Sistema de medida de la conductividad.

Un sistema de medida de la conductividad que incorpora un sustrato (2) de material inerte,

una lámina de óxido conductor (7) unida a una parte del sustrato (2), unos terminales (4) para unir un cable (3) y unos contactos (5) para unir polos del sensor de temperatura (8). La lámina de óxido conductor (7) presenta un surco o canal marcado según un camino en zig-zag que mejora los resultados de las mediciones, en particular la sensibilidad. Además incluye un sensor de temperatura (8).

Sistema de medida de la conductividad

Objeto de la invención La presente invención se refiere a un sistema para la medida de la conductividad del suelo y de líquidos en general. El sistema puede ser portátil y combina el uso de electrodos de óxido semiconductor que miden la conductividad aparente del medio en contacto con estos electrodos, con sensores que miden su temperatura. Los contactos y las partes más delicadas del sensor están protegidas de la corrosión mediante un encapsulamiento estanco que permite una larga vida útil del dispositivo. Una electrónica sencilla permite tomar estos datos y calcular la conductividad del medio monitorizado normalizada a una temperatura estándar (en general 25ºC) . Estos datos pueden ser utilizados en sistemas de medida y control de aguas y líquidos en general y para la medida de la conductividad y el control de la salinidad de suelos agrícolas y jardines. De forma indirecta y mediante un proceso de calibración sencillo, estas medidas se pueden utilizar para la estimación de la humedad del suelo y el control de sistemas automáticos de riego.

Sector de la técnica La invención se encuadra en aquellos sectores relacionados con la gestión del riego (agricultura, jardinería, invernaderos, campos de golf, control de humedad en silos cerámicos, control de la infiltración en vertederos…etc.) , con el análisis y depuración de aguas y en la medida de conductividad de líquidos en general.

Estado de la técnica Son varios los sistemas que se conocen, tanto a nivel de uso como a nivel de patentes, para determinar "in situ" el contenido de agua del suelo. Así, pueden citarse los siguientes métodos:

Tensiométricos, donde se aprovecha la diferencia de presión que se establece en una columna de agua que se encuentra en contacto con el agua del suelo a través de una cerámica permeable situada en los extremos de un tubo. Este tipo de sistema resulta en su conjunto poco flexible ya que el agua contenida en el tubo se contamina con el agua del suelo, lo que obliga a tener que realizar frecuentemente tareas de mantenimiento como el cambio del agua. Patentes recientes como la CA 2556126 describen esfuerzos para minimizar este mantenimiento. Por otro lado los tensiómetros son frágiles y de respuesta lenta.

Capacitivos: Otros sistemas de determinación del contenido del agua del suelo que se basan en la medida de una magnitud eléctrica del propio suelo, de manera que por medio de un estimulo, generalmente de tensión o corriente alterna se estima un parámetro relacionado con la conductividad (resistencia) o la permitividad (capacidad) del suelo como US 2003/0015024. Entre este tipo de sondas se encuentran las capacitivas, de reflectometría en dominio de frecuencia (FDR) y las de reflectometría de en dominio de tiempos. En este caso también se dan algunos inconvenientes tales como el hecho de que en muchas de estas sondas los electrodos utilizados como sensores, suelen ser metálicos y ello provoca con el tiempo su degradación, por oxidación, incluso si trabajan con estímulos de tensión o corriente alterna. Además, los métodos de medida implican el uso de frecuencias elevadas a las que el agua libre puede es sensible. La medida en estos rangos de frecuencia requiere de sistemas electrónicos complejos por lo que este tipo de sensores suelen tener precios elevados, lo que aleja su uso de muchos agricultores.

Sistemas combinados. Como ejemplo cabe citar las sondas eléctricas que proporcionan una medida de la resistencia eléctrica de piezas enterradas, pudiendo ser éstas de yeso, de nylon o de fibra de vidrio, de manera que cuando se alcanza un equilibrio entre el agua contenida en el suelo y el agua que son capaces de absorber tales piezas, éstas proporcionan un cambio de resistencia eléctrica que sigue los cambios en el contenido de agua del suelo. Un ejemplo de estos sensores se describe en la patente estadounidense US 5179347. Este sistema también tiene determinados inconvenientes ya que tiene tiempos de respuesta muy lentos. Aunque recientemente se han mejorado estos tiempos de respuesta (Patente US 2009/0206853) , su tiempo de vida es corto al disolverse con el tiempo los materiales de los que se componen, sobre todo el yeso.

Conductivos. La patente española ES2193856 describe una nueva tecnología basada en un sensor formado por dos electrodos de óxido metálico conductor, separados cierta distancia por un material aislante en el que el contenido de agua se determina midiendo la conductividad del suelo a una frecuencia apropiada. Este sistema de medida carece de la protección necesaria frente a entornos agresivos como el suelo, lo que limita su vida útil. Además, su precisión está limitada porque la conductividad del suelo depende de su temperatura y esta última puede llegar a variaciones pueden ser mayores de 15 ºC entre el día y la noche, y mucho mayores si comparamos las medidas en verano con las realizadas en invierno, lo que provoca importantes diferencias entre estos periodos.

