ES2402908T3

ES2402908T3 - Sistema de control de irrigación

Info

Publication number: ES2402908T3
Application number: ES08789745T
Authority: ES
Inventors: Uri Shani; Abraham Schweitzer
Original assignee: Netafim Ltd; Yissum Research Development Co of Hebrew University of Jerusalem
Current assignee: Netafim Ltd; Yissum Research Development Co of Hebrew University of Jerusalem
Priority date: 2007-08-20
Filing date: 2008-08-05
Publication date: 2013-05-10
Anticipated expiration: 2028-08-05
Also published as: IL227367A; AR103777A2; WO2009024962A2; US20090050214A1; PE20090858A1; BRPI0815593A8; EP2505053A3; BRPI0815593A2; US8051871B2; US8714181B2; TR201819695T4; BRPI0815593B1; CL2008002456A1; WO2009024962A3; EP2180778B1; ES2713066T3; CN103766198A; MX2010001537A; AU2008290202B2; WO2009024962A9

Abstract

Un tensiómetro (20) para utilizar en la determinación del potencial mátrico de un suelo o terreno que comprende unaentrada de agua (35); un acoplador hidráulico (70) que comprende un material poroso para proporcionar acoplamiento hidráulico entre el agua que entra por la entrada (35) y el suelo o terreno; y un tabique (60) que cierra herméticamente el agua que entra por la entrada (35) contra el ingreso de aire a través delmaterial poroso.

Description

Sistema de control de irrigación

CAMPO

El invento se refiere a sistemas y aparatos para controlar sistemas de irrigación.

ANTECEDENTES DEL INVENTO

Los sistemas de irrigación que entregan agua, que a menudo contiene nutrientes, pesticidas y/o productos fitosanitarios para plantas, a las plantas a través de redes de tubos de irrigación son muy bien conocidos. En algunos sistemas de irrigación, aspersores, emisores o goteros externos, están conectados a los tubos de irrigación para desviar agua desde los tubos y entregar el agua a las plantas. En muchas de tales redes de irrigación, el agua procedente de los tubos es entregada a las plantas por emisores o goteros que están instalados sobre los tubos de irrigación o "integrados" dentro de ellos. Por conveniencia, cualquiera de los distintos tipos de dispositivos utilizados en un sistema de irrigación para desviar agua desde un tubo de irrigación en el sistema y entregar el agua desviada a las plantas es generalmente denominado como un emisor. La separación entre emisores, y las características de los emisores son a menudo configurados para responder a diferentes necesidades de irrigación de plantas que el sistema de irrigación es utilizado para irrigar.

Para una configuración dada de tubos y emisores de irrigación, las cantidades de agua entregadas por el sistema de irrigación pueden ser controladas controlando cualesquiera de los distintos dispositivos de control de flujo de agua, tales como bombas de agua, válvulas de flujo y válvulas de retención, y/o combinaciones de dispositivos de control de flujo conocidos en la técnica. Los dispositivos de control de flujo pueden operar para controlar el agua procedente de una fuente que proporciona agua a la totalidad, o a una parte, de los tubos de irrigación en un sistema de irrigación o para controlar agua procedente de emisores individuales en el sistema de irrigación.

La solicitud de Patente Israelí 177552 titulada "Tubo de Irrigación", presentada el 17 de Agosto de 2006, cuya descripción está incorporada aquí como referencia, describe un sistema de irrigación que tiene tubos de irrigación que comprenden emisores integrados que tienen diferentes umbrales de presión a los cuales se abren para entregar agua desde los tubos. Qué emisores se abren para entregar agua, es controlado cambiando la presión en los tubos de irrigación. La patente norteamericana nº 5.113.888, "Válvula Neumática Sensible a la Humedad" describe un dispositivo de pulverización que tiene su propia válvula que es abierta y cerrada para controlar las cantidades de agua que el dispositivo pulveriza sobre las plantas.

Distintos métodos y sistemas automáticos y/o manuales son utilizados para determinar cuándo y cuánta agua ha de alimentarse a las plantas irrigadas por un sistema de irrigación y controlar los dispositivos de flujo de agua en el sistema de manera consecuente. La patente norteamericana nº 5.113.888 mencionada anteriormente, controla la válvula de flujo de agua en el dispositivo de pulverización descrito en la patente en respuesta a la humedad del suelo o terreno. El dispositivo de pulverización comprende un elemento situado en el suelo que tiene poros, que son bloqueados cuando la humedad de agua del suelo está por encima de una cantidad predeterminada y que son abiertos cuando la humedad del suelo está por debajo de una cantidad predeterminada. Cuando los poros están abiertos, se libera aire desde una cámara en la válvula de alivio de presión que mantiene la válvula de flujo cerrada para permitir que la válvula se abra y el agua circule y sea pulverizada desde el dispositivo de pulverización. La patente norteamericana nº 6.978.794 describe el control de un sistema de irrigación en respuesta a la humedad del suelo determinada por al menos un sensor de reflectometría de dominio de tiempo ("TDRS") situado en el suelo. La patente describe que utiliza múltiples TDRS a una profundidad de suelo diferente para proporcionar mediciones del contenido de humedad del suelo. La patente norteamericana nº

6.314.340 describe el control del agua en respuesta a temperaturas diurnas altas y bajas.

Para muchas aplicaciones agrícolas y científicas, el potencial mátrico de agua del suelo es utilizado como una medida del contenido de humedad del suelo y de la adecuación de las condiciones del suelo para el crecimiento de las plantas y los sistemas de irrigación son a menudo controlados en respuesta a mediciones del potencial mátrico del suelo. El potencial mátrico de agua, convencionalmente representado por "L", es una medida de con qu é fuerza atrae al agua, el material en partículas del suelo, para adherirse a las superficies de las partículas. Cuanto más seco está un suelo, más potentes son las fuerzas con las que las partículas del suelo atraen y contienen el agua en sus superficies y mayor es el potencial mátrico de agua. Cuando el potencial mátrico de un suelo aumenta, más difícil es que las plantas extraigan agua del suelo. Cuando el suelo resulta tan seco que las plantas no pueden extraer agua del suelo, la transpiración de las plantas se detiene y las plantas se marchitan.

El potencial mátrico tiene unidades de presión, es típicamente negativo, y es medido de manera convencional utilizando un tensiómetro. Un tensiómetro usualmente comprende un material poroso que está conectado mediante un cierre hermético al aire a un depósito cerrado herméticamente lleno con agua. El material poroso es situado en contacto con el suelo cuyo potencial mátrico, y por tanto contenido de humedad, ha de ser determinado y funciona para acoplar el depósito al suelo para permitir que pase agua pero no aire entre el depósito y el suelo. Las fuerzas que atraen el agua a las partículas de suelo extraen agua a través del material poroso desde el depósito y generan un vacío en el depósito. Cuanto más seco está el suelo, mayores son las fuerzas que extraen agua desde el depósito a través del material poroso y mayor es el vacío, es decir, la presión del vacío disminuye. Cuando la humedad del suelo aumenta, las fuerzas que atraen el agua a las partículas de suelo disminuyen y el agua es extraída del suelo a través del material poroso al depósito y la presión de vacío aumenta. El vacío aumenta (disminuye la presión) o disminuye (aumenta la presión) cuando el contenido de agua del suelo disminuye o aumenta respectivamente. Un monitor de presión adecuado es utilizado para determinar la presión de vacío y proporcionar por ello una medida del potencial mátrico del suelo.

