Métodos y equipos para calcular la capacidad de campo.
Existen diferentes métodos y equipos modernos para calcular la capacidad de campo del suelo, entre los cuales se destacan los siguientes:
Tensiómetros: Los tensiómetros son instrumentos que miden la tensión del agua en el suelo. Están compuestos por una cámara porosa y un manómetro que registra la presión de agua en la cámara. Los tensiómetros se instalan a diferentes profundidades en el suelo y miden la tensión del agua en el suelo a intervalos regulares, lo que permite determinar el momento en que el suelo alcanza la capacidad de campo.
Sensores de humedad del suelo: Estos sensores miden la humedad del suelo a diferentes profundidades utilizando técnicas electromagnéticas, capacitivas o de resistividad. Los sensores proporcionan una lectura continua de la humedad del suelo y permiten determinar el momento en que el suelo alcanza la capacidad de campo.
Medición gravimétrica: Este método consiste en tomar muestras de suelo antes y después de un período de saturación, y pesarlas para determinar la cantidad de agua retenida en el suelo. La capacidad de campo se alcanza cuando el suelo ha perdido suficiente agua para dejar de escurrir.
Observación visual: Este método consiste en observar el suelo y determinar visualmente el momento en que el exceso de agua ha drenado y el suelo ha alcanzado la capacidad de campo. Este método es menos preciso que los anteriores, pero es útil para obtener una estimación rápida de la capacidad de campo.
Es importante destacar que estos métodos y equipos modernos para calcular la capacidad de campo del suelo son más precisos que los métodos tradicionales y permiten una medición más exacta y rápida.
Tensiómetros:
Los tensiómetros son instrumentos de medición utilizados para determinar la tensión del agua en el suelo, lo que es importante para la gestión del agua en la agricultura y en la gestión de los recursos hídricos en general. En este ensayo, se describirán los principios de funcionamiento de los tensiómetros, sus aplicaciones y ejemplos prácticos de su uso.
Principios de funcionamiento:
Los tensiómetros funcionan según el principio de la ley de Laplace, que establece que la presión de agua en un líquido es proporcional a la tensión superficial del líquido y la curvatura de la superficie del líquido. En el caso de los tensiómetros, la tensión del agua en el suelo se mide a través de una cámara porosa que se entierra en el suelo. La cámara está conectada a un manómetro que registra la presión de agua en la cámara. Cuando la tensión del agua en el suelo alcanza un valor específico, se considera que el suelo ha alcanzado la capacidad de campo.
Aplicaciones:
Los tensiómetros se utilizan para monitorear la humedad del suelo en tiempo real y para determinar el momento en que el suelo alcanza la capacidad de campo. Esto es importante en la agricultura para garantizar un riego adecuado y evitar el exceso o la falta de agua en los cultivos. Los tensiómetros también se utilizan en la gestión de los recursos hídricos para monitorear la calidad del agua subterránea y para determinar el momento en que el agua subterránea alcanza un nivel óptimo.
Ejemplos prácticos:
Para ilustrar la utilidad de los tensiómetros, se presentan algunos ejemplos prácticos de su uso:
En la agricultura, los tensiómetros se utilizan para determinar el momento en que el suelo necesita ser regado. Si la tensión del agua en el suelo es demasiado alta, es decir, si hay demasiada agua en el suelo, se puede reducir la cantidad de agua suministrada al cultivo. Si la tensión del agua en el suelo es demasiado baja, es decir, si el suelo está seco, se debe aumentar la cantidad de agua suministrada al cultivo.
Los tensiómetros también se utilizan en la gestión de los recursos hídricos para determinar el momento en que el agua subterránea alcanza un nivel óptimo. Si se detecta que la tensión del agua en el suelo es demasiado alta, lo que indica un exceso de agua subterránea, se puede reducir la cantidad de agua utilizada para la irrigación. Si la tensión del agua en el suelo es demasiado baja, lo que indica una falta de agua subterránea, se puede aumentar la cantidad de agua utilizada para la irrigación.
En la construcción, los tensiómetros se utilizan para medir la capacidad de carga del suelo. La tensión del agua en el suelo puede afectar la capacidad de carga del suelo, y los tensiómetros se utilizan para determinar el momento en que la tensión del agua en el suelo alcanza un valor óptimo para la carga que se va a aplicar.
Fórmulas:
La fórmula utilizada para calcular la tensión del agua en el suelo a partir de la lectura del manómetro en un tensiómetro es:
t = h * ρ * g
donde:
t = tensión del agua en el suelo (en unidades de presión, como Pa o kPa) h = altura de la columna de agua en el manómetro (en metros) ρ = densidad del agua (en kg/m³) g = aceleración debido a la gravedad (9,81 m/s²)
Para convertir la tensión del agua en el suelo a una medida de humedad del suelo, se utiliza la curva de retención de agua del suelo, que muestra la relación entre la tensión del agua en el suelo y la humedad del suelo.
Ejemplo:
Supongamos que se ha enterrado un tensiómetro en un suelo y se ha medido una altura de columna de agua de 0,2 metros en el manómetro. La densidad del agua es de 1000 kg/m³. Calcularemos la tensión del agua en el suelo.
t = h * ρ * g t = 0,2 m * 1000 kg/m³ * 9,81 m/s² t = 1962 Pa o 1,962 kPa
La tensión del agua en el suelo es de 1962 Pa o 1,962 kPa.
Para convertir esta tensión del agua en una medida de humedad del suelo, se debe utilizar la curva de retención de agua del suelo específico en el que se encuentra el tensiómetro.
