La tecnología ha contribuido decisivamente en todo el proceso orientado a la modernización y mejora de los sistemas de riego, habiendo puesto a disposición de los regantes herramientas de manejo y de control de riegos impensables hasta hace unos pocos años.
Esta tecnología en la agricultura de regadío se basa fundamentalmente en el control y en el manejo del agua.
La pertinaz sequía y el déficit hídrico que se registran cada vez en más zonas y con mayor frecuencia debido al cambio climático provocan un impacto en toda la agricultura pero aún más si cabe sobre los cultivos que para desarrollarse necesitan aporte de agua regular.
Por ello, el control y la optimización del agua son vitales tanto para la supervivencia de este tipo de producción de alimentos como en el proceso de modernización de cualquier sistema de riego que asegure un uso inteligente del agua disponible.
Durante décadas se han perfeccionado los equipos que bombean el agua, los materiales que la transportan y los dispositivos que controlan y distribuyen esta agua en los campos de cultivo dedicados a esta práctica.
Hoy en día, ingenieros agrónomos y agricultores trabajan de la mano para ampliar el conocimiento de ciertos procesos como la infiltración del agua en el suelo y su aprovechamiento por las plantas con la finalidad de optimizar este recurso.
Aquí, la sensorización del suelo y la planta, del propio agua y por supuesto de las condiciones atmosféricas-meteorológicas juega un papel decisivo
Existen distintos tipos de sensores que vamos a explicar en este artículo
1. Sensores de suelo
Hay numerosos parámetros físicos y químicos que pueden medirse en el suelo y que afectan al buen desarrollo de la planta.
a) Sensores de humedad.
Existen dos tipos de sensores según la tecnología que utilicen: tecnología TDR o FDR.
- Sensores con tecnología TDR (Time Domain Reflectometry). El sensor TDR se compone de un par de varillas que se introducen en el suelo a la profundidad deseada. Funciona bajo el principio físico de que la presencia de agua en el suelo afecta a la velocidad de propagación de una onda electromagnética (la hace más lenta). El sensor envía una onda electromagnética a través de las varillas y mide el eco que sucede cuando la onda penetra en el terreno. Midiendo el tiempo de retorno se puede calcular la humedad media del terreno en el que la onda se ha propagado. Cuanto más húmedo se encuentre el suelo, más tiempo necesitará la onda electromagnética para realizar su recorrido.
- Sensores con tecnología FDR (Frecuency Domain Reflectometry). Son aparatos similares a los anteriores, con la diferencia de que estos sensores son de tipo capacitivo. Permiten determinar el grado de humedad volumétrico a partir de la medida de la capacitancia eléctrica del suelo. La capacitancia eléctrica del suelo varía fundamentalmente según la humedad y se determina por la variación que produce en la frecuencia de una onda previamente emitida por el sensor. Los sensores van conectados con una unidad registradora de datos.
- Sondas. Las sondas llevan incorporados unos sensores para medir la humedad a distintas profundidades de suelo.
Estos equipos se componen de:
a) Unidad controladora, que guarda las mediciones de humedad y transmite los datos al registrador
b) Sonda, encargada de medir la humedad (con sensores de tipo TDR o FDR)
c) Tubo o carcasa que contiene la sonda
La sonda se compone de varios sensores colocados a diferentes distancias.
Cada sensor registra el contenido de humedad del suelo a una determinada profundidad. Es un equipo que realiza por tanto lecturas a distintas distancias en el mismo tubo y de una forma continua, por lo que permanece instalado en el terreno durante toda la campaña de riego. Puede incorporar diferentes sensores para medir otros parámetros aparte de la humedad del suelo.
La ventaja principal de las sondas radica en que la instalación por lo general resulta más sencilla y con una única sonda podemos medir varios parámetros a la vez, a distintas profundidades, lo cual nos da una información muy relevante y útil
b) Tensiómetros
Los tensiómetros no miden directamente la humedad de la tierra, sino que indican el esfuerzo que debe realizar la raíz de la planta para extraer del suelo la humedad que necesita.
Es un aparato consistente en un tubo plástico que posee en un extremo una cápsula de cerámica porosa y en el otro un vacuómetro o indicador de la succión que se produce dentro del tubo plástico. El tubo se introduce en el terreno a una determinada profundidad.
Cuando la humedad del suelo es baja, se extrae humedad del interior del tubo a través de la cápsula de cerámica porosa causando una diferencia de presión registrada por el vacuómetro. Cuanto más seca está la tierra, mayor es el valor registrado por el lector del vacuómetro (mayor es el esfuerzo para extraer agua de la tierra).
Al humedecerse la tierra debido a la lluvia o a un riego, el agua vuelve al interior del tensiómetro absorbida a través de la cerámica porosa, reduciendo la presión de vacío registrada. Cuando el valor llega a 0, quiere decir que la tierra ha alcanzado su máxima capacidad de retención de humedad que se conoce como “capacidad de campo”.
Normalmente se instalan dos o tres tensiómetros a distintas profundidades, de esta forma se pueden medir las necesidades hídricas y por tanto conocer la dirección de los flujos de agua en el interior del suelo.
c) Sensores electrónicos para medir temperatura de suelo.
Los sensores de temperatura de suelo pueden encontrarse por separado aunque también es muy habitual encontrarlos en conjunto con otros sensores como los de humedad de suelo.
Existen sensores que permiten monitorizar la temperatura de suelo a una profundidad determinada, o bien sondas que integran varios sensores y que permiten por lo tanto monitorizar la temperatura de suelo a distintas profundidades.
d) Sensores electrónicos para medir la conductividad eléctrica del suelo.
