Se logra una irrigación adaptativa a la vegetación con una sonda (25) implantada dentro del suelo (S) para detectar las necesidades de humedad de las raíces midiendo la impedancia del suelo con unos contactos (27) distribuidos a lo largo de la sonda.

Cuando se alcance una aridez umbral indicativa de las necesidades de las raíces a una profundidad ZCOMIENZO, previamente introducida dentro de un control lógico (31) acoplado a la sonda, entonces se inicia la irrigación. La irrigación se interrumpe cuando se detecte un frente de humedad en la profundidad Zfin(i) proporcionado automáticamente por el control lógico. La profundidad de interrupción del frente de drenaje Zfinal(i) que desciende por debajo de la profundidad Zfin(i), se compara con una profundidad ZFINAL, introducida también previamente dentro del control lógico. La profundidad Zfin(i) está adaptativa a cada uno de los ciclos de irrigación i para que el frente de drenaje se interrumpa en la profundidad ZFINAL. La sonda puede ser utilizada para determinar la profundidad ZCOMIENZO en donde se detectan las caídas de la resistencia, midiendo la resistencia en tiempo extra.

Irrigación adaptativa a la vegetación.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere en general a la irrigación automática de la vegetación por medio de unos ciclos de irrigación sucesivos y, en particular, a la optimización de la irrigación adaptativa.

Estado de la técnica

En provecho de la conservación de los recursos hidráulicos, se han desarrollado unos procedimientos, sistemas y dispositivos para efectuar una irrigación óptima. Los documentos de patente US nº 5.341.831 y 6.618.673 anteriores, expedidas a nombre del inventor, serán mencionadas a continuación como, la patente ’831 y la patente ’673, respectivamente y están incorporadas aquí en su totalidad por referencia.

Los términos agua y fluido de irrigación los cuales pueden contener aditivos, se utilizan deforma intercambiable.

Aunque se aplique la corriente alterna (CA) y se midan las impedancias, la palabra resistencia se usa a continuación y se toma en consideración con el mismo significado.

La vegetación, las plantas y la flora se usan a continuación como sinónimos.

Según se describe en la patente ’673, una irrigación óptima humedece el suelo en la línea de la zona de la raíz. El agua o el fluido de irrigación que desciende hasta una profundidad situada por debajo de las raíces de la vegetación se malgasta, ya que todo el beneficio para las plantas se pierde. Además, el agua que penetra por debajo de las raíces pone en peligro el nivel superior del subsuelo acuífero, el cual puede polucionarse por la acción de los agentes agroquímicos transportados con el agua descendente.

En el comienzo de la irrigación, el agua desciende desde el nivel del suelo, comenzando desde la zona cero y crea un frente de humedad que penetra hacia abajo dentro del suelo. En la Figura 1 de la técnica anterior descrita en la patente ’673, se muestra la vegetación 10 con las raíces 12. También está ilustrada una sonda 26, con unos electrodos 36, los cuales detectan la llegada de un frente húmedo de irrigación creado por el descenso del agua de irrigación dentro del suelo. La detección se realiza midiendo la resistencia eléctrica entre dos electrodos. Cuanto más húmedo el suelo menor será la resistencia y viceversa. De esta manera, se demuestra la llegada de un frente de humedad a una cierta profundidad por una disminución de la resistencia medida sobre el par de electrodos 36 situados a una cierta profundidad.

Una primera profundidad del suelo ZI señala la profundidad inicial alcanzada por el frente de humedad en el momento en que se interrumpe e! tiempo de irrigación. Por debajo de esa profundidad ZI el frente de humedad continua drenándose hacia abajo, no obstante ahora se conoce como frente de drenaje, el cual se interrumpe esencialmente cuando alcance la profundidad ZF de interrupción del frente de drenaje, o la profundidad final de drenaje ZF.En los ciclos de irrigación repetidos, la profundidad inicial ZI está ajustada adecuadamente para que la irrigación se interrumpa en la profundidad desde la cual el agua se drenará hasta alcanzar la profundidad ZF pero no más abajo, lo cual se define como la parte inferior de la línea de la zona de la raíz, por debajo de la cual el agua no es beneficiosa para las plantas.

Aunque el fin de la patente ’673 sea válido en términos generales, la base para el control de los ciclos de irrigación sucesivos permanece deficiente. La patente ’673 no proporciona un criterio racional relacionado con cualquier parámetro asociado con las plantas o las raíces para ordenar el comienzo de un primero y de un siguiente ciclo de irrigación, sino que espera por un período de espaciamiento empírico D entre los ciclos de irrigación sucesivos. Dicho período de espaciamiento D no puede ser considerado como un parámetro cuantitativo dirigido al suelo, a las raíces o al frente de humedad, no obstante es simplemente la mejor apuesta, seleccionado como un factor de tiempo absoluto independiente.

