Vídeo: Cómo calibrar los sensores de humedad del suelo METER
Guía de instrucciones paso a paso para realizar calibraciones del sensor de humedad del suelo METER
Cómo instalar sensores de humedad del suelo: más rápido, mejor y con mayor precisión
Si desea obtener datos precisos, la instalación correcta del sensor debe ser su máxima prioridad. Una mala instalación puede provocar una pérdida de precisión superior al 10%.
Por qué la instalación lo es todo
Si desea obtener datos precisos, la instalación correcta del sensor debe ser su prioridad número uno. Al medir en el suelo, las variaciones naturales de densidad pueden provocar una pérdida de precisión de entre el 2 y el 3%, pero una mala instalación puede causar una pérdida de precisión superior al 10%. La instalación correcta de los sensores es la base de los datos que se recopilan. Unos cimientos deficientes dificultan la interpretación de los datos. En este artículo encontrará consejos prácticos sobre cómo instalar los sensores de humedad del suelo más rápido, mejor y con mayor precisión. Aprenda:
- Qué hay que tener en cuenta al instalar sensores
- Qué aspecto tienen los problemas de instalación en sus datos
- Prioridades de instalación de los sensores de humedad del suelo
- Cómo METER hace avanzar la ciencia de la instalación para obtener datos de mayor calidad
Conozca sus sensores
Para entender por qué una mala instalación de los sensores tiene un enorme impacto en la calidad de sus datos, deberá comprender cómo funcionan los sensores de humedad del suelo.
Los sensores de humedad del suelo (sensores de contenido de agua) miden el contenido volumétrico de agua. El contenido volumétrico de agua (VWC) es el volumen de agua dividido por el volumen de suelo (ecuación 1), lo que da el porcentaje de agua en una muestra de suelo.
Así, por ejemplo, si un volumen de suelo (Figura 1) estuviera formado por los siguientes constituyentes 50% de minerales del suelo, 35% de agua y 15% de aire, ese suelo tendría un contenido volumétrico de agua del 35%.
Por qué funcionan los sensores de capacitancia
Todos los sensores de humedad del suelo METER utilizan un método indirecto denominado tecnología de capacitancia para medir el VWC. "Indirecto" significa que se mide un parámetro relacionado con el VWC y que se utiliza una calibración para convertir esa cantidad en VWC. En términos sencillos, la tecnología de capacitancia utiliza dos electrodos metálicos (sondas o agujas) para medir la capacidad de almacenamiento de carga (o permitividad dieléctrica aparente) de lo que haya entre ellos.
La tabla 1 ilustra que cada constituyente común del suelo tiene una capacidad de almacenamiento de carga diferente. En el suelo, el volumen de la mayoría de estos constituyentes permanece constante a lo largo del tiempo, pero el volumen de aire y agua fluctúa.
| Material | Permitancia dieléctrica aparente |
|---|---|
| Aire | 1 |
| Minerales del suelo | 3-16 |
| Materia orgánica | 2-5 |
| Hielo | 5 |
| Agua | 80 |
Tabla 1. Capacidad de almacenamiento de carga (permitividad dieléctrica aparente) de los componentes comunes del suelo
Dado que el aire casi no almacena carga y el agua almacena una gran carga, es posible medir el cambio en la capacidad de almacenamiento de carga de un suelo y relacionarlo con la cantidad de agua (o VWC) en ese suelo. (Para una explicación más detallada de la tecnología de la capacitancia, vea Humedad del suelo 201).
El volumen de influencia repercute en los datos
El volumen de influencia (figura 3) es la superficie de suelo medida por el campo electromagnético emitido por las agujas del sensor. La figura 2 (arriba) muestra una aproximación de la intensidad relativa del campo electromagnético. Obsérvese que la mayor parte de la sensibilidad del sensor se encuentra a pocos milímetros de las agujas de la sonda. Cualquier cosa dentro de este campo electromagnético afectará a la salida del sensor, sin embargo, el porcentaje de agua justo al lado de las agujas tiene una mayor influencia en la respuesta del sensor que la zona más alejada de las agujas.
Evitar a toda costa los entrehierros
Dado que el volumen de influencia de los sensores dieléctricos de humedad del suelo (TDR, FDR, tipos de capacitancia) es el más sensible cerca de la aguja, es esencial evitar los espacios de aire con un buen contacto entre el suelo y el sensor para obtener datos de calidad sobre la humedad del suelo. Además, es importante perturbar lo menos posible el suelo durante la instalación para obtener una medición representativa. Instalar sensores en suelo alterado (un montón de tierra sacado de un agujero, por ejemplo) no suele ser una buena idea, pero es un error común que cometen los investigadores inexpertos.
