ES2713066T3 - Método de irrigación - Google Patents

Abstract

Un método de irrigación de un campo (240), comprendiendo el método: adquirir un potencial mátrico de agua (120) de calibración para el campo (240); e irrigar el campo (240) durante un período de irrigación activa con una cantidad de agua (120) en respuesta al valor del potencial mátrico de calibración, estando el método caracterizado por que adquirir un potencial mátrico de agua (120) de calibración comprende adquirir un potencial mátrico de agua (120) de calibración al menos una vez al día cuando las plantas (242) en el campo (240) exhiben una demanda de agua (120) relativamente pequeña.

Description

DESCRIPCION

Metodo de irrigacion

CAMPO

La invention se refiere a sistemas y aparatos para controlar sistemas de irrigacion.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

Los sistemas de irrigacion que entregan agua, que a menudo contiene nutrientes de plantas, pesticidas y/o medicaciones, a las plantas a traves de redes de tuberlas de irrigacion son muy bien conocidos. En algunos sistemas de irrigacion, aspersores externos, emisores o sistemas de goteo, estan conectados a las tuberlas de irrigacion para desviar agua desde las tuberlas y entregar el agua a las plantas. En muchas de dichas redes de irrigacion, el agua procedente de las tuberlas es entregada a las plantas por emisores o sistemas de goteo que estan instalados sobre o "integrados" dentro de las tuberlas de irrigacion. Por conveniencia, cualquiera de los tipos de dispositivos utilizados en un sistema de irrigacion para desviar el agua desde una tuberla de irrigacion en el sistema y entregar el agua desviada a las plantas es denominado generalmente como un emisor. La separation entre emisores, y las caracterlsticas de emisores estan a menudo configuradas para responder a diferentes necesidades de irrigacion de las plantas para las que se utiliza el sistema de irrigacion para irrigar.

Para una configuration dada de tuberlas de irrigacion y emisores, las cantidades de agua entregadas por el sistema de irrigacion pueden ser controladas controlando cualquiera de distintos dispositivos de control del flujo de agua, tales como bombas de agua, valvulas de flujo y valvulas de retention, y/o combinaciones de dispositivos de control del flujo conocidos en la tecnica. Los dispositivos de control del flujo pueden funcionar para controlar el agua procedente de una fuente que proporciona agua a la totalidad, o a parte de las tuberlas de irrigacion en un sistema de irrigacion o para controlar el agua procedente de los emisores individuales en el sistema de irrigacion.

La solicitud de Patente de Israel 177552 titulada "Irrigation Pipe” presentada el 17 agosto 2006, describe un sistema de irrigacion que tiene tuberlas de irrigacion que comprenden emisores integrados con diferentes umbrales de presion a los que se abren para entregar agua desde las tuberlas. Los emisores que se abren para entregar agua, se controlan cambiando la presion en las tuberlas de irrigacion. La patente de los EE.UU 5,113,888, “Pneumatic Moisture Sensitive Valve”, describe un dispositivo de pulverization que tiene su propia valvula que es abierta y cerrada para controlar cantidades de agua que el dispositivo pulveriza sobre las plantas.

Se han utilizado distintos metodos y sistemas automaticos y/o manuales para determinar cuando y cuanta agua debe suministrarse a las plantas irrigadas por un sistema de irrigacion y para controlar dispositivos de flujo de agua en el sistema consecuentemente. La patente de EE.UU 5,113,888 citada anteriormente, controla la valvula del flujo de agua en el dispositivo de pulverizacion descrito en la patente en respuesta a la humedad del terreno. El dispositivo de pulverizacion comprende un elemento situado en el terreno que tiene poros, que son bloqueados cuando la humedad de agua del terreno esta por encima de una cantidad predeterminada y que son abiertos cuando dicha humedad del terreno esta por debajo de una cantidad predeterminada. Cuando los poros estan abiertos, el aire es liberado desde una camara en la valvula que alivia la presion que mantiene la valvula de flujo cerrada para permitir que la valvula se abra y el agua fluya y sea pulverizada desde el dispositivo de pulverizacion. La patente de EE.UU 6,978,794, describe el control de un sistema de irrigacion en respuesta a la humedad del terreno determinada por al menos un sensor de reflectometrla de dominio de tiempo ("TDRS") ubicado en el terreno. La patente describe la utilization de multiples TDRS a una profundidad diferente en el terreno para proporcionar mediciones del contenido de humedad del terreno. El documento 6,314,340, describe el control del agua en respuesta a temperaturas diurnas altas y bajas.

Para muchas aplicaciones agricolas y cientlficas, el potencial matrico o matricial del agua del terreno es utilizado como una medida del contenido en humedad del terreno y de la adecuacion de las condiciones del terreno para el crecimiento de las plantas y los sistemas de irrigacion son a menudo controlados en respuesta a mediciones del potencial matrico del terreno. El potencial matrico de agua, convencionalmente representado por "y " es una medida de como de fuerte atrae el material del terreno en partlculas al agua para que se adhiera a las superficies de las partlculas. Cuanto mas seco es un terreno, mayores son las fuerzas con las que las partlculas del terreno atraen y mantienen el agua en sus superficies y mayor es el potencial matrico del agua. Cuando aumenta el potencial matrico de un terreno, mas diflcil es para las plantas extraer agua del terreno. Cuando el terreno resulta tan seco que las plantas no pueden extraer agua del terreno, la transpiration de las plantas se detiene y las plantas mueren.

