Sondas de capacitancia (FDR): Para monitoreo de humedad de suelo

INTEGRANTES:- Samanta Onocuica Quiroz- Lizbeth Caycho Torres- Dennis Albert Vidal Llanos- Andre Ponce Guzman

GESTIÓN DEL RIEGO.

La programación del riego debe responder a dos preguntas básicas:

cuándo regar y cuánta agua hay que aportar. La respuesta a la primera

pregunta es el intervalo de riegos, que corresponde al de tiempo

transcurrido entre dos aportaciones de agua. La cantidad de agua que se

debe aportar en cada riego, es la dosis neta de riego.

Una información importante en la programación del riego es la que tiene que ver con lasrelaciones suelo-agua-planta

A su vez, las relaciones suelo-agua-planta dependerán de factores tanimportantes como la textura, queestablece, entre otros aspectos, lacapacidad de retención del agua en elsuelo.

Esta cantidad de agua almacenada en el suelo incide de manera importante en laprogramación de riego de baja frecuencia (intervalo de riegos superior a tres días) y tieneuna menor importancia en el de alta frecuencia (intervalo de riego inferior a tres días).

Los objetivos de la programación de riegos pueden perseguir finestécnicos o fines económicos y puede haber combinación de ambos.

ETAPAS DE LA PROGRAMACIÓN

OBJETIVOS DE LA PROGRAMACIÓN

METODOS DE PROGRAMACIÓN DEL RIEGO.

El primer grupo se basa en programar el riego a partir del estado hídrico delsuelo (manejo de la reserva de agua en el suelo o stock y el nivel de agotamientopermisible). Este primer grupo de métodos se clasifican en función del procedimientoseguido para medir el contenido de agua en el suelo.

El segundo grupo de métodos está basado en el estado hídrico del cultivo, y sólopermite conocer el momento de inicio del riego, pero no la cantidad de agua a aportar.Para ello se pueden utilizar, entre otros, datos de la temperatura de las hojas, variacióndel diámetro de algún órgano de la planta, del potencial hídrico del tallo, del flujo desavia, etc.

Por último, está el método basado en el balance hídrico del conjunto suelo-planta-atmósfera.

MÉTODOS BASADOS EN EL ESTADO HÍDRICO DEL SUELO.

Método tensiométrico. Bloques de yeso, nylon o fibra de vidrio. Reflectometría en el Dominio del Tiempo (TDR).

Reflectometría en el Dominio de Frecuencias (FDR).

REFLECTOMETRÍA EN EL DOMINIO DE FRECUENCIAS (FDR).

Usando una técnica de reflectometría de dominio de frecuencias conocida comocapacitancia, las sondas FDR miden la humedad del suelo mediante la respuesta acambios en la constante dieléctrica del medio.

La reflectometría es unatécnica que se basa en lareflexión que experimentaun pulso electromagnéticocuando es transmitido alsuelo mediante electrodos

En la reflectometría en eldominio de la frecuencia(FDR) se mide la frecuenciade resonancia del circuitoformado por los electrodosy el suelo tras la emisióndel pulso

No obstante, el pulso que es enviado a través del suelo no sólo es reflejado si no que experimenta unaatenuación proporcional a la conductividad eléctrica del mismo. Este fenómeno se utiliza para laestimación de la conductividad eléctrica aparente del suelo mediante reflectometría. Debido a sunaturaleza las sondas reflectométricas pueden estimar simultáneamente la humedad y la salinidad delsuelo

La estimación del contenido de humedad mediante FDR está basada en la medida de laconstante dieléctrica compuesta del suelo (εc) mediante electrodos (placas paralelas o anillosmetálicos) que, junto con el suelo (como material dieléctrico), constituyen un condensador quese conecta a un circuito oscilador. Cuando varía εc (debido al contenido de humedad del suelo),cambia la capacitancia del suelo y por tanto la frecuencia de oscilación del circuito.

Principio de la sonda

SONDAS DE CAPACITANCIA (FDR)

Debido a su naturaleza las sondas FDR pueden estimar simultáneamente la humedad y lasalinidad del suelo. Mediante electrónica o software, las medidas de humedad y salinidadpueden combinarse para la estimación de la salinidad en la solución del suelo. Estas sondastambién tienen integradas un sensor de temperatura para poder obtener una medida referidaa la temperatura estándar de 25 ºC.

¿Porqué la CE es menor en el suelo que en el agua?