Además, con la patente ’673 no se toma ninguna medida para el reajuste de la medición de la impedancia tomada por la sonda 26, lo cual es necesario en respuesta a los cambios en el suelo y a las condiciones, tales como el cambio de la resistencia del suelo como continuación a la utilización de agentes agroquímicos. Una falta de ajustes a las mediciones de la resistencia perjudica la eficacia de adaptación que se espera de los ciclos de irrigación sucesivos.

Además, con la patente ’673, los circuitos para probar las medidas derivadas de cada par de electrodos 36 que están distribuidos sobre la sonda 26, requieren un cableado masivo y un gran número de interruptores, evitando todos ellos la realización de un equipo barato y permisible. El término interruptor, según se usa a continuación, se refiere a un interruptor electrónico, aunque se utiliza la representación como un interruptor mecánico para facilitar la descripción.

Por ejemplo, según se muestra para el circuito eléctrico descrito en la Figura 3 de la patente ’673, cuatro pares de electrodos, por tanto ocho electrodos 36, u ocho contactos numerados del 361 al 368, requieren ocho interruptores marcados SW1 a SW8, para operar en paralelo, de esta manera se necesitan tantos interruptores como electrodos 36, requiriendo cada interruptor los conductores eléctricos necesarios 413, que los acompañan.

De otra manera, con el ejemplo anterior, los ocho contactos 36, numerados del 361 al 368, definen siete intervalos de medida. Por tanto, para n intervalos se necesitan n+1 interruptores.

Además, la implementación estructural de la sonda 26 de la patente ’673 es compleja e intrincada y conlleva unas etapas de producción múltiples, haciendo que la sonda sea demasiado cara. En primer lugar, la sonda 26 necesita ser extruida de un material aislante, con los conductores eléctricos 68 encastrados dentro de la misma. A continuación, se mecaniza una punta ahusada 64 y también unas ranuras longitudinales 71 y 74, que serán después encastradas. A continuación, para cada electrodo individual, se corta una ranura longitudinal 78 y se envuelve una banda conductora dentro de la ranura y se asegura mediante un tornillo 80. Convirtiendo la fabricación de una sonda 26 en un proceso intrincado y caro.

Breve descripción de la invención

La Zona Total de la Raíz, o TRZ, se define como una región en la cual residen el 80% de las raíces de una planta, desde el nivel del suelo hacia abajo hasta una profundidad de fondo TRZ. Dentro de la TRZ existe una Capa de Raíces de Máxima Actividad, o MARL, con una alta densidad de raíces, en donde la absorción del fluido de irrigación, o la absorción de la humedad del suelo, es intensa y mayor que en las otras porciones de la TRZ. Por lo tanto, es en la MARL en donde el sistema de las raíces, o las raíces, generan aridez absorbiendo la humedad del suelo. La humedad es considerada como recíproca de la aridez. Cada tipo de vegetación se caracteriza por una profundidad de fondo de la TRZ específica y por un grosor y fondo de la capa MARL.

Lógicamente, es bueno medir la aridez o la humedad a una profundidad seleccionada en la MARL, en donde el agua absorbida por las raíces es más pronunciada, como un indicador que refleja las necesidades de las raíces de la vegetación en demanda de irrigación. La retirada rápida de la humedad del suelo en la profundidad de la MARL se explica por la alta densidad y concentración de las raíces en la zona, lo cual hace que esta capa sea la primera en necesitar un reaprovisionamiento de humedad. Por lo tanto, es a esa profundidad que los cambios de la resistencia del suelo medidos en tiempo extra son más significativos y proporcionan la mejor indicación con relación a los requisitos de irrigación de las plantas. Por lo tanto, los datos de la aridez del suelo se miden en la MARL y la profundidad de la MARL se considera como la “profundidad de comienzo de la irrigación”, o ZCOMIENZO, lo cual se ve como un parámetro racional relativo a las raíces.

Dicho criterio cuantitativo relacionado con la actividad de las raíces, que actualmente justifica el comienzo de un ciclo de irrigación nuevo cuando se alcance una condición del umbral de aridez predeterminada, está en contraste con el tiempo de retraso empírico propuesto en la patente ’673. El criterio para comenzar la irrigación está basado ahora solamente en un parámetro...