El material poroso en un tensiómetro es usualmente un material cerámico y está a menudo conformado con una forma a modo de copa o similar a un tubo de ensayo. Sin embargo, la Patente Norteamericana nº 4.068.525 indica que el material poroso "puede ser formado a partir de cualquiera de una amplia variedad de materiales, incluyendo materiales cerámicos, siendo el único requisito que la 'presión burbujeante', la presión por debajo de la cual el aire no pasará a través de los poros humedecidos del material, debe ser mayor que la presión atmosférica normal, para impedir que las burbujas de aire entren en el instrumento". Ha de resaltarse que la presión burbujeante es mantenida generalmente sólo cuando el material poroso está saturado con agua.

Adicionalmente, el material poroso debería proporcionar un buen contacto hidráulico entre los suelos o tierras y el depósito de agua. La última limitación con respecto al contacto con el suelo requiere generalmente que el material poroso esté en contacto mecánico relativamente íntimo con las partículas del suelo. Mientras que tal contacto puede usualmente ser proporcionado por una superficie de un material cerámico, para suelos bastos o con grava, tal contacto mecánico hidráulico resultante puede ser difícil de obtener utilizando material cerámico. Gee y col., en un artículo titulado "Un Tensiómetro de Mecha para Medir Bajas Tensiones en Suelos Bastos"; Soil Sci Soc. Am. J. 54:1498menos un500 (1990) describe un tensiómetro para utilizar en suelos bastos en los que el material poroso "es construido de papel secante u otro material absorbente comparable enrollado fuertemente en un cilindro (~0.7 cm de diámetro y ~7 cm de largo)". Los autores hacen notar que el material absorbente fuertemente enrollado cuando resulta humedecido fue ensayado a presión para una presión burbujeante adecuada.

La Patente Norteamericana nº 5.156.179 describe un sistema de irrigación que es controlado utilizando un tensiómetro que responde al potencial mátrico de agua. El sistema comprende un "dispositivo controlador de flujo" que incluye un conjunto de válvula conectado con el tensiómetro para "proporcionar un control de flujo automático de agua para irrigación". Los cambios en la presión en el tensiómetro mueven un pistón de la válvula para proporcionar un "control variable del caudal" a través del conjunto de válvula "de acuerdo con la tensión mátrica del suelo para el agua".

El documento WO 98/04915 describe un dispositivo de detección de la humedad del suelo y un método para su utilización, que utiliza un fluido activo osmóticamente dentro de una cámara anular cerrada, limitado en parte por una membrana rígida, inorgánica, selectivamente permeable, para medir directamente el potencial mátrico del suelo. El intercambio osmótico de agua entre la cámara encerrada y un suelo en contacto con el sensor da como resultado cambios en la presión de fluido dentro de la cámara, que pueden ser cuantitativamente medidos por un medio detector de presión que ha de ser unido a un puerto u orificio roscado montado sobre el dispositivo sensor. Un árbol en forma de varilla o vástago reside en la cámara encerrada, definiendo el diámetro interno de la cámara anular, y este árbol se extiende más allá de la cámara encerrada a la que está unido al puerto roscado. Un conducto a través de la extensión del árbol proporciona una comunicación de fluido entre la cámara anular y un medio de detección de presión. Se han descrito también diseños alternativos sin núcleo macizo o sólido en la cámara encerrada. Una membrana de vidrio rígida, cilíndrica, microporosa combinada con una solución acuosa de un polímero soluble en agua tal como polietilenglicol o polivinilpirrolidinona se ha encontrado que produce un sensor particularmente útil.

RESUMEN DEL INVENTO

El invento es un tensiómetro para utilizar en la determinación del potencial mátrico de un suelo como se ha descrito en la reivindicación 1.

Un aspecto del invento se refiere a proporcionar un tensiómetro para medir el potencial mátrico de un suelo, para lo que las funciones de proporcionar contacto hidráulico con el suelo y cerrar herméticamente un depósito de agua utilizado o comprendido en el tensiómetro contra el ingreso de aire a través del contacto hidráulico son proporcionadas por diferentes componentes del tensiómetro.

De acuerdo con un aspecto de algunas realizaciones del invento, un tabique, a continuación un "tabique de cierre hermético" enlaza el depósito de agua del tensiómetro con un componente del tensiómetro formado a partir de un material poroso que proporciona contacto hidráulico entre el depósito del tensiómetro y el suelo y cuando está húmedo cierra herméticamente de forma sustancial el depósito contra la entrada de aire a través del material poroso. Por conveniencia de presentación el componente formado a partir del material poroso es denominado como un "acoplador hidráulico".

En una realización del invento, debido a que el tabique de cierre hermético proporciona sustancialmente un cierre hermético apropiado del depósito de agua, el material poroso del acoplador hidráulico no se requiere que en general cuando resulta humedecido tenga una presión burbujeante mayor que un valor absoluto de un potencial mátrico mínimo del suelo en el que el tensiómetro ha de ser utilizado. (Como se ha resaltado anteriormente, el potencial mátrico es usualmente una presión negativa, y un potencial mátrico mínimo es una presión negativa que tiene un mayor valor absoluto. La presión burbujeante de un material es el negativo de un potencial mátrico mínimo a la que el aire no pasará a través del material, generalmente cuando el material sea humedecido apropiadamente). Separando sustancialmente la función de proporcionar un contacto hidráulico con un suelo y la función de cerrar herméticamente contra el paso de aire, un espectro relativamente amplio de materiales puede ser utilizado para el acoplador hidráulico y un tensiómetro puede ser configurado de manera ventajosa para aplicaciones agrícolas específicas al tiempo que proporciona también un contacto hidráulico relativamente mejorado con el suelo.

Por ejemplo, de acuerdo con un aspecto de una realización del invento, el acoplador hidráulico comprende un material poroso en el que las raíces de las plantas son capaces de crecer de una manera relativamente fácil. Opcionalmente, el material poroso comprende un geotextil y/o una fibra de vidrio tejido y/o no tejido. La práctica del invento no está sin embargo, limitada a tales materiales y un tensiómetro de acuerdo con una realización del invento puede, por ejemplo, comprender cualquier material hidrófilo caracterizado por una porosidad adecuada y puede desde luego comprender materiales relativamente rígidos tales como cerámicos.

Ha de observarse que las raíces de muchas plantas son capaces de generar una presión hidráulica equivalente a aproximadamente 15 atmósferas con el fin de extraer agua del suelo. Tal presión puede causar gradientes relativamente fuertes en la humedad del suelo para los que el suelo en una proximidad cercana de unas raíces de plantas está sustancialmente más seco que el suelo situado fuera de dicha proximidad cercana. Como el crecimiento de las plantas y su salud son de manera general relativamente sensibles al entorno de suelo cerca de sus raíces, un tensiómetro para el que las raíces de las plantas son capaces de crecer dentro del acoplador hidráulico del tensiómetro puede proporcionar mediciones de potencial mátrico de agua ventajosamente sensibles a las condiciones del suelo en las proximidades cercanas de las raíces de las plantas. Tales mediciones pueden ser particularmente ventajosas para utilizar en el control de un sistema de irrigación que proporciona agua a las plantas.

Un aspecto de algunas realizaciones del invento se refiere a proporcionar un tensiómetro que sea relativamente barato y simple de fabricar y utilizar.