Una sonda capacitiva está compuesta de una barra sobre la cual está impreso un circuitoeléctrico que conecta todos los sensores. Estos se pueden montar cada 10 cm, hasta unaprofundidad de 1.5 m. Una estación de monitoreo puede constar de una, dos o hasta tressondas: una en la hilera y una o dos en la entre-hilera; dependiendo del cultivo y de laprecisión que se desea alcanzar.

Descripción

El circuito emite un pulso de 0.5 segundos y contabiliza los pulsos del tensor para esa mismaduración. Las empresas fabricantes proporcionan un software con las ecuaciones según lastexturas de suelo, para ser usadas en caso de no disponer de una calibración local.

Cada sensor capacitivoconsiste en dos anillos debronce, de 50.5 mm dediámetro exterior y 25 mmde altura, anclados en unabarra de plástico y con unaseparación de 12 mm. Losdos anillos forman las placasde un condensador

conectado a un oscilador LC.

La capacitancia eléctrica o FDR crea un campo eléctrico de alta frecuencia, emitido por sensoresdesde un tubo de acceso de PVC instalado en el suelo. La frecuencia eléctrica se modificadependiendo del contenido de agua y de aire en el suelo y eso se extrapola a un valor volumétricode lámina de agua en milímetros para cada 10 cm de suelo. Es una tecnología no-radiactiva y tieneuna exactitud mayor que 1% del contenido volumétrico de agua en el suelo.

Las variaciones en los valores de la constante dieléctrica del suelo son el resultado de las variacionesen el contenido de humedad de éste, debido a que el agua tiene una constante dieléctrica de 80, elsuelo <1 y el aire 1. Por tanto, al aumentar el contenido de agua en el suelo la constante dieléctricaaumentará y en caso opuesto disminuirá.

La medida de εc es específica para cada suelo, por lo que resulta imprescindible la

calibración de este tipo de sensores.

Calibración:

CAPACIDAD DE CAMPO

(121mm)

Interpretación de las gráficasGracias a esta información se puede establecer un estatus óptimo de humedad de suelo paralograr la máxima dinámica y productividad del agua (relación agua-aire), definiendo así lafrecuencia de riego. Así mismo se define una zona de estrés por exceso o falta de agua enfunción de la dinámica del agua en el suelo.Además permite mejorar y equilibrar la producción en el tiempo al reducir la ocurrencia deestreses hídricos, puesto que mejora y aumenta la expresión radicular y la condición generalde la planta, permitiéndole manifestar todo su potencial productivo. Así mismo permitecontrolar la disponibilidad de agua en períodos críticos del desarrollo del fruto. Por otro lado,las gráficas de los sensores a distintas profundidades permiten establecer el tiempo de riegoevitando perdidas por percolación bajo la zona activa de raíces.

En la figura se muestra el límite superior,que se fija para evitar el drenaje (y ellavado de fertilizantes) y el límite inferiorrepresenta el punto a partir del cual elcultivo sufre estrés hídrico.

Gráfica para definir tiempo de riego:

Además las gráficas permiten controlar las estrategias de riego, detectar problemas en elsistema hidráulico y controlar efectivamente en cada sector cuándo y cuántas horas se haregado (control del factor humano).

Asociación con calicata, valores de humedad de suelo y puntos críticos por dinámica del agua en el

suelo:

1. Se asocia la información con la humedad observada en calicatas, convirtiendo la gráfica enuna calicata virtual.2. Se asocia con humedad de suelo a partir de la Capacidad de Campo práctica y sus valores deporcentaje de humedad aprovechable (ver gráfico 3).3. Se asocia con la dinámica del agua en suelo para establecer los estatus de humedad demáxima actividad para la planta.

Inconvenientes:

• La calibración resulta imprescindible.• Un buen contacto entre el suelo y el sensor resulta crítico para obtener estimacionesfiables.• Precisa una instalación cuidadosa para evitar huecos y fisuras entre la sonda y el suelo.•Medida in situ no destructiva (sin muestreo) y rápida.• Permite obtener lecturas con niveles altos de salinidad, en los que el TDR no funciona.• Gran sencillez de uso tras su instalación.• Señal de salida de tipo analógico, lo que permite su conexión a cualquier sistema deadquisición de datos convencional y por tanto la automatización de las medidas.• Flexibilidad en el diseño del sensor, así como de la frecuencia de trabajo.• El sistema está basado en componentes electrónicos sin piezas móviles lo que eliminauna fuente de desgaste y mantenimiento, permitiendo medidas durante largos periodos

de tiempo.

Instalación: