Por Mario Camacho, especialista en automatización agrícola

La tecnología nos permite hoy por hoy lograr una ‘hidroponía en suelo’, empleando riego capilar y no riego convencional.  Los estudios demuestran que la relación entre agua, suelo, aire y fertilizante pueden proveernos un modelo óptimo que responda a la demanda de la planta para regar y fertilizar a sus necesidades de manera eficiente con el uso de la misma.

El empleo de riegos cortos y frecuentes, facilitan oxigenación de la zona radicular, movimiento capilar del agua, reducción de fertilizantes, ahorro de agua e incluso la eliminación de la salinidad; éstos micro riegos se logan empleando Controladores de Riego Automático, que basados en lecturas de Sensores de Humedad de suelo (SMS, del inglés, abreviando Soil Moisture Sensor), los cuales permiten gestionar datos, controlar actuadores y monitorear los sistemas de riego para cumplir de forma eficiente con las necesidades de nuestros cultivos.

Recordemos que la humedad del suelo, es la cantidad de agua que permanece en el espacio poroso del suelo después de un riego, por lo tanto, la función principal de los SMS es informarnos la relación expuesta del agua en nuestro cultivo en tiempo real y contar con información precisa de fenómenos tales como: capacidad de campo, punto de intervención del riego, punto de marchitez, movimiento del agua en el suelo, comportamiento en diferentes tipos de suelo, retención del agua, diferentes necesidades de agua para las plantas y por supuesto cuanto y cuando regar.

La medición de la humedad se realiza generalmente de dos formas:

Medición Volumétrica: Que es el porcentaje de agua en una cantidad de suelo o contenido volumétrico, su efecto en las plantas depende del tipo de suelo y se emplean los SMS para su lectura.

Medición Tensiométrica:  Que es la fuerza que retiene el agua en el suelo, dicho potencial es independiente del tipo de suelo, sus las lecturas se obtienen a través de los tensiómetros.

En una visión un poco más holística, debemos ser conscientes que el suministro de agua global es fijo, por lo tanto, aplicaciones eficientes de riego podrían mejorar la distribución del agua hasta en un 95%, aumentar la productividad agrícola y duplicar la cantidad de agua disponible para el uso doméstico. Los SMS correctamente instalados y configurados en los sistemas automáticos de riego, pueden reducir el uso del agua y permitir el estudio de la dinámica del agua, y de la humedad de los suelos de tal manera que podamos acércanos a sistemas altamente eficientes y productivos, que además nos provea de una importante contribución de data para la construcción del conocimiento en el uso inteligente del agua (Riego Inteligente) y la agricultura de precisión.

SENSORES DE HUMEDAD DE SUELO

Los SMS se han empleado en agricultura, paisajismo y jardinería por más de cinco décadas, no necesariamente con buenos resultados, bien sea por mal uso, condiciones del terreno o calidad en los mismos. El avance tecnológico en temas como fabricación, sensibilidad, precisión, duración, incluso en costos más asequibles, nos hacen mirar hoy día estas tecnologías como una herramienta necesaria y de uso cotidiano, con la que se obtienen resultados satisfactorios.

La principal excusa para la implementación de los SMS es la variación en los tipos de suelo. Si bien es cierto que las variaciones en el aspecto de la planta generalmente están relacionadas con las variaciones en el tipo de suelo, el factor principal es la capacidad de retención de nutrientes del suelo, en lugar de la capacidad de retención de agua. Si utiliza un SMS para asegurarse de que no está con un riego excesivo o muy bajo, puede aislar los problemas relacionados con los nutrientes y luego tratarlos en consecuencia.

Sin un SMS, debe monitorear continuamente sus plantas para detectar signos de estrés y hacer suposiciones sobre la causa, luego basar sus correcciones en esas suposiciones. El SMS elimina la necesidad de un monitoreo constante y conjeturas basadas en observaciones generales, al estar conectados a sistemas de riego automático, no solo contará con un historial completo de información acerca del estado, sino que también le permitirá tomar acciones de forma clara, confiable y precisa, sin ninguna suposición.

Se pensaría que el SMS no debe ser tan preciso o confiable porque existen condiciones como el clima que no se pueden controlar; en estos casos, el SMS detecta la precipitación que alcanza la zona de la raíz (la precipitación ‘efectiva’) y el controlador puede ajustar el programa de riego autónomamente si el usuario así lo desea, esta operación se conoce como Riego Autónomo o Riego Inteligente, además de presentarnos la estadística de riegos aleatorios como los de la lluvia, un SMS ayuda a prevenir el exceso de agua que a menudo ahoga las plantas e incluso evitar los costosos y largos esfuerzos de tener que reemplazar el material vegetal que murió debido a un riego inadecuado.

Finalmente, los SMS detectan cambios mínimos en el nivel de humedad en cualquier tipo de suelo, estas tecnologías en conjunto con los controladores de riego automático permiten modelar la necesidad hídrica de nuestros cultivos, además de ser duraderos, confiables, fáciles de instalar, rentables y sin necesidad de mantenimiento.

FUNCIONAMIENTO

Los SMS miden la cantidad de agua que se acumula en las partículas del suelo, puesto que todos los suelos son diferentes, esto no es tarea fácil, en el mercado se conocen sensores con diferentes tecnologías que logran esta labor de una u otra manera.

