Ámbito de aplicación
La iluminación LED de un invernadero debe diseñarse en torno a la diferencia entre la luz natural disponible y la integral diaria objetivo del cultivo, y no en torno a la potencia de las luminarias. La pregunta de diseño es cuántos moles por metro cuadrado y por día entrega la estructura en el mes más débil, cuánto necesita el cultivo y cómo se cierra esa brecha con la menor potencia instalada posible.
Imagen de referencia de un entorno tipo para el invernadero: no es la instalación de un cliente.
Punto técnico de esta página
Déficit estacional de DLI, luz superior frente a intercopa, estructura y humedad
Cómo funciona esta aplicación
Un invernadero es un sistema híbrido: la luz natural aporta la carga base y la iluminación suplementaria cubre un déficit estacional. Esa sola diferencia cambia todo el método de diseño respecto a una sala de interior. El número de luminarias no se deduce de la superficie, porque la misma estructura puede estar limitada por la luz en diciembre y ser autosuficiente en junio.
La transmisión es la primera cifra que hay que establecer. El tipo de cerramiento, su edad, la suciedad, las sombras de la estructura, los canalones, las cerchas y las pantallas térmicas reducen todo lo que llega al cultivo, y esa reducción no es uniforme sobre la superficie. Las recomendaciones de extensión para invernaderos comerciales sitúan la transmisión típica en 60–70 %, de modo que se puede perder un tercio del recurso exterior antes de que el cultivo lo vea; esa cifra debe medirse en el invernadero real y no tomarse de la ficha de un cerramiento (Runkle, Michigan State University Extension).
La segunda cifra es el DLI objetivo del cultivo, estadio por estadio. Para la mayoría de los cultivos ornamentales un objetivo mínimo habitual es de 10–12 mol/m²/day, mientras que los cultivos hortícolas suelen ser más exigentes (Runkle, Michigan State University Extension). Una vez conocidos el DLI natural mensual y el objetivo, el déficit es una resta, e indica si hace falta iluminación suplementaria, en qué meses debe funcionar y cuántas horas al día merece la pena utilizarla.
Retos de la aplicación
Estas restricciones deciden si un plan lumínico funciona en una explotación en marcha.
Un sistema dimensionado para diciembre queda inactivo en julio; uno dimensionado sobre la media anual deja al cultivo corto en los meses más débiles. Por eso la mayoría de los diseños de invernadero comercial se dimensionan para un mes objetivo definido, y el sistema de control gestiona el resto del año regulando o conmutando zonas.
La turbidez del cerramiento, las películas de condensación, las cestas colgadas, las barras de riego y las pantallas térmicas interceptan la luz antes de que llegue al dosel. Mida la transmisión en el invernadero real en lugar de fiarse de una cifra de catálogo, y vuelva a medir después de instalar las pantallas.
En cultivos altos de fructificación, el dosel superior intercepta la mayor parte de la luz. Las luminarias intercopa elevan el nivel lumínico en las capas medias e inferiores, donde se deciden el cuajado y la calidad; depender solo de la luz superior significa iluminar en exceso la parte alta para satisfacer la baja.
El interior de un invernadero combina humedad alta, condensación en superficies frías, vaporización de azufre y aplicaciones químicas habituales. Las luminarias y sus drivers necesitan carcasas resistentes a la corrosión y un índice de protección acorde con el régimen real de lavado y nebulización, no con el de una sala seca.
Adaptar HPS a LED cambia las cargas puntuales, las posiciones de suspensión y el diseño de circuitos. Las luminarias LED suelen ser más ligeras, pero la arquitectura de distribución y control es distinta, y la conmutación por contactores existente a menudo no admite regulación ni control por DLI.
Algunas jurisdicciones limitan la emisión de luz hacia el cielo, el funcionamiento nocturno o el derrame de luz más allá del límite de la propiedad. Pueden exigirse pantallas, apantallamientos y horarios, y todo ello influye tanto en la elección de luminarias como en el fotoperiodo alcanzable.
