SISTEMA ELECTRONICO PARA EL MANDO AUTOMATICO DE LOS RIEGOS AGRICOLAS.

Sistema electrónico para el mando automático de los riegos agrícolas,

que se compone de lo que sigue: un tensiómetro formado por un tubo vertical, que se rellena parcialmente con agua, el cual lleva acoplada una cápsula cerámica semipermeable; un microtubo en U invertida, con una rama que entra, a través de un tapón, en el tubo y con la otra, a través de otro tapón, en una cubeta llena de mercurio, y dos sensores que detectan, por medio de un LED enfocado sobre una LDR, los niveles máximo y mínimo del mercurio que, según la mayor o menor depresión en el tubo, asciende o desciende por el microtubo. El conjunto se entierra a la profundidad de las raíces de un cultivo, y las lecturas de los sensores, debidamente amplificadas mediante un circuito electrónico, sirven para poner en marcha o para parar un equipo convencional para el riego de las plantas

Sistema electrónico para el mando automático de los riegos agrícolas.

La presente invención se enmarca en el marco de los sistemas para el riego de jardines, campos, terrenos deportivos y similares.

El objeto de la invención es el de desarrollar un sistema de riego que permita que los diferentes cultivos se desenvuelvan dentro de unos intervalos de humedad máxima y mínima del suelo previamente preestablecidos por el agricultor. Y que ello conlleve sencillez de fabricación, comodidad de instalación, facilidad de manejo y fiabilidad de funcionamiento.

Estado de la técnica

La creciente escasez de agua que padecen algunas regiones hace cada día más necesario aprovechar hasta la última gota de este preciado líquido, evitando así sus derroches ligados a usos arcaicos e irracionales del mismo.

El hecho de que en España los regadíos supongan casi el 80% del uso del agua (Rosell, 1998) ha guiado los correspondientes trabajos que han dado a luz la presente invención, con la que se pretende contribuir a la recuperación y al mantenimiento del medio natural, así como al desarrollo sostenible de la agricultura mediante un uso lo más eficiente posible del agua.

Para ello, se ha ideado un sistema electrónico que permite, de manera automática, poner en marcha y detener el riego, haciendo que el respectivo cultivo se desarrolle siempre entre los niveles de humedad del suelo que el agricultor considere más idóneos para obtener la máxima productividad de sus cultivos, sin que en ningún momento se produzcan, por exceso de riego, inadmisibles derroches de agua.

Como es sabido, el suelo recibe el agua de riego y la almacena en sus poros, cediéndola a las plantas a medida que la necesitan. Para calcular la cantidad de agua que requieren los cultivos, es habitual determinarla utilizando datos climáticos, de una serie de años, correspondientes a la zona a regar, habida cuenta de las características del agua, del suelo y del oportuno cultivo a desarrollar.

Al variar los datos climáticos, la calidad del agua, el tipo de suelo o la naturaleza de los cultivos, tal cálculo puede dejar de ser fiable, y llevar a practicar riegos sin la precisión deseable.

El agua aportada por el riego desciende circulando por los poros y grietas del terreno. Pero sólo una parte de ella es retenida por el potencial mátrico del terreno, y las otras se pierden por evaporación y por percolación. Evidentemente, el volumen de agua que queda disponible para las plantas depende, entre otras cosas, de las características del suelo.

El agua del terreno pasa al xilema por ósmosis. La capacidad de captación de agua por las plantas está, además de por la índole del suelo, influida por la diferencia de salinidades entre uno y otro lado de las raíces; cuanto más salino es el suelo, más dificultades tienen las plantas para absorber agua, y con ella los nutrientes que necesitan.

Así, pues, las plantas para absorber agua del suelo tienen que vencer el potencial mátrico más el potencial osmótico. Como es lógico, a menor suma de potenciales más fácilmente absorbe el agua del suelo, el cultivo.