Leer "5 formas en que las alteraciones del terreno afectan a los datos"
Cómo se ven los vacíos de aire en sus datos
Escenario 1: Entrehierros en suelos húmedos
La figura 4 es un ejemplo de una buena instalación. Es un conjunto de datos de un arrozal que muestra tres sensores diferentes de humedad del suelo instalados a unos 7,5 cm de profundidad.
En el eje y se indica el contenido volumétrico de agua en porcentaje y en el eje x el número de días. El trazo negro sólido indica dónde se inundó continuamente el arrozal. El trazo gris sólido muestra el lugar en el que el investigador secaba el suelo hasta un 35% de VWC. Y el trazo punteado ilustra el secado hasta el 25% de VWC. Obsérvese que, al principio, la variabilidad entre sensores es de aproximadamente el 1%. Esto es lo que se desea ver para las mismas condiciones hídricas en el mismo tipo de suelo.
Sin embargo, este investigador observó que durante las inundaciones posteriores, el nivel de saturación de los tratamientos era mucho más alto que al principio. ¿Por qué? Estos sensores se instalaron en vertisoles arcillosos con una gran capacidad de contracción e hinchamiento. En este tipo de suelo, pueden abrirse grandes grietas a medida que el suelo se seca. Cuando el suelo se abre y deja un hueco para que haya más agua junto a las agujas, la lectura será más alta porque el agua tiene un dieléctrico de 80, mucho más alto que el suelo. Este es también un buen ejemplo de lo que ocurre cuando una mala instalación del sensor deja huecos de aire en el suelo en el extremo saturado.
Escenario 2: Entrehierros en suelos secos
La figura 5 muestra una serie temporal para una instalación cercana a la superficie en un suelo de sustrato grueso y muy poroso en Nevada que se seca mucho.
El trazo azul oscuro muestra los sensores instalados debajo de la planta, y los trazos azul claro son sensores instalados más lejos de las plantas. La figura 5 muestra un buen conjunto de datos sin problemas de instalación en un suelo seco.
La Figura 6, una serie temporal de un lugar cercano con el mismo diseño experimental, ilustra una historia diferente. Obsérvese la gran diferencia entre lo que ocurre debajo de la planta y lo que ocurre lejos de ella. Esto es una señal de que algo va mal. En algunos puntos, el VWC está cayendo por debajo del 0%, que por definición es lo más bajo que los suelos pueden alcanzar. Pero recuerde, el aire tiene un dieléctrico menor que el del suelo. Así que esto probablemente significa que los sensores están experimentando alguna influencia del aire. Podría tratarse de un problema de calibración, pero es menos probable, ya que los mismos sensores instalados en las proximidades funcionan de forma ligeramente diferente. Así que estos datos son indicativos de un espacio de aire cerca de las agujas del sensor, de un sensor demasiado cerca de la superficie que está emitiendo su campo electromagnético al aire, o de que un sensor ha sido perturbado.
Cómo instalar correctamente los sensores de humedad del suelo
La obtención de datos de alta calidad empieza antes de la propia instalación. A continuación se indican algunos errores comunes que se cometen al diseñar un estudio, que cuestan tiempo y dinero y pueden impedir que los datos sean utilizables.
- Caracterización del lugar: No se sabe lo suficiente sobre el lugar, su variabilidad u otros factores ambientales influyentes que guíen la interpretación de los datos.
- Ubicación de los sensores: Los sensores se instalan en un lugar que no responde a los objetivos del estudio (por ejemplo, en los suelos, tanto la ubicación geográfica de los sensores como la ubicación en el perfil del suelo deben ser aplicables a la pregunta de investigación).
- Instalación del sensor: Los sensores no están instalados correctamente, lo que provoca lecturas inexactas
- Recogida de datos: Los sensores y el registrador no están protegidos, y los datos no se comprueban regularmente para mantener un registro de datos continuo y preciso.
- Difusión de datos: Los datos no pueden ser comprendidos o reproducidos por otros científicos
Tenga en cuenta estas cuestiones a la hora de diseñar un estudio y aplique las siguientes buenas prácticas para evitar futuros problemas.
