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Sensor de Humedad y Temperatura de suelo: TEROS 10

Los sensores de humedad de suelo se utilizan para medir el contenido volumétrico de agua en el suelo en tiempo real, esto nos ayudará a tomar decisiones de riego inteligentes que den respuesta a las dos preguntas claves, cuando y cuanto regar.

Seguidamente vamos a describir uno de los sensores del fabricante Meter Group que más éxito están teniendo por su durabilidad.

Fabricante: Meter Group. Modelo Teros 10.

Descripción general

El sensor está ubicado al final de un cable que dispone de una carcasa impermeable de la cual salen dos pinchos de acero inoxidable. En el interior de la carcasa se encuentra la electrónica envuelta en resina epoxi para que el sensor sea capaz de soportar las condiciones de campo más adversas e intrusiones de agua. Por otro lado, las púas del sensor son robustas y nos aseguran un buen contacto con el suelo, sin alterarlo, en comparación con otras sondas. Estos sensores duran hasta 10 años.

Es un sensor de tipo capacitivo FDR , estos miden electrónicamente el tiempo de carga de un condensador, cuyo dieléctrico es el suelo y las placas metálicas los pinchos, siendo el tiempo de carga proporcional a las características del suelo y a su contenido de agua. Para minimizar los efectos de la salinidad y la textura del suelo utiliza una frecuencia de medida de 70 Mhz, consiguiendo una gran precisión en diferentes tipos de suelos.

Estos sensores miden la permitividad dieléctrica del suelo (εa) que después hay que correlacionarla polinomialmente con el contenido de agua VWC. La calibración predeterminada dada por el fabricante es válida para la mayoría de los suelos minerales y substratos con niveles normales de salinidad. También, permite utilizar funciones específicas de calibración para distintos tipos de suelos y sustratos, de esta manera se puede mejorar la exactitud de la medida.

El sensor mide indirectamente la humedad.

Características:

      • Nivel prestaciones similares a las proporcionadas por un sensor TDR pero a un coste mucho menor con el único inconveniente que le afecta la salinidad y la temperatura.
      • Necesidades de alimentación muy bajas.
      • Instalación sencilla a cualquier profundidad.
      • Las puntas de la sonda son de acero inoxidable y están muy afiladas lo que facilita la instalación, incluso en suelos duros.
      • Medidas reales del perfil del suelo pero sensibles a la presencia de aire en la zona suelo-sensor.
      • La sonda de humedad tiene un volumen de influencia de 430 mL a su alrededor (ver figura).

↑ Fig: Esquema de una sonda teros 10.

↑ Fig: Esquema Volumen de influencia de la sonda. La sonda de humedad tiene un volumen de influencia de 430 mL.

Características técnicas

Especificaciones generales:

      • Medida: Contenido volumétrico de agua (VWC).
      • Método medición: Capacitivo FDR
      • Dimensiones: 5,1 cm x 2,4 cm x 7,5 cm
      • Longitud del cable del sensor: 5 m estándar
      • Condiciones de operación: – 40 °C a 60 °C.
      • Cable resistente a los rayos UV con repelente de roedores

Especificaciones técnicas:

      • Tipo de conector estándar: Tipo Jack estéreo de 3,5 mm
      • Volumen de medición: 430 ml.
      • Alimentación: de 3,0 a 15 Vdc.
      • Salida sensor: voltaje de 1000 a 2500 mV que se puede correlacionar polinomialmente con el VWC
      • Tiempo de media 10 ms
      • Contenido volumétrico de agua (VWC):
        • Rango de medida:
          • Para suelo mineral: 0,00 a 0,64 m3/m3 de VWC (0 a 64% de VWC).
          • Para sustratos: 0,00 a 0,7 m3/m3 de VWC (0 a 70% de VWC).
        • Exactitud: con la calibración estándar: ± 0,03 m3/m3 (3% VWC) en todos los suelos minerales con CE menor a 8 dS/m. Si se calibra para un suelo: ± 1 – 2% de VWC.
        • Resolución: 0,001 m3/m3.
      • Permitividad dieléctrica aparente (εa):
        • Rango de medida de εa: de 1 (aire) a 80 (agua).
        • Exactitud de εa: ±1 de la medida para εa de 1 a 40
        • 15% de la medida para εa de 40 a 80.
        • Frecuencia de medición dieléctrica: 70 mHz.