Necesidades lumínicas
Cada parámetro se deduce del cultivo, del edificio y del modo de explotación, nunca de una regla fija de vatios por metro cuadrado.
| Parámetro | Objetivo de diseño | Por qué importa |
|---|---|---|
| DLI natural mensual | Medido o modelizado para el emplazamiento concreto, corregido por la transmisión del cerramiento | Es el déficit, y no solo el objetivo del cultivo, lo que fija la capacidad instalada. |
| DLI objetivo del cultivo | Propio del estadio; cultivos de fruto habitualmente 20–30 mol/m²/day, cultivos de hoja 12–17 | Define qué parte del déficit merece la pena cerrar en cada fase de producción. Las recomendaciones publicadas para invernadero sugieren un mínimo de 12–14 mol/m²/day para lechuga y al menos 15 —preferiblemente más de 20— para cultivos de tutor (Runkle, Michigan State University Extension). |
| PPFD suplementario | Dimensionado a partir del déficit y de las horas de funcionamiento previstas: PPFD = déficit ÷ (horas × 0.0036) | Convierte una brecha fotónica diaria en una intensidad que las luminarias deben añadir al nivel natural. Para cultivos hortícolas muy exigentes, 125–175 µmol/m²/s es una intensidad suplementaria típica, que sube hasta unos 200 µmol/m²/s en invernaderos de tomate del norte de Europa (Runkle, Michigan State University Extension). |
| Horas de funcionamiento | Normalmente coordinadas con el fotoperiodo natural; los días largos de verano necesitan menos suplemento | Hacer funcionar la iluminación suplementaria cuando la luz natural ya alcanza el objetivo es un derroche puro: la recomendación es iluminar de noche y con tiempo nublado, y apagar en cuanto la integral diaria supera aproximadamente 10–12 mol/m²/day (Runkle, Michigan State University Extension). |
| Uniformidad sobre la superficie | Relación mínimo/media de aproximadamente 0.8 en la zona iluminada; aceptar valores menores solo fuera del área de cultivo | Las superficies de invernadero son irregulares; las sombras de la estructura crean zonas permanentemente oscuras. |
| Índice de protección y resistencia a la corrosión | IP65 o mejor en invernaderos húmedos con nebulización o lavado | La condensación y los productos químicos acortan drásticamente la vida de las luminarias previstas para salas secas. |
| Integración en el control | Regulación por DLI conectada al ordenador climático cuando exista | La iluminación suplementaria debe responder a la luz medida, no a un reloj fijo. |
Datos de referencia
Valores de diseño procedentes de la literatura hortícola y de las normas. Son puntos de partida para sus propios ensayos, no garantías de rendimiento.
| Cultivo | DLI objetivo (mol/m²/day) | PPFD suplementario típico | Nota de estrategia |
|---|---|---|---|
| Tomate (de tutor) | 20 – 30 | 125 – 200 µmol/m²/s | Luz superior más intercopa en cultivos altos; coordinar con el control de CO₂ y humedad |
| Pepino | 20 – 30 | 125 – 200 µmol/m²/s | Desarrollo rápido del dosel; comprobar la temperatura del dosel superior con PPFD alto |
| Pimiento | 18 – 25 | 100 – 175 µmol/m²/s | Más tolerante a la luz moderada; evitar sobredimensionar solo para el mes más débil |
| Fresa | 15 – 25 | 75 – 150 µmol/m²/s | Interacciones entre fotoperiodo y cultivar; la prolongación del día suele valer más que la intensidad de pico |
| Hortalizas de hoja / lechuga | 12 – 17 | 80 – 150 µmol/m²/s | Ciclos cortos; el suplemento suele servir para estabilizar el suministro más que para maximizar el crecimiento |
| Aromáticas y plántulas | 12 – 20 | 75 – 150 µmol/m²/s | La uniformidad de las bandejas importa más que el PPFD de pico; vigilar las filas de borde junto a las paredes |
Las intensidades suplementarias siguen las recomendaciones publicadas para cultivos hortícolas muy exigentes —125–175 µmol/m²/s típicas, unos 200 µmol/m²/s en producción de tomate del norte de Europa (Runkle, Michigan State University Extension); los objetivos de DLI siguen esas mismas recomendaciones y los mapas nacionales de DLI de Faust & Logan (2018). Los déficits invernales dependen de la latitud, del cerramiento y de las pantallas: calcule para su propio emplazamiento antes de dimensionar las luminarias.
