Iluminação no aquário

A iluminação.

A Aquariofilia é uma Ciência que engloba diversos e diferentes pontos importantes, que se auto auxiliam no processo de manutenção e conservação das condições vitais estáveis em um aquário ornamental. Dentre estes pontos, destacamos a iluminação, a qual adequadamente disponível no aquário, irá influir diretamente no sucesso que obteremos no trato de nosso aquário.

Para o bom crescimento das plantas e bem estar dos peixes, assim como para completar o efeito decorativo do aquário, é necessário a utilização de luz artificial. A luz do Sol, como única fonte de iluminação, seria o ideal para um aquário se pudesse ser bem dosada. No entanto fica difícil controlarmos sua intensidade, portanto a iluminação artificial parece ser a melhor indicada para nosso uso. O uso de luz solar traz problemas tanto para a localização do aquário como para o seu doseamento.

Luz é uma radiação eletromagnética. Parte dela é captada por nossos olhos, outra é invisível a nós, mas considerável para nossos seres. A luz se propaga em ondas, e cada ondulação, ou comprimento de onda, define uma determinada tonalidade e sua posição no espectro luminoso, que vai das tonalidades de onda mais curta, as ultra violeta, invisíveis aos nossos olhos, passando pelos tons arroxeados, azulados, verdes, amarelos, alaranjados e vermelhos até as radiações infra vermelhas, também invisíveis aos nossos olhos, ondas de maior comprimento.

No aquário, meio diferente do ar, a absorção das diversas radiações difere para os distintos comprimentos de onda. A luz vermelha, tem um grande comprimento de onda, porém um pequeno poder de penetração, já a luz azul tem um pequeno comprimento de onda e um grande poder de penetração.

A luz é um fator de vital importância para a vida no aquário, seja ele dulcícola, marinho ou mini-reef. Cada um com necessidades próprias e distintas. Além dos efeitos visuais indispensáveis a um aquário, a iluminação é parte indispensável para o bom funcionamento do mesmo. As lâmpadas não são colocadas no aquário apenas como objeto de decoração ou um mero aparato para se obter uma melhor visualização dos peixes. As luzes dentro de um aquário tem uma função muito mais importante, e tem que ter alguns critérios na hora de escolher esse tipo de equipamento.

A iluminação dos aquários de água doce é  uma das partes fundamentais para o bom desenvolvimento do sistema, independente do tipo de aquário que será montado (Plantas, Doce ou Marinho). Como regra básica, devemos manter o aquário com as luzes ligadas em média de 10 a 12 horas pôr dia. Algumas plantas são de dia "curto"e outras de dia "longo", mas a maioria delas são de regiões em que a luz está em torno de 10 a 12 horas. Não adianta nada deixa-las mais ou menos tempo expostas a luz, elas vão realizar a fotossíntese mesmo assim , podendo não desenvolver corretamente.

As plantas alimentam-se de sais minerais. Esta absorção é feita pelas raízes e pelas folhas. A iluminação desempenha papel fundamental para suas funções vitais, oferecendo a elas condições para um crescimento normal e para a realização da fotossíntese, que é definida como o processo pelo qual as plantas transformam, à partir da clorofila e do anidrido carbônico e sob a ação de energia luminosa, a glicose, assimilável por elas e libertam o oxigênio.

A luz do aquário é responsável pela fotossíntese das algas e plantas. Tal fenômeno desencadeará todo o processo de oxigenação da água, evitando que o nível de dióxido de carbono fique muito elevado, o que levaria os peixes à asfixia. A iluminação desempenha a função de fixar no organismo do peixe a proto-vitamina e o cálcio de que necessita para viver sadio, evitando o raquitismo provocado pela privação de uma fonte de luz natural.

A luz é a energia que as plantas e algas necessitam para produzir comida e outras substâncias necessárias a seu crescimento e reprodução. As plantas e algas são únicas nesse sentido, são os únicos organismos vivos capazes de converter luz em comida, isto é, realizar a fotossíntese e a síntese da clorofila; cada uma com necessidades distintas de luz (estes organismos absorvem CO2 e compostos inorgânicos da água e/ou do substrato para sintetizar seu alimento na presença da luz, daí sua vital  importância). Mesmo para os organismos que não utilizam a luz para realizar a fotossíntese, a regularidade da iluminação é fundamental, pois muito do seu comportamento e ritmos endógenos estão diretamente ligados ao ciclo da luz.

