Sondas TDR, FDR y capacitivas: ¿Por qué funcionan?
¿Por qué las sondas de humedad del suelo dieléctricas (TDR, FDR y capacitivas) son más precisas que las sondas resistivas para medir contenido en agua del suelo?
Cada material que se encuentra en el suelo tiene una capacidad de almacenamiento de carga distinta, o dicho de otra forma, cada material tiene una constante dieléctrica distinta. La escala de valores dieléctricos, define de forma arbitraria el valor de 1 al aire y 80 al agua y en función de estos valores se definen los valores de los otros materiales. El suelo es una mezcla de sólido, líquido y gases. Cada uno de estos materiales tiene un valor dieléctrico distinto, pero en general, todos ellos tienen valores más bajos respecto al agua. Por tanto, cuando la capacidad de almacenamiento de carga del suelo es medida por un sensor dieléctrico, el agua y el aire son los dos componentes que cambian significativamente en volumen, y la sonda dieléctrica puede relacionarlo con el contenido volumétrico de agua.
La figura anterior ilustra como el valor dieléctrico cambia en el suelo al variar el porcentaje de aire y agua. También se muestra la constante dieléctrica del agua para tener la referencia respecto al valor del suelo (obviamente esto no puede ocurrir en el suelo ya que siempre hay una fracción de sólidos). Considerando que el porcentaje de sólidos en el suelo es del 50%, aproximadamente, el intervalo de valores dieléctricos del suelo está comprendido normalmente entre 2 y 30. Estos valores son muy generales y pueden variar dependiendo de las condiciones específicas que puede tener el suelo.
Evidentemente, una característica clave de una sonda de humedad del suelo es la precisión con la que mide el contenido de agua en el suelo.
En el gráfico anterior hay la relación entre el valor dieléctrico del suelo y su contenido volumétrico de agua. Como las sondas resistivas, las sondas de humedad del suelo dieléctricas no son perfectas prediciendo el contenido de agua en el suelo. Sin embargo, los efectos que pueden afectar los datos medidos son menores.
Este gráfico muestra el efecto de la densidad aparente del suelo en la calibración de la sonda. Aunque hay un cierto efecto, en comparación con las sondas resistivas este efecto es menor. La densidad aparente no es el único parámetro que puede influir en la calibración del sensor. Por ejemplo, la mineralogía del suelo, la salinidad, porcentaje en arcilla y el contacto entre el suelo y la sonda… pueden afectar la precisión de la sonda. Sin embargo, la mayoría de las sondas de calidad y referencia disponibles en el mercado se han desarrollado minimizando estos efectos. Hay que tener en cuenta que no es posible eliminar todos estos efectos, pero sí que es posible minimizarlos.
En la siguiente imagen se presenta la sonda TEROS 12 que utiliza la tecnología capacitiva de alta frecuencia.
