Instrumentos y sensores para realizar medidas en estudios de hidrología y geotecnia

Hyprop propiedades hidraulicas suelo

 

¿Qué es la hidrología de suelos y qué equipos podemos utilizar?

La hidrología de suelos estudia cómo se mueve el agua en el suelo ya sea en un medio saturado como en un medio no saturado.

Tiene aplicaciones muy distintas, como puede ser la gestión del riego, el cálculo de recarga de acuíferos, cuantificación de la contaminación del suelo por vertederos, salinización de suelos, etc.

Para cada una de ellas es necesario medir parámetros y variables con sondas e instrumentación distintas, pero complementarias.

En LabFerrer utilizamos los equipos fabricados por METER Group, que son equipos prácticos y con alta precisión.

 

¿Qué parámetros y variables podemos medir?

  • Curva de Retención de Humedad,
  • Curva de Conductividad Hidráulica,
  • Conductividad hidráulica saturada,
  • Tasa deinfiltración,
  • Balance de agua del suelo,
  • Humedad del suelo,
  • Potencial hídrico del suelo,
  • Columna de agua,
  • Solución del suelo.

 

Estudios de hidrología y geotecnia en los que se utilizan los equipos de METER Group

El tipo de aplicaciones están relacionadas con el movimiento de agua en la zona no saturada, transporte de solutos en la zona no saturada del suelo, balance de agua, recarga de acuíferos, contaminación de aguas subterráneas y estabilidad de taludes, entre otras.

estabilidad taludes

 

Ensayos y ajuste de un modelo de retención de agua y conductividad hidráulica del suelo

El equipo Hyprop caracteriza hidráulicamente el suelo proporcionando la Curva de Retención de Humedad y la de Conductividad Hidráulica.

De este modo, se puede simular cómo se mueve el agua en el suelo en distintos escenarios.

 

Infiltración y conductividad hidráulica del suelo

El infiltrómetro de minidisco y el infiltrómetro SATURO, proporcionan información de cómo avanza el frente de humectación y de la conductividad hidráulica del suelo.

Esta información es crucial para cuantificar la infiltración y en cálculos de recarga de acuíferos.

conductividad hidraulica suelo

 

Medida del drenaje y balance hídrico in situ

Los lisímetros son equipos muy completos que nos pueden medir las variables necesarias para calcular el balance hídrico del suelo.

El lisímetro de succión pasiva G3 y el lisímetro Smart son apropiados para ello.

 

La humedad del suelo en ensayos de campo

Tanto los datos proporcionados por el equipo Hyprop, los infiltrómetros y los lisímetros, pueden ser completados por los datos medidos por sondas de humedad del suelo TEROS.

Estas sondas proporcionan series temporales continuas de la cantidad de agua que hay en el suelo o bien de su estado energético.

 

¿Cómo varía el flujo y la concentración de solutos de las aguas superficiales y capas freáticas someras?

La sonda HYDROS 21 son adecuadas para medir la columna de agua de acuíferos, pozos de drenaje y balsas y es adecuado para calcular recarga de acuíferos y de balance de cuenca.

Al mismo tiempo mide la conductividad eléctrica y la concentración de sales solubles.

 

¡No es fácil muestrear la solución del suelo!

Las cápsulas de succión recogen la solución del suelo para que sea analizada posteriormente en el laboratorio.

Estos datos nos pueden ayudar a conocer si el suelo contiene contaminantes, conocer su salinidad o también calcular el balance de sales del suelo.

Lisímetro de Succión Pasiva para Medir el Flujo de Drenaje en el Suelo G3 de METER Group, Medidas para estimar el drenaje de la zona no saturada del suelo.

lisimetro succión pasiva g3 medir flujo drenaje suelo

 

Principio de funcionamiento del Lisímetro de Succión Pasiva G3

El Lisímetro de Succión Pasiva G3 de METER Group realiza medidas de drenaje acumulado de la zona no saturada del suelo producido por el manejo del riego o precipitaciones.

El Lisímetro G3 consiste de un cilindro de acero inoxidable de 63,5 cm de longitud, donde en su base hay un anillo que aplica una succión que evita la divergencia del flujo de agua y favorece el drenaje dentro del Lisímetro.

De esta manera, se representan al máximo las condiciones externas del mismo lisímetro.