La cantidad máxima de agua que puede almacenar un suelo drenado se denomina capacidad de campo (Cc) y la cantidad mínima por debajo de la cual las plantas de un cultivo no la pueden absorber se llama punto de marchitez (Pm). La diferencia entre ambas se denomina capacidad de almacenamiento (Ca). Es decir:

Ca = Cc Pm

Para medir la tensión de succión que deben realizar las plantas para absorber el agua del suelo, es decir, para vencer el potencial mátrico de éste, se utilizan tensiómetros. Estos consisten en un tubo lleno de agua conectado por un extremo a una cápsula porosa de cerámica y el otro a un manómetro (vacuómetro); la cápsula se introduce en el suelo, a la profundidad a la que se quiere medir el potencial mátrico y, a través de ella, del tubo entra o sale agua, produciendo en él una mayor o menor depresión conforme al estado de humedad del suelo (a menor humedad, mayor depresión).

El solicitante desconoce la existencia en el mercado de sistemas electrónicos para el mando automático de los riegos agrícolas que se funden en la medición directa del estado de humedad del suelo mediante tensiómetros. Tampoco sabe de la existencia de registros españoles que protejan o hayan protegido invenciones similares a la que es objeto de la presente memoria, que se redacta a efectos de que forme parte de la correspondiente solicitud de una patente de invención que proteja los correspondientes derechos de propiedad industrial que le asisten.

Así, efectuada una simple búsqueda en la BD OEPMPAT, documental de invenciones españolas de la Oficina Española de Patentes y Marcas, entre otros registros menos similares, se encuentran los de las patentes de invención P.200102653 y P.200200498, que miden la humedad del suelo mediante sondas eléctricas, que exploran sus cambios de resistividad , y P.9600897 y P.9800132, que lo hacen por comparación con el estado de unos específicos depósitos evaporadores.

La invención que se preconiza lo hace de manera directa, por medio de un tensiómetro especialmente concebido para este fin, que funciona midiendo de manera precisa el grado de humedad que en cada momento presenta el terreno de cultivo, evitándose así los errores que por una serie de circunstancias (cambios de salinidad del suelo, oxidaciones y deposiciones sobre los electrodos, temperaturas y humedades excepcionales del ambiente, vientos más o menos intensos, etc., etc.) presentan los sistemas indirectos de medición propios de las patentes de invención citadas.

Descripción

Conocido todo lo que antecede, se ha previsto un tensiómetro que en lugar de un manómetro utiliza un microtubo de vidrio, doblado según una U invertida, que conecta el interior del tubo con una cápsula llena de mercurio. De tal suerte, todo ello, de que a medida que se va secando el suelo en contacto con la cápsula cerámica, enterrada a la profundidad de máxima exploración de las raíces de las plantas del cultivo, el mercurio de la cápsula va subiendo por el microtubo de vidrio, llegando a más altura cuanto más seco esté el suelo.

Igualmente, se han ideado unos sensores que se acoplan al microtubo, y que detectan los niveles del mercurio correspondientes al los niveles de humedad del suelo preestablecidos como máximos y como mínimos, y todo ello con vistas a la automatización de la puesta en marcha y la parada del proceso de riego.

Estos sensores constan de una cápsula construida a partir de un bloque, preferentemente ortoédrico y de aluminio, perforado verticalmente para que pase por él el microtubo de cristal, teniendo en dos de sus caras verticales opuestas sendas perforaciones para alojar en ellas una fotorresistencia (LDR), en una de ellas, y un emisor de luz (LED), en la otra, de tal manera que el haz de luz del LED atraviese el microtubo de cristal e incida en la LDR.

Al secarse el suelo, y subir el mercurio por el microtubo de vidrio, se interrumpe el paso de dicho haz de luz y la LRD aumenta su resistencia eléctrica, Esta variación de resistencia se utiliza como señal eléctrica que, debidamente amplificada permite poner en marcha o parar el sistema de riego.

