Instrumentación y sensores para realizar mediciones en biofísica ambiental, suelo, plantas y atmósfera

Instrumentación y sensores para realizar mediciones en biofísica ambiental, suelo, plantas y atmósfera en campo y en laboratorio

Cálculo del flujo y balance de agua y energía en ambientes naturales.

Los sensores e instrumentación científica con los que trabajamos en Labferrer están diseñados para realizar mediciones dentro del ámbito de la biofísica ambiental y son de calidad científica, robustos y de precio asequible.

LabFerrer trabaja con los principales fabricantes internacionales de Instrumentación y Sensores como pueden ser METER Group, APOGEE Instruments y ADC Bioscientific.

El modelo de integración e interpretación de datos en el ámbito de la biofísica ambiental sigue el marco teórico desarrollado por el profesor G.S. Campbell (Washington State University) y el profesor Bruce Bubgee de la Utah State University, entre otros.

Un buen planteamiento del sistema biofísico permitirá realizar mediciones de flujos y balances de agua y energía en distintos ambientes y estudios.

El agua y el continuo suelo-planta-atmósfera.

El continuo suelo-planta-atmósfera (SPA) es un concepto que simplifica la complejidad de la interacción de las plantas con el suelo y el ambiente.

Es un modelo conceptual propuesto por Philip (1966) que ayuda a analizar el movimiento de agua a través de la planta, donde el suelo es la fuente y el aire de la atmósfera es el sumidero, considera las características hidráulicas de la planta y del suelo, así como la demanda atmosférica.

¿Cómo se mueve el agua en el suelo?

Medir e interpretar datos de contenido volumétrico de agua o de potencial es nuestra especialidad para ello utilizamos Sensores de alta calidad. 

Se puede combinar la instalación de sensores capacitivos de humedad del suelo con tensiómetros de precisión o sondas de potencial hídrico.

Cada tipo de estudio, suelo y régimen hídrico requerirá un tipo de sonda diferente.

También es muy importante complementar mediciones directas de la humedad o potencial del suelo con la caracterización hidráulica in situ del suelo con infiltrómetros.

O bien, en laboratorio, generando la curva de retención de humedad del suelo y de conductividad hidráulica saturada y no saturada.

El agua se mueve en la zona no saturada del suelo junto con solutos y sales disueltas.

Es importante medir la acumulación y lavado de sales del agua de riego, de la solución del suelo y del agua de drenaje.

Para ello, disponemos de cápsulas de succión y de lisímetros.

Si dibujamos el diagrama del flujo y acumulación de agua y solutos en la zona no saturada del suelo, será posible estimar la recarga de acuíferos, la contaminación de aguas superficiales y subterráneas.

Estudios en la Zona no saturada del suelo.

La Zona No Saturada del suelo (ZNS) es la parte del suelo comprendida entre la capa freática saturada y la superficie del suelo.

En esta porción del suelo existen tres fases:

  • Sólida (partículas minerales del suelo),
  • Líquida (agua y solutos disueltos) y
  • Gaseosa (combinación de gases).

La matriz del suelo es el resultado geométrico de la agregación de partículas sólidas de diferentes tamaños y formas.

La clase textural del suelo se refiere a la distribución del tamaño de partículas y la estructura se refiere a la organización y agregación de dichas partículas creando la porosidad del suelo.

Los estudios de la Zona no Saturada del Suelo dan información sobre la recarga y contaminación de aguas subterráneas, disponibilidad de agua para las plantas y procesos de erosión, entre otros.

Tal y como describe el grupo de trabajo de la Zona no Saturada (zonanosaturada.com) el estudio de la zona no saturada incluye la transferencia de todas las formas de materia y energía.

Sustancias químicas en forma de gas, líquido o sólido se intercambian con los dos medios limítrofes: atmósfera y acuíferos.

Entre los temas de estudio más importantes, están: Aspectos metodológicos de estudios en la Zona No Saturada: desarrollo de nuevas técnicas, difusión desde el ámbito científico al sector aplicado de técnicas ya validadas, entre otros.

Estudios experimentales realizados a distintas escalas (laboratorio, parcela, cuenca): desarrollo de trabajos de muy diferente naturaleza relacionados con la calidad de los suelos agrícolas, recomendaciones de abonado y riego, etc.

Reutilización de los residuos urbanos, agrícolas e industriales a través de la aplicación al suelo agrícola: Aunque este aspecto es especialmente acuciante ante la desaparición de las fuentes tradicionales de materia orgánica (animales en las explotaciones agrícolas), los supuestos beneficios han de ser contrapesados con el potencial contaminante que el abuso de los mismos puede suponer.

Técnicas de modelización/simulación por ordenador: Los modelos de simulación permiten, una vez contrastados para cada situación, la posibilidad del estudio de escenarios cambiantes o de alternativas de manejo, que de otra manera serían muy caros o excesivamente lentos.