En una realización del invento, un tensiómetro comprende un alojamiento que tiene una primera parte de alojamiento formada con un orificio de entrada para comunicación con un depósito de agua cerrado herméticamente y una segunda parte de alojamiento formada para acoplarse con la primera parte. Las partes acopladas son ensambladas emparedando un tabique de cierre hermético entre el orificio y una primera región de un material de acoplamiento hidráulico poroso que está situado en el alojamiento del tensiómetro cuando el tensiómetro está ensamblado. Una segunda región del material de acoplamiento hidráulico está situada fuera del alojamiento ensamblado y proporciona acoplamiento hidráulico del tensiómetro al suelo para el que el tensiómetro proporciona mediciones de potencial mátrico. Opcionalmente, la primera y segunda partes del alojamiento están formadas por moldeo por inyección de plástico. Opcionalmente, el tabique que cierra herméticamente está formado a partir de materiales fácilmente disponibles en el mercado tales como plástico, material cerámico, o metal sinterizado caracterizado por una porosidad que tiene una uniformidad y tamaño del poro adecuados. Opcionalmente, el tamaño del poro tiene una dimensión característica con una media de entre aproximadamente 0,5 micras y aproximadamente 1 micra. Opcionalmente, el material de acoplamiento hidráulico comprende un geotextil. El tensiómetro puede ser ensamblado rápidamente por cualquiera de los distintos métodos conocidos en la técnica, tales como mediante soldadura por ultrasonidos, encolado, o bloqueo por salto elástico de la primera y segunda partes del alojamiento juntas.

Un aspecto de algunas realizaciones del invento se refiere a proporcionar la configuración de tensiómetro los que proporcionan una medición del potencial mátrico de agua en respuesta a las condiciones de potencial mátrico de agua sobre un área relativamente grande.

De acuerdo con un aspecto de algunas realizaciones del invento, una pluralidad de tensiómetros es distribuida sobre el área y los tensiómetros de la pluralidad son acoplados a un mismo depósito de agua común. La presión de un vacío parcial en el depósito común responde al potencial mátrico de agua en cada una de las posiciones en las que es situado un tensiómetro de la pluralidad de tensiómetros. En equilibrio, la presión de un vacío parcial en el depósito de agua común proporciona una medida, en lo que sigue un "potencial mátrico representativo", del potencial mátrico de agua en el área que está entre un valor más alto y otro más bajo para el potencial mátrico de agua proporcionado por los tensiómetros. Un medidor de presión o de vacío adecuado es utilizado para proporcionar una medición de la presión en el depósito y por ello la medición del potencial mátrico representativo.

Un aspecto de algunas realizaciones del invento se refiere a proporcionar una algoritmo de gestión de agua mejorado para controlar la irrigación de un campo en respuesta al potencial mátrico del agua.

En una realización del invento, un ciclo de irrigación definido por el algoritmo comprende un período de irrigación activo durante el cual el algoritmo controla un sistema de irrigación para proporcionar impulsos de agua a un campo en respuesta a mediciones de potencial mátrico de agua en el campo. Opcionalmente, el ciclo es un ciclo diurno. Los impulsos de agua opcionalmente son proporcionados en respuesta a la comparación de mediciones de potencial mátrico de agua a una medición de potencial mátrico de agua de calibración. En una realización del invento, la medición de potencial de agua de calibración es adquirida antes del periodo de irrigación activo en un instante para el que las plantas del campo tienen una demanda de agua relativamente pequeña. En general, las plantas exhiben un mínimo en la demanda de agua por la noche, a menudo en las horas tempranas del día, y es a tales horas cuando las mediciones de potencial mátrico de calibración son, opcionalmente, adquiridas. De manera opcional, las mediciones de potencial mátrico de agua son adquiridas utilizando un tensiómetro.

En una realización del invento, un algoritmo controla un sistema de irrigación para proporcionar agua a un campo de manera continua durante un período de irrigación activo. La duración del período de irrigación activo es determinada por el algoritmo en respuesta a una comparación de una medición de potencial mátrico de agua para el campo con un potencial mátrico de agua de calibración.

Se ha proporcionado por ello de acuerdo con una realización del invento, un tensiómetro para utilizar en la determinación del potencial mátrico de un suelo que comprende: una entrada de agua; un acoplador hidráulico que comprende un material poroso para proporcionar un acoplamiento hidráulico entre el agua que entra por la entrada y el suelo; y un tabique que cierra herméticamente el agua que entra por la entrada contra el ingreso de aire a través del material poroso. Opcionalmente, el material poroso comprende un geotextil. Adicional o alternativamente, el material poroso está adaptado para permitir el crecimiento de las raíces de la planta en él.

En algunas realizaciones del invento, el tabique comprende una superficie de tabique, al menos una parte de la cual es contigua al agua que entra por la entrada. Opcionalmente, el tensiómetro comprende un laberinto de agua que tiene deflectores. Opcionalmente, una parte de la superficie del tabique hace contacto con los deflectores.

En algunas realizaciones del invento, el tabique comprende una membrana y la superficie del tabique es una superficie de la membrana. Opcionalmente, la membrana comprende una pluralidad de capas. Opcionalmente, las capas comprenden una primera capa que tienen una presión burbujeante mayor que aproximadamente un valor absoluto máximo del potencial mátrico del suelo en el que el tensiómetro es utilizado. De manera opcional la primera capa está soportada por al menos una capa de soporte. Opcionalmente, la primera capa está emparedada entre dos capas de soporte.

En algunas realizaciones del invento, el tabique tiene una presión burbujeante mayor que aproximadamente un valor absoluto máximo del potencial mátrico del suelo en el que el tensiómetro es utilizado.

En algunas realizaciones del invento, la presión burbujeante es aproximadamente igual a una atmósfera.

En algunas realizaciones del invento, un tensiómetro comprende un miembro elástico que presiona elásticamente el material poroso al tabique.

En algunas realizaciones del invento, un tensiómetro comprende un depósito de agua acoplado a la entrada de agua.

En algunas realizaciones del invento, un tensiómetro comprende un dispositivo para proporcionar una medida de presión en el depósito de agua.

Se ha previsto además de acuerdo con una realización del invento un sistema de irrigación que comprende: un tubo de irrigación que tiene al menos una superficie de salida para emitir agua desde el tubo; al menos un tensiómetro de acuerdo con una realización del invento acoplado al tubo de irrigación de modo que la salida de agua desde un orificio del orificio al menos está limitada a pasar de manera sustancial directamente desde el orificio a través del acoplador hidráulico. Opcionalmente, el tubo de irrigación comprende al menos un emisor y un orificio de salida es un orificio del emisor al menos. Adicional o alternativamente, al menos el emisor es un emisor integrado. Adicional o alternativamente, al menos el emisor comprende una pluralidad de emisores.

En algunas realizaciones del invento, cada uno de al menos un tensiómetro está acoplado a un mismo depósito de agua.

Se ha proporcionado además de acuerdo con una realización del invento, un aparato para utilizar en la determinación del potencial mátrico de un suelo que comprende: una pluralidad de tensiómetros; y un mismo depósito de agua al que todos los tensiómetros están acoplados hidráulicamente. De manera opcional, la pluralidad de tensiómetros comprende un tensiómetro de acuerdo con una realización del invento. Adicional o alternativamente, el aparato comprende una válvula adaptada para conectar el sistema de irrigación a una fuente de agua y accionable para permitir que el agua procedente de la fuente de agua entre al depósito y elimine aire del mismo.

Se ha proporcionado además de acuerdo con una realización del invento, un sistema de irrigación que comprende: un tubo de irrigación que tiene al menos un orificio de salida para emitir agua desde el tubo; al menos un tensiómetro que comprende un acoplador hidráulico para acoplar el tensiómetro al suelo irrigado por el sistema de irrigación; y una válvula adaptada para conectar el sistema de irrigación a una fuente de agua y accionable para permitir que el agua procedente de la fuente de agua entre al menos en un tensiómetro y descargue aire desde el tensiómetro y el acoplador.