Se ha previsto que cada tensiómetro lleve dos sensores, uno para la máxima humedad permitida en el suelo, y otro para la mínima humedad admisible en el suelo, de manera que cuando el mercurio suba al más alto nivel se ponga en marcha el riego, y que cuando el mercurio baje hasta el más bajo se pare el riego.

Un circuito electrónico, simple y barato, diseñado ad hoc, permitirá utilizar las señales de los dos sensores para, de manera totalmente automática, poner el riego en funcionamiento cuando el suelo esté al mínimo nivel permitido de humedad, y detenerlo, cuando el suelo esté al máximo nivel tolerado de humedad.

En las hojas de dibujos que se acompañan, para mejor comprensión de lo descrito y reivindicado en esta memoria, se puede contemplar, con carácter ilustrativo y no limitativo, lo que sigue:

En la figura 1: un tensiómetro especialmente construido para esta invención, compuesto por un grueso tubo para agua, con su válvula de relleno; una cápsula cerámica semipermeable en la base del tubo; una cubeta llena de mercurio, y un microtubo de vidrio en U invertida, que comunica el fondo de la cubeta con el interior del tubo parcialmente relleno de agua.

En la figura 2:...

1. Sistema electrónico para el mando automático de los riegos agrícolas, de los compuestos por dispositivos medidores de la humedad del suelo como variable para determinar el accionamiento o la detención de la irrigación de los cultivos, caracterizado por disponer para ello de un tensiómetro especialmente concebido para tal fin, que se entierra al nivel de las raíces de las plantas cultivadas; de dos sensores para la lectura de las indicaciones del tensiómetro; de un circuito electrónico para amplificar las señales procedentes de los sensores a efectos de conectar o desconectar los contactores de potencia que ponen en marcha o paran el riego del terreno de cultivo.

2. Sistema electrónico para el mando automático de los riegos agrícolas, según reivindicación anterior, caracterizado porque el tensiómetro está compuesto por un tubo vertical, provisto de una válvula de relleno parcial de agua, en cuya base se acopla una cápsula cerámica semipermeable y en su boca superior un extremo de un microtubo de vidrio doblado en U invertida, terminando el microtubo de vidrio, por su otro extremo, dentro de una cubeta rellena de mercurio destinado a ascender o descender por el microtubo de vidrio cuando en el interior del tubo vertical se produzcan, respectivamente, disminuciones o aumentos de la presión de su atmósfera interior debidos a un menor o mayor grado de humedad del suelo.

3. Sistema electrónico para el mando automático de los riegos agrícolas, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los sensores, idénticos y en numero de dos, que leen los niveles superior e inferior que alcanza el mercurio en el microtubo de mercurio, están integrados por un bloque con perforaciones, en sentido vertical, para el paso del microtubo de vidrio y, en sentido horizontal, para la inserción enfrentada en ellas de un LED (emisor de luz) y de una LDR (fotorresistencia), de tal suerte que al subir el mercurio por el microtubo de vidrio pueda quedar anulada la incidencia del haz de luz procedente del LED sobre la LDR.

4. Sistema electrónico para el mando automático de los riegos agrícolas, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las señales eléctricas procedentes de uno y otro sensor son amplificadas mediante un circuito electrónico que comprende un tiristor para el gobierno del correspondiente contactor de potencia encargado de dar o no dar corriente eléctrica para la puesta en marcha o para la parada del sistema de riego.

5. Sistema electrónico para el mando automático de los riegos agrícolas, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque, opcionalmente, se prevé el montaje de un emisor de radiofrecuencia junto al tensiómetro y su circuito electrónico amplificador de las señales eléctricas de los sensores, y de un receptor de radiofrecuencia, sintonizado con el emisor y provisto de un relé que pueda accionar el contactor de potencia del sistema de riego, y todo ello para cuando se estime conveniente, por determinadas razones técnicas de cualquier tipo, que deba mediar una considerable distancia entre el tensiómetro y los contactores de potencia.