1. Un procedimiento para la irrigación adaptativa a la vegetación caracterizado porque incluye:

- un control lógico (35) para operar y dirigir unos ciclos sucesivos i de irrigación, con i=i [0, 1, 2, ..., n], para una vegetación que tiene una capa de raíces de actividad máxima, o MARL, que se extiende sobre una línea de profundidad del suelo,

- por lo menos una sonda (25) para su inserción dentro del suelo (S) , teniendo la sonda o sondas una longitud y transportando una pluralidad de contactos (27) que están distribuidos longitudinalmente en una alineación en paralelo y separada para derivar los datos de la impedancia (R) del suelo relacionados con la profundidad bajo las órdenes del control lógico, estando la, por lo menos, una sonda acoplada al control lógico a través de un circuito eléctrico (29) ,

- por lo menos un dispositivo I/O que está acoplado al control lógico y que permite que un usuario introduzca datos,

- un controlador que pone en marcha al control lógico y que está acoplado para ordenar tanto al por lo menos un dispositivo I/O y a una válvula de irrigación (41) operativa, que comience e interrumpa el flujo del fluido de irrigación a la vegetación que va a ser irrigada, respectivamente a una profundidad ZCOMIENZO y a una profundidad Zfin (i) , en el que:

tanto ZCOMIENZO como Zfin (i) son valores iniciales introducidos como uno cualquiera de una entrada de usuario o un valor por defecto, estando dispuesta ZCOMIENZO dentro de la línea de MARL, y

la profundidad Zfin (i) que corresponde a una profundidad por encima de una profundidad ZFINAL, que es la profundidad por debajo de la cual no debería descender un frente de drenaje del fluido de irrigación, a menos que fuera deseado por un usuario,

procedimiento que comprende las etapas de:

- poner en marcha el control lógico a través de ciclos sucesivos i de irrigación para:

- aceptar la profundidad de comienzo de la irrigación ZCOMIENZO como un valor inicial para un primer ciclo de irrigación, y en los siguientes ciclos de irrigación, derivar de la por lo menos una sonda una profundidad ZCOMIENZO tomando lecturas de resistencia sobre toda la pluralidad de contactos para detectar dónde aumenta con mayor rapidez un cambio en la resistencia del suelo medida en el tiempo, que es donde la absorción de humedad es más pronunciada e indica la profundidad ZCOMIENZO, y para

- aceptar la profundidad Zfin (i) como un valor inicial para un primer ciclo de irrigación, y en los siguientes ciclos de irrigación, derivar de la por lo menos una sonda una profundidad Zfin (i) que es ajustada adaptativamente a cada ciclo de irrigación para converger a la profundidad ZFINAL hasta que es alcanzada,

por medio de lo cual comienza el flujo del fluido de irrigación en respuesta a unas propiedades de absorción de la humedad de las raíces de la vegetación en el MARL, y se interrumpe antes de que el frente de drenaje alcance la profundidad ZFINAL,

y en donde:

un factor de aridez Y, comprendido entre 1, 1 y 2, es aceptado como un valor inicial introducido como uno cualquiera de una entrada de usuario o un valor por defecto, y

un umbral para el comienzo de la irrigación a la profundidad ZCOMIENZO se calcula multiplicando el factor de aridez Y por una lectura de resistencia reajustada.

2. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:

un factor T del frente, comprendido entre 0, 9 y 0, 95, para el seguimiento de uno cualquiera de un frente de humedad

y un frente de drenaje, se acepta como valor inicial introducido como uno cualquiera de una entrada de usuario o un

valor por defecto,

un valor umbral para finalizar la irrigación a la profundidad Zfin (i) se calcula multiplicando el factor T del frente por una lectura de resistencia reajustada,

la profundidad ZFINAL es un factor inicial introducido como uno cualquiera de una entrada de usuario o un valor por defecto, y

el umbral para finalizar la irrigación puede ser ajustado en cada ciclo de irrigación hasta que se alcanza la profundidad ZFINAL.