La preparación previa a la instalación ahorra tiempo y dinero
Antes de salir al campo, instale algunos sensores en el laboratorio y tome lecturas en distintos tipos de suelo. De este modo, tendrá una idea clara de los valores de humedad del suelo que puede esperar en diferentes situaciones. Y le ayuda a comprender la instalación correcta, cuánto tiempo puede llevar, qué herramientas necesitará y cualquier problema, como un sensor que pueda estar realizando una lectura incorrecta. Prepare una caja de herramientas especial para la instalación, llena de herramientas importantes como bridas, alicates, rotuladores, linternas y pilas. Así se ahorrará horas de viajes de ida y vuelta al lugar de instalación.
Si utilizas un registrador de datos que requiere programación, aprende el lenguaje de programación con dos semanas de antelación para asegurarte de que entiendes cómo escribir programas para el registrador. Incluso un registrador de datos plug-and-play, como el cloud ZL6 necesita una preparación previa, como asegurarse de que el lugar de la investigación está dentro del alcance de una torre de telefonía móvil.
Metadatos: la clave del conocimiento
Cuantos más metadatos registres en tu lugar de investigación, mejor comprenderás tus datos. Etiquete cada sensor con el tipo de sensor, la profundidad de instalación y cualquier otra información importante. Si va a instalar cientos de sensores, puede adquirir un dispositivo electrónico de etiquetado para marcarlos con un código de barras, pero también puede utilizar cinta adhesiva y un rotulador permanente. Mete las etiquetas dentro del registrador de datos para protegerlas de la intemperie.
El registrador de datos ZL6 registrador de datos registra automáticamente metadatos importantes, como la ubicación GPS, la presión barométrica y el número de serie del sensor, y los guarda en cloud. ZENTRA Cloud También permite registrar metadatos introducidos por el usuario, como el tipo de suelo, la densidad del suelo, los tipos de cobertura, el intervalo de medición, los datos brutos y el tipo de calibración utilizada, la profundidad del sensor, notas sobre por qué se eligió el lugar, etc. Esta información será importante cuando llegue el momento de publicarla, y ponerla en una ubicación compartida y basada en cloud como ZENTRA Cloud ahorrará quebraderos de cabeza.
Descargue gratuitamente una hoja de trabajo de caracterización de emplazamientos
Además, las mediciones auxiliares, como la temperatura del suelo o el control del microclima, pueden ser otra fuente de metadatos. Una estación meteorológica "todo en uno" como la ATMOS 41 registra automáticamente los fenómenos meteorológicos y puede ser una forma importante de comparar o contrastar la humedad del suelo, el potencial hídrico u otros datos.
El contacto entre el suelo y el sensor es el factor más importante
La figura 7 ilustra los sensores instalados correctamente (mirando hacia el fondo del pozo) en un perfil de suelo con un buen contacto entre el suelo y el sensor.
El contacto entre el suelo y la sonda es lo más importante que hay que recordar para obtener buenos datos de humedad del suelo, ya que, como se ha mencionado, los primeros milímetros próximos a la sonda son los que más influyen en la lectura.
Una instalación de sondeo realizada con una pequeña barrena manual y METER's TEROS Borehole Installation Tool crea un orificio de sólo 10 cm de diámetro, lo que equivale al 2-3% de la superficie de una zanja. Al reducirse al mínimo la alteración del terreno, se alteran menos macroporos, raíces y plantas, y el terreno puede volver a su estado natural mucho más rápidamente. Y cuando la herramienta de instalación se utiliza dentro de una perforación pequeña, se garantiza un buen contacto entre el suelo y el sensor, incluso en suelos duros. Una perforación pequeña facilita enormemente la separación de las capas del horizonte y el reempaquetado a la densidad correcta del suelo, ya que hay menos tierra que separar.
La protección de los cables es igual a tranquilidad
La figura 7 también muestra cables de sensores agrupados, enterrados y enfundados en conductos. Proteger los sensores a toda costa es fundamental para un estudio. Es importante enfundar los cables de los sensores expuestos dentro de un tubo de PVC, un mazo de cables o un conducto eléctrico flexible y subirlo por el poste del registrador de datos unos 60 cm (2 pies). Esto evitará daños causados por roedores, tractores o palas. Ate bien los cables al poste con bridas resistentes a UV, de modo que queden bien sujetos pero sin tirar del registrador de datos (asegúrese de que haya algún tipo de alivio de tensión).
