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Home Acquariofilia Tecnica La luce nell’acquario d’acqua dolce: Parte-1

La luce nell’acquario d’acqua dolce: Parte-1

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Parliamo in “Lumen” e non più in "Watt"

Quanti watt servono alla mia vasca? Quanti watt per questa o quella pianta? Ho una vasca con lampada da “N” watt, che piante posso mettere? Mi piace questa o quella pianta: che esigenza di luce avrà? E’ adatta questa o quella pianta alla luce che ho nella mia vasca?

Sono questi i classici interrogativi che tutti si fanno e ai quali tanti, ingenuamente, e forse erroneamente, rispondono!


Sin da quando mi sono accostato (in maniera più seria) all’acquariofilia, ho cercato, studiato (e mai trovato) una formula magica che consentisse una valutazione ed una determinazione oggettiva della “giusta luce” necessaria in un acquario.
Ancora oggi, si trovano in abbondanza vari riferimenti a vecchie regole (credo determinate empiricamente) che danno un’indicazione esprimendosi in Watt x litro. Tali parametri di riferimento, vorrebbero rappresentare l’esigenza di luce di famiglie di piante in “N” Watt per ogni litro di acqua del nostro acquario.
Se, ad esempio, ho una vasca con 100 lt di acqua (ad esempio la mia vecchia Juwel Rio-125) e tale vasca è dotata di due lampade da 28 W, la disponibilità di luce della vasca è di circa 0,5 Watt/Litro. Infatti:

(28 [W] x 2) / 100 [Lt] = 0,54 W/Lt

Un tale ragionamento, pur non volendo avere la presunzione di costituire riferimenti esatti, vorrebbe dare indicazioni di massima, a mio avviso forse più valide nel passato, ma certamente meno corrette oggi.

Se infatti nella mia vasca. con 2 click monto 2 riflettori originali Juwel per i quali è stato sperimentato che riescono a “raddoppiare il flusso luminoso” prodotto dalle lampade (cioè a proiettare in avanti tutta la luce prodotta nel verso opposto alla vasca), la stessa formula dovrebbe essere così riformulata:

(28 [W] x 2) x 2) / 100 [Lt] = 1,08 W/Lt

Come si intuisce, da 0,54 W/Lt a 1,08 W/Lt c’è una bella differenza! Che significato posso dare al risultato del mio calcolo? Cosa significa 1,08 W/Lt ?
Si continua a parlare di Watt, ma c’è watt e watt. Una T5 non è uguale ad una T8, nè ad una lampada a vapori di mercurio (HQL), ancor meno ad una vapori alogenuri (HQI).

E’ vero che tutto può essere opinabile, ma oggi (forse già anche ieri) le varianti tecnologiche in una vasca sono talmente tante che i vecchi riferimenti “watt x litro d’acqua” non possono più non perdere definitivamente di loro significato, a meno di qualche aggiustamento interpretativo.

Faccio alcune brevi considerazioni e vediamo il perché:

  1. oggi ci sono diverse tipologie di soluzioni luminose installabili in una vasca che a parità di potenza (Watt) assorbita, forniscono diversa quantità (e qualità) di luce (mi riferisco sia al tipo di tecnologia della fonte di luce che al tipo di portalampada usato); 
  2. l’utilizzo di riflettori o apposite plafoniere più o meno performanti può cambiare sensibilmente la quantità di luce disponibile opportunamente direzionata, a parità di potenza assorbita dalle lampade;
  3. anche in riferimento alla stessa quantità di luce prodotta, un diverso tipo di lampada può produrre un diverso tipo di luce (sia come spettro che come temperatura di colore) e questo avrà un diverso effetto sulle nostre piante acquatiche anche in relazione all’”ambiente acquatico” su cui lavorano;
  4. non è spesso mai citato, ma è determinante, considerare l’altezza della vasca più che semplicisticamente il suo volume interno; la diversa altezza della colonna d’acqua (che la luce deve attraversare prima di arrivare a colpire la foglia di una pianta) determina una “trasformazione” del nostro flusso luminoso (parlo di trasformazione e volutamente non solo di attenuazione);
  5. non tutte le acque sono uguali: acque ambrate, ricche di tannino e acidi umici o anche solo con una discreta fioritura algale o qualunque tipo di “sospensione” offrono una diversa attenuazione e trasformazione del fascio di luce che dalla sorgente luminosa attraversa la colonna d’acqua per giungere a colpire la foglia di una pianta.

Lo citiamo, anche se non lo approfondiremo nei ragionamenti che seguiranno, che è determinante anche l’assetto delle piante in acquario, arredi che fanno ombra o piante troppo sviluppate che ne ombreggiano altre necessitanti di più luce, ovvero la presenza di piante galleggianti ancorate in punti non appropriati!