La succión es aplicada pasivamente a través de mecha de fibra sintética trenada.

Además, el Lisímetro de Succión Pasiva G3, lleva en el interior un sensor de nivel de agua, temperatura y conductividad eléctrica [sensor-nivel-agua-temperatura-conductividad-electrica-hydros-21.html] que permite monitorizar a tiempo real el volumen de agua drenada y su contenido total de solutos disueltos.

 

Fácil instalación

A diferencia de otros lisímetros, la instalación del Lisímetro de Succión Pasiva G3 es fácil y no requiere de obra civil.

También, en función del tipo de suelo, puede ser instalado de modo que el suelo que es comprendido dentro del cilindro sea inalterado, manteniendo la estructura y densidad aparente reales del suelo circundante.

 

Complementar los datos

Las medidas del Lisímetro de Succión Pasiva G3 pueden ser utilizadas para calcular el balance hídrico de la zona no saturada del suelo.

Por este motivo, que se aconseja completar la instalación con sensores de humedad TEROS [sonda-teros-10.html] y la estación meteorológica ATMOS 41 [estacion-climatica-compacta-atmos-41.html ]de METER Group.

Tanto el Lisímetro de Succión Pasiva G3 como los sensores que se pueden instalar para complementar las medidas del lisímetro, pueden ser conectados al datalogger ZL6 [registrador-continuo-datalogger-zl6.html] de METER Group.

Para visualizar los datos de forma remota se puede utilizar el software ZENTRA Cloud [programa-visualizacion-datos-zentra-cloud.html].

 

Especificaciones técnicas del Lisímetro de Succión Pasiva G3

 

Dimensiones Longitud total: 147 cm:
Longitud cilindro: 63.5 cm: DCT (interior) diámetro: 25,4 cm:
Longitud del depósito: 81,3 cm:
Reservorio (exterior) diámetro: 11.5 cm;
Longitud del tubo de acceso: 180 cm estándar. personalizable
Tubo de acceso, diámetro exterior: 6,0 cm (2"', programa 40 PVC)
Tubo de evacuación de la muestra: 1.27 cm OD X 0,79 cm ID X 3m de longitud:
Intervalo de medida Drenaje: 0 a 61mm inferior de mecha y 61-100mm superior de la cámara de reservorio; Profundidad del agua: 0 a 3,5m;
Conduct. eléctrica: 0 a 120dS/m;
Temperatura:-11 a 49°C
Resolución Drenaje: 0,2 mm;
Profundidad del agua: 1 mm;
Conductividad eléctrica: 0,001 dS/m; Temperatura: 0.1 ° C
Precisión Drenaje: ±1,4 mm;
Profundidad del agua: ±0,1% a 20 °C;
Conductividad eléctrica: +0.01 dS/m
Temperatura: ±1°C
Succión 110 cm (11 kPa)
Capacidad de almacenamiento de muestra 3,1 L (6,1 cm de drenaje) al fondo de la mecha; 5,1 L adicionales (10 cm de drenaje) de capacidad de reserva en cámara de mecha
Área de recolección de la solución 507 cm2
Alimentación necesaria 3.6 - 15 VDC, 0.03 mA reposo, 0,5 mA durante los 300 ms de medida.
Tiempo de medida 300 ms (milisegundos)
Salida Serie TTL, niveles de 3,6 voltios o SDI-12
Tipo de conector Enchufe de 3.5 mm (estéreo) o cables de plomo pelados y estañados (3)
Longitud del cable 10 m estándar
Compatibilidad del registrador de datos METER ZL6, Em50/60 Series. ProCheck, Campbell Scientific
Software ZENTRA Cloud. ZENTRA Utility. ECH2O Utility (rey 1.64+). DataTrac 3 (rey 3.4+)

 

 

Aplicaciones del Lisímetro de Succión Pasiva G3

  • Balance hídrico en la zona no saturada.
  • Balance de agua en el suelo.
  • Contaminación difusa de acuíferos.
  • Estudios de cuantificación de flujos de agua en el suelo y transporte de solutos en la zona no saturada.
  • Lixiviación de nitratos en zonas vulnerables.
  • Directiva de Nitratos 91/676/EEC – EU 1991, Balance hídrico en vertederos.

