¿Cómo funciona la sonda capacitiva?

¿Te gustaría saber cuándo activar o detener el riego?

No hay muchas soluciones para despedirse del estrés hídrico y de los riegos innecesarios, sencillamente hay que controlar el riego.

Se empieza encontrando una buena herramienta.

Algunas personas prefieren los tensiómetros, y otras, las sondas capacitivas.

En este artículo, vamos a explicar cómo funciona una sonda capacitiva y cómo puedes utilizarla para impulsar el rendimiento del riego. Pero antes, repasemos qué es un sensor capacitivo y cuál es su principio de funcionamiento.

¿Qué es un sensor capacitivo?

Un sensor capacitivo es un dispositivo electrónico capaz de detectar la presencia o medir el nivel de un material, conductor o no conductor, sin necesidad de contacto físico. Su funcionamiento se basa en la variación de capacitancia que se produce cuando un objeto, un líquido o un material dieléctrico se aproxima o entra en el campo eléctrico generado por el electrodo de medición.

A diferencia de los sensores inductivos, que solo pueden detectar materiales conductores como metales, los sensores capacitivos pueden detectar una amplia gama de materiales: agua, plásticos, aceite, productos químicos, materiales orgánicos y, en el caso agrícola, el suelo y su contenido hídrico.

El principio de funcionamiento de un sensor capacitivo se basa en el condensador: dos conductores separados por un material dieléctrico forman un condensador cuya capacidad varía en función de la constante dieléctrica del material presente entre ellos. Cuando ese material cambia, por ejemplo al aumentar el contenido de agua en el suelo, la capacitancia varía y el sensor registra la señal correspondiente.

¿Para qué sirve una sonda capacitiva?

Las sondas capacitivas se instalan lo más cerca posible de las raíces para medir el contenido hídrico en volumen (%) y la temperatura (°C) a varios niveles de profundidad. Es una herramienta excelente para controlar el riego.

¿Qué es el contenido hídrico en volumen?

Por simplificar, podemos decir que el suelo está compuesto de partículas y de poros :

Los poros se componen de dos partes:

• aire
• líquido, principalmente agua

El contenido hídrico es la parte representada por ese líquido en una muestra de suelo. Esta evoluciona durante el año en función de las precipitaciones y del suministro de agua.

Distinguimos entre contenido hídrico ponderal:

Contenido hídrico ponderal = masa de los líquidos (g) / masa seca (g)

y contenido hídrico en volumen:

Contenido hídrico en volumen = volumen de agua (cm³) / volumen total del suelo (cm³)

Las sondas capacitivas miden precisamente este valor. El resultado se expresa en porcentaje:

• Cuando la sonda está en el agua, el contenido hídrico en volumen es del 100 %.
• Cuando está al aire libre, el contenido hídrico en volumen es del 0 %.

¿Cómo miden las sondas capacitivas este parámetro?

Las sondas capacitivas miden un rango de frecuencias («scale frequency» en inglés). Este valor se obtiene midiendo la permitividad dieléctrica del suelo (ε). Esta constante dieléctrica varía considerablemente según el material presente en el campo de medición: el aire tiene una constante dieléctrica baja, mientras que el agua tiene una de las más altas, lo que hace que los sensores capacitivos sean especialmente adecuados para la medición del nivel de líquidos y del contenido hídrico del suelo.

En concreto, las sondas despliegan un campo eléctrico alrededor de sus sensores.

Los componentes del suelo (partículas minerales y orgánicas, agua, aire, etc.) afectan en mayor o menor medida dicho campo eléctrico.

Por ejemplo, el aire afecta muy poco al campo, mientras que el agua le afecta mucho.

Al medir las perturbaciones del campo eléctrico, la sonda capacitiva es capaz de determinar el rango de frecuencias con alta precisión. Este dato bruto, una vez recalibrado mediante ecuaciones, se convierte en interpretable agronómicamente. La distancia de detección y la sensibilidad del sensor dependen del tipo de suelo, su conductividad eléctrica y la presencia de materiales conductores o no conductores en el entorno.

¿Qué es una ecuación de calibración?

El tipo de suelo influye en los resultados de la sonda capacitiva. Como los componentes minerales y la porosidad de los suelos son diferentes, la sonda capacitiva reacciona de manera distinta de un suelo a otro. Este ajuste es lo que se denomina calibración de un sensor: el proceso mediante el cual se adapta la ecuación de conversión de la señal eléctrica al tipo de material presente, en este caso el suelo agrícola.