El potencial matrico tiene unidades de presion, es tlpicamente negativo, y es medido convencionalmente utilizando un medidor de tension. Un medidor de tension comprende usualmente un material poroso que esta conectado mediante un cierre hermetico al aire a un deposito sellado llenado con agua. El material poroso esta colocado en contacto con el terreno cuyo potencial matrico, y por tanto contenido en humedad, ha de ser determinado y funciona para acoplar el deposito al terreno para permitir que el agua, pero no el aire, pase entre el deposito y el terreno. Las fuerzas que atraen el agua a las partlculas de terreno extraen agua a traves del material poroso desde el deposito y generan un vaclo en el deposito. Cuanto mas seco es el terreno, mayores son las fuerzas que extraen agua del deposito a traves del material poroso y mayor es el vaclo, es decir la presion del vaclo disminuye. Cuando la humedad del terreno aumenta, las fuerzas que atraen el agua a las partlculas de terreno disminuyen y el agua es extralda del terreno a traves del material poroso al deposito y la presion del vaclo aumenta. El vaclo aumenta (la presion disminuye) o disminuye (la presion aumenta) cuando el contenido de agua del terreno disminuye o aumenta respectivamente. Un monitor de presion adecuado es utilizado para determinar la presion del vaclo y proporcionar por ello una medida del potencial matrico del terreno.

El material poroso en un medidor de tension es usualmente un material ceramico y a menudo formado con una forma a modo de taza o a modo de tubo de ensayo. Sin embargo, la patente de los EE.UU 4,068,525, indica que el material poroso “puede estar formado de cualquiera de una amplia variedad de materiales, incluyendo materiales ceramicos, siendo la unica exigencia que la "presion de burbujeo", la presion por debajo de la cual el aire no pasara a traves de los poros humedecidos del material, debe ser mayor que la presion atmosferica normal, para impedir que las burbujas de aire entren en el instrumento". Ha de observarse que la presion de burbujeo es mantenida generalmente solo cuando el material poroso esta saturado con agua.

Adicionalmente, el material poroso deberla proporcionar un buen contacto hidraulico entre los terrenos y el deposito de agua. La ultima restriction con respecto al contacto con el terreno requiere generalmente que el material poroso este en contacto mecanico relativamente Intimo con las partlculas de terreno. Mientras que tal contacto puede ser proporcionado usualmente por una superficie de un material ceramico, para terrenos gruesos o gravas, tal contacto mecanico y como resultado hidraulico puede ser diflcil de obtener utilizando un material ceramico. Gee et al., en un artlculo titulado “A Wick Tensiometer to Measure Low Tensions in Coarse Soils”, Soil Sci. Soc. Am, J. 54:1498-1500 (1990) describe un medidor de tension para utilizar en terrenos gruesos en los que el material poroso "esta construido de toallas de papel u otro material absorbente comparable enrollado fuertemente en un cilindro (~0,7 cm de diametro y ~7 cm de longitud). “Los autores observan que el material absorbente enrollado fuertemente cuando estaba humedecido fue probado a presion para una presion de burbujeo adecuada.

La Patente de EE.UU 5,156,179, describe un sistema de irrigation que es controlado utilizando un medidor de tension que responde al potencial matrico de agua. El sistema comprende un "dispositivo controlador de flujo" que incluye un conjunto de valvula conectado con el medidor de tension para "proporcionar control automatico del flujo de agua para irrigacion”. Los cambios en la presion en el medidor de tension mueven un piston en la valvula para proporcionar "control variable del caudal" a traves del conjunto de valvula "de acuerdo con la tension matrico del terreno para el agua".

El documento WO 98/04915 A muestra un metodo para irrigar un campo de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.

COMPENDIO DE LA INVENCION

La invention se refiere a un metodo de irrigacion de un campo segun la revindication 1, y opcionalmente, segun las reivindicaciones 2-13.

Se ha observado que las ralces de muchas plantas son capaces de generar presion hidraulica equivalente aproximadamente a 15 atmosferas para extraer agua del terreno. Tal presion puede provocar gradientes relativamente elevados en la humedad del terreno para que el terreno en una proximidad cercana a la ralces de una planta este sustancialmente mas seco que el terreno fuera de la proximidad cercana. Como el crecimiento y la salud de la planta son en general relativamente sensibles al entorno del terreno cerca de sus ralces, un medidor de tension para el que las ralces de la planta son capaces de crecer dentro del acoplador hidraulico del medidor de tension puede proporcionar mediciones de potencial matrico del agua ventajosamente sensibles a las condiciones del terreno en las inmediaciones de la ralces de la planta. Tales mediciones pueden ser particularmente ventajosas para utilizar en el control de un sistema de irrigacion que proporciona agua a las plantas.

Se ha proporcionado de acuerdo con la invencion, un metodo de irrigacion de un campo, comprendiendo el metodo: adquirir un potencial matrico de agua de calibration para el campo; e irrigar el campo con una cantidad de agua en respuesta al valor del potencial matrico de calibracion. Opcionalmente irrigar un campo comprende realizar una irrigacion clclicamente. Opcionalmente, irrigar el campo clclicamente comprende irrigar el campo en ciclos diurnos. Opcionalmente, adquirir un potencial matrico de agua de calibracion comprende adquirir un potencial matrico de agua de calibracion al menos una vez al dla.