Se ha proporcionado además de acuerdo con una realización del invento, un tensiómetro para utilizar en la determinación del potencial mátrico de un suelo que comprende: una entrada de agua; un acoplador hidráulico que comprende un material poroso para proporcionar acoplamiento hidráulico entre el agua que entra por la entrada y el suelo; una válvula adaptada para conectar el tensiómetro a una fuente de agua y accionable para permitir que el agua de la fuente de agua entre en el tensiómetro y descargue el acoplador hidráulico.

Se ha proporcionado además de acuerdo con una realización del invento, un método para irrigar un campo, comprendiendo el método: adquirir un potencial mátrico de agua de calibración para el campo; e irrigar el campo con una cantidad de agua en respuesta al valor del potencial mátrico de calibración. Opcionalmente, irrigar un campo comprende realizar una irrigación cíclicamente. Opcionalmente, irrigar el campo cíclicamente comprende irrigar el campo en ciclos diurnos. Opcionalmente, adquirir un potencial mátrico de agua de calibración comprende adquirir un potencial mátrico de agua de calibración al menos un vez al día.

En algunas realizaciones del invento, el campo comprende plantas y adquirir el potencial mátrico de agua de calibración comprende adquirir el potencial mátrico cuando las plantas exhiben una demanda de agua relativamente pequeña.

En algunas realizaciones del invento, proporcionar una cantidad de agua comprende proporcionar un impulso de agua. Opcionalmente, proporcionar una cantidad de agua comprende adquirir una medición de potencial mátrico de agua para el campo además del potencial mátrico de agua de calibración, comparar la medición de potencial mátrico de agua adicional con el potencial mátrico de agua de calibración, y proporcionar una cantidad de agua en respuesta a la comparación. Opcionalmente, comparar el potencial mátrico de agua adicional con el potencial mátrico de calibración comprende determinar su diferencia. Opcionalmente, proporcionar un impulso de agua comprende proporcionar el impulso en respuesta a la diferencia.

En algunas realizaciones del invento, proporcionar agua comprende proporcionar agua de manera continua. Opcionalmente, proporcionar agua de manera continua, comprende determinar un período de irrigación en respuesta al potencial mátrico de agua de calibración y proporcionar agua de manera continua durante el período de irrigación determinado. Opcionalmente, determinar el período de irrigación comprende determinar el periodo de irrigación en respuesta a una diferencia entre el potencial mátrico de agua de calibración y un potencial mátrico de agua de calibración previamente determinado.

Se ha propuesto además de acuerdo con una realización del invento, un sistema de irrigación que comprende: un tubo de irrigación que tiene al menos un orificio de salida para emitir líquido desde el tubo; al menos un acoplador hidráulico acoplado al tubo de irrigación de manera que la salida de líquido desde un orificio de un orificio al menos pase a través del acoplador hidráulico; y al menos un medio de detección acoplado al acoplador hidráulico para detectar una propiedad asociada con el líquido en el acoplador hidráulico, en respuesta a cuya propiedad se controla la salida de agua a través de al menos un orificio. Opcionalmente, la propiedad detectada comprende potencial mátrico. Adicional o alternativamente, la propiedad detectada comprende un contenido de humedad del acoplador hidráulico.

Opcionalmente, el sistema de irrigación comprende un controlador que controla la salida de agua a través de al menos un orificio en respuesta a la propiedad detectada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

A continuación se han descrito ejemplos no limitativos de realizaciones del invento con referencia a las figuras adjuntas al mismo y recogidas a continuación. Estructuras, elementos o partes idénticos que aparecen en más de una figura están generalmente etiquetados con un mismo número en todas las figuras en las que aparecen. Dimensiones de componentes y características mostradas en las figuras son elegidas por conveniencia y claridad de presentación y no han sido mostradas necesariamente a escala.

La fig. 1A muestra esquemáticamente una vista despiezada ordenadamente de un tensiómetro, de acuerdo con una realización del invento;

La fig. 1B muestra esquemáticamente detalles de una parte superior de alojamiento del tensiómetro mostrado en la fig. 1A de acuerdo con una realización del invento;

La fig. 1C muestra esquemáticamente una vista en planta de la parte superior del alojamiento mostrada en la fig. 1B, de acuerdo con una realización del invento;

La fig. 1D muestra esquemáticamente una vista en perspectiva de una parte inferior del alojamiento del tensiómetro mostrado en la fig. 1A, de acuerdo con una realización del invento;

La fig. 2 muestra esquemáticamente una vista ensamblada del tensiómetro mostrado en las figs. 1A-1B, de acuerdo con una realización del invento;

La fig. 3 muestra esquemáticamente una vista en sección transversal lateral del tensiómetro mostrado en la fig. 1A y en la fig. 2 conectado a un depósito de agua cerrado herméticamente, de acuerdo con una realización del invento;

La fig. 4 muestra esquemáticamente una configuración de tensiómetros distribuidos en el suelo de un campo agrícola en el que se están cultivando plantas, de acuerdo con una realización del invento;

Las figs. 5A y 5B muestran un diagrama de flujo de un algoritmo para controlar la irrigación de un campo en respuesta al potencial mátrico de agua de acuerdo con una realización del invento; y

La fig. 6 muestra un diagrama de flujo de otro algoritmo para controlar la irrigación de un campo en respuesta al potencial mátrico de agua de acuerdo con una realización del invento.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

La fig. 1A muestra esquemáticamente una vista despiezada ordenadamente de un tensiómetro 20 para medir el potencial mátrico de agua en un suelo, de acuerdo con una realización del invento. Las figs. 1B-1D muestran esquemáticamente vistas agrandadas de componentes del tensiómetro 20 mostrado en la fig. 1A. La fig. 2 muestra esquemáticamente una vista ensamblada del tensiómetro 20. Por conveniencia de presentación, el aparato 20 es denominado como un tensiómetro, incluso aunque, como se ha mostrado en las figs. 1A-1D, opcionalmente no comprende un depósito de agua y aparato para proporcionar una medida de presión en el depósito.

El tensiómetro 20 comprende opcionalmente un alojamiento 22 que tiene una primera y segunda partes de alojamiento 30 y 50, denominadas a continuación por conveniencia como parte superior 30 del alojamiento y parte inferior 50 del alojamiento, un tabique 60 de cierre hermético, un acoplador hidráulico 70 del suelo formado a partir de un material poroso y un elemento elástico 80.

El acoplador hidráulico 70 está formado con una región 72 de acoplamiento al suelo que se extiende fuera del alojamiento 22 cuando el tensiómetro 20 está ensamblado (fig. 2) y es una parte del tensiómetro 20 que contacta con el suelo para el que el tensiómetro proporciona las mediciones de potencial mátrico de agua y acopla hidráulicamente el tensiómetro al suelo. Opcionalmente la región 72 de acoplamiento al suelo se agranda al aumentar la distancia desde el alojamiento 22 del tensiómetro. El acoplador hidráulico 70 comprende opcionalmente una región de cuello 74 y una región 76 de acoplamiento al depósito, opcionalmente circular que están descritas a continuación y están situadas dentro del alojamiento 22. El acoplador hidráulico 70 está formado de manera opcional a partir de un material poroso y opcionalmente es tal que las plantas que han de ser cultivadas en un suelo para el que el tensiómetro 20 ha de ser utilizado para vigilar el potencial mátrico del agua pueden introducir sus raíces en él. Opcionalmente, el acoplador hidráulico 70 está formado a partir de un material que comprende un geotextil.

