sensores cercanos
Sensores de Potencial Mátrico
El movimiento del agua del suelo hacía las plantas, la atmósfera o bien hacía otras zonas del suelo está regulado por diferencias de estados energéticos.
El agua en el suelo esta retenida por varias fuerzas:
- La atracción gravitacional de la Tierra
- La presencia de solutos disueltos
- Los fenómenos de superficie (tensión superficial) en la interfase sólido-líquida
Los sensores de potencial mátrico del suelo (PMS) son los que miden directa o indirectamente la fuerza con la cual el suelo retiene el agua. Este potencial refleja el estado hídrico del suelo: cuanto más bajo (más negativo) es el valor, mayor es la fuerza con la cual el suelo retiene el agua y viceversa. La función que relaciona el potencial mátrico del suelo con el contenido hídrico se denomina “curva de capacidad hídrica”. A continuación, se muestra la relación existente entre el potencial mátrico y el contenido de humedad en el suelo:
← Fig: Relación entre potencial mátrico y contenido de humedad para tres tipos texturales Fuente: Lafi, S. et al (2011).
La capacidad de campo, independientemente de la textura o el tipo de suelo es conocida, encontrándose en valores entre los -5 y -33 KPa y el punto de marchitez permanente sobre los -1500 kPa. No todos los equipos que miden potencial mátrico sirven para todo tipo de suelos, por eso es muy importante saber en que rango nos encontramos y elegir bien el equipo adecuado.
En la siguiente figura se muestran algunos equipos y técnicas que hay disponibles comercialmente en la actualidad, normalmente sólo son adecuadas (a nivel de precisión y exactitud) para un intervalo de medida concreto.
Fig: Rando de medida de diferentes instrumentos de pontencial hídrico →
Aplicaciones
- Cálculo del riego necesario para un cultivo en función de las necesidades hídricas para un mejor control de riego
- Estrés hídrico al que está sometido un cultivo
- Estudio de física del suelo
- Cálculo de curvas de retención de humedad en el suelo o curvas características (Soil Water Retention Curve, Soil moisture reléase curves)
Ventajas
- Sabemos cuando regar
- Fácil de interpretar
- Independiente de la textura del suelo
- Económicos
Inconvenientes
- No detectan riegos excesivos
- Rango de lectura limitado
- Mantenimiento frecuente
- Baja precisión y repetibilidad
- Velocidad de reacción baja
Tipos de sensores
Tensiómetros analógicos
El sensor consiste en un tubo lleno de agua con una cápsula de cerámica porosa en uno de sus extremos que se entierra en el suelo a la profundidad de medición deseada; el otro extremo del tubo está conectado a un sensor de presión negativa (vacuómetro analógico). Es un tensiómetro tradicional en el que se ha sustituido el indicador manométrico por un sensor electrónico.
← Fig: Tensiómetros analógicos. El suelo ejerce una tensión (tensión matricial) sobre el agua contenida en el tubo de plástico que hace que la altura de agua en ella descienda, pasando al suelo y provocando por tanto una presión negativa que es medida por el sensor, siendo la salida analógica de este proporcional a esta tensión matricial.
Cuando el suelo se seca se produce un incremento de la tensión matricial (la lectura absoluta del tensiómetro sube), mientras que cuando se humedece se produce un descenso (la lectura absoluta del tensiómetro baja), pudiéndose alcanzar valores cercanos a cero cuando el suelo se satura de agua. A partir de esta propiedad es posible estimar el contenido de agua en el suelo. Para suelos hortícolas normalmente se utilizan este tipo de sensores, ya que, son suelos que tienen niveles de humedad bastante altos, entre saturación y capacidad de campo, y es más interesante medir la tensión del suelo que la humedad de este.
El tubo se llena completamente de agua y se cierra herméticamente por la parte superior. Durante la instalación la cápsula cerámica se introduce en el suelo quedando completamente rodeada por las partículas del suelo y microporos. La cerámica comunica el agua del interior con la solución del suelo. El suelo succionará el agua interior del tensiómetro. La succión se registrará a través de un medidor de «vacío» o presión negativa denominado vacuómetro, que se sitúa en la parte superior del tensiómetro. La medida del vacuómetro será equivalente a la tensión matricial del suelo.
↑ Fig: Perfil de humedad de suelo
← Fig: Intercambio de agua entre la cerámica y el suelo en un tensiómetro. Fuente IFAPA
El tensiómetro mide directamente energía (cb, centibares), es decir, el esfuerzo que las raíces deben realizar para extraer el agua del suelo. La utilización de varios tensiómetros, ubicados a distintas profundidades, permiten obtener el perfil de humedad de suelo.
Entre sus ventajas destaca que es un método rápido de medida de potenciales mátricos del suelo in situ, tienen bajo coste, son relativamente fáciles de instalar y mantener y miden directamente la succión de agua. Como inconvenientes cabe citar que se trata de un método que requiere cierto tiempo de reacción y un mantenimiento periódico, no son adecuados para trabajar en cultivos en los que se mantienen niveles de humedad muy bajos, tensiones superiores a 60-80 cb/KPa.
De matriz granular
Resistivos en material poroso
Suelen utilizarse en cultivos leñosos o estrategias de riego deficitario controlado, ya que pueden alcanzarse niveles de potencial de -230 KPa.
Están formado por dos electrodos concéntricos empotrados en un conglomerado especial sujetado por una membrana sintética y encapsulada en una funda de acero inoxidable. Estos sensores utilizan el principio de la resistencia eléctrica variable debidos a los cambios en la humedad del suelo y se utilizan para medir la tensión de agua en el suelo. Cuando hay mucha agua en el suelo, también hay mucha agua en el sensor .A medida que el suelo se seca, el agua se elimina del sensor y el valor de la resistencia aumenta. Por el contrario, cuando el suelo está húmedo, la resistencia disminuye.
← Fig: Fotografia de un sensor de humedad de suelo Modelo WATERMARK de IRROMETER. El sensor consiste de un par de electrodos de alta resistencia a la corrosión que se introducen dentro de una matriz granular de yeso. Midiendo con en un equipo electrónico la resistencia existente entre los electrodos podemos a través de una correlación conocida obtener la tensión en centibares de agua en el suelo.
La resistencia medida en el sensor (R ) y la temperatura del suelo (T) se utilizan para calcular de forma aproximada el potencial matrico del suelo, por ejemplo para el sensor watermark de la marca Irrimation, el potencial en kPa para cualquier tipo de suelo se puede calcular con la formula siguiente
kPa= (-3,213*R – 4.093) / (1 – 0,009733*R – 0,01205*T)
recordemos, que la tensión matricial del suelo es la fuerza que las raíces de las plantas deben emplear para extraer agua del suelo y con este valor se puede obtener también el nivel de humedad.
Capacitivo en material poroso
Fig: Sensor de potencial matrico capacitivo a 70 mhz sobre matriz granular →
Modelos comerciales
-
- Sensor de potencial mátrico: Modelo Watermark. Marca: Irrimation.
- Sensor de potencial mátrico: Modelo Teros 21. Marca: Meter Group.