En algunas realizaciones de la invencion, el campo comprende plantas y adquirir el potencial matrico de agua de calibracion comprende adquirir el potencial matrico cuando las plantas exhiben una demanda de agua relativamente pequena.

En algunas realizaciones de la invencion, proporcionar una cantidad de agua comprende proporcionar un impulso de agua. Opcionalmente, proporcionar una cantidad de agua comprende adquirir una medicion de potencial matrico del agua para el campo ademas del potencial matrico del agua de calibracion, comparar la medicion el potencial matrico de agua adicional con el potencial matrico de agua de calibracion, y proporcionar una cantidad de agua en respuesta a la comparacion. Opcionalmente, comparar el potencial matrico de agua adicional con el potencial matrico de calibracion comprende determinar su diferencia. Opcionalmente, proporcionar un impulso de agua comprende proporcionar el impulso en respuesta a la diferencia.

En algunas realizaciones de la invencion, proporcionar agua comprende proporcionar agua de manera continua.

Opcionalmente, proporcionar agua de manera continua, comprende determinar un perlodo de irrigation en respuesta al potencial matrico de agua de calibration y proporcionar agua de manera continua durante el perlodo de irrigacion determinado. Opcionalmente, determinar el perlodo de irrigacion comprende determinar el perlodo de irrigacion en respuesta a una diferencia entre el potencial matrico de agua de calibracion y un potencial matrico de agua de calibracion previamente determinado.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

A continuation se han descrito ejemplos no limitativos de realizaciones de la invention con referencia a Figuras adjuntas a ellas y enunciadas a continuacion. Estructuras, elementos o partes identicas que aparecen en mas de una Figura estan etiquetados generalmente con un mismo numero en todas las Figuras en las que aparecen. Dimensiones de componentes y caracterlsticas mostradas en las Figuras son elegidas por conveniencia y claridad de presentation y no estan mostradas necesariamente a escala.

La Figura 1A muestra esquematicamente una vista despiezada ordenadamente de un medidor de tension, de acuerdo con una realizacion.

La Figura 1B muestra esquematicamente detalles de una parte superior del alojamiento del medidor de tension mostrado en la Figura 1A, de acuerdo con una realization.

La Figura 1C muestra esquematicamente una vista en planta de la parte superior del alojamiento mostrado en la Figura 1B de acuerdo con una realizacion.

La Figura 1D muestra esquematicamente una vista en perspectiva de una parte inferior del alojamiento del medidor de tension mostrado en la Figura 1A, de acuerdo con una realizacion.

La Figura 2 muestra esquematicamente una vista ensamblada del medidor de tension mostrado en las Figuras 1A -1B, de acuerdo con una realizacion.

La Figura 3 muestra esquematicamente una vista en section transversal lateral del medidor de tension mostrado en la Figura 1A y en la Figura 2 conectado a un deposito de agua sellado, de acuerdo con una realizacion.

La Figura 4 muestra esquematicamente una configuration de medidores de tension distribuidos en el terreno de un campo agricola en el que las plantas estan creciendo, de acuerdo con una realizacion.

Las Figuras 5A y 5B muestra un diagrama de flujo de un algoritmo para controlar la irrigacion de un campo en respuesta a un potencial matrico de agua de acuerdo con una realizacion y

La Figura 6 muestra un diagrama de flujo de otro algoritmo para controlar la irrigacion de un campo en respuesta al potencial matrico de agua de acuerdo con una realizacion.

DESCRIPCION DETALLADA

La Figura 1A muestra esquematicamente una vista despiezada ordenadamente de un medidor de tension 20 para medir potencial matrico de agua en un terreno, de acuerdo con una realizacion. Las Figuras 1B y 1D muestran esquematicamente vistas ampliadas de componentes del medidor de tension 20 mostrado en la Figura 1A. La Figura 2 muestra esquematicamente una vista ensamblada del medidor de tension 20. Por conveniencia de presentacion, el aparato 20 es denominado como un medidor de tension, incluso aunque, como se ha mostrado en las Figuras 1A-1D, opcionalmente no comprende un deposito de agua y un aparato para proporcionar una medicion de presion en el deposito.

El medidor de tension 20 comprende opcionalmente un alojamiento 22 que tiene una primera y segunda partes 30 y 50 de alojamiento, denominadas a continuacion por conveniencia como parte superior 30 del alojamiento y parte inferior 50 del alojamiento, un tabique 60 de sellado, un acoplador hidraulico 70 al terreno formado a partir de un material poroso y un elemento elastico 80.