| Factor | Luz superior | Luz intercopa | Consecuencia para el diseño |
|---|---|---|---|
| Función principal | Eleva el DLI global sobre la superficie | Eleva la luz dentro del perfil del cultivo | La luz superior fija la dosis; la intercopa fija la distribución |
| Mejor uso | Cultivos bajos, plantas jóvenes, mesas uniformes | Cultivos altos de fructificación, doseles densos, canalones de varios niveles | Ajustar a la arquitectura del cultivo, no a la costumbre |
| Instalación | Suspensión de cerchas, montaje alto | Suspendida entre filas a la altura del cultivo | La separación entre filas y el paso de carros condicionan la implantación |
| Mantenimiento | Accesible desde el pasillo o la pasarela | Más expuesta al contacto con el cultivo y a las pulverizaciones | Hace falta un índice de protección y una protección mecánica mayores |
| Control | Regulación por zona con el ordenador climático | A menudo una zona separada, con menos horas | Prever circuitos y canales independientes |
| Riesgo | Iluminar en exceso la parte alta para alcanzar la baja | Sombreado si las filas están demasiado juntas | Verificar con un perfil vertical de PPFD, no con un punto único |
Ninguna de las dos estrategias sustituye a la otra en cultivos altos. El reparto correcto depende de la altura del dosel, de la arquitectura del cultivo y de cuánto del perfil inferior debe seguir siendo productivo.
Diseño de la instalación
El orden importa: primero la geometría y los objetivos, después el número de luminarias y por último la verificación y la regulación.
Mida la luz dentro y fuera de la estructura en un día despejado, a la altura del dosel y en varias posiciones. Corrija por las pantallas y la estructura que estarán presentes durante el periodo de producción, y no por un invernadero vacío. Es el mismo método que recomiendan los servicios de extensión: leer el sensor fuera, leerlo inmediatamente dentro y tomar la relación como cifra de transmisión.
Combine los datos de irradiancia del emplazamiento con la transmisión medida para obtener el DLI natural de cada mes. Compárelo con el objetivo del cultivo para ver qué meses presentan déficit y de qué tamaño.
Decida qué mes debe satisfacer el sistema —a menudo el más débil del ciclo principal— y qué parte del déficit es económicamente rentable cerrar. Un déficit parcial es una decisión comercial legítima siempre que sea deliberada.
Divida el déficit entre las horas de funcionamiento y entre 0.0036 para obtener el PPFD adicional necesario. Más horas reducen la intensidad requerida pero se solapan más con la luz natural, así que ambos parámetros deben optimizarse juntos.
En cultivos altos, asigne parte de la capacidad instalada a luminarias intercopa a la altura del cultivo. Verifique con un perfil vertical de PPFD que el dosel inferior no depende de una luz que nunca llega.
Confirme los puntos de suspensión y las cargas puntuales, la capacidad de los circuitos y si el ordenador climático puede regular por DLI o solo conmutar por horario. La capacidad de control determina si el diseño puede seguir de verdad al tiempo atmosférico.