A água age como um filtro para a luz. Quando luz a atravessa ela é seletivamente absorvida e refletida pela água, o que reduz a intensidade luminosa total conforme a profundidade da coluna d’água, alterando também o seu espectro e tonalidade. A capacidade de penetração da luz através da água é 1/2000 do que através do ar. Chamamos esta perda de "Atenuação ou Extinção da Luz". Diversos outros fatores irão influir negativamente na penetração do fluxo luminoso na água:

• Reflexão e Absorção pela tampa de vidro (aproximadamente 7 a 9%).
  Aquários plantados não devem ter tampas de vidro entre as lâmpadas e a água.
  
• Reflexão no espelho d’água
  
• Absorção e Reflexões por impurezas na água e obstáculos.
  
• As lâmpadas HQIs são as que possuem melhor coeficiente de penetração na água seguidas pelas fluorescentes VHO e compactas .
  
• A perda luminosa em água limpa se dá primeiro pelas cores menos energéticas do espectro, começando pelo vermelho, sendo que o azul e violeta são as últimas cores a atingirem águas mais profundas.
  

Quando abordamos o fator iluminação, existem 3 aspectos da luz que interessam aos proprietários de aquário: qualidade, quantidade e periodicidade (duração).

Qualidade da luz.

Quando nos referimos à qualidade de luz estamos falando basicamente em comprimentos de onda, curva de distribuição espectral e temperatura de cor, uma vez que estes 3 fatores estão íntima e diretamente relacionadas. No espectro solar visível pelo olho humano, as radiações coloridas ficam distribuídas do violeta ao vermelho escuro com as diversas colorações intermediárias e cada uma dessas cores estão definidas por determinados comprimentos de onda.

A intensidade (quantidade) e a qualidade da luz mudam dramaticamente das águas rasas do recife (menos de 11 metros de profundidade) para os terraços profundos e as paredes externas do recife.

A água é 1000 vezes menos transparente que o ar e seletivamente absorve vários comprimentos de onda de luz, enquanto esta penetra rumo às profundezas.

O comprimento de onda mede-se por meio de uma unidade chamada nanômetro (nm) que corresponde a um bilionésimo de um metro. Abaixo das radiações de 380 nm ficam as radiações ultravioletas, já não visíveis por nós. Depois temos o violeta compreendido entre 380 e 430 nm, o azul entre 430 e 470 nm, o azul-esverdeado entre 470 e 500 nm, o verde entre 500 e 560 nm, o amarelo entre 560 e 600 nm, o laranja entre 600 nm e 640 nm, o vermelho-claro entre 640 e 710 nm, e o vermelho-escuro entre 710 e 780 nm, após vem os infravermelhos já não visíveis por nós, mas sentimos sob a forma de calor.

Noventa por cento dos comprimentos de onda mais longos da luz (vermelho e laranja) são filtrados fora aos 20 metros, o verde é filtrado fora em torno dos 30 metros. Ao atingirmos 45 metros de profundidade, os comprimentos de ondas restantes são tão somente os azuis e violeta (abaixo de 500 nanon).

Sabendo que as plantas dulcícolas habitam águas rasas e os corais águas por volta dos 15 metros de profundidade, podemos calcular com exatidão a qualidade de luz necessária para todos os diferentes  tipos de aquário. As lâmpadas fluorescentes têm aproximadamente a mesma eficiência energética das HQI's, com a vantagem do menor preço, mas tem seu uso limitado a aquários com até 60 cm de altura, pois acima disto a sua intensidade luminosa não seria suficiente para atingir satisfatoriamente as plantas ao nível do substrato.