El acoplador hidraulico 70 esta formado con una region 72 de acoplamiento al terreno que se extiende fuera del alojamiento 22 cuando el medidor de tension 20 esta ensamblado (Figura 2) y es una parte del medidor de tension 20 la que contacta con el terreno para lo cual el medidor de tension proporciona mediciones del potencial matrico de agua y acopla hidraulicamente el medidor de tension al terreno. Opcionalmente, la region 72 de acoplamiento al terreno aumenta con la distancia desde el alojamiento 22 del medidor de tension. El acoplador hidraulico 70 comprende opcionalmente una region 74 de cuello y una region 76 de acoplamiento al deposito opcionalmente circular que estan descritas a continuacion y estan situadas dentro del alojamiento 22. El acoplador hidraulico 70 esta formado opcionalmente a partir de un material poroso flexible y es opcionalmente tal que las plantas que han de ser cultivadas en un terreno para el que el medidor de tension 20 ha de ser utilizado para vigilar el potencial matrico del agua pueden introducir sus ralces. Opcionalmente, el acoplador hidraulico 70 esta formado a partir de un material que comprende un material geotextil.

La parte superior 30 del alojamiento comprende un vastago tubular 31 que tiene un lumen u orificio para conectar el medidor de tension 20 a un deposito de agua sellado del medidor de tension y esta formado con un rebaje 33 del tabique, mostrado en una vista en perspectiva de la primera parte 30 del alojamiento desde un lado opuesto al del vastago 31 en la Figura 1B, que asienta el tabique 60 de sellado. Una superficie interior 34 del rebaje 33 de tabique esta formada con un orificio de entrada 35, claramente mostrado en una vista en planta de la parte superior 30 del alojamiento en la Figura 1C, a traves del cual el agua procedente de un deposito conectado al vastago 31 entra en el medidor de tension 20. La superficie inferior 34 del rebaje 33 de tabique esta formada opcionalmente con un laberinto 36 del flujo de agua que comprende una entrada, un deflector 37 de "desviacion" que cubre partes del orificio de entrada 35 y una pluralidad de deflectores 38 cilindricos elevados. El deflector 37 de desviacion tiene opcionalmente "forma de estrella de mar" que comprende cinco brazos 39 equiespaciados angularmente. El laberinto 36 esta rodeado por una superficie anular 40, sustancialmente plana vacla de componentes laberlnticos. La parte superior 30 del alojamiento comprende opcionalmente un cuello 41 formado con un canal 42 para recibir la region de cuello 74 del acoplador hidraulico 70 y comprende opcionalmente una arista 44 de ensamblaje para montar la parte superior 30 del alojamiento en la parte inferior 50 del alojamiento.

El tabique 60 de sellado comprende opcionalmente una membrana 61 de tabique porosa soportada por un bastidor 62 de tabique anular, que opcionalmente sobresale a cada lado del plano de la membrana del tabique. Cuando el medidor de tension 20 es ensamblado, el bastidor del tabique anular se asienta sobre una region anular 40 de la superficie inferior 34 y la membrana 61 del tabique descansa opcionalmente sobre los deflectores 37 y 38 cilindricos de desviacion y esta soportada por ellos.

La membrana 61 del tabique trasmite agua pero esta caracterizada por una presion de burbujeo, a continuation denominada como una "presion de burbujeo operativa", cuando esta humeda que es igual a un potencial matrico maximo de agua, tlpicamente de entre aproximadamente -0,2 bar a aproximadamente -0,7 bar, que se espera encontrar en un terreno en el que el medidor de tension 20 ha de ser utilizado. Opcionalmente, la presion de burbujeo operativa de la membrana porosa 61 es igual a aproximadamente 1 atmosfera. Como resultado, el agua puede atravesar la membrana 61 de manera relativamente facil, pero para una presion diferencial a traves de la membrana menor o igual a aproximadamente un potencial matrico de agua maximo del terreno en el que se utiliza el medidor de tension 20, la membrana 61 es sustancialmente impermeable al aire. Opcionalmente, la membrana 61 es una estructura en capas, mostrada esquematicamente en un detalle insertado 66 en la Figura 1A, y opcionalmente comprende una capa porosa 63, que trasmite agua pero cuando esta humeda es impermeable al aire para presiones menores que una presion de burbujeo operativa apropiada, emparedada entre dos capas de soporte 64. Opcionalmente, la capa porosa 63 esta formada por medio de por ejemplo un material ceramico, y/o un metal sinterizado y/o una tela tejida o no tejida adecuada que tiene una porosidad apropiada. Las capas de soporte 64 estan opcionalmente malladas, o son capas a modo de tamiz formadas a partir de cualquier material rlgido y fuerte apropiado. Opcionalmente, la capa porosa 63 esta caracterizada por un tamano medio de poro de desde aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1 micron. Opcionalmente, las capas de soporte estan formadas a partir de un metal y/o de plastico.

La parte inferior 50 del alojamiento estas formada para acoplarse con la parte superior 30 del alojamiento y esta opcionalmente formada con un reborde 51 de acoplamiento que es hecho coincidir para ajustar dentro del rebaje 33 (Figura 1B) formado en la parte superior 30 del alojamiento de modo que alinee la parte superior e inferior del alojamiento. El reborde 51 de acoplamiento define una portion de un llmite de un rebaje 52 que asienta la region 76 de acoplamiento del deposito (Figura 1A) del acoplador hidraulico 70. La parte inferior del alojamiento comprende tambien un cuello 54 formado que tiene un canal 55 que coinciden con el cuello 41 y el canal 42 respectivamente de la parte superior 30 del alojamiento. Una superficie inferior 56 del rebaje 52 esta formada opcionalmente con una cavidad 57 para recibir el elemento elastico 80, opcionalmente en forma de esfera, formado a partir de un material elastico. Un llmite 58 periferico exterior, opcionalmente plano rodea el reborde 51 de acoplamiento y el canal 55.