La parte superior 30 del alojamiento comprende un vástago tubular 31 que tiene una luz o abertura para conectar el tensiómetro 20 a un depósito de agua del tensiómetro cerrado herméticamente y está formado con un rebaje 33 de tabique, mostrado en una vista en perspectiva de la primera parte 30 del alojamiento desde un lado opuesto al del vástago 31 en la fig. 1B, que asienta en el tabique 60 de cierre hermético. Una superficie inferior 34 del rebaje 33 del tabique está formada con un agujero de entrada 35, mostrado de forma clara en una vista en planta de la parte superior 30 del alojamiento en la fig. 1C, a través del cual el agua procedente de un depósito conectado al vástago 31 entra en el tensiómetro 20. La superficie inferior 34 del rebaje 33 del tabique está opcionalmente formada con un laberinto 36 de flujo de agua que comprende un deflector de entrada de "desvío" 37 que cubre partes del agujero de entrada 35 y una pluralidad de deflectores 38 cilíndricos realzados. El deflector de desvío 37 tiene opcionalmente "forma de estrella de mar" que comprende cinco brazos 39 angularmente equiespaciados. El laberinto 36 está rodeado por una superficie 40 opcionalmente plana desprovista de componentes del laberinto. La parte superior 30 del alojamiento comprende opcionalmente un cuello 41 formado con un canal 42 para recibir la región 74 de cuello de acoplador hidráulico 70 y comprende opcionalmente un nervio o reborde de conjunto 44 para montar la parte superior 30 del alojamiento a la parte inferior 50 del alojamiento.

El tabique 60 de cierre hermético comprende opcionalmente una membrana 61 de tabique porosa soportada por un bastidor 62 de tabique anular, que opcionalmente sobresale a ambos lados del plano de la membrana de tabique. Cuando el tensiómetro 20 está ensamblado, el bastidor anular de tabique asienta sobre la región anular 40 de la superficie inferior 34 y la membrana 61 de tabique descansa opcionalmente y está soportada por los deflectores de desvío y cilíndricos 37 y

38.

La membrana 61 de tabique trasmite agua pero está caracterizada por una presión burbujeante, denominada en lo que sigue como una "presión burbujeante operativa", cuando está humedecida que es igual a un potencial mátrico de agua máximo, típicamente entre aproximadamente -0.2 bar a aproximadamente -0.7 bar, que se espera encontrar en un suelo en el que se ha de ser utilizado el tensiómetro 20. Opcionalmente, la presión burbujeante operativa de la membrana porosa 61 es igual aproximadamente a 1 atmósfera. Como resultado, el agua puede pasar a través de la membrana 61 de una manera relativamente fácil, pero para una presión diferencial a través de la membrana menor o igual a aproximadamente un potencial mátrico de agua máximo del suelo en el que se ha utilizado el tensiómetro 20, la membrana 61 es sustancialmente impermeable al aire. Opcionalmente, la membrana 61 es una estructura de capas, mostrada esquemáticamente en un detalle 66 en la fig. 1A, y opcionalmente comprende una capa porosa 63, que trasmite agua pero que cuando está humedecida es impermeable al aire para una presión menor que una presión burbujeante operativa apropiada, emparedada entre dos capas de soporte 64. Opcionalmente, la capa porosa 63 está formada a modo de ejemplo de un material cerámico, y/o un metal sinterizado y/o un elemento tejido o no tejido adecuado que tiene una porosidad apropiada. Las capas de soporte 64 son opcionalmente capas entrelazadas, o a modo de tamiz formadas a partir de cualquier material adecuadamente rígido y resistente. Opcionalmente, la capa porosa 63 está caracterizada por un tamaño medio de poro de desde aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1 micra. Opcionalmente, las capa de soporte están formadas a partir de un metal y/o de un plástico.

La parte inferior 50 del alojamiento está formada para acoplarse con la parte superior 30 del alojamiento y está formada opcionalmente con un reborde o arista 51 de acoplamiento que se hace corresponder para ajustar dentro del rebaje 33 (fig. 1B) formado en la parte superior 30 del alojamiento de modo que alinee la parte superior y la inferior del alojamiento. El reborde 51 de acoplamiento define una parte de un límite de un rebaje 52 que asienta en la región 76 de acoplamiento al depósito (fig. 1A) del acoplador hidráulico 70. La parte inferior del alojamiento comprende también un cuello 54 formado con un canal 55 que corresponde con el cuello 41 y el canal 42 respectivamente de la parte superior 30 del alojamiento. Una superficie inferior 56 del rebaje 52 está formada opcionalmente con una cavidad 57 para recibir el elemento elástico 80, opcionalmente en forma de una esfera, formado a partir de un material elástico. Un límite periférico 58 opcionalmente plano, exterior, rodea al reborde de acoplamiento 51 y al canal 55.

Cuando el tensiómetro 20 esta ensamblado, el reborde 44 de ensamblaje de la parte superior 30 del alojamiento hace contacto y está unido al límite periférico 58 de la parte inferior 50 del alojamiento y el reborde 51 de acoplamiento presiona el bastidor 62 anular del tabique a la superficie anular 40 de la parte superior 30 del alojamiento para asegurar el tabique 50 en el rebaje 33 del tabique de la parte superior del alojamiento. La esfera elástica 80 es comprimida ligeramente y empuja a la región de acoplamiento al depósito del acoplador hidráulico 70 para presionar elásticamente sobre la membrana 61 del tabique y la membrana del tabique descansa de manera segura sobre los deflectores 37 y 38 del laberinto de agua. Debido al contacto seguro entre la membrana 61 del tabique y los deflectores 37 y 38 del laberinto, el agua que entra en el tensiómetro 20 es distribuida sustancialmente de igual manera sobre la superficie de la membrana 61 del tabique que hace contacto con los deflectores de laberinto. El deflector 37 de desvío en forma de estrella de mar opera para dirigir partes sustancialmente iguales de agua que entran por el agujero de entrada 35 para que fluyan radialmente en cada uno de los cinco sectores diferentes definidos por los brazos 39 deflectores en forma de estrella de mar. Los deflectores cilíndricos 38 dispersan radialmente el agua que fluye de manera acimutal. Como resultado, el agua que entra en el tensiómetro 20 a través del agujero de entrada 35 humedece de un modo sustancialmente igual todas las regiones de la membrana 61 de tabique y la membrana resulta sustancialmente impermeable al paso de aire para la presión burbujeante para la que está destinada.

La fig. 3 muestra esquemáticamente una vista en sección transversal lateral de un tensiómetro 20 mostrado en la fig. 1A y en la fig. 2 conectado a un depósito 100 de agua cerrado herméticamente, parcialmente lleno con agua 120 y que es utilizado para determinar un valor del potencial mátrico de agua L de una región 130 del suelo, de acuerdo con una realización del invento. Se ha resaltado que mientras el depósito de agua 100 está mostrado por encima de la superficie de la región 130 de suelo, en la práctica, el depósito de agua está situado generalmente por debajo de la superficie del suelo para la que el tensiómetro es utilizado para medir el potencial mátrico de agua.

El tensiómetro 20 está posicionado en la región 130 de suelo de modo que la región 72 de acoplamiento al suelo del acoplador hidráulico 70 esté en contacto con el suelo en la región del suelo. Un manómetro 102 está acoplado al depósito de agua 100 para medir la presión en el depósito. En la fig. 3, a modo de ejemplo, el medidor de presión está mostrado como un manómetro que tiene una derivación 103 izquierda acoplada al depósito de agua 100 y una derivación 104 derecha expuesta a la presión atmosférica. El manómetro se ha supuesto que comprende mercurio 125 como fluido del manómetro, y la derivación 103 izquierda entre el mercurio y el agua 120 en el depósito 100 está llena con agua. Mientras que en la fig. 3 se ha mostrado el medidor de presión 102 como un manómetro, en la práctica puede utilizarse cualquier medidor de presión o sensor adecuado conocido en la técnica para proporcionar una medida de la presión en el depósito

100.