Ejemplo de cálculo
Ejemplo ilustrativo: supuestos indicados abajo, sin datos de clientes
| Paso | Cálculo | Resultado |
|---|---|---|
| Comprobación de coherencia de la cifra de luz natural | 8 ÷ 0.70 y 8 ÷ 0.60 | 8 mol/m²/day en el interior implican unos 11–13 mol/m²/day en el exterior para la transmisión de 60–70 % típica de los invernaderos comerciales. Si un valor exterior medido se aleja mucho de esa banda, una de las dos lecturas es errónea |
| Déficit que hay que cerrar | 22 − 8 | 14 mol/m²/day |
| PPFD suplementario necesario | 14 ÷ (16 × 0.0036) | ≈ 243 µmol/m²/s a la altura del dosel |
| PPFD instalado, incluido el margen de distribución | 243 ÷ 0.85 | ≈ 286 µmol/m²/s de salida de luminaria |
| Número de luminarias para 1 000 m² | 286 × 1 000 ÷ 1 000 µmol/s | 286 luminarias, comprobadas después frente a la separación de correas y a las sombras de la estructura |
| Potencia instalada y densidad de potencia | 286 × 400 W ÷ 1 000 m² | 114.4 kW instalados, es decir 114 W/m² de superficie iluminada |
| Energía por día de invierno | 114.4 kW × 16 h | ≈ 1 830 kWh/día a plena potencia — la cifra desde la que tiene que arrancar el cálculo de retorno |
Dos supuestos dominan el resultado: el DLI natural y la ventana de funcionamiento. Cerrar los mismos 14 mol/m²/day en 12 horas en lugar de 16 eleva el PPFD necesario a unos 324 µmol/m²/s, y el número de luminarias con él, mientras la energía diaria se mantiene en el mismo orden pero cambia el perfil de carga. Recalcule con su propia transmisión medida, su mes objetivo y el PPF de sus luminarias, y tenga en cuenta que esto es un presupuesto de fotones para un mes deficitario, no una implantación lumínica.
Tres tipos de cifras distintas
El ejemplo anterior es una estimación inicial. No es un plan lumínico ni un PPFD verificado. Solo separando estos tres niveles un presupuesto de fotones deja de convertirse en un rendimiento prometido.
Déficit mensual de DLI ÷ horas de funcionamiento ÷ margen de distribución, convertido en número de luminarias y potencia instalada.
Aritmética sobre dos datos supuestos (DLI natural y horas). Válida para presupuestar y para comparar propuestas de proveedores; inválida como afirmación sobre el comportamiento del cultivo.
Posiciones de correas y cerchas, puntos de suspensión, obstáculos de pantallas y canalones, y después una retícula de PPFD prevista a la altura del dosel más un perfil vertical dentro del cultivo.
Un entregable de diseño que declare la altura de montaje, la resolución de la retícula y la relación mínimo/media, incluido el efecto de las sombras de la estructura.
Transmisión interior/exterior medida en un día despejado, PPFD medido sobre una retícula de dosel con la implantación instalada y la evolución del registro de DLI a lo largo de un mes de producción completo.
Datos de medición únicamente. Una lectura puntual a la altura de la cabeza no es una verificación de un sistema de iluminación de invernadero.
Selección de luminarias
Selección entre las seis categorías de luminarias que fabricamos; la combinación correcta depende de la altura libre, de la arquitectura del dosel y de las necesidades de regulación.
Suplemento de DLI base sobre toda la superficie
Luminarias de montaje alto con protección de entrada de gama invernadero y carcasas resistentes a la corrosión, dimensionadas sobre el déficit mensual y no sobre el pico.
Elevar la luz dentro de perfiles de cultivo altos
Unas barras delgadas colgadas entre filas añaden luz donde el dosel superior ya ha absorbido la mayor parte de la radiación incidente, lo que mejora el desarrollo de los frutos inferiores.
Zonificación flexible sobre mesas, canalones y zonas de propagación
Las luminarias móviles o reconfigurables encajan en invernaderos multicultivo donde la superficie iluminada cambia entre temporadas.
Productos reales
Los valores mostrados son los datos confirmados de la ficha del producto correspondiente. Los parámetros que la fuente no confirma no aparecen aquí.
Luz superior de 400 W / 800 W / 1200 W, de uno a tres módulos, control por autómata, 3960 µmol/s a 1200 W.
Ver la ficha del producto
Luz superior de 250 W / 320 W, cuerpo moldeado de 1200 mm, 218 diodos, IP65, CE.