Para la medida de la conductividad de líquidos se utilizan una amplia variedad de sensores conductivos. La mayor parte de ellos tienen como elementos sensores materiales metálicos que a medio plazo necesitan ser sustituidos debido a problemas de corrosión.

Descripción de la invención La invención se refiere a un sistema de medida de la conductividad de líquidos y en particular del suelo que comprende un sustrato de material inerte, una lámina de óxido conductor unida a una parte del sustrato, unos terminales para unir un cable y unos contactos para unir polos del sensor de temperatura. Dicho sistema incorpora un sensor de temperatura para compensar las variaciones que esta variable introduce en las medidas. Adicionalmente, la lámina de óxido presenta un surco o canal marcado según un camino en zig-zag, fundamental para mejorar la sensibilidad.

Opcionalmente, el sistema de medida comprende un encapsulamiento que cubre parcialmente dejando libre al menos parte de la lámina de óxido.

Opcionalmente, el encapsulamiento cubre el sensor de temperatura, los contactos y los terminales.

Opcionalmente, dicho encapsulamiento está fabricado al menos parcialmente con al menos uno de los siguientes materiales: polietileno, etil-vinil acetato, PVC y/o silicona.

Opcionalmente, el encapsulamiento comprende además sustancias colorantes.

Opcionalmente, el sensor de temperatura está separado del sustrato.

Opcionalmente, el sensor de temperatura comprende un dispositivo PTC o bien un dispositivo NTC.

Opcionalmente, el sistema de medida es portátil.

Descripción de los dibujos Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria, formando parte integrante de la misma, unas figuras en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1. Muestra un posible encapsulamiento del sensor en alzado y corte longitudinal.

Figura 2. Disposición de los componentes internos del sensor de temperatura y del sensor de conductividad. De izquierda a derecha: a) Visión General, b) Vista anterior, c) Vista posterior y d) corte longitudinal.

La figura 3 – Muestra la variación de la resistencia (R) de un termistor NTC de 1 kQ con la temperatura.

La figura 4 – Muestra la desviación de las curvas de calibración de la señal del sensor de conductividad (Gsensor) frente a la conductividad de varias disoluciones acuosas (cagua) a diferentes valores de temperatura.

La figura 5 – Muestra la corrección de la señal del sensor, donde se comprara su respuesta tras corregir las fluctuaciones térmicas y normalizar a 25 ºC (líneas) , con la respuesta normalizada a ese mismo valor de un sensor de conductividad del mercado (puntos) para dos disoluciones acuosas de distinta conductividad en un amplio rango de temperaturas.

Descripción de un modo de realización Se describe con referencia a las figuras un modo de realización de la invención que no debe considerarse con carácter limitativo sino aclaratorio.

Como se muestra en la figura 1, el encapsulamiento (1) está constituido por una envolvente de un material inerte, como polietileno de alta o de baja densidad. Tendrá cierto grosor para la cubrición y protección de parte de la lámina de óxido (7) sobre el sustrato de vidrio (2) del sensor de conductividad y del sensor de temperatura (8) así como parte del cable eléctrico (3) , el terminal (4) del sensor de conductividad y del sensor de temperatura (8) .

En este encapsulamiento (1) se forma una ventana (6) a través de la cual se establece el contacto del sensor de conductividad...

1. Sistema de medida de la conductividad que comprende:

-un sustrato (2) de material inerte,

- una lámina de óxido conductor (7) unida a una parte del sustrato (2) ,

- unos terminales (4) para unir un cable (3) ,

- unos contactos (5) para unir polos del sensor de temperatura (8) ,

caracterizado por que comprende un sensor de temperatura (8) y por que la lámina de óxido conductor (7) presenta un surco o canal marcado según un camino en zig-zag.

2. Sistema de medida según reivindicación 1, caracterizado por que comprende un encapsulamiento (1) que cubre parcialmente dejando libre al menos parte de la lámina de óxido (7) .

3. Sistema de medida según reivindicación 2, caracterizado por que el encapsulamiento (1) cubre el sensor de temperatura (8) , los contactos (5) y los terminales (4) .

4. Sistema de medida según reivindicación 2 o 3, caracterizado por que el encapsulamiento (1) está fabricado al menos parcialmente con al menos uno de los siguientes materiales:

- polietileno,

- etil-vinil acetato,

-PVC,

- silicona.

5. Sistema de medida según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado por que el encapsulamiento (1) comprende además sustancias colorantes. 6. Sistema de medida según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sensor de

temperatura (8) está separado del sustrato (2) .

7. Sistema de medida según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sensor de temperatura (8) comprende un dispositivo PTC. 8. Sistema de medida según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 6, caracterizado por que el sensor de

temperatura (8) comprende un dispositivo NTC. 9. Sistema de medida según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que es portátil.