Capsulas de Succión y Sistemas de Vacío de Precisión de METER Group para la obtención de muestras de la solución en la zona no saturada del suelo.

capsulas succion sistemas vacio precision

Principio de funcionamiento de las Capsulas de Succión y Sistemas de Vacío de Precisión

El muestreo de la solución del suelo y análisis químico posterior de las muestras en el laboratorio proporciona información sobre la acumulación y el movimiento de solutos en la zona no saturada del suelo.

Las Cápsulas de Succión de METER Group, junto con un sistema de vacío, son capaces de extraer la solución del suelo de forma controlada.

Las Cápsulas de Succión del suelo pueden ser instaladas a distintas profundidades y de este modo medir qué disposición espacial tienen los elementos, contaminantes y compuestos que se encuentran la solución de suelo.

En función de los componentes o elementos químicos a muestrear, METER Group ha diseñado distintas Cápsulas de Succión, donde su cerámica porosa es distinta:

Cerámicas - Modelo SK20: para nitratos, cloruros, sulfatos, calcio, sodio, amonio y fósforo, no apta para metales pesados.

Carburo Silicio - Modelos SIC20 y SIC40: de Sica aptas para moléculas orgánicas.

PE-Nylon - Modelo SPE20: de PE-Nylon recomendable para metales pesados, herbicidas y pesticidas.

Borosilicato - Modelo SG25.

Las Cápsulas de Succión del suelo pueden ser conectadas a distintas bombas de vacío para aplicar succión y tomar muestra de solución del suelo de forma puntual o de forma continua.

  • VacuPorter: bomba de succión para tomar muestras de solución del suelo de forma puntual.
  • VS-Single y VS-Pro: bombas de vacío para tomar muestra de forma continua en función del potencial hídrico del suelo. Requiere de la instalación de un Tensiómetro T8 [tensiometro-electronico-precision-campo-t8.html]
  •  

    Aplicaciones de las cápsulas de succión

    Monitorización de la solución del suelo para estudios de contaminación de suelos y acuíferos; ensayos de fertilización y nutrición vegetal

    Succión discontinua y Succión constante

    Para extraer la solución del suelo

    sistemas-de-vacio-y-accesorios-1 

     

    Para extraer Solución del Suelo de la zona no saturada hay que aplicar un vacío para que el potencial dentro del muestreador sea superior al potencial de agua en el suelo.

    La fuerza efectiva de succión será la diferencia entre el Pote

    ncial de agua en el suelo y el vacío aplicado. 

    Si se aplica una succión variable y excesiva se pueden producir diferentes efectos de filtrado a través de la cápsula o membrana porosa.

     

    METER GROUP Devices Inc ofrece dos sistemas de aplicación de vacío para Lisímetros y Cápsulas Porosas de Succión,

    sistemas-de-vacio-y-accesorios-2

    • sistemas-de-vacio-y-accesorios-3Método simple de aplicación de succión discontinua que permite extraer solución del suelo desde saturación hasta un potencial próximo a 50 kPa
    • Sistema de aplicación de succión constante y/o controlada con diferentes intervalos y según registros del potencial realizados con un tensiómetro

     

    DOCUMENTACIÓN RELACIONADA:

    Pulsar Aquí para descargar el Catálogo

     

    Lisímetro de Pesada SMART de METER Group, medidas in situ de precisión para el cálculo del balance hídrico en la zona no saturada del suelo.

    lisimetro pesada calculo preciso balance hidrico suelo smart

    Principio de funcionamiento del Lisímetro de Pesada SMART

    Los lisímetros de pesada que permiten calcular el balance hídrico y de solutos de la zona no saturada del suelo son de grandes dimensiones; este hecho encarece su precio y complica su instalación.

    El Lisímetro de campo SMART de METER Group es un lisímetro de pesada de pequeñas dimensiones y compacto. Incluye tensiómetros de precisión, sensores de humedad y succión de suelo, dos básculas de precisión y su datalogger.

    Todos estos elementos permiten al Lisímetro de campo SMART hacer las medidas necesarias para calcular el balance hídrico y de solutos de la columna de suelo estudiada.

     

    Condiciones de campo representativas

    El Lisímetro de campo SMART es capaz de representar las condiciones de campo externas dentro de la columna de suelo.