Idea básica de funcionamiento: Los SMS funcionan enviando un pulso de electricidad de alta frecuencia por un hilo conductor del cable de conexión, la alta frecuencia del pulso hace que la señal sea emitida a través del suelo que la rodea, cuando el pulso viaja a través de la humedad, se ralentiza antes de llegar al segundo hilo conductor del sensor que es el que recibe la señal,  el sensor mide la velocidad y luego convierte esta medida a una lectura de contenido de humedad del suelo, que es enviada finalmente al Controlador.

COMO USAR EL SMS PARA EL RIEGO

Si se quiere conocer la humedad del suelo, es importante conocerlo. Para ello, se debe hacer una caracterización física del mismo, es decir: Conocer la textura, fracción fina, elementos gruesos, granulometría, densidad aparente, saturación, capacidad de campo, punto de marchites, entre otros. Del mismo modo, será necesario conocer el sistema de riego, sobre todo en lo que se refiera a la uniformidad de riego, caudal de descarga de los emisores, drenajes, etc.

Los SMS no son sensores simples que solo notifican. Tras ello, se tendrían que interpretar las lecturas del contenido de humedad y luego descubrir cómo aplicarlas a su programa de riego, afortunadamente. Pero un SMS es mucho más que un dispositivo de información, ya que estos pueden enviar información al Controlador Automático de Riego, que luego interpreta los datos de humedad del suelo y utiliza esa información para automatizar cuándo / con qué frecuencia encender los rociadores o válvulas de riego y cuánto tiempo ejecutar / cuándo apagarlas.

Recordemos que el objetivo principal es utilizar la menor cantidad de agua posible y mantener el contenido de humedad del suelo en la zona de la raíz en los niveles adecuados. Para alcanzar este objetivo, debe suministrar (encender) el agua antes de que el contenido de humedad caiga por debajo del nivel más bajo permitido (agotamiento máximo permitido o punto de marchitez) y suspender (cerrar) el suministro de agua antes de que supere el nivel más alto permitido (capacidad de campo).

Su segundo objetivo debe ser regar con la menor frecuencia posible. Esta estrategia promoverá raíces más profundas de las plantas y a la vez que reducirá al mínimo la incidencia de enfermedades. Maximizar el potencial de enraizamiento de la planta le permite acceder a tanta agua y nutrientes como sea posible. Sabemos que el riego profundo e infrecuente puede complicarse, y no siempre es posible debido a restricciones de riego, suministro de agua disponible u otros eventos.

Todos quisiéramos una uniformidad perfecta del 100%, donde el agua aplicada se infiltre en el suelo consistentemente tanto lateral como verticalmente, todas las plantas responderían a las condiciones de humedad del suelo por igual. Pensemos que esto en la realidad no se logra fácilmente, debemos buscar puntos intermedios que los permitan acercarnos a este ideal lo mejor posible. Incluso en un sistema perfectamente diseñado, es importante hacer coincidir la tasa de aplicación de agua con la tasa de infiltración de su suelo.

Cuando se combina la potencia de un SMS con la funcionalidad de los microriegos y la flexibilidad en la programación del controlador automático de riego, nos sorprenderemos de lo fácil que es alcanzar este objetivo. Según las lecturas del SMS, el sistema encenderá automáticamente el agua antes de que el contenido de humedad caiga por debajo del punto de marchitez, y cerrará el agua antes de que supere la capacidad del campo. Con los microriegos, el ciclo minimizará los drenajes y moverá la humedad a la zona de la raíz de las plantas. No importa qué cause que el suelo se seque o mantenga la humedad, un SMS correctamente ubicado y configurado medirá cada uno de los resultados. Y debido a que estamos midiendo y no calculando, el SMS toma una decisión mejor y más repetible, lo que a su vez facilita el manejo del riego.

Con todo esto, podemos resumir que el Controlador de riego solo puede tomar dos decisiones básicas: cuándo activar y cuándo desactivar la válvula de riego. Cuanto más inteligente sea el controlador, más variables podrá considerar al momento de decidir cuándo activar o desactivar la válvula. Por esta razón, en algunos casos se puede incluso complementar con otras variables como la radiación, temperatura, dirección y/o velocidad del viento, etc., cuantos más sensores use, más flexibilidad tendrá cuando ajuste. A su vez, cuantos menos sensores, más simple es el sistema para operar.

Tenga en cuenta que siempre es posible agregar más sensores, y cuando ha estado utilizando el sistema durante algunos meses y decide agregar un sensor, sabrá exactamente por qué para cubrir sus necesidades.

Con un Controlador Automático de Riego, puede usar dos estrategias básicas:

Umbral inferior: Le dice al sistema que se encienda en función de la humedad del suelo, y luego se apaga en función del tiempo. Para conservar el agua y optimizar la eficiencia del uso del agua de las plantas, la estrategia recomendada es un umbral más bajo. Con un umbral más bajo, puede configurar el controlador a una o más horas de inicio cada día, pero el sensor solo permitirá el riego cuando el suelo se haya secado a un nivel igual o inferior al umbral. (Figura 1)

Umbral superior: Le dice al sistema que se active en función del tiempo y luego se apaga en función de la humedad del suelo. Para las áreas que tienen un horario restringido, como días de riego específicos o programas de uso específico, el umbral superior es una opción más popular. Con el umbral superior, puede elegir qué día y a qué hora del día comenzar a regar y el sensor apagará el riego cuando la humedad del suelo alcance el umbral superior. (Figura 1).