Los sensores de humedad
Tipos de sensores de humedad del suelo:
Hay varios tipos de sensores de humedad del suelo disponibles en el mercado, pero los más comunes son:
Tensiómetros: como se explicó anteriormente, miden la tensión del agua en el suelo y la utilizan para calcular la humedad del suelo.
Capacitivos: miden la capacitancia del suelo, que varía con la humedad del suelo.
Resistivos: miden la resistencia eléctrica del suelo, que varía con la humedad del suelo.
Dieléctricos: miden la constante dieléctrica del suelo, que varía con la humedad del suelo.
Fórmulas:
La fórmula utilizada para calcular la humedad del suelo a partir de la resistencia eléctrica medida por un sensor resistivo es:
θ = [(R - Rd) / (Rs - Rd)] * 100
donde:
θ = humedad del suelo (%) R = resistencia eléctrica medida por el sensor (en ohmios) Rs = resistencia eléctrica del sensor en aire seco (en ohmios) Rd = resistencia eléctrica del sensor en agua destilada (en ohmios)
Ejemplo:
Supongamos que se ha instalado un sensor de humedad del suelo resistivo en un suelo y se ha medido una resistencia eléctrica de 500 ohmios. La resistencia eléctrica del sensor en aire seco es de 1000 ohmios y en agua destilada es de 50 ohmios. Calcularemos la humedad del suelo.
θ = [(R - Rd) / (Rs - Rd)] * 100 θ = [(500 - 50) / (1000 - 50)] * 100 θ = 48,5%
La humedad del suelo es del 48,5%.
Otro ejemplo utilizando un sensor capacitivo:
Supongamos que se ha instalado un sensor de humedad del suelo capacitivo en un suelo y se ha medido una capacitancia de 300 pF. La capacitancia del sensor en aire seco es de 500 pF y en agua destilada es de 700 pF. Calcularemos la humedad del suelo.
θ = [(C - Cd) / (Cs - Cd)] * 100 θ = [(300 - 700) / (500 - 700)] * 100 θ = 66,6%
La humedad del suelo es del 66,6%.
En general, la precisión de la medición de la humedad del suelo depende de varios factores, como la calidad del sensor, la precisión de la calibración y la variabilidad del suelo. Es importante seguir las instrucciones del fabricante para calibrar y utilizar correctamente el sensor de humedad del suelo.
La medición gravimétrica
La medición gravimétrica del suelo es un método directo y preciso para medir la humedad del suelo. Este método implica la extracción de una muestra de suelo, secarla en un horno y medir la pérdida de masa que se produce como resultado de la evaporación del agua presente en el suelo. La diferencia de masa se utiliza para calcular la humedad del suelo.
Procedimiento para la medición gravimétrica del suelo:
Tomar una muestra representativa del suelo con un cilindro de metal o un taladro.
Pesar la muestra en una balanza de precisión y registrar el peso.
Colocar la muestra en un horno precalentado a una temperatura de entre 105-110°C.
Secar la muestra en el horno durante 24 horas y volver a pesarla.
Restar el peso final de la muestra seca al peso inicial para obtener la pérdida de masa, que es igual a la cantidad de agua presente en la muestra.
Calcular la humedad del suelo como la relación entre la pérdida de masa y la masa inicial de la muestra.
Fórmulas:
La fórmula utilizada para calcular la humedad del suelo a partir de la medición gravimétrica es:
θ = [(Mi - Md) / Md] * 100
donde:
θ = humedad del suelo (%) Mi = masa inicial de la muestra (en gramos) Md = masa de la muestra seca (en gramos)
Ejemplo:
Supongamos que se ha tomado una muestra de suelo con un peso inicial de 200 gramos. Después de secarla en un horno durante 24 horas, el peso de la muestra se redujo a 170 gramos. Calcularemos la humedad del suelo.
θ = [(Mi - Md) / Md] * 100 θ = [(200 - 170) / 170] * 100 θ = 17,64%
La humedad del suelo es del 17,64%.
Este método es muy preciso, pero requiere tiempo y esfuerzo para tomar muestras, secarlas y pesarlas. Además, la medición puede verse afectada por la presencia de sales disueltas en el suelo, que también se evaporan durante el proceso de secado y pueden afectar el resultado final. En general, se recomienda realizar la medición gravimétrica en conjunto con otros métodos para obtener una medición más precisa de la humedad del suelo.
La observación visual del suelo
Procedimiento para la observación visual del suelo:
Seleccione una zona representativa del suelo que se va a evaluar.
Inspeccione el suelo y tome nota de su color, textura, estructura y porosidad.
Evalúe la calidad del suelo según su apariencia y otros indicadores visuales.
Registre las observaciones y los resultados en un cuaderno de campo o una hoja de registro.
Fórmulas:
No hay fórmulas específicas asociadas con la observación visual del suelo, ya que este método no implica mediciones cuantitativas de ninguna variable.
Ejemplo:
Supongamos que se está evaluando la calidad del suelo en una huerta. Después de la observación visual del suelo, se toman las siguientes notas:
El color del suelo es marrón oscuro, lo que indica un alto contenido de materia orgánica.
La textura del suelo es arenosa, lo que indica que es un suelo bien drenado.
La estructura del suelo es granular, lo que indica una buena aireación y permeabilidad.
La porosidad del suelo es alta, lo que indica una buena capacidad de retener agua.
En base a estas observaciones, se puede concluir que el suelo es de buena calidad y es adecuado para el cultivo de plantas.
La observación visual del suelo es una técnica simple pero importante para evaluar la calidad del suelo. Aunque no proporciona mediciones cuantitativas, puede proporcionar información valiosa sobre las características del suelo y ayudar a los agricultores y jardineros a tomar decisiones informadas sobre el manejo del suelo y la selección de cultivos.