Cuando el medidor de tension 20 esta ensamblado, la arista 44 de ensamblaje de la parte superior 30 del alojamiento contacta y es unida al llmite periferico 58 de la parte inferior 50 del alojamiento y la arista 51 de acoplamiento presiona el bastidor anular 62 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 elastica 80 es ligeramente comprimida y empuja a la region de acoplamiento del deposito del acoplador hidraulico 70 para que presione elasticamente sobre la membrana 61 del tabique y la membrana del tabique se apoya de modo seguro 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 medidor de tension 20 es distribuida sustancialmente de igual modo sobre la superficie de la membrana 61 del tabique que contacta con los deflectores del laberinto. El deflector 37 de desviacion en forma de estrella de mar opera para dirigir sustancialmente partes iguales de agua que entran en el orificio de entrada 35 para fluir radialmente en cada uno de los cinco diferentes sectores definidos por los brazos 39 deflectores en forma de estrella de mar. Los deflectores cilindricos 38 dispersan radialmente el agua que fluye de manera azimutal. Como resultado, el agua que entra en el medidor de tension 20 a traves del orificio de entrada 35 humedece sustancialmente por igual todas las regiones de la membrana 61 de tabique y la membrana resulta sustancialmente impermeable al paso del aire para la presion de burbujeo para la que esta destinada.

La Figura 3 muestra esquematicamente una vista en section transversal lateral del medidor de tension 20 mostrado en la Figura 1A y en la Figura 2 conectado a un deposito 100 de agua sellado parcialmente lleno con agua 120 y que es utilizado para determinar un valor del potencial matrico ^ de agua de una region 130 del terreno de acuerdo con una realization. Se ha observado que mientras el deposito 100 de agua esta mostrado por encima de la superficie de la region 130 del terreno, en la practica, el deposito de agua esta generalmente situado por debajo de la superficie del terreno para el que el medidor de tension es utilizado para medir el potencial matrico de agua.

El medidor de tension 20 esta posicionado en la region 130 del terreno de manera que la region 72 de acoplamiento al terreno del acoplador hidraulico 70 esta en contacto con el terreno en la region del terreno. Un medidor de presion 102 esta acoplado al deposito 100 de agua para medir la presion en el deposito. En la Figura 3, a modo de ejemplo, el medidor de presion esta mostrado como un manometro que tiene una rama izquierda 103 acoplada al deposito 100 de agua y una rama 104 derecha expuesta a la presion atmosferica. El manometro se ha supuesto que comprende mercurio 125 como fluido del manometro, y la rama 103 izquierda entre el mercurio y el agua 120 en el deposito 100 esta llena con agua. Mientras que en la Figura 3 el medidor de presion 102 esta mostrado como un manometro, en la practica cualquier medidor de presion o sensor adecuado conocido en la tecnica puede ser utilizado para proporcionar una medicion de presion en el deposito 100.

El acoplador hidraulico 70 proporciona un acoplamiento hidraulico entre el terreno en la region 130 de terreno y el agua en el deposito 100 de agua mediante contacto entre la region 76 de acoplamiento al deposito (Figura 1A) del acoplador hidraulico y del tabique 60 de sellado. El terreno extrae agua o introduce agua en el deposito 100 de agua a traves del acoplador hidraulico dependiendo de si el potencial matrico de agua de la region 130 de terreno es mayor o menor que la presion en el deposito 100 de agua. Se establece el equilibrio para el que no hay sustancialmente flujo de agua desde o hacia el deposito cuando la presion en el deposito es igual al potencial matrico de agua del terreno. Como el potencial matrico es casi siempre negativo, hay un vaclo en el deposito 100 por encima de una llnea de agua 121 de agua 120 en el deposito. En la Figura 3 el mercurio 125, esta mas alto en la rama izquierda 103 del manometro conectado al deposito 100 de agua que en la rama derecha 104 del manometro expuesto a la presion atmosferica. Una diferencia entre la altura de mercurio en las ramas izquierda y derecha proporciona una medida del vaclo parcial en el deposito 100 de agua y por ello del potencial matrico ^.

Para operar fiablemente, de manera ventajosa, la membrana del tabique es mantenida humedecida de forma apropiada y no tiene aire atrapado en sus poros. Sin embargo, durante la operation, el aire podrla escaparse a traves del acoplador hidraulico 70 o filtrarse a traves del agua 120 y ser atrapado por la membrana o en los espacios entre deflectores 37 y 38 del laberinto 39. Para purgar el tabique 61 y/o el laberinto 36 de aire que pueden atrapar, una valvula 105 de purga esta conectada opcionalmente al deposito 100. La valvula 105 de purga esta conectada a una fuente adecuada de agua (no mostrada) y de acuerdo con una realization de la invention es abierta periodicamente para descargar agua desde la fuente de agua a traves del deposito, de la membrana 61 del tabique, y del laberinto 36 para purgar el tabique y el laberinto del aire que pueden haber atrapado. Ventajosamente, el espacio situado por encima de la llnea 121 de agua es sustancialmente un vaclo y el agua proporcionada a traves de la valvula 105 de purga es utilizada para eliminar el aire del deposito 100.