3. Un sistema para la irrigación de la vegetación que está configurado para suministrar de una manera asociada íntima el fluido de irrigación en respuesta a las propiedades y necesidades relacionadas con las raíces de la vegetación, ajustando adecuadamente unos ciclos de irrigación i sucesivos, con i=i [0, 1, 2, ..., n], para converger hacia una profundidad de detención del frente del fluido de drenaje, caracterizado porque comprende:

- un control lógico (35) para poner en marcha y dirigir la irrigación para una vegetación que tenga una capa de raíces de actividad máxima, o MARL, que se extiende sobre una línea de profundidad del suelo,

- por lo menos, una sonda (25) para su inserción dentro del suelo (S) , teniendo la sonda o sondas una longitud y teniendo una pluralidad de contactos (27) que están distribuidos longitudinalmente en una alineación en paralelo y separada para derivar los datos de la impedancia (R) del suelo relacionados con la profundidad desde el suelo bajo las órdenes del control lógico, estando la, por lo menos una sonda acoplada al control lógico a través de un circuito eléctrico (29) ,

- por lo menos, un dispositivo I/O que está acoplado al control lógico y que permite que un usuario introduzca datos,

- un controlador (31) que pone en marcha al control lógico y que está acoplado para ordenar tanto al por lo menos un dispositivo I/O y a una válvula de irrigación (41) operativa que comience e interrumpa el flujo de. fluido a la vegetación que va a ser irrigada, respectivamente a una profundidad ZCOMIENZO y a una profundidad Zfin (i) , enel que:

- tanto ZCOMIENZO como Zfin (i) son valores iniciales introducidos como uno cualquiera de una entrada de usuario o un valor por defecto, estando dispuesta ZCOMIENZO dentro de la línea de MARL,

- y la profundidad Zfin (i) que corresponde a una profundidad por encima de una profundidad ZFINAL, que es la profundidad por debajo de la cual no debería descender un frente de drenaje del fluido de irrigación, a menos que fuera deseado por un usuario, en el que:

la puesta en marcha del control lógico a través de los ciclos sucesivos i de irrigación para:

la profundidad de comienzo de la irrigación ZCOMIENZO introducida como un parámetro preajustado dentro del control lógico para un primer ciclo de irrigación, y en los siguientes ciclos de irrigación, derivar de la por lo menos una sonda una profundidad ZCOMIENZO tomando lecturas de resistencia sobre toda la pluralidad de contactos para detectar dónde aumenta con mayor rapidez un cambio en la resistencia del suelo medida en el tiempo, que es donde la absorción de humedad es más pronunciada e indica la profundidad ZCOMIENZO, y para

la profundidad ZCOMIENZO introducida como un valor inicial para un primer ciclo de irrigación, y en los siguientes ciclos de irrigación, derivar de la por lo menos una sonda una profundidad Zfin (i) que es ajustada adaptativamente a cada ciclo de irrigación para converger a la profundidad ZFINAL hasta que es alcanzada,

por medio de lo cual comienza el flujo del fluido en respuesta a las propiedades de absorción de la humedad y a las necesidades de las raíces de la vegetación en el MARL, y se interrumpe antes de que el frente de drenaje alcance la profundidad ZFINAL.

en donde

un factor de aridez Y, comprendido entre 1, 1 y 2 se acepta como un valor inicial introducido como uno cualquiera de una entrada de usuario o un valor por defecto, y

un valor umbral para el comienzo de la irrigación a la profundidad ZCOMIENZO se calcula multiplicando el factor de aridez y por una lectura de resistencia reajustada.

4. El sistema de acuerdo con la reivindicación 3, en el que:

un factor T del frente, comprendido entre 0, 9 y 0, 95, para el seguimiento de uno cualquiera de un frontal de humedad y un frontal de drenaje, se acepta como un valor inicial introducido como uno cualquiera de una entrada de usuario o un valor por defecto,

un umbral para finalizar la irrigación a la profundidad de Zfin (i) se calcula multiplicando el factor T del frente por una lectura de resistencia reajustada, la profundidad de ZFINAL es un valor inicial introducido como uno cualquiera de una entrada de usuario o un valor por defecto, y

el umbral para finalizar la irrigación se puede ajustar en cada ciclo de irrigación hasta que se alcanza la profundidad

ZFINAL.

5. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:

la profundidad ZFINAL es un valor inicial introducido como uno cualquiera de una entrada de usuario o un valor por defecto, y

la profundidad de detención del frente de drenaje se detecta en cada siguiente ciclo de irrigación, a continuación se compara y se ajusta adaptativamente si resulta diferente de la profundidad ZFINAL.

6. El sistema de acuerdo con la reivindicación 11, en el que:

la profundidad ZFINAL es un valor inicial introducido como uno cualquiera de una entrada de usuario o un valor por defecto, y

la profundidad de detención del frente de drenaje se detecta en cada siguiente ciclo de irrigación, a continuación se compara y se ajusta adaptativamente si resulta diferente de la profundidad ZFINAL.