Sabemos, portanto, que todos os aquários necessitam de uma luz de espectro total. Os mini-reef necessitam um especto total com ênfase no azul, isto é picos na faixa dos 450 nanômetros. Já os aquários de plantas necessitam de um espectro total com ênfase no azul, laranja e no vermelho, isto é picos na faixa dos 450 nanômetros e 750 nanômetros, respectivamente. Estas necessidades diversas são justificadas, pelo fato das plantas realizarem a fotossíntese e a síntese da clorofila, e algas zooxantecas presentes nos corais e anêmonas realizam somente fotossíntese. Sendo assim, a combinação de diferentes tipos de lâmpadas é altamente recomendada.

A combinação ideal para cada tipo de aquário é determinada à partir da distribuição espectral (temperatura de cor) desejada, que pode ser alcançada de diversas formas.

Quantidade de luz.

Em aquários, quando falamos de quantidade de luz, estamos nos referindo a fluxo luminoso, que é a quantidade de luz medida em lúmens, emitida por uma fonte de luz (lâmpada), e consequentemente iluminação, medida em lux, sendo lux = 15men/m2. Para aquários plantados seria aconselhável uma proporção mínima em torno de 30 - 60 lúmens por litro de água do aquário (volume bruto).

Os níveis (quantidade) de luz decrescem rapidamente quando nos movemos da superfície do oceano para as profundezas do recife externo. Por exemplo, medições feitas ao meio dia num dia de sol e céu claro perto do Atol de Enewetak, Pacífico Sul, mostraram que a iluminação na superfície, fora d´água, em torno de 10,000 lux caiu 73% logo abaixo da superfície da água para 27,000 lux. À 15 metros o iluminamento caiu 85% para 15,000 lux, à 33 m este decresceu 93% para 7,000 lux, e à 50 metros decresceu 97% para somente 3,000 lux. Todos esses níveis podem decrescer tanto quanto 50% quando o céu estiver nublado ou enquanto o sol se move através do céu no decorrer do dia. Como podemos ver na figura 3, estes fatos também influenciam na temperatura de cor (distribuição espectral) da luz natural do dia.

Considerando as medições acima, podemos concluir que um iluminamento em torno de 15,000 lux no fundo do aquário mini-reef é bastante razoável e suficiente para sustentar a vida dos mais exigentes corais (Acropora sp.).

Para um aquário marinho só de peixes um iluminamento de 10.000 lux no fundo do aquário é mais do que suficiente. Caso o aquário inclua palhaços com anêmonas, então os mesmos critérios do mini-reef devem ser adotados, isto é, um iluminamento de 15.000 lux no fundo do aquário. É necessário devido a relação endosimbiótica das anêmonas com as algas zooxantelas que lhes fornecem alimento.

Para as plantas, baseado em diversas medições de campo realizadas mundo afora e em medições feitas em laboratório, podemos afirmar que um iluminamento de 10.000 lux no fundo do aquário é suficiente  para satisfazer as necessidades lumínicas das mais exigentes plantas. Deve-se tomar os devidos cuidados por que ao expormos plantas que necessitam de menor intensidade de luz à luz forte, estas tendem a definhar e morrer.

Para um aquário marinho que deseje reproduzir o deep-water reef e abrigar os animais que habitam os recifes em torno dos 30 metros de profundidade, alguns cuidados devem ser tomados tanto em relação a qualidade quanto a quantidade de luz, pois estes animais são bastante sensíveis a iluminamentos superiores a 7.000 lux no fundo do aquário, e a comprimentos de onda acima dos 560 nanômetros, isto é, amarelos, laranjas e vermelhos, devido a esses comprimentos não atingirem estas profundidades, como podemos ver anteriormente. Para esse tipo de aquário somente lâmpadas de 20.000k devem ser utilizadas.

Como calcular a emissão total de iluminação.

Além da funcionalidade e beleza estética do conjunto e de ser sustentáculo das lâmpadas, reatores, exaustores, timers, dimmers e interruptores, a luminária moderna tem por função o aproveitamento máximo da luz emitida pelas lâmpadas: direcionando, filtrando ou concentrando o feixe luminoso conforme a necessidade.

* Em nosso portal existe um calculador automático do volume total do aquário, clique aqui.  