Para proporcionar una medida del potencial matrico ^ en una region de un campo, una pluralidad de medidores de tension, opcionalmente de un tipo mostrado en las Figuras 1A-3, es posicionada en el terreno en diferentes ubicaciones en el campo y acoplados a un deposito de agua sellado comun. La presion en el deposito de agua comun proporciona una medida, es decir "potencial matrico representativo", de potencial matrico de agua en el campo que esta entre un valor mas elevado y un valor mas bajo para el potencial matrico de agua proporcionado por los medidores de tension. Opcionalmente, el campo es un campo agricola para cultivar plantas y la pluralidad de medidores de tension y el potencial matrico representativo son utilizados para controlar la irrigation de las plantas en el campo.

La Figura 4 muestra esquematicamente una configuration de medidores de tension 200 distribuidos en el terreno de un campo agricola 240 en el que se estan cultivando plantas 242, de acuerdo con una realizacion.

Los medidores de tension estan conectados a un mismo deposito 202 de agua conectado a un medidor de presion 204 utilizado para proporcionar una medida de un vaclo parcial en el deposito y por ello de un potencial matrico representativo de la region de campo agricola 240 en la que estan ubicados los medidores de tension.

A modo de ejemplo, en la Figura 4 unas plantas 242 son irrigadas utilizando un tuberla 210 de irrigacion, que comprende emisores integrados 212 y medidores de tension 200 son de un tipo mostrado en las Figuras 1A-3 con acopladores hidraulicos 70 formados a partir de un material geotextil en el que las ralces 244 de las plantas 242 son capaces de crecer. De acuerdo con una realizacion de la invencion, cada medidor de tension 200 acoplado al deposito 202 de agua esta situado en la proximidad de una planta 242 y tiene su acoplador hidraulico 70 enrollado alrededor de una region de la tuberla 210 de irrigacion en la que esta ubicado un emisor 212. Algunas ralces 244 de plantas 242 estan mostradas creciendo en el tejido geotextil de acopladores hidraulicos 70 de medidores de tension 200. Debido a la estrecha proximidad de los emisores 212 y de las ralces 244 de las plantas a los acopladores hidraulicos 70, cada medidor de tension 200 responde al potencial matrico de agua del terreno al que las plantas 242 son relativamente sensibles y a cambios en el potencial matrico producidos por el agua emitida por los emisores 212.

En una realizacion mediciones de cambios en la presion en el deposito 202, y por ello de cambios en el potencial matrico de agua representativo del campo 240, proporcionados por el medidor de presion 204 son utilizados para controlar el agua emitida por los emisores 212. Cuando el potencial matrico de agua representativo proporcionado por el medidor de presion 204 cae por debajo del umbral inferior deseado para el potencial matrico de agua, los emisores 212 son controlados para liberar agua al terreno. Cuando el potencial matrico de agua representativo se eleva por encima del umbral superior deseado, se impide que los emisores entreguen agua al terreno.

Opcionalmente, los emisores 212 liberan agua a la region 240 del terreno solo despues de que la presion en la tuberla 210 de irrigacion se eleve por encima de una presion de umbral de agua de liberation y el agua liberada por los emisores 212 es controlada controlando la presion en el tuberla de irrigacion. En algunas realizaciones la liberacion de agua es controlada pulsando la presion en la tuberla 210 de irrigation por encima de la presion de umbral del emisor. En algunas realizaciones de la invention, los impulsos de presion son periodicos y estan caracterizados por una longitud de impulso. El perlodo y la longitud de impulso del impulso de presion son determinados opcionalmente en respuesta a un tiempo de relajacion de "hidratacion" del terreno en la region 240 de terreno caracterlstico de un tiempo que necesita el terreno para alcanzar un potencial matrico de agua llmite despues de la liberation de una cantidad de agua al terreno por un emisor 212 durante un impulso de presion. Controlar la liberacion de agua de acuerdo con una realization de la invencion pulsando presion de agua en respuesta a un tiempo de relajacion de hidratacion del terreno puede ser ventajoso para proporcionar un control relativamente preciso de irrigacion. Por ejemplo, puede ser ventajoso impedir un exceso de irrigacion de las plantas 242.

Los inventores de realizaciones han llevado a cabo experimentos de irrigacion en los que las plantas fueron irrigadas en respuesta a un potencial matrico representativo de acuerdo con una realizacion de la invencion. Los inventores encontraron que eran capaces de conseguir rendimientos de cosecha relativamente mejorados con cantidades relativamente menores de agua de la que normalmente serla proporcionada a las plantas.

