminaria para hidroponía, diseñado para maximizar la penetración lumínica en cultivos de alta densidad y optimizar el DLI incluso en condiciones de baja radiación natural.

Este tipo de desarrollos se complementa con soluciones instaladas por marcas como Celer, que han implementado luminaria cenital a medida, aprovechando la proximidad permitida por el LED para reducir pérdidas y mejorar la uniformidad.

La tecnología de las luminarias LED han permitido desarrollar la luminaria Celer interlínea, la cual se instala integrada entre el follaje, reduciendo al máximo la distancia entre la luminaria y las hojas. Esta instalación integrada permite iluminar zonas que antes quedaban en sombra, algo impensable con HPS debido al calor emitido, obteniendo un aumento considerable en la eficiencia del sistema.

Además, la modernización de estas instalaciones puede apoyarse en programas de financiación como los CAES, que combinan iluminación LED con aerotermia y paneles fotovoltaicos, así como en ayudas destinadas al joven agricultor, facilitando la adopción de tecnologías más eficientes y rentables.

La suma de todos estos avances —control espectral, eficiencia energética, integración con sistemas de climatización y riego, y soluciones lumínicas personalizadas— marca el camino hacia una horticultura más sostenible y competitiva. La iluminación deja de ser un complemento para convertirse en una herramienta de ingeniería agronómica capaz de transformar por completo el rendimiento y la calidad del cultivo.