Sensores Inteligentes de Humedad del Suelo: Impulsando Eficiencia Agrícola y Rendimientos de Cultivos

Las plantas recogen agua y la mayoría de sus nutrientes del suelo. Estos nutrientes del suelo son absorbidos por las raíces de las plantas y transferidos a través de un tejido vascular llamado "Xilema" a las hojas donde ocurre la fotosíntesis. El suelo así soporta todo el ciclo alimentario actuando como plataforma inicial para la generación de alimentos no solo para plantas sino también para otras criaturas vivas.

Agricultores y granjeros conocen la importancia de mantener niveles óptimos de nutrición y humedad del suelo para facilitar el crecimiento de cultivos. El uso de fertilizantes y abonos mejora la calidad del suelo y un sistema de riego robusto facilita el control del contenido de agua en él.

Los avances en Internet de las Cosas y tecnología de sensores han dado lugar a diversos sistemas de detección de humedad del suelo. Usando estos dispositivos, un granjero puede monitorizar y gestionar la calidad de su suelo y elegir un cultivo adecuado para crecer en sus campos. Hay diferentes mecanismos que estos sensores usan para determinar el contenido de agua del suelo. Es por tanto importante estar familiarizado con diferentes terminologías relacionadas con la humedad del suelo.

Algunas Palabras Clave Asociadas con la Humedad del Suelo:

A continuación, algunas terminologías vinculadas con la medición de humedad del suelo:

• • Contenido de Agua del Suelo: También llamado nivel de humedad del suelo, es la cantidad de agua presente en una cantidad conocida de suelo en un momento particular. Generalmente se expresa como pulgadas de agua por pie de suelo O como % de agua por peso o volumen de suelo.
• • Saturación: La saturación se refiere al contenido de agua del suelo cuando todos los poros del suelo están llenos de agua. Es un estado temporal ya que el exceso de agua drena del suelo bajo la influencia de la gravedad.
• • Capacidad de Campo: Se refiere al contenido de agua del suelo después de que la gravedad elimina el exceso de agua de sus poros. En otros términos, es la cantidad de agua que el suelo puede retener.
• • Tensión de Humedad del Suelo: También referido como potencial matrícico del suelo, es la fuerza con la que el agua se adhiere al suelo. Generalmente se expresa en bares.
• • Punto de Marchitez Permanente (PMP): PMP se refiere a la cantidad mínima de agua en el suelo requerida por una planta para no marchitarse. Si el contenido de agua del suelo es menor que el PMP, la planta no puede recuperar su turgencia.
• • Capacidad de Agua Disponible: Es la cantidad de agua presente para el crecimiento de la planta entre PMP y la capacidad de campo del suelo. También se llama Agua Disponible para Planta (ADP) y se mide como pulgadas de agua disponible por pie de suelo.

Estas terminologías se usan generalmente al determinar el contenido de humedad del suelo. Diferentes detectores de humedad del suelo usan estas terminologías para indicar la cantidad de humedad presente en él. El funcionamiento del sensor de humedad del suelo generalmente depende de los mecanismos usados por los sensores.

Diferentes Tipos de Sensores de Humedad del Suelo:

1) Reflectómetros:

Los sensores de humedad del suelo usando reflectometría determinan el contenido de agua midiendo el cambio en un parámetro específico una vez que es reflejado por el suelo. En un reflectómetro, generalmente hay dos o tres varillas metálicas que se insertan profundamente en el suelo. Una onda de parámetro conocido se pasa a través de estas varillas. El sensor captura la onda reflejada y la cantidad de humedad presente en el suelo se determina basada en los cambios en los parámetros.

Basado en los parámetros usados por el reflectómetro, se clasifican en tres tipos diferentes:

• • Reflectómetro de Dominio Temporal (TDR): parámetros son velocidad y fuerza de la onda electromagnética
• • Reflectómetro de Dominio de Frecuencia (FDR): parámetro es la frecuencia de la onda
• • Reflectómetro de Dominio de Amplitud (ADR): parámetros son constante dieléctrica y conductividad eléctrica del suelo de una señal de impedancia.

2) Transmisión de Dominio Temporal (TDT):

Un transmisómetro de dominio temporal es similar a un TDR, sin embargo, está compuesto por un bucle completo donde ambos extremos están conectados con una fuente eléctrica. TDT mide el tiempo tomado por el pulso para propagarse a través del bucle completo una vez que está enterrado profundamente en el suelo. El tiempo tomado por el pulso para propagarse será mayor para suelo húmedo que para suelo seco. Considerando el tiempo tomado por el pulso, se estima la cantidad de humedad presente en el suelo.

3) Tensiómetros:

Un tensiómetro usa la tensión de humedad del suelo para determinar el contenido de humedad en el suelo. Consiste en un tubo de vidrio lleno de agua. El extremo del tubo está equipado con una punta porosa que se inserta profundamente en el suelo. El suelo extrae el agua del tubo debido a la tensión de humedad del suelo tan pronto como su humedad disminuye. Esto crea un vacío en el tubo que refleja el cambio en el contenido de agua del suelo.

4) Sensores de Matriz Granular:

Este sensor mide la resistencia eléctrica para determinar el nivel de humedad en el suelo. Consiste en electrodos encerrados en una matriz granular hecha de cuarzo. Este aparato está confinado en una solución de yeso llena en una carcasa metálica. Una pequeña carga eléctrica se pasa a través de los electrodos y se mide la resistencia eléctrica a través de ellos. En caso de que la humedad en el suelo disminuya, el agua del sensor será extraída por el suelo y así la resistencia aumentará. Este cambio en el nivel de resistencia se usa entonces para estimar el contenido de agua del suelo.

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Un Sistema de Gestión de Humedad del Suelo Impulsado por IoT:

La humedad del suelo es una característica importante que facilita el crecimiento de las plantas. Actúa como disolvente para diferentes nutrientes presentes en el suelo y en sí misma actúa como ingrediente primario para la fotosíntesis. Regula la temperatura del suelo que asegura además la floración de nuevas plantas.

Medir el contenido de agua del suelo es por tanto importante para maximizar el rendimiento del cultivo y asegurar su calidad. Sensores de humedad del suelo funcionando en diferentes mecanismos han emergido que asisten a los granjeros a mantenerse actualizados sobre la calidad del suelo de sus granjas.

El sistema de detección de humedad del suelo impulsado por IoT es una de las muchas aplicaciones de IoT agrícola. Los datos recopilados a través de sensores de humedad se transmiten vía un gateway a una plataforma centralizada que actúa como centro de mando para un granjero. Usando los datos en esta plataforma, él puede monitorizar y gestionar diferentes operaciones agrícolas remotamente y puede asegurar la calidad y salud de sus cultivos.

Hardware Utilizado:-

Precio: $70

Sensor de Humedad del Suelo Intellia INT G01

El Sensor de Humedad del Suelo Intellia INT G01 (Transmisor) es un instrumento de medición de humedad del suelo de alta precisión y alta sensibilidad. Este producto es una carcasa metálica, alta resistencia a compresión, buen rendimiento de sellado; el uso del principio de pulso electromagnético para medir la constante dieléctrica aparente del suelo.

Especificaciones Rápidas

Modelo Nº INT G01
Principio de monitorización FDR
Estructura 4-pin type
Señal de salida 4-20mA
Alimentación DC12-24V
Tiempo de respuesta ＜1s