En algunas condiciones, un potencial matrico de agua representativo proporcionado por una pluralidad de medidores de tension de acuerdo con una realizacion de la invencion es sustancialmente igual a una media de las mediciones proporcionadas por los medidores de tension. Por ejemplo, supongamos que en la ubicacion de un medidor de tension “iesimo" 200, por conveniencia representado por "Ti”, en la region 240 de terreno, el potencial matrico de agua es ^i. En equilibrio, un vaclo parcial en el deposito 202 de agua disminuye a una presion igual a la de un potencial matrico representativo "^ ⁰". En el potencial matrico representativo, entra tanta agua en el deposito 202 de agua procedente de los medidores de tension Ti en ubicaciones para las que los potenciales matricoes ^i > ^{^ 0} como sale del deposito de agua desde los medidores de tension Ti en ubicaciones para las que ^ < ^ ⁰. Supongamos que el flujo de agua hacia adentro o hacia fuera de un medidor de tension Ti es proporcional a (^i - ^ ⁰)/R donde R es una resistencia al transporte de agua de terreno en una region 240 de terreno, que es la misma para todas las ubicaciones de los medidores de N W

£ 0 F i - ¥ o ) /R = 0 \|/Q~ (1/N)][]4'i tension Ti, y es independiente de (qj, - qj0). Entonces en el equilibrio NN, i y i , de modo que ^ es una media de todos los ^i. Sin embargo, se espera, que en general, R no solamente sera la misma para todas las ubicaciones de la region 130 de terreno sino que dependera de (^i - ^ ⁰). Como resultado, se ha esperado que un potencial matrico de agua representativo dado sera en general alguna clase de media ponderada del potencial matrico en las ubicaciones de cada uno de los medidores de tension 200.

En algunas realizaciones la provision de agua a un campo agricola mediante un sistema de irrigacion, tal como un campo agricola 240 y el sistema de irrigacion mostrado en la Figura 4 que proporciona mediciones de potencial matrico ^i de agua del terreno es controlada de acuerdo con un algoritmo 300 que tiene un diagrama de flujo similar al mostrado en las Figuras 5A y 5B. El diagrama de flujo delinea un ciclo de provision de agua diurna opcionalmente en el que el sistema de irrigacion proporciona impulsos de agua al campo sujeto a ciertas condiciones de "activador", descrito a continuation que prevalecen.

En un bloque 301, ocasionalmente los valores para los parametros que controlan el ciclo de provision de agua Tcal, Tdiff, Tb y Te son determinados. Tcal es un tiempo durante el ciclo diurno en el que el sistema de irrigacion calibra mediciones de potencial matrico del agua y adquiere una medicion M⁰ de potencial matrico de agua de calibration. M⁰ es adquirido opcionalmente durante la noche despues de un periodo de tiempo durante el cual no se ha proporcionado irrigacion y la demanda de agua por las plantas en el campo es minima. Opcionalmente, Tcal es aproximadamente 0500. Tdiff es un lapso de tiempo maximo, opcionalmente fijo permitido por el algoritmo 300 entre la provision de impulsos de agua al campo 240. Opcionalmente, Tdiff es igual a aproximadamente 5 horas. Tb es un tiempo despues del tiempo Tcal en el que el sistema de irrigacion comienza un periodo de "irrigacion activa" en el que proporciona un impulso de agua al campo 240 cuando tiene lugar una condition de activation. TE es un tiempo en el que el periodo de irrigacion activo termina. Opcionalmente, TB es aproximadamente una hora mas tarde que Tcal y TE es un tiempo a aproximadamente el anochecer, por ejemplo aproximadamente 1700.

En una operation 302, el algoritmo 300 comprueba un reloj del sistema (no mostrado) para adquirir una lectura del tiempo, "Tclock". En un bloque 303 de decision 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 para Tclock. Si Por otro lado Tclock es aproximadamente igual a Tcal, el algoritmo 300 avanza a un bloque 304 y adquiere una lectura de calibracion, M⁰ , del potencial matrico ^ del terreno. El algoritmo prosigue entonces para adquirir otra lectura, Tclock, del reloj del sistema en un bloque 305 y a continuacion prosigue a un bloque 306 de decision. En el bloque 206 de decision el algoritmo 300 determina si Tclock es mayor o igual al tiempo TB en el que la irrigacion activa del campo 240 ha de comenzar. 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 aproximadamente igual a TB, el algoritmo 300 avanza a un bloque 307 y establece un parametro Tp de tiempo variable igual a Tclock, y en un bloque 308 establece opcionalmente AT igual a (Tclock -T p), lo que inicializa AT a cero.

Opcionalmente, en un bloque 309 de decision, el algoritmo 300 determina si AT es mayor que Tdiff. Si no lo es, (lo que en esta etapa, inmediatamente despues de la inicializacion, es el caso) el algoritmo 300 salta opcionalmente a un bloque 313. En el bloque 313 el algoritmo 300 adquiere una medicion Mi del potencial matrico de agua del campo 240, opcionalmente en respuesta a lecturas procedentes de medidores de tension 200 (Figura 4), y prosigue para determinar en un bloque 314 de decision si el valor absoluto de |Mⁱ| es mayor que el valor absoluto |M⁰ | adquirido en el bloque 304. Si |Mⁱ| es mayor que |M⁰|, el algoritmo 300 prosigue opcionalmente a un bloque 315 y controla el sistema de irrigation para proporcionar un impulso de agua al campo 240.