Molte delle considerazioni che seguiranno, pur essendo pensate in relazione all’utilizzo su acquari d’acqua “dolce”, sono spesso estensibili e possono costituire la base di successivi approfondimenti, nell’ambito degli acquari “marini”.

Le grandezze in gioco

Prendiamo familiarità con alcune grandezze di cui parleremo.
Il Watt è l’unità di misura del consumo energetico della fonte di luminosità che prendiamo in esame. In realtà a tale consumo energetico della lampada, andranno ad accumularsi i watt dispersi dagli eventuali trasformatori, ballast, ecc. che generalmente alimentano la nostra fonte luminosa.
Le perdite di energia per adattare la sorgente elettrica standard (220 V AC) alla specifica tipologia lampada sono spesso notevoli e vanno da circa

• il 30-40% di energia persa nella trasformazione da parte dei ballast elettromagnetici per i classici tubi fluorescenti
• il 10-20% di perdita sui più efficienti inverter (ballast  elettronici) per le fluorescenti compatte o le T8 / T5 così pilotate.

Altre tipologie di lampade direttamente connesse alla 220V (AC) della rete elettrica cioè che non richiedono stati intermedi di trasformazione, non richiedono perdite di potenza nell’adattamento oltre ai Watt indicati sulla lampada.
Riferiamoci però, esclusivamente, al consumo energetico della fonte luminosa: in effetti quanto di questo consumo energetico sia trasformato effettivamente in luce dipende prevalentemente dal tipo di sorgente luminosa utilizzata (lampada) e dal tipo di portalampada utilizzato (es. plafoniera).
Parte dell’energia elettrica effettivamente assorbita dalla lampada andrà persa:

• si disperderà in calore,
• si trasformerà in radiazioni non luminose ed infine
• si trasformerà in luce non specificamente indirizzata nella direzione voluta (cioè verso il fondo della vasca)!

La quantità di energia così persa e quindi non convertita in luce inciderà fondamentalmente sul concetto di “Efficienza Luminosa” e sarà legato anche (ma non solo) al tipo di tecnologia di lampada usata.
Se infatti facciamo riferimento a lampade in passato più maggiormente utilizzate negli acquari, cioè le lampade fluorescenti tubolari con diametro di 26mm (dette T8), i watt indicati sulla lampada significheranno una cosa, se invece ci riferiamo alle più recenti lampade fluorescenti tubolari con diametro di 16mm (dette T5) la quantità di energia trasformata in luce, a parità di potenza elettrica consumata, sarà certamente maggiore!

Il concetto alla base dei miei dubbi, quindi, (ma non l’unico) è che lampade di tipo diverso o diversamente utilizzate (esempio con o senza riflettore) sono diversamente efficienti e quindi forniscono diversa quantità di luce a parità di potenza assorbita (Watt).
Nello specifico la quantità di luce emessa, ovvero, più correttamente, la misura del flusso luminoso, viene espressa in lumen ed è questo a mio avviso il parametro che andrebbe effettivamente utilizzato, non certo il watt!
Il rapporto tra il flusso luminoso emesso da una sorgente e la potenza elettrica assorbita, si esprime in lumen/Watt e costituisce la misura dell’efficienza della nostra fonte luminosa. Maggiore è l’efficienza, minore è l’energia consumata, ovvero, a parità di energia consumata maggiore è la quantità di luce prodotta.

Ho riepilogato in una tabellina (Tabella-1) i dati di alcune più comuni tipologie di lampade per le quali ho avuto modo di  reperire sia il valore dei Lumen dichiarati che la potenza assorbita in Watt, rappresentando per ogni tipo di tecnologia di lampada il rendimento medio (lumen/watt) che ho calcolato sulla base delle medie dei dei valori riscontrati:



Dalla tabella si evince anche un’importante evidenza rilevata sulle lampade fluorescenti (PL,T5,T8): a parità di lampade con la medesima tecnologia, quelle che hanno un wattaggio più elevato hanno anche un maggior rendimento. Questo vuol dire che dotare la vasca di una lampada da 54W fornirà più luce che non due da 28W (28Wx2=56W). Dal punto di vista del rendimento (e risparmio) energetico, quindi, qualora le dimensioni della vasca lo consentano, meglio assicurare il flusso luminoso necessario con meno lampade di maggior potenza anziché tante con wattaggio inferiore! 
Ovviamente tale raccomandazione non deve portare un vantaggio energetico a scapito di una buona distribuzione della luce in acqua e quindi di fonti luminose ben distribuite sulla superficie della vasca: occorrerà infatti prevedere che il flusso luminoso venga, quanto più possibile, irradiato perpendicolarmente alla superficie dell’acqua, certamente all’interno nel minimo angolo di incidenza nella penetrazione del flusso luminoso aria/acqua, ma non solo.
Molti avranno anche sentito parlare di “Lux”. Quest’ultimo è legato al “lumen” ed entrambi servono a dare una indicazione sulla misurazione del flusso luminoso: ma mentre il lumen è una misura assoluta della "quantità di luce" prodotta da una fonte luminosa, il lux è una misura relativa ad superficie irradiata.