Comprobar antes de enterrar
Después de instalar los sensores, pero antes de cerrar el agujero o la zanja, comprueba los sensores con ZSC, una pequeña herramienta que permite realizar lecturas instantáneas en tu smartphone para asegurarte de que la lectura del sensor es precisa. Será doloroso desenterrar más tarde un sensor después de haber recogido durante una temporada datos erróneos.
Con el tiempo, compruebe los datos tan a menudo como sea posible para solucionar problemas y evitar problemas que puedan ser perjudiciales para su proyecto de investigación. ZENTRA Cloud y las ZL6 le permiten solucionar problemas y representar gráficamente los datos con una frecuencia tan frecuente como diaria. Sólo dos o tres minutos dedicados a detectar tendencias o descubrir errores pueden ahorrar semanas de datos perdidos. Incluso puede configurar alertas en ZENTRA Cloud para que le envíen notificaciones cuando las cosas no vayan bien.
Qué evitar al instalar
La figura 10 ilustra lo que NO debe hacerse en una instalación de sensores.
Se trata de sensores instalados en una perforación de 10 cm (4 pulgadas) en un suelo rocoso donde los sensores se introdujeron a mano. En este caso, el investigador tuvo dificultades para empujar el sensor inferior derecho, por lo que hay un espacio de aire de 2 cm (casi una pulgada). Esto afectará sin duda a la calidad de los datos. Intentó mover el sensor a diferentes lugares y cada vez chocaba con una roca. Al final, puso tierra alrededor del sensor, lo que no es lo ideal, pero en este caso era lo mejor que podía hacer.
Ver una buena instalación de sensores
El siguiente vídeo muestra las mejores prácticas de instalación de los sensores de humedad del suelo deTEROS .
ZENTRA sistema: datos de mayor calidad con menos esfuerzo
Hemos creado el sistema ZENTRA para reducir el tiempo y el esfuerzo necesarios para obtener datos de buena calidad sobre la humedad del suelo. ZENTRA es un sistema completo de sensores, registradores y software que se despliega fácilmente, requiere poco mantenimiento y pone los datos casi en tiempo real al alcance de su mano para que pueda publicar más y trabajar menos. He aquí cómo:
Herramienta de instalación: instalación mejor y más rápida
Un buen contacto entre el suelo y el sensor, sin espacios de aire, requiere que los sensores se introduzcan directamente en la pared sin moverse. METER lo hace mucho más fácil con la herramienta de instalación de sondeos. La herramienta utiliza la ventaja mecánica para introducir los sensores de humedad del sueloTEROS directamente en la pared lateral incluso en suelos difíciles para conseguir el máximo contacto entre el suelo y el sensor en mucho menos tiempo.
ZSC simplifica el flujo de trabajo de instalación
Durante la instalación de los sensores, la nueva interfaz de sensores BluetoothZSC permite supervisar la lectura de un sensor a medida que se instala.
Proporciona lecturas inalámbricas en tiempo real a través de Bluetooth en su smartphone. Los valores de lectura se muestran en ZENTRA Utility Mobile para ayudarle a detectar problemas de instalación (mal contacto del sensor con el suelo, bolsas de aire, rocas, etc.) antes de volver a rellenar el agujero o la zanja.
El ZSC también resuelve los quebraderos de cabeza de SDI-12. Puede utilizar el ZSC para saber exactamente dónde están los sensores problemáticos. Además, ZSC permite al usuario asignar direcciones SDI-12 a sensores digitales para facilitar la programación SDI-12.
ZENTRA Cloud velocidades solución de problemas
ZENTRA Cloud funciona con el registrador de datosZL6 para permitirle gestionar sus registradores de datos, corregir errores de configuración y reconfigurar sensores a distancia, desde la comodidad de su oficina, eliminando visitas innecesarias al campo y pérdidas de tiempo.
Incluso puede utilizar ZENTRA Cloud para asegurarse de que su técnico ha completado correctamente todas las tareas de campo necesarias. Si un estudiante de posgrado abandona su programa, ya no tendrá que preocuparse de que los datos se vayan con él. ZENTRA Cloud proporciona un lugar sencillo para almacenar todos los datos a lo largo de su investigación.
ZL6 registra automáticamente metadatos importantes, como el tipo de sensor, el número de serie, la versión del firmware y la ubicación del registrador, y los guarda en cloud. Esos metadatos, junto con los introducidos por el usuario, como la profundidad y la altura del sensor, se convierten en partes permanentes de su registro de datos, que nunca se perderán. Además, los datos en tiempo real de cloud facilitan el intercambio de datos con las distintas partes interesadas.