El agua de riego contiene sales solubles que se añaden a las ya existentes en el suelo. Las sales que nos interesan son aquellas que, además de ser solubles, se descomponen en iones, ya que son estos iones los que interaccionan con las raíces de las plantas y con las partículas de suelo. Los iones son átomos o grupos de átomos con una carga eléctrica.
2. Sensores para el agua
Hay muchos parámetros que se pueden medir en el agua. En esta entrada nos centraremos en tres muy representativos y que deben ser tenidos en cuenta a la hora de manejar el riego de prácticamente cualquier cultivo.
a) Sensores de conductividad eléctrica y temperatura del agua.
Miden la cantidad de iones disueltos en el agua. Esta medida nos da información de la cantidad de sales y sólidos disueltos. Se pueden instalar en las tuberías de agua de riego o en depósitos de agua y conectarse a un registrador de datos para obtener las medidas.
Los sensores de conductividad eléctrica (CE) funcionan usando electrodos. Desde uno se aplica una corriente eléctrica alterna y en el otro se mide la caída de voltaje de la señal, lo cual nos aporta el dato de la conductividad del medio por el que se transmite la señal. Es necesario considerar la temperatura del medio para ajustar las medidas de CE a su valor a 25ºC, por lo tanto es habitual que los sensores de CE de agua también proporcionen el dato de temperatura de agua. Los sensores de temperatura de agua se pueden encontrar por separado de los de conductividad.
b) Sensores de pH de agua
Desde el punto de vista cualitativo, el pH da una indicación acerca de la acidez o alcalinidad de una sustancia. Desde el punto de vista químico, el pH depende del número de iones hidrógeno (H+) que haya en una disolución.
El funcionamiento del sensor básicamente consiste en poner en contacto a través de una membrana que permita el intercambio de iones H+, dos disoluciones. Una que se usa de referencia y por otra parte la disolución a medir. Esto crea una diferencia de potencial proporcional a la diferencia de pH entre las dos disoluciones, lo cual, sabiendo el pH de la disolución de referencia nos permite obtener el pH de la disolución a medir.
Como durante la medida se intercambian iones H+, la disolución de referencia sufre un desgaste y a lo largo del tiempo hay que reponerla. En la imagen siguiente se aprecia un sensor de pH del agua.
3. Sensores meteorológicos
La medición de parámetros meteorológicos es clave en el manejo del riego. Hay dos factores principales que afectan directamente al riego que son:
- Las precipitaciones: por las cuales se aportan agua al cultivo.
- La evapotranspiración: por la cual se pierde agua del cultivo.
Ambos parámetros se pueden obtener de las fuentes de datos públicos, servicios meteorológicos abiertos que ofrecen sus datos gratuitamente. No obstante, en algunos casos interesa conocer los datos exactamente del punto en el que se encuentra la parcela, ya que las condiciones ambientales cambian rápidamente en zonas de vaguada, sombra, o en zonas altas debido a una topografía variable e irregular.
En estos casos se puede instalar una estación agroclimática profesional, para asegurarnos de que las medidas que se toman son precisas y fiables. Las medidas proporcionadas por la estación agroclimática se emplean para los cálculos de precipitaciones y de evapotranspiración.
a) Anemómetro y veleta
Permiten conocer exactamente la velocidad y la dirección del viento en cada momento. Se pueden medir las ráfagas de viento y visualizar de forma sencilla y desde cualquier lugar todos los datos en tiempo real así como el histórico.
El viento puede transportar algunas plagas si se dan las condiciones adecuadas.
En algunos sistemas es posible también programar alertas que avisen si se dan estas condiciones y así realizar los tratamientos necesarios antes de que sea demasiado tarde.
b) Radiación solar global
La cantidad de horas de luz y la intensidad de la radiación solar son factores clave en la producción de los cultivos.
En función de la cantidad de luz interceptada se obtienen variaciones en la calidad, la cantidad, el aroma o la dulzura de los frutos. Cada planta y variedad tienen unas necesidades concretas.
Conocer qué características de radiación solar tenemos nos permite saber qué variedades se desarrollarán mejor en unas u otras zonas.
Además este parámetro influye en la evaporación y puede ser clave para adecuar el manejo del riego.
c) Pluviómetro
Lo más interesante es contar con un pluviómetro conectado a un registrador de datos con capacidad para registrar y almacenar automáticamente los datos de lluvia, pudiendo acceder a ellos desde cualquier lugar y en cualquier momento.
Hay sistemas que permiten ver desde el teléfono móvil la cantidad de lluvia que ha caído en un período determinado y compararla con los mismos períodos en otros años. Es posible ver gráficas diarias, semanales, mensuales… de los litros por metro cuadrado que se han recogido en el punto exacto en el que interese medirlo.
Son sensores que requieren un mantenimiento que puede ser elevado en zonas en las que hay épocas largas (meses) en las que no llueve. Al estar en la intemperie el pluviómetro es objeto de acumulación de polvo y de insectos, de modo que conviene limpiarlo de vez en cuando para que las medidas sean fiables.
d) Temperatura y humedad ambientales
Para medir estos parámetros de forma precisa es necesario proteger el sensor del viento y del sol. Por ello muchos sensores profesionales se ofrecen con un protector solar.
4. Sensores para la planta
Además de medir parámetros del suelo, el clima o el agua, también se pueden medir de forma directa parámetros de la planta. La humectación de las hojas, la coloración, el crecimiento… son parámetros perfectamente medibles y que aportan información muy útil.
El agua es la vía por la que aportamos nutrientes a la planta. De manera que todos los sensores que midan parámetros de la planta, en cierto sentido están midiendo parámetros influenciables a través del riego y la nutrición.
La relación con los sistemas de riego es más indirecta que los sensores anteriormente explicados.