Ver la ficha del producto
Barra intercopa de 150 W con emisión en tres caras, 1156 mm, 18 000 lm, IP65, montaje por cable o soporte.
Ver la ficha del productoOEM y ODM
Fabricamos luminarias bajo especificación, documentamos lo que se ha construido y acompañamos el trabajo de certificación y embalaje que exige un programa de marca propia.
Errores frecuentes
Todos estos puntos aparecen solo después de la instalación, cuando la implantación y los circuitos ya están fijados.
| Error | Qué hacer en su lugar |
|---|---|
| Copiar el cálculo de luminarias de una sala de interior a un invernadero | Parta del DLI natural mensual y del déficit resultante; el invernadero ya recibe luz gratis y el déficit cambia mes a mes. |
| Suponer que la transmisión del catálogo es la transmisión instalada | Mida dentro y fuera en un día despejado con las pantallas y la estructura colocadas, y aplique después la cifra medida. |
| Hacer funcionar el suplemento cuando la luz natural ya alcanza el objetivo | Utilice control por DLI o, como mínimo, un sensor de luz; el funcionamiento por reloj fijo desperdicia energía en las semanas luminosas. |
| Dimensionar solo luz superior en un cultivo alto de fructificación | Compruebe un perfil vertical de PPFD y asigne capacidad a luminarias intercopa donde el dosel inferior carece de luz. |
| Especificar índices de protección de sala seca en un invernadero con nebulización | Ajuste el índice de protección y el material de la carcasa a la humedad, la condensación y el régimen de lavado reales, y compruebe por separado el alojamiento del driver. |
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Runkle E., Michigan State University Extension / Greenhouse Product News
Respalda en esta página: El rango de transmisión de 60–70 % habitual en invernaderos comerciales, el método de medición interior/exterior y la conversión paso a paso de un déficit de DLI más un número de horas de funcionamiento en una intensidad suplementaria requerida.
Runkle E., Greenhouse Product News, January 2018 (Michigan State University Extension)
Respalda en esta página: El objetivo mínimo de DLI de 10–12 mol/m²/day para cultivos ornamentales, la regla de iluminar de noche y con tiempo nublado, y el umbral de apagado en cuanto la integral diaria supera ese rango.
Runkle E., Michigan State University Extension Floriculture Team
Respalda en esta página: Los objetivos por cultivo de la tabla: 12–14 mol/m²/day como mínimo para lechuga, al menos 15 y preferiblemente más de 20 para cultivos de tutor, y 125–175 µmol/m²/s de intensidad suplementaria, hasta unos 200 µmol/m²/s en invernaderos de tomate del norte de Europa.
Faust J.E. & Logan J., HortScience 53(9): 1250–1257 (2018)
Respalda en esta página: El perfil mensual de DLI natural que sirve para identificar los meses con déficit, y la variación regional que sustenta la afirmación de que los déficits invernales dependen de la latitud.
American Society of Agricultural and Biological Engineers, standard S640 JUL2017 (reaffirmed 2022)
Respalda en esta página: Las unidades empleadas en la conversión del déficit: DLI en mol/m²/day, PPFD en µmol/m²/s y el factor 0.0036 que relaciona ambos sobre un número de horas dado.
Cuando una fuente no pudo confirmarse como accesible al público, la afirmación se ha formulado de manera más prudente en lugar de dotarla de una referencia. Los rangos de diseño siguen siendo puntos de partida para sus propios ensayos: no son garantías de rendimiento, y ningún valor de esta página constituye una oferta.
Preguntas sobre la aplicación
Preguntas concretas sobre esta aplicación, con una respuesta directa y después una explicación.
Indique la superficie de cultivo, el cultivo y el estadio, el PPFD o el DLI objetivo, la altura libre o la distancia entre bandejas y sus requisitos de mercado. Recibirá una propuesta de luminarias, una recomendación de implantación y la documentación necesaria para su evaluación.