Por ello, es necesario aplicar una ecuación de calibración específicamente adaptada a un tipo de suelo determinado para transformar el rango de frecuencias en un dato de contenido hídrico en volumen. El fabricante suele proporcionar esas ecuaciones. Bastaría con indicar el tipo de suelo para calibrar automáticamente la sonda, que entonces podrá calcular el contenido hídrico en volumen en tiempo real.

En cambio, si tu sonda indica un contenido hídrico en volumen cercano al 0 %, significa que tus cultivos disponen de muy poca agua. El riesgo es que se encuentren en situación de estrés hídrico. Para remediarlo, riega lo antes posible.

Para ayudarte a interpretar los datos de tu sonda capacitiva, hemos desarrollado una herramienta de ayuda a la decisión simple y eficaz: los umbrales hídricos. Estos umbrales se configuran en la aplicación Weenat y son accesibles desde cualquier dispositivo móvil o pantalla, en tiempo real.

Estos umbrales son totalmente configurables. Y te indican, en función de los datos de tu sonda, si tus cultivos se encuentran en situación de:

🔵 Saturación

🟢 Confort

🟠 Vigilancia

🔴 Estrés hídrico

Así, puedes interpretar los datos de tu sonda de un simple vistazo y activar o detener tus riegos en el momento adecuado.

¿Por qué invertir en una sonda capacitiva?

Con el cambio climático, las primaveras son más cálidas y los veranos son más secos. El resultado es que el nivel de agua en los acuíferos y depósitos escasea.

Cada año, España se ve sometida a restricciones de agua. Y la situación no va a mejorar en los próximos años.

A esto se suma el aumento de los precios de la energía, lo que impacta en los márgenes de los agricultores que riegan.

Para mejorar la resiliencia de tu explotación frente a los riesgos climáticos y ahorrar costes, cada vez son más los agricultores que invierten en herramientas de control y gestión. Los sensores capacitivos de Weenat ofrecen mediciones precisas del contenido hídrico del suelo, con un diseño y funcionamiento pensados para las condiciones del entorno agrícola: acero inoxidable, resistencia a la humedad y a los productos químicos, y una señal fiable incluso en suelos con alta conductividad eléctrica.

Y los resultados están ahí. Gracias a su sonda capacitiva, los clientes de Weenat ahorran de media un 20 % de agua por temporada, sin pérdida de rendimiento.

Ventajas de la sonda capacitiva

✔ La sonda capacitiva es la solución ideal para obtener más información sobre la circulación del agua en el suelo. Es uno de los tipos de sensor más utilizados en agricultura de precisión gracias a su capacidad para medir el nivel de líquidos y el contenido hídrico del suelo sin contacto directo con el agua.

✔ En una misma sonda, hay varios sensores, a intervalos de 10 cm, lo que permite visualizar el conjunto del perfil de las raíces con una única sonda. Esta amplia gama de puntos de medición en un solo dispositivo la distingue de otros tipos de sensor de nivel convencionales.

✔ No es necesario cebarla al instalarla ni sufre desviaciones con el tiempo, por lo que la sonda está operativa de manera inmediata y las mediciones son fiables a largo plazo. La ausencia de contacto físico con el suelo garantiza una mayor durabilidad y reduce los requisitos de mantenimiento.

✔ Podrás controlar fácilmente el arraigo eficiente de las plantas por horizontes de extracción y su evolución en el tiempo.

✔ Con los resultados que mide, se puede determinar con precisión la capacidad del terreno y la parte inferior de la reserva de agua fácilmente utilizable.

✔ Con las medidas se observa la porosidad o la compactación del suelo por horizontes y, en su caso, se pueden diagnosticar problemas agronómicos (apelmazamiento, alio, etc.).

Inconvenientes de la sonda capacitiva

❌ Para elegir la ecuación de calibración adecuada, es necesario conocer bien el tipo de suelo. La constante dieléctrica del material varía según la composición mineral y la porosidad del suelo, lo que puede requerir un ajuste específico para cada parcela.

❌ El dato que se obtiene es el contenido hídrico en volumen, pero no indica si el agua presente en el suelo está disponible para la planta o no. Para complementar esta información, puede combinarse con un tensiómetro, que mide directamente el potencial hídrico y la disponibilidad real del agua para los cultivos.

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