Interpretación de la lectura: Sensor con salida en tensión

El rango de medida de este sensor va de 0 a 64% para suelos minerales y hasta el 70% para substratos. La salida en tensión va de 1 a 2,5 V y habría que calibrarla para cada tipo de suelo. El fabricante nos da una curva de calibración que sirve para la mayoría de los suelos minerales que tiene una precisión del 3% de VWC medido. El valor de la humedad Q (VWC) en función del valor suministrado en tensión (RAW) del sensor teros 10 viene dado por la ecuación:

Θ(m3/m3) = 1,895×10−10 × RAW3 – 1,222×10−6 × RAW2 + 2,855×10−3 × RAW − 2,154

donde RAW es el valor de la tensión en mV.

Esta ecuación es válida para la mayoría de los suelos minerales pero que tengan una C.E. de extracto de saturación comprendida entre de 0 a 8 dS/m.

Nota: otra ecuación que se puede utilizar para todo tipo de suelos es:

Θ(m3/m3) = 4,824×10−10 × RAW3 – 2,278×10−6 × RAW2 + 3,898×10−3 × RAW − 2,154

Se utiliza una ecuación de tercer orden para la calibración del suelo mineral porque proporciona las mejores predicciones de VWC en el rango de VWC encontrado en suelos minerales, pero esta ecuación alcanza un máximo de aproximadamente 0,77 m3/m3 (77% de VWC) en agua pura.

Si se quiere ampliar el rango hasta el 100% de VWC, debe modelarse con una ecuación cuadrática (que daría como resultado 1,0 m3/m3 en agua). Sin embargo, la empresa no recomienda esto para suelos minerales porque a menudo hace que la calibración en el rango normal de VWC que se encuentra los suelos minerales sea menos precisa.

El nodo que se le conecta el sensor, normalmente ya me da esta calibración por lo que su salida es directamente el % de VWC. Algunos se pueden calibrar dándole una serie de puntos de calibración, que como mínimo son dos.

En el mercado, también nos podemos encontrar transductores con salida en tensión o en corriente (0-5 V; 0-10 V, 4-20 mA, etc.) preparados para el Teros 10, siendo su salida proporcional al % de VWC.

Siempre hay que ver las instrucciones de los equipos que se conectan al Teros 10 para ver la salida por defecto a que valores de VWC corresponde y tenerlo en cuenta en la interpretación de esta.

Hay que recordar que si queremos precisión hay que calibrar el sensor para el suelo donde se instale. Cada suelo necesita de una ecuación especifica de calibración.

Por otro lado, incluso con la ecuación calibrada específicamente para el suelo, la compactación del terreno con el tiempo nos puede dar valores demasiados altos y las bolsas de aire alrededor de los pinchos creadas por cualquier motivo nos dan valores bajos. Las lecturas pueden desviarse de las correctas.

Tabla: Valores orientativos de los valores de capacidad de campo y punto de marchitez permanente para diferentes texturas del suelo →

Instalación de la sonda

La instalación de las sondas se puede realizar practicando un orificio de tan solo 8 cm en el suelo con una barrena hasta la profundidad que vayamos a instalar los sensores. Los sensores teros 10 se pueden instalar en cualquier dirección (pinchos alineados horizontalmente o verticalmente), sin embargo, sin embargo, es preferible que el cuerpo del sensor esté alienado
verticalmente, proporcionando menor restricción al flujo de agua a través del suelo porque ésta fluirá a través de la tierra directamente a los pinchos. Por lo que, se instalarán perpendiculares a la superficie del suelo y rectos, ejerciendo una presión uniforme y evitando la presencia de bolsas de aire.

↑ Fig. Fotografía de la instalación de los sensores Teros 10 en el lateral de un agujero en el suelo.

El proceso de instalación de las sondas de humedad debe ser realizado de manera correcta para garantizar el buen contacto y que la estructura del suelo no se vea alterada.

Pasos:

Primero. Elija una zona de suelo representativa de su cultivo. Trate de evitar los márgenes del sector en la medida de lo posible. Haga un agujero con una azada o barrena a la profundidad donde desee obtener la medida.

Segundo. Clave el sensor preferiblemente en vertical, como se muestra en la imagen, en el suelo no perturbado de la pared de la zanja. Si nota que el sensor tropieza con alguna piedra, retire el sensor y vuelva a intentarlo.

Tercero. Devuelva la tierra extraída compactando suavemente alrededor del sensor para evitar bolsas de aire.

Cuarto. El sensor debe quedar justo debajo del gotero para medir el centro del bulbo húmedo. Utilizar fijadores para evitar el desplazamiento del punto de gotero con respecto al sensor