    Esto puede llevarse a cabo mediante una bomba bidireccional que añade agua dentro de la columna de suelo si el suelo del exterior está más húmedo, o se aplica succión en la base de la columna de suelo en el caso de que el suelo del exterior esté más seco.

    De este modo el Lisímetro SMART reproduce perfectamente las condiciones de la parcela donde está instalado.

    Pudiendo calcular, de forma representativa, el balance hídrico y de solutos.

     

    Medidas del balance hídrico del suelo con alta precisión

    El Lisímetro SMART tiene instalada en su base una célula de carga altamente sensible.

    Así es capaz de cuantificar el agua que se aplica en la columna de suelo del lisímetro o el agua que puede ser evapotranspirada.

    Además, también tiene un recipiente, para almacenar el lixiviado procedente del drenaje, y una balanza de precisión en su base.

    De este modo se puede cuantificar el drenaje producido en la columna de suelo dada a la aplicación de riego o precipitaciones.

    De este modo, todas estas medidas de variación de peso y de los sensores de humedad y succión de suelo, permiten calcular el balance hídrico y de solutos.

     

    Lísímetro de pesada de fácil instalación y sin obre civil

    Dadas sus dimensiones, el Lisímetro SMART es relativamente fácil de instalar si es comparado con los grandes Lisímetros de pesada existentes actualmente, sobre todo si requieren de obra civil.

    Existen varias dimensiones (30, 60 y 90 cm de profundidad), donde solamente varía la dimensión del monolito que comprenderá la columna de suelo.

     

    Especificaciones Técnicas del Lisímetro SMART

    ESPECIFICACIONES DE LA ESTACIÓN BASE DEL LISIMETRO DE CAMPO SMART
    Configuración modular Lisimetro modular de campo que es ampliable hasta cuatro lisimetros
    Sistema de bomba Sistema de bombeo de agua por tal de mantener las mismas condiciones dentro de la columna de suelo del lisimetro como en el exterior del lisimetro.
    Plataforma de pesada de lixiviado Plataforma de pesada PL-10 para tanque de lixiviado
    Tanque de lixiviado 10 litros
    Sensores Incluidos 1 x T8 tensiómetro de referencia de campo
    3 x 5TE ECH2O sondas para humedad de suelo
    3 x sondas TEROS 21 para potencial hídrico
    Set de barrena para sondas
    Recopilación de datos Registrador de datos DT80•M w. Módem GPRS/3G Integrado para transferencia de datos y acceso remoto, listo para SIM
    Fuente de alimentación Batería recargable 12 V/26 Ah, cargador y módulo de administración de energía
    Descargas eléctricas Protección contra rayos

     

     

    Aplicaciones del Lisímetro SMART

    • Estudios de evapotranspiración.
    • Estudios de comportamiento de contaminantes.
    • Estudios de cambios climáticos.

    Piezómetro de Flotación XR3 para monitorizar el nivel freático superficial (0 a 2m)

    piezometro flotacion xr3

     

    Principio de funcionamiento del Piezómetro de Flotación XR3

    El Piezómetro de Flotación XR3 ha sido desarrollado por LabFerrer inspirándose en los piezómetros de flotación utilizados en algunas zonas de Australia para controlar el ascenso del nivel freático y la acumulación de sales.

    Permite monitorizar el nivel de agua hasta una profundidad máxima de 2m y extraer muestras de agua para analizar la conductividad eléctrica o la concentración de nitratos.

    De este modo, se puede caracterizar la oscilación temporal del nivel de la capa freática superficial, midiendo la conductividad eléctrica y la concentración de nitratos [medidor-portatil-conductividad-electrica-ph.html], de forma fácil y rápida.

    Además, su precio económico posibilita disponer de un mayor número de puntos de muestreo para obtener una información mucho más representativa del territorio.

    Otra ventaja que ofrece es que sus costes de mantenimiento son escasos, elevando su rentabilidad.

     

    Aplicaciones del Piezómetro de Flotación XR3

    • Manejo del riego en zonas con capa freática asociada al riego.
    • Nivel freático superficial.
    • Mal drenaje y problemas de salinidad.
    • Zonas costeras con intrusión salina y capas freáticas superficiales.
    • Zonas vulnerables y contaminación por nitratos.