Instrumentación y Sensores para la atmosfera

Utilizamos Sensores para medir la temperatura, la humedad relativa y el Déficit de Presión de Vapor (DPV) del aire ya que  condicionan las relaciones hídricas de los vegetales y los procesos de evaporación y transpiración.

También medimos la cantidad e intensidad de la radiación solar que incide sobre la superficie terrestre condiciona el balance de energía y multitud de interacciones en la biosfera.

Cada estudio o sistema de monitorización necesita una configuración distinta y Sensores distintos.

Se puede disponer de una estación meteorológica compacta con 14 variables en un solo dispositivo.

O bien, se puede configurar un sistema de medición del DPV o de la radiación terrestre, según la aplicación.

Espectro, intensidad e integral de la luz

La luz condiciona multitud de procesos como son la fotosíntesis, la transpiración, la evaporación, el desarrollo y crecimiento vegetal.

También condiciona el flujo de calor y el rendimiento de sistemas fotovoltaicos de captación de energía.

La utilización de Sensores para realizar la medición de la radiación terrestre (Onda larga) y de las diferentes bandas en el UV, PAR y infrarrojo aporta información muy valiosa en diferentes aplicaciones.

Radiación fotosintética interceptada y crecimiento

Las plantas acumulan biomasa gracias al proceso de la fotosíntesis.

Para ello, sus hojas necesitan absorber luz en el espectro fotosintético, lo que se llama PAR (400-700nm) y superficie foliar que capte radiación PAR.

El LAI es el Índice de Área Foliar o el cociente entre la superficie de hojas y la superficie de suelo.

Fotosíntesis y estrés hídrico

El estudio del crecimiento y desarrollo de las plantas requiere mediciones muy especializadas.

En muchos casos, para entender la interacción entre el genotipo, el ambiente y el manejo hay que medir la tasa de asimilación fotosintética, la conductancia estomática, el rendimiento del sistema químico fotosintético, la concentración de clorofila y la temperatura de la hoja.

En estudios donde se quiere cuantificar el grado de estrés hídrico se puede medir la variación del diámetro de tronco (dendrómetro) o el flujo de savia.

Validación de datos satelitales o drones

Lo que en inglés se llaman EARTH OBSERVATIONS (EO), Observaciones Terrestres, abarca todos los nuevos productos satelitales relacionados con la temperatura de la superficie terrestre, el índice NDVI y la fracción de cobertura vegetal, entre otras variables.

Es necesario realizar ensayos in situ para medir estas variables sobre el terreno, de manera que la información y las salidas de los modelos predictivos estén validados.

La importancia de facilitar el trabajo de recogida de datos

Hoy en día hay que tener en cuenta el diagrama de trabajo del usuario final cuando se diseña un sistema de adquisición de datos.

Hay que facilitar el trabajo y evitar tareas complicadas. Para ello, los dataloggers de METER Group y los distintos sistemas de medición están pensados para facilitar el trabajo del científico, del técnico y del usuario final.

Aplicaciones profesionales de la Biofísica Ambiental.

Estudios en biología, biofísica e ingeniería, en general, con especialización en agronomía, ciencia del suelo, ecología, forestales, hidrología e ingeniería del terreno.

Integración de sensores en plataformas IoT en agricultura de precisión y redes de monitorización de parámetros ambientales,

Humedad del suelo e hidrología Agricultura profesional:

  • Puntos de control para la gestión eficiente del riego,
  • Control del micro-clima,
  • Modelos de predicción de enfermedades en plantas,

Huella hídrica y huella de carbono

Calidad de fruta para postcosecha, firmeza, color y materia seca

Resistividad térmica en circuitos de Alta Tensión subterráneos para estaciones de captación fotovoltaica y eólica,

Conductividad térmica en lechadas para geotermia,

Conductividad térmica en materiales de construcción, conductividad y resistividad térmica en arenas.

Servicios especializados de Biofísica Ambiental de LabFerrer.

El equipo humano de Labferrer siempre busca la mejor opción para el cliente.

Desde sus inicios en el año 1999, el equipo técnico, científico y administrativo de Labferrer intenta simplificar y mejorar procesos y plantear opciones para el uso y adquisición de tecnología e información.

LabFerrer ofrece los siguientes servicios:

  • Análisis de propiedades hidráulicas del suelo.
  • Estudios de simulación del movimiento de agua y solutos en el continuo suelo-planta-atmosfera.
  • Análisis de la conductividad y resistividad térmica en terreno y materiales duros.
  • Análisis de la calidad espectral de la luz en biología y agricultura.
  • Análisis de parámetros de calidad de la fruta.
  • Cursos de Formación especializada.
  • Seminarios, Conferencias y Webminars sobre Biofísica Ambiental.