TEROS los sensores eliminan las barreras de la precisión
Hemos creado la nueva línea de sensores TEROS como parte del sistema ZENTRA para eliminar las barreras que impiden una buena precisión, como la inconsistencia de la instalación, la variabilidad entre sensores y la verificación de los sensores.
TEROS Los sensores de humedad del suelo trabajan conjuntamente con todo el sistema ZENTRA para ir más allá que sus predecesores y optimizar la precisión no sólo del sensor, sino de todo el conjunto de datos. Combinan una instalación coherente e impecable con una herramienta de instalación, una construcción extremadamente robusta, una variabilidad mínima entre sensores, un gran volumen de influencia, un estándar de verificación y un registro de datos avanzado para ofrecer el mejor rendimiento, precisión, facilidad de uso y fiabilidad a un precio asequible.
| TEROS 12 | TEROS 11 | TEROS 10 | |
|---|---|---|---|
| Medidas | Contenido volumétrico de agua, temperatura, conductividad eléctrica | Contenido volumétrico de agua, temperatura | Contenido volumétrico de agua |
| Volumen de influencia | 1010 ml | 1010 ml | 430 ml |
| Precisión del grado de investigación | ±3% VWC typical in mineral soils that have solution EC <8 dS/m | ±3% VWC typical in mineral soils that have solution EC <8 dS/m | ±3% VWC typical in mineral soils that have solution EC <8 dS/m |
| Vida útil del campo | Más de 10 años | Más de 10 años | Más de 10 años |
| Salida de medición | Digital SDI-12 | Digital SDI-12 | Analógico |
| Durabilidad | Más alto | Más alto | Más alto |
| Instalación | Herramienta de instalación de gran precisión | Herramienta de instalación de gran precisión | Herramienta de instalación de gran precisión |
| Repetibilidad | Norma de verificación de la precisión | Norma de verificación de la precisión | Norma de verificación de la precisión |
| Coste | Bajo | Bajo | Más bajo |
| Garantía | 3 años | 3 años | 3 años |
Tabla 1. Comparación de sensores TEROS
Vea en el vídeo siguiente al experto en humedad del suelo Leo Rivera explicar en detalle por qué hemos dedicado 20 años a crear la nueva línea de sensores de contenido de agua TEROS .
Más por menos
La línea de sensoresTEROS aprovecha los avances en las técnicas de calibración, una herramienta de instalación y mejores materias primas para producir sensores más duraderos, precisos, fáciles y rápidos de instalar, más consistentes y vinculados a un potente e intuitivo sistema de registro y visualización de datos en tiempo casi real llamado . ZENTRA Cloud.
Ver todos los sensores TEROS
Cómo interpretar los datos de humedad del suelo
Sumérjase en el conocimiento de la humedad del suelo. En el siguiente seminario web, el Dr. Colin Campbell explica cómo interpretar datos sorprendentes y problemáticos sobre la humedad del suelo. También enseña qué esperar en diferentes suelos, sitios y situaciones ambientales.
Ver el cuadro completo
Todo lo que necesita saber sobre la medición de la humedad del suelo, en un solo lugar.
- Descargue la guía completa del investigador sobre la humedad del suelo
- Descargar la guía completa del investigador sobre el potencial hídrico
Asista a nuestra clase magistral sobre la humedad del suelo
Seis breves vídeos le enseñarán todo lo que necesita saber sobre el contenido de agua del suelo y el potencial hídrico del suelo, y por qué debe medirlos juntos. Además, domine los conceptos básicos de la conductividad hidráulica del suelo.
¿Preguntas?
Nuestros científicos cuentan con décadas de experiencia ayudando a investigadores y cultivadores a medir el continuo suelo-planta-atmósfera.
Biblioteca especializada
Vídeo: TEROS Vídeo sobre las mejores prácticas de instalación del sensor de humedad del suelo
Conozca las mejores prácticas para la instalación de un sensor de humedad del suelo de sondeo utilizando los sensores de humedad del suelo TEROS Borehole Installation Tool y TEROS .
Humedad del suelo: 6 descuidos comunes que podrían estar acabando con su precisión
Incluso un pequeño descuido, como una mala instalación, puede comprometer la precisión hasta en un +/-10%. Cómo puede asegurarse de que sus datos representan lo que realmente ocurre en su centro?