    Sensor de nivel de agua, temperatura y conductividad eléctrica HYDROS 21 de METER Group, para pozos, canales, ríos y balsas

    sensor nivel agua temperatura conductividad electrica hydros 21

     

    Principio de funcionamiento del sensor HYDROS 21

    El sensor HYDROS 21 de METER Group mide el nivel, la temperatura y la conductividad eléctrica del agua.

    De este modo, es posible monitorizar tres variables simultáneamente utilizando, solamente, un único sensor.

    Además, el sensor tiene incorporado un sensor de compensación barométrica, corrigiendo de forma automática las lecturas de nivel de agua.

    En función de las necesidades del usuario, el sensor HYDROS 21 puede proporcionar lecturas puntuales o continuas.

    En este último caso, el sensor HYDROS 21 se puede conectar al datalogger ZL6 de METER Group [registrador-continuo-datalogger-zl6.html].

    De esta manera, se posibilita la visualización de los datos remotamente con el software ZENTRA Cloud [programa-visualizacion-datos-zentra-cloud.html] en los casos que el emplazamiento de instalación tenga una accesibilidad limitada

     

    Fácil instalación del sensor HYDROS 21

    Una de las ventajas del sensor HYDROS 21 es que su instalación es fácil e intuitiva.

    Solamente hay que decidir la profundidad de instalación y conectarlo al datalogger.

    Además, sus dimensiones compactas, de 3,4 cm de diámetro, le permiten ser instalado en pozos de diámetro pequeño para monitorizar aguas subterráneas.

    También puede ser instalado en ríos, estanques, balsas de drenaje y aguas superficiales.

     

    Piezómetro de alta precisión

    Finalmente, el sensor HYDROS 21 ofrece una alta precisión en todas sus variables medidas.

    En el caso del nivel de agua, tiene un intervalo de medida de hasta 10m de columna de agua con una resolución de 2mm y una precisión de +/- 0.5% .

    La precisión para la conductividad eléctrica es de ± 0.01 dS/m y finalmente la temperatura puede ser medida con una precisión de ± 1 °C.

    De este modo, el sensor HYDROS 21 es capaz de monitorizar cualquier cambio en el estado del nivel de agua, conductividad eléctrica y temperatura de las aguas subterráneas y superficiales.

     

    Especificaciones Técnicas del Sensor HYDROS 21

     

    Intervalo de medida Profundidad del agua: 0 a 10 m
    Conductividad eléctrica del agua: 0 a 120 dS / m.
    Temperatura aire: -11 a 49 °C
    Resolución Profundidad del agua: 2 mm.
    Conductividad eléctrica: 0.001 dS / m.
    Temperatura: 0,1 °C
    Precisión Profundidad del agua: ±0,5% de escala completa a 20 °C
    Conductividad eléctrica: 1 0,01 dS/m
    Temperatura: ±1 °C
    Temperatura operativa 0 a 50 °C
    NOTA: en casos de posibilidad de congelación del agua, no instalar el sensor.
    Alimentación requerida 3,6 - 15 VDC, 0,03 mA quiescente, 0,5 mA durante 300 ms de medición
    Dimensiones 9 cm (l) x 3,4 cm (a)
    Tiempo de medida 300 ms (milisegundos)
    Salida Serie TTL, niveles de 3,6 voltios o SDI-12
    Tipo de conector 3,5 mm (estéreo) o cables de plomo pelados y estañados
    Longitud del cable 10 m estándar (NOTA: Posibilidad de más metros de cable bajo petición.)
    Compatibilidad METER ZL6, ProCheck, Campbell Scientific
    Compatibilidad de software Zentra Cloud, ECH2O Utility (rev 1,64+), DataTrac3

     

     

    Aplicaciones del Sensor HYDROS 21

    • Monitorización del nivel y la conductividad eléctrica de aguas subterráneas.
    • Recarga y recuperación de acuíferos.
    • Intrusión marina y proyectos de salinización.
    • Aguas residuales.
    • Monitoreo de humedales.
    • Seguimiento de la contaminación y la calidad de aguas subterráneas.
    • Monitorización de aguas superficiales.
    • Monitoreo de vertederos y nivel de la balsa de lixiviados.
    • Balsas de lixiviados en minería.

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