O revestimento interno da luminária influencia de modo decisivo na perda da luz emitida pelas lâmpadas. Devemos providenciar os revestimentos mais foto-refratários possíveis. Já há no mercado diversos materiais para melhorar o desempenho das calhas: são placas de alumínio polido/espelhado que podemos recortar e forrar o interior das luminárias ; são grades plásticas metalizadas que direcionam a luz apenas para o aquário, evitando ofuscar nossos olhos. Na impossibilidade de aquisição destes materiais o uso de fórmica brilhante branca já proporciona considerável reflexão.

Agora que já sabemos o nível de iluminamento necessário para os diferentes tipos de aquário, fica fácil calcularmos qual a emissão de luz ou fluxo total, em lúmens, para alcançarmos as respectivas necessidades de cada tipo de aquário.

Sendo o fluxo total ou emissão total a soma da emissão individual de cada lâmpada, nós podemos calculá-la através da seguinte expressão:

E = Eh h x e = I x A x 3                              i=1

Onde E é a emissão total, I o iluminamento necessário (em lux), A a área superficial do aquário (em metros quadrados) e 3 o fator de correção devido à absorção da luz pela água.

Por exemplo: para calcularmos a emissão total necessária (E) para um aquário mini-reef de 120cm C x 60cm L x 50cm P, primeiramente devemos calcular a área superficial do aquário (A), nesse caso sendo: 1,20m x 0,60m = 0,72m2. Como nós já sabemos o iluminamento necessário no fundo do aquário (I=15.000 lux), basta aplicarmos a expressão E = 15.000 lúmens/m2 x 0,72m x 3 = 32.400 lúmens. Sendo assim esse aquário necessita de uma E = 32.400 lúmens para obtermos um iluminamento de 15.000 lux.

Fotoperíodo.

Períodos regulares, com as lâmpadas se ascendendo e apagando todos os dias a uma mesma hora são muito importantes uma vez que toda vida no aquário está intimamente ligada ao ciclo da luz. Dentro da região dos trópicos onde vivem a maioria das plantas aquáticas, do nascer ao por do sol temos aproximadamente 10 a 12 horas de luz natural, com intensidade luminosa variando conforme a posição do sol em relação ao horizonte, e apresentando uma variação de horários muito pequena no decorrer das estações do ano.

As lâmpadas devem ser ligadas de forma gradual. No caso dos aquários marinhos, sejam eles mini-reefs, deep-water ou fish-only as actínicas devem ser ligadas primeiro e desligadas por último num ciclo de 12 horas de duração enquanto as lâmpadas de espectro total (principais) devem ser ligadas 1 hora depois das actínicas, e desligadas 1 hora antes, perfazendo um período de 10 horas.

Para aqueles que desejam simular a luz solar por volta do meio-dia devem utilizar uma terceira bateria de  lâmpadas específicas para este fim, que devem ser ligadas 4 horas após as actínicas e desligadas 4 horas antes, perfazendo um período total de 4 horas ligadas. Simulando, assim, o sol no período de 10:00 a 14:00 hs, quando este está a pino (mais forte).

No caso dos aquários de plantas, as ero-lux devem ser acesas primeiro e desligadas por último num ciclo de 12 horas de duração enquanto as de espectro-total devem ser ligadas 1 hora após e desligadas 1 hora antes num ciclo de 10 horas de duração. Nestes aquários a reprodução do sol ao meio-dia não é recomendada.

Os casos acima citados reproduzem com a maior exatidão possível o amanhecer e o entardecer e até mesmo, o sol do meio-dia se necessário ou desejado.

Para este fim, recomendo o uso de um ou mais "timers", mais especificamente o IBM Home Director Starter Kit, que permite o controle dos timers através de seu computador mesmo que este esteja desligado, e tudo isso por controle sem fio. Assim o aquário adquire uma certa independência e você  também, uma vez que não terá que se prender a horários para ligar e desligar as luzes.

Além de criar um ambiente mais saudável uma vez que o simples ligar e apagar das luzes afetam (causam variações) nas medições do PH e da ORP (redox), pois estes variam inversamente.