Lux = lumen / Superficie

Questa grandezza è in effetti quella che ci consente di commisurare la luce prodotta all’effettiva superficie da irradiata!
Ma cosa significa in pratica “X” lux? Se ad esempio osserviamo un fascio luminoso di 100 lumen irradiato su un'area di 1 m2 questa produce 100 lux; a parità di luce, se concentriamo lo stesso fascio luminoso solo su una superficie di 10 cm2 si ottengono 10.000  lux.
Questo concetto è fondamentale ma lo analizzeremo solo in un successivo approfondimento!

Intanto iniziamo a "pensare in lumen" e non più in watt!

Traduciamo in Lumen

Alla luce delle osservazioni fatte risulta ovvia questa semplice considerazione: quando si forniscono informazioni sulle esigenze di luce di una pianta o di quanta luce è disponibile in vasca è più corretto (anche se ancora non esaustivo) parlare di “Lumen” che di “Watt”.
La prima cosa che mi viene in mente è quella di tentare di convertire in “Lumen/Litro” il linguaggio errato se pur consolidato di “Watt/Litro” sino ad oggi usato in varie tabelle rilevabili sia su testi scritti che sul Web.

Uno schema tipico che razionalizza le esigenze di luce delle piante acquatiche è il seguente:

 Molto bassa  >0.25 W/L
 Bassa >0.33 W/L
 Media >0.50 W/L
 Alta >0.75 W/L
 Molto alta  >1 W/L

L’attribuzione delle piante alle varie categorie di “esigenza luminosa” è certamente utile e debbo dire che personalmente le ho trovate valide, non certo nell’esattezza dei watt/litro quanto per avere un’indicazione sulla maggiore o minore esigenza di luce di queste o quella pianta e quindi sulla scelta e sulla collocazione delle piante in vasca.



Sulla base della Tabella-2, dove ho riportato il rendimento delle varie tipologie di lampada di diverso wattaggio e tecnologia, ho calcolato, come valore medio dei valori rilevati, il rendimento (teorico) delle varie lampade di diversa tecnologia. La tabella, se pur ragionevolmente attendibile non può avere una valenza “assoluta”, ma costituisce almeno un riferimento univoco per le considerazioni successive. Ne è scaturita, quindi, questa utile tabellina di sintesi (Tabella-3):



Se come credo tutte le tabelle storicamente diffuse che mettono in relazione l’esigenza di luce delle piante con il watt/litro si riferiscono a vasche che impiegavano ed impiegano le lampade tubolari fluorescenti T8, la Tabella-3 ci fornisce (in corrispondenza alla riga dei “T8”) la trascodifica dall’indicazione da Watt/Litro a Lumen/Litro passando quindi da un riferimento “relativo” variabile in funzione della tecnologia di lampada impiegata a uno certamente più “attendibile”, almeno indipendente dal tipo di lampada utilizzata.

Se quindi si diceva che l’esigenza luminosa di un tipo di pianta come la “Hemianthus callitrichoides“ è soddisfatta tra 0,5W/Lt e 1W/Lt (prodotte da una T8) ora sappiamo che in effetti l’esigenza luminosa di quella pianta è tra 28 e 57 Lumen/Litro, indipendentemente dal tipo di lampada impiegata.

Se quindi la mia vasca da 300 litri è dotata di N° 2 lampade tipo T5 da 54W, in pieno stato di efficienza questi sono in grado di erogare circa 5000 lumen ciascuna per un totale di

5.000 [lumen] x 2  [n° tubi T5 da 54w] = 10.000 [lumen]

Che per una vasca di circa 300 litri netti significano:

10.000 [lumen] / 300 [litri] = 33,3 [Lumen/Litro]

Il valore di 33,3 Lumen/Litro può sembrare basso, ma in base alla nuova tabella di Transcodifica (Tabella-2) possiamo verificare che corrispondono a poco più di 0,50 Watt/Litro di una T8 della vecchia concezione (0,58 W/Lt per l’esattezza).



Ora abbiamo gli strumenti per comprendere ed orientarsi in termini più reali (non mi azzardo a dire assoluti), su quale sia la giusta quantità di luce per ogni determinata pianta e/o quanta disponibilità di luce vi sia nella nostra vasca.
In un discorso generale questo potrebbe già bastare, ma in effetti siamo solo all’inizio!

Come infatti ho già accennato nella premessa ragionare in Lumen/Litro è già un buon inizio ma non possiamo dire di aver colmato il gap, ancora pieno di condizionali che fanno la differenza tra un modo o l’altro di usare le luci in acquario.

 ... segue (in un prossimo articolo)...

By ValerioSub


Ultimo aggiornamento 12 Dicembre 2011  

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