El acoplador hidráulico 70 proporciona un acoplamiento hidráulico entre el suelo en la región 130 de suelo y el agua en el depósito 100 de agua mediante contacto entre la región 76 de acoplamiento al depósito (fig. 1A) del acoplador hidráulico y el tabique 60 de cierre hermético. El suelo extrae agua o introduce agua en el depósito 100 de agua a través del acoplador hidráulico dependiendo de si el potencial mátrico de agua de la región 130 de suelo es mayor o menor que la presión en el depósito 100 de agua. El equilibrio es establecido para que sustancialmente no haya flujo de agua desde o hacia el depósito cuando la presión en el depósito es igual al potencial mátrico de agua de suelo. Como el potencial mátrico es casi siempre negativo, hay un vacío en el depósito 100 por encima de una línea de agua 121 del agua 120 en el depósito. En la fig. 3 el mercurio 125, está más alto en la derivación 103 izquierda del manómetro conectado al depósito 100 de agua que en la derivación 104 derecha del manómetro expuesto a la presión atmosférica. Una diferencia entre la altura de mercurio en las derivaciones izquierda y derecha proporciona una medida del vacío parcial en el depósito 100 de agua y por ello del potencial mátrico L.

Con el fin de operar fiablemente, de manera ventajosa, la membrana del tabique es mantenida apropiadamente humedecida y no tiene aire atrapado en sus poros. Sin embargo, durante la operación, el aire podría escaparse a través del acoplador hidráulico 70 o filtrarse a través del agua 120 y resultar atrapado por la membrana o en espacios entre deflectores 37 y 38 del laberinto 39. Con el fin de purgar el tabique 61 y/o el laberinto 36 de aire que puedan atrapar, una válvula de purgado 105 está opcionalmente conectada al depósito 100. La válvula de purgado 105 está conectada a una fuente adecuada de agua (no mostrada) y de acuerdo con una realización del invento es periódicamente abierta para descargar agua desde la fuente de agua a través del depósito, de la membrana 61 del tabique, y del laberinto 36 para purgar el tabique y el laberinto del aire que pudiera haber sido atrapado. Ventajosamente el espacio situado por encima de la línea de agua 121 es sustancialmente un vacío y el agua proporcionada a través de la válvula de purgado 105 es utilizada para eliminar aire del depósito 100.

En una realización del invento, para proporcionar una medida del potencial mátrico L en una región de un campo, una pluralidad de tensiómetros, opcionalmente de un tipo mostrado en las figs. 1A-3, es posicionada en el suelo en diferentes ubicaciones en el campo y acoplada a un depósito de agua común cerrado herméticamente. La presión en el depósito común de agua proporciona una medida, es decir "potencial mátrico representativo" del potencial mátrico de agua en el campo que está entre un valor más alto y más bajo para el potencial mátrico de agua proporcionado por los tensiómetros. Opcionalmente, el campo es un campo agrícola para cultivar plantas y la pluralidad de tensiómetros y potencial mátrico representativo es utilizada para controlar la irrigación de las plantas en el campo.

La fig. 4 muestra esquemáticamente una configuración de tensiómetros 200 distribuidos en el suelo de un campo agrícola 240 en el que se han cultivado plantas 242, de acuerdo con una realización del invento. Los tensiómetros están conectados a un mismo depósito de agua 202 conectado a un manómetro 204 utilizado para proporcionar una medida de un vacío parcial en el depósito y por ello de un potencial mátrico representativo de la región de campo agrícola 240 en el que los tensiómetros están situados.

A modo de ejemplo, en la fig. 4 las plantas 242 son irrigadas utilizando un tubo de irrigación 210, que comprende emisores integrados 212 y los tensiómetros 200 son de un tipo mostrado en las figs. 1A-3 que tienen acopladores hidráulicos 70 formados a partir de un geotextil en el que las raíces 244 de las plantas 242 son capaces de crecer. De acuerdo con una realización del invento, cada tensiómetro 200 acoplado a un depósito de agua 202 está situado en la proximidad de una planta 242 y tiene su acoplador hidráulico 70 enrollado alrededor de una región del tubo de irrigación 210 en el que un emisor 212 está situado. Algunas raíces 244 de las plantas 242 está mostradas creciendo en el tejido geotextil de los acopladores hidráulicos 70 de tensiómetros 200. Debido a la estrecha proximidad de los emisores 212 y de la raíces 244 de las plantas a los acopladores hidráulicos 70, cada tensiómetro 200 responde a un potencial mátrico de agua del suelo al que las plantas 242 son relativamente sensibles y a cambios en el potencial mátrico producidos por el agua emitida por los emisores 212.

En una realización del invento, las mediciones de cambios en la presión en el depósito 202, y por ello de cambios en el potencial mátrico de agua representativo del campo 240, proporcionados por el manómetro 204 son usados para controlar el agua emitida por los emisores 212. Cuando el potencial mátrico de agua representativo proporcionado por el manómetro 204 cae por debajo de un umbral inferior deseado para el potencial mátrico de agua, los emisores 212 son controlados para liberar agua al suelo. Cuando el potencial mátrico de agua representativo asciende por encima de un umbral superior deseado, se impide que los emisores entreguen agua al suelo.

Opcionalmente, los emisores 212 liberan agua a la región 240 del suelo sólo después de que la presión en el tubo de irrigación 210 asciende por encima de una presión de umbral de liberar agua y el agua liberada por los emisores 212 es controlada controlando la presión en el tubo de irrigación. En algunas realizaciones del invento, la liberación de agua es controlada impulsando la presión en un tubo 210 de irrigación por encima de la presión de umbral del emisor. En algunas realizaciones del invento, los impulsos de presión son periódicos y están caracterizados por una longitud de impulso. El período y la longitud de impulso del impulso de presión son determinados opcionalmente en respuesta a un tiempo de relajación de "hidratación" del suelo en una región 240 del suelo característico del tiempo que tarda el suelo en alcanzar un potencial mátrico de agua límite después de liderar una cantidad de agua al suelo por un emisor 212 durante un impulso de presión. Controlar la liberación de agua de acuerdo con una realización del invento impulsando presión de agua en respuesta a un tiempo de relajación de hidratación del suelo puede ser ventajoso para proporcionar un control relativamente exacto de irrigación. Por ejemplo, puede ser ventajoso para impedir una sobreirrigación de las plantas 242.

Los inventores de realizaciones del invento han llevado a cabo experimentos de irrigación en los que las plantas fueron irrigadas en respuesta a un potencial mátrico representativo de acuerdo con una realización del invento. Los inventores encontraron que eran capaces de conseguir rendimientos de cosechas relativamente mejorados con cantidades relativamente menores de agua de las que normalmente serían proporcionadas a las plantas.

