Desarrollo y evaluación de sensores para la medición de parámetros físicos del suelo aplicados en la generación de mapas de diagnóstico

Abstract

"Un carro porta-sensores fue desarrollado para medir en forma independiente y precisa algunos par´ametros f´ısicos del suelo, como: Resistencia a la Penetraci ´on (RP), Esfuerzo de Falla (EF), Resistencia al Corte (RC) y Permisividad El ´ ectrica (PE). Cada par´ametro proporciona informaci´on para la generaci ´on de mapas de diagn´ ostico. Este trabajo de investigaci ´on fue desarrollado en “El Departamento de Maquinaria Agr´ıcola de la UAAAN” y forma parte del proyecto: “Desarrollo de equipos, sensores e instrumentos para agricultura de precisi ´on y labranza de conservaci ´ on”. En la primera fase se obtuvo como resultado el prototipo del carro y el penetr´ometro, el cual est ´a integrado por dos sensores: para la medici´on de la fuerza y profundidad de RP. El primer sensor desarrollado fue un transductor de anillo simple con capacidad de medici ´on de hasta 9 MPa, con una sensibilidad obtenida de 13;15mV N􀀀1 y un coeficiente de correlaci ´on de 99.6% entre la fuerza aplicada y el voltaje de salida. Por otra parte, el sensor de medici´on de profundidad de RP, mostr´o un desplazamiento de trabajo m´aximo 0.60 m con una sensibilidad de 258;5mmV 􀀀1 y un coeficiente de correlaci ´on de 100% entre la profundidad de penetraci ´on y la salida de voltaje. Los par´ametros medidos fueron acondicionados y convertidos a se˜nales digitales para su registro en tiempo real. En la evaluaci ´on del penetr´ometro bajo condiciones de campo, se realiz ´o un muestreo sistem´ atico de 30 puntos geo-referenciados en una hect´area. Se generaron tres mapas de diagn´ ostico utilizando el m´etodo de interpolaci ´on IDW para tres rangos de profundidades diferentes: 0.10-0.20, 0.20-0.30 y 0.30-0.40m, obteniendo rangos de RP de (0.644-1.656), (1.30-2.35) y (1.71-3.96) MPa, respectivamente. Los valores obtenidos en los tres rangos de profundidad presentan variabilidad media en valores de RP de acuerdo a la clasificaci ´on de (Warrick y Nielsen, 1980). En la segunda fase se desarroll ´o el sensor de PE basado en un puente de Wheatstone configurado como: puente capacitivo o resistivo, para mediciones de humedad o conductividad el ´ ectrica del suelo. Los resultados obtenidos de la calibraci ´on en laboratorio para el par´ametro humedad muestran que el sensor tiene una ecuacion de respuesta de Humedad = 10;58 + 0;04105mV 􀀀 0;000012mV 2 y un coeficiente de correlaci ´on de 97.5% entre la humedad conocida y el voltaje de salida. Con la finalidad de hacer m´as eficiente la respuesta del sensor de humedad, se hizo una transformaci´on logar´ıtmica, obteniendo una sensibilidad de Humedad = 􀀀34;65 + 10;57ln(mV ) y un coeficiente de correlaci ´on del 98% en forma lineal. En una tercera fase se desarroll ´o y calibr ´o un transductor octagonal de anillo extendido (OAE) para medici´on de RC del suelo. Los resultados de calibraci ´on del octagonal bajo condiciones de laboratorio mostraron un coeficiente de correlaci ´on superior al 99% entre la fuerza aplicada y el voltaje de salida, fue evaluado a tres profundidades y permite estimar la energ´ıa aplicada en el laboreo de suelo."