En algunas condiciones, un potencial mátrico de agua representativo proporcionado por una pluralidad de tensiómetros de acuerdo con una realización del invento es sustancialmente igual a una media de las mediciones proporcionadas por los tensiómetros. Por ejemplo, suponiendo que en una posición de un tensiómetro 200 "iésimo", por conveniencia representado por "Ti", en la región 240 de suelo, el potencial mátrico de agua es Li. En equilibrio, un vacío parcial en el depósito de agua 202 se establece a una presión igual a la de potencial mátrico representativo " oL". Al potencial mátrico representativo, entra tanta agua al depósito 202 de agua desde los tensiómetros Ti en situaciones para las que los potenciales mátricos Li < L0 como sale del depósito de agua desde los tensiómetros Ti en posiciones para las que Li < L0. Se supone que el flujo de agua hacia adentro o hacia afuera de un tensiómetro T es proporcional a (Li - L0)/R donde R es una resistencia al transporte de agua del suelo en la región 240 de suelo, que es la misma para todas las posiciones de

N

los tensiómetros Ti y es independiente de (Li - L0). Entonces en equilibrio, L('i -'o)/R = 0 y

i N

I= (1/N)LIi , de modo que L0 es una media de todos los Li. Sin embargo, se espera que, en general, R no

o i

será solamente la misma para todas las posiciones de la región 130 del suelo sino que dependerá de (Li - L0). Como resultado, se espera que un potencial mátrico de agua representativo será en general alguna clase de media ponderada del potencial mátrico en las posiciones de cada uno de los tensiómetros 200.

En algunas realizaciones del invento, la provisión de agua a un campo agrícola por un sistema de irrigación, tal como un campo agrícola 240 y el sistema de irrigación mostrado en la fig. 4, que proporciona mediciones del potencial mátrico de agua L del suelo es controlada de acuerdo con un algoritmo 300 que tiene un diagrama de flujo similar al mostrado en las figs. 5A y 5B. El diagrama de flujo delinea un ciclo de provisión de agua diurna opcionalmente en el que el sistema de irrigación proporciona impulsos de agua al campo sujeto a ciertas condiciones de "disparo" descritas a continuación, predominantes.

En un bloque 301, se determinan opcionalmente los valores para parámetros que controlan el ciclo de provisión de agua Tcal, Tdiff, TB y TE. Tcal es un tiempo durante el ciclo diurno en el que el sistema de irrigación calibra las mediciones de potencia al mátrico de agua y adquiere una medición potencial de mátrico de agua de calibración Mo. Mo es adquirido opcionalmente durante la noche después de un período de tiempo durante el cual no se ha proporcionado irrigación y la demanda de agua por las plantas en el campo es mínima. Opcionalmente, Tcal es aproximadamente 0500. Tdiff es un lapso de tiempo máximo opcionalmente fijado, permitido por el algoritmo 300 entre la provisión de impulsos de agua al campo

240. Opcionalmente, Tdiff es igual aproximadamente a 5 horas. TB es un tiempo que sigue al tiempo Tcal en el que el sistema de irrigación comienza un período de "irrigación activa" en el que proporciona un impulso de agua al campo 240 cuando ocurre una condición de disparo. TE es un tiempo en el que termina el período de irrigación activa. Opcionalmente, TB es aproximadamente una hora más tarde que Tcal y TE es un tiempo aproximadamente al anochecer, por ejemplo de aproximadamente 1700.

En una operación 302, el algoritmo 300 comprueba un reloj de sistema (no mostrado) para adquirir una lectura del tiempo, "Tclock". En un bloque de decisión 303 el tiempo Tclock es comprobado para ver si es aproximadamente igual a Tcal. Si no lo es, entonces el algoritmo vuelve al bloque 302 para adquirir una nueva lectura de Tclock. Si por otro lado, Tclock es igual a Tcal, el algoritmo 300 avanza a un bloque 304 y adquiere una lectura de calibración, Mo, del potencial mátrico del suelo L. El algoritmo prosigue entonces para adquirir otra lectura Tclock, del reloj del sistema en un bloque 305 y a continuación prosigue a un bloque de decisión 306. En el bloque de decisión 306 el algoritmo 300 determina si Tclock es mayor o igual que el tiempo TB en el que ha de comenzar la irrigación activa del campo 240. Si Tclock es menor que TB, el algoritmo vuelve al bloque 305 para adquirir otra lectura para Tclock. Si por otro lado Tclock es mayor o igual aproximadamente a TB, el algoritmo 300 avanza a un bloque 307 y establece un parámetro TP de tiempo variable igual a Tclock, y en un bloque 308 opcionalmente establece LT igual a (Tclock - TP), que inicializa LT a cero.

Opcionalmente, en un bloque de decisión 309, el algoritmo 300 determina si LT es mayor que Tdiff. Si no lo es, (que en esta etapa, inmediatamente después de la inicialización, es el caso) el algoritmo 300 salta opcionalmente a un bloque 313. En el bloque 313 el algoritmo 300 adquiere una medición MI del potencial mátrico de agua del campo 240, que responde opcionalmente a lecturas de los tensiómetros 200 (fig. 4), y prosigue para determinar en un bloque de decisión 314 si el valor absoluto de |MI| es mayor que el valor absoluto de |Mo| adquirido en el bloque 304. Si |MI| es mayor que |Mo| el algoritmo 300 prosigue opcionalmente a un bloque 315 y controla el sistema de irrigación para proporcionar un impulso de agua al campo 240.

En algunas realizaciones del invento, un impulso de agua proporcionado por el sistema de irrigación es determinado para proporcionar aproximadamente 0.6 l de agua por m2 de campo 240. Los inventores han determinado que la cantidad de agua por impulso antes mencionada es conveniente para mantener una irrigación apropiada, en general, si un tiempo entre impulsos es mayor o aproximadamente igual a 0,5 horas. En algunas realizaciones del invento, el algoritmo 300 aumenta una cantidad de agua proporcionada por un impulso de irrigación si el tiempo entre impulsos disminuye a menos de aproximadamente 0,5 horas. Por ejemplo, si el algoritmo 300 de irrigación "encuentra" que |MI| aumenta de una forma relativamente rápida, indicando un requisito para impulsos de irrigación cada 0,25 horas, opcionalmente el algoritmo aumenta la cantidad de agua proporcionada por un impulso de irrigación. Opcionalmente, el algoritmo aumenta el agua proporcionada por un impulso a aproximadamente 0,9 l/m2 si encuentra que la demanda para impulsos de irrigación alcanza una frecuencia de aproximadamente 4 impulsos por hora.

Después de la provisión del impulso de agua, el algoritmo 300 prosigue a un bloque 316 y adquiere una nueva lectura para Tclock y repone TP a Tclock en un bloque 317. Se ha resaltado que en el bloque de decisión 314, si |MI| es menor que |Mo|, el algoritmo 300 salta los bloques 315 a 317, no proporciona un impulso de agua, y va directamente a un bloque de decisión 318 mostrado en la fig. 5B.

Volviendo al bloque 309 si LT es mayor que Tdiff el algoritmo 300 no salta al bloque 314 donde mide MI, sino que en vez de ello, opcionalmente, prosigue a un bloque 310 y proporciona un impulso de agua de irrigación al campo 240. Después de ello el algoritmo prosigue a un bloque 311, adquiere una nueva lectura para Tclock, y en un bloque 312 repone TP a Tclock. Entonces prosigue al bloque 314 para medir MI y a través de los bloques 315 -317 eventualmente al bloque de decisión 318.

En el bloque de decisión 318 el algoritmo 300 determina si Tclock es mayor o igual que TE, el tiempo establecido en el bloque 301 en el que el período de irrigación activa termina y comienza un nuevo ciclo de irrigación. Si Tclock es menor que TE, el algoritmo 300 vuelve al bloque 308 y repone LT, de otro modo, el algoritmo vuelve al bloque 302 para comenzar el ciclo de nuevo.

En algunas realizaciones del invento, un campo agrícola, tal como el campo 240 (fig. 4) es irrigado de acuerdo con un algoritmo 400 que tiene un diagrama de flujo mostrado en la fig. 6. El algoritmo 400 controla un sistema de irrigación para proporcionar agua de manera continua a un campo agrícola 240 durante un período de irrigación activa en vez de impulsar una provisión de agua.

En un bloque 401 del algoritmo 400, opcionalmente se establecen los parámetros TB, TE, Tdiff, Tirr, Tcal, y Mdiff. Como en el algoritmo 300, TB y TE son tiempos de comienzo y final de la irrigación activa y Tcal es un tiempo de calibración. Tirr es un valor inicial para duración del período de irrigación activa, y Tdiff es un ajuste a Tirr, que el algoritmo 400 somete a ciertas condiciones del potencial mátrico de agua del campo 240. Mdiff es un cambio máximo fijado opcionalmente en el potencial mátrico de agua para el que el algoritmo 400 no ajusta Tirr. Las influencias de los parámetros establecidos en el bloque 401 sobre decisiones del algoritmo 400 son aclaradas a continuación. En algunas realizaciones del invento, Tirr y Tdiff tienen valores iguales aproximadamente a 3 horas y 0,2 horas, respectivamente. Mdiff es opcionalmente un número positivo que tiene un valor igual a una fracción menor que uno de un potencial mátrico típico para el campo que está siendo irrigado con el sistema de irrigación. Opcionalmente, Mdiff es igual aproximadamente al 5% de un potencial mátrico de calibración adquirido para el campo. Opcionalmente, para un día dado, Mdiff es igual al 5% de un potencial mátrico de calibración para un día previo.

En un bloque 402, el algoritmo 400 adquiere un valor para Tclock, y opcionalmente en un bloque de decisión 403 determina si Tclock es igual a Tcal. Si no lo es vuelve al bloque 402 para adquirir un nuevo valor para Tclock. Por otro lado, si Tclock es igual a Tcal el algoritmo prosigue a un bloque 404 y adquiere una lectura "Mn" para el potencial mátrico de agua L del campo 240. El sufijo "n" se refiere a un día "enésimo", supuesto como un día actual, de operación del sistema de irrigación para proporcionar agua al campo 240. En un bloque 404, el algoritmo 400 almacena el valor para Mn en una memoria adecuada. En un bloque 405 el algoritmo opcionalmente asigna un valor a LM igual a una diferencia entre la lectura corriente Mn del potencial mátrico de agua y un valor de una lectura, Mn-1 del potencial mátrico de agua adquirido para el día anterior al día actual.

En un bloque de decisión 406, el algoritmo 400 determina si un valor absoluto de LM es mayor o igual que M

diff. Si lo es, el algoritmo prosigue a un bloque de decisión 407 para determinar si LM es mayor o igual a cero. Si LM es mayor que cero, el algoritmo prosigue desde el bloque 407 a un bloque 408 donde disminuye Tirr en una cantidad Tdiff y luego prosigue un bloque 410 para adquirir el tiempo Tclock. Si LM es menor que cero, el algoritmo prosigue desde un bloque 407 a un bloque 409 donde aumenta Tirr en una cantidad Tdiff y luego prosigue a un bloque 410 para adquirir el tiempo Tclock.

Si en un bloque de decisión 406 el valor absoluto de LM es menor que M

diff, entonces el algoritmo 400 salta directamente desde el bloque 406 al bloque 410 para adquirir Tclock, saltando los bloques 407, 408 y 409.

Desde el bloque 410, el algoritmo prosigue al bloque de decisión 411. En el bloque de decisión 411, el algoritmo 400 determina si Tclock adquirido en el bloque 410 es mayor o igual al tiempo de comienzo de irrigación activa TB. Si no lo es, vuelve al bloque 410 para adquirir un nuevo valor para Tclock y luego al bloque 411 para probar el nuevo Tclock. Si en el bloque 411 el algoritmo determina que Tclock es mayor o igual a TB, el algoritmo prosigue a un bloque 412 y comienza la irrigación continua del campo 240.

Desde el bloque 412 del algoritmo continúa a un bloque 413 para adquirir un nuevo valor para Tclock y en un bloque de decisión de 414 determina si (Tclock - TB) es mayor o igual a Tirr. Si no lo es, el algoritmo vuelve al bloque 412 para continuar la irrigación continua del campo 240. Si por otro lado, (Tclock - TB) > Tirr entonces el algoritmo termina la irrigación continua y vuelve al bloque 403.

En la descripción y reivindicaciones de la presente solicitud, cada uno de los verbos "comprender" "incluir" y "tener", y sus conjugaciones, son utilizados para indicar que el complemento u complementos del verbo no son necesariamente un listado completo de miembros, componentes, elementos o partes del sujeto o sujetos del verbo.

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Un tensiómetro (20) para utilizar en la determinación del potencial mátrico de un suelo o terreno que comprende una entrada de agua (35);

un acoplador hidráulico (70) que comprende un material poroso para proporcionar acoplamiento hidráulico entre el agua que entra por la entrada (35) y el suelo o terreno; y

un tabique (60) que cierra herméticamente el agua que entra por la entrada (35) contra el ingreso de aire a través del material poroso.
2.- Un tensiómetro (20) según la reivindicación 1 en el que el material poroso comprende un geotextil.
3.- Un tensiómetro (20) según la reivindicación 1 o la reivindicación 2 en el que el material poroso está adaptado para permitir el crecimiento de las raíces de las plantas en él.
4.- Un tensiómetro (20) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que el tabique (60) comprende una superficie de tabique, al menos una parte de la cual es contigua con el agua que entra por la entrada.
5.- Un tensiómetro (20) según la reivindicación 4, en el que el tensiómetro comprende un laberinto de agua (36) que tiene deflectores (37, 38).
6.- Un tensiómetro (20) según la reivindicación 5, en el que una parte de la superficie de tabique hace contacto con los deflectores (37, 38).
7.- Un tensiómetro (20) según cualquiera de las reivindicaciones 4-6 en el que el tabique (60) comprende una membrana

(61) y la superficie del tabique es una superficie de la membrana.
8.- Un tensiómetro (20) según la reivindicación 6 en el que la membrana (61) comprende una pluralidad de capas.
9.- Un tensiómetro (20) según la reivindicación 8 en el que las capas comprenden una primera capa que tiene una presión de burbujeante mayor que aproximadamente un valor absoluto máximo del potencial mátrico del suelo en el que es utilizado el tensiómetro.
10.- Un tensiómetro (20) según la reivindicación 9 en el que la primera capa está soportada por al menos una capa de soporte (64).
11.- Un tensiómetro (20) según la reivindicación 10 en el que la primera capa está emparedada entre dos capas de soporte (64).
12.- Un tensiómetro (20) según cualquiera de las reivindicaciones 1-8 en el que el tabique (60) tiene una presión burbujeante mayor que aproximadamente un valor absoluto máximo del potencial mátrico del suelo en el que es utilizado el tensiómetro.
13.- Un tensiómetro (20) según cualquiera de las reivindicaciones 9-12 en el que la presión burbujeante es aproximadamente igual a una atmósfera.
14.- Un tensiómetro (20) según cualquiera de las reivindicaciones 1-13 y que comprende un miembro elástico (80) que presiona elásticamente el material poroso al tabique (60).
15.- Un tensiómetro según cualquiera de las reivindicaciones 1-14 y que comprende un depósito de agua (100) acoplado a la entrada de agua y un dispositivo para proporcionar una medida de presión en el depósito de agua.