En algunas realizaciones un impulso de agua proporcionado por el sistema de irrigacion es determinado para proporcionar aproximadamente 0,6 l de agua por m² de campo 240. Los inventores han determinado que la cantidad de agua antes mencionada por impulso es conveniente para mantener una irrigacion apropiada, generalmente, si un tiempo entre impulsos es mayor o igual aproximadamente a 0,5 horas. En algunas realizaciones el algoritmo 300 aumenta una cantidad de agua proporcionada por un impulso de irrigacion si el tiempo entre impulsos disminuye a menos de aproximadamente 0,5 horas. Por ejemplo, si el algoritmo de irrigacion 300 "encuentra" que |Mⁱ| aumenta de una manera relativamente rapida, lo que indica una exigencia de impulsos de irrigacion cada 0,25 horas, opcionalmente el algoritmo aumenta la cantidad de agua proporcionada por impulso de irrigacion. Opcionalmente, el algoritmo aumenta el agua proporcionada por un impulso a aproximadamente 0.9 l/m² si encuentra que la demanda de impulsos de irrigacion alcanza una tasa de aproximadamente 4 impulsos por hora.

Despues de la provision del impulso de agua, el algoritmo 300 prosigue a un bloque 316 y adquiere una nueva lectura para T^clock y reiniciar Tp a T^clock en un bloque 317. Se ha observado que en el bloque 314 de decision, si |Mⁱ| es menor que |M⁰|,, el algoritmo 300 salta los bloques 315 a 317, no proporciona un impulso de agua, y va directamente a un bloque 318 de decision mostrado en la Figura 5B.

Volviendo al bloque 309 si AT es mayor que T^diff, 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 irrigacion al campo 240. Despues de ello el algoritmo prosigue a un bloque 311, adquiere una nueva lectura para T^clock y en un bloque 312 reinicia Tp a T^clock. Prosigue entonces hablo que 314 para medir Mⁱ y a traves de los bloques 315 -317 eventualmente al bloque 318 de decision.

En el bloque 318 de decision el algoritmo 300 determina si T^clock es mayor o igual a T^e , el tiempo establecido en el bloque 301 en el que termina el periodo de irrigacion activa y comienza un nuevo ciclo de irrigacion. Si T^clock es menor que T^e , el algoritmo 300 vuelve al bloque 308 y reinicia AT, de otro modo, el algoritmo vuelve al bloque 302 y comienza el ciclo de nuevo.

En algunas realizaciones de la invention, un campo agricola, tal como el campo 240 (Figura 4) es irrigado de acuerdo con un algoritmo 400 que tiene un diagrama de flujo mostrado en la Figura 6. El algoritmo 400 controla un sistema de irrigacion para proporcionar agua de manera continua al campo agricola 240 durante un periodo de irrigacion activo en lugar de mediante provision de pulsacion de agua.

En un bloque 401 del algoritmo 400, se establecen los parametros T^b , T^e , T^diff, T^iirr, T^cal y M^diff. Como en el algoritmo 300, T^b y T^e son los tiempos de comienzo y final de la irrigacion activa y T^cal es un tiempo de calibration. T^irr es un valor inicial para la duration del periodo de irrigacion activa, y T^diff es un ajuste a T^irr, que el algoritmo 400 somete a ciertas condiciones de potencial matrico de agua del campo 240. M^diff es un cambio maximo, opcionalmente fijo de potencial matrico de agua para el que el algoritmo 400 no ajusta T^irr. Los efectos de los parametros establecidos en el bloque 401 sobre las decisiones del algoritmo 400 son clarificados a continuation. En algunas realizaciones de la invencion, T^irr y T^diff tienen valores iguales aproximadamente a 3 horas y 0,2 horas, respectivamente. M^diff es opcionalmente un numero positivo que tiene un valor igual a una fraction menor de uno de un potencial matrico tlpico para el campo que es irrigado con el sistema de irrigacion. Opcionalmente, M^diff es igual a aproximadamente 5% de un potencial matrico de calibracion adquirido para el campo. Opcionalmente, para un dla dado, M^diff es igual al 5% de un potencial matrico de calibracion para un dla previo.

En un bloque 402, el algoritmo 400 adquiere un valor para T^clock, y opcionalmente en un bloque 403 de decision determina si T^clock es igual a T^cal. Si no es as! vuelve al bloque 402 para adquirir un nuevo valor para T^clock. Por otro lado, si T^clock es igual a T^cal el algoritmo prosigue a un bloque 404 y adquiere una lectura "Mⁿ" para el potencial matrico ^ de agua del campo 240. El sublndice "n" se refiere a un dla "enesimo", asumido como un dla corriente, de funcionamiento del sistema de irrigacion 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 asigna opcionalmente un valor a AM igual a una diferencia entre la lectura actual Mⁿ del potencial matrico de agua y un valor de una lectura, M^n-1, del potencial matrico de agua adquirida durante el dla antes del dla actual.

En un bloque 406 de decision, el algoritmo 400 determina si un valor absoluto de AM es mayor o igual a M^diff. Si lo es, el algoritmo prosigue a un bloque 407 de decision para determinar si AM es mayor o igual a cero. Si AM es mayor que cero, el algoritmo prosigue desde el bloque 407 a un bloque 408 donde disminuye T^irr en una cantidad T^diff y luego prosigue a un bloque 410 para adquirir el tiempo T^clock. Si AM es menor que cero, el algoritmo prosigue desde el bloque 407 a un bloque 409 donde aumenta T^irr en una cantidad T^diff y a continuacion prosigue a un bloque 410 para adquirir el tiempo T^clock.

Si en un bloque 406 de decision el valor absoluto de AM es menor que Mdiff, entonces el algoritmo 400 salta directamente desde el bloque 406 al bloque 410 para adquirir T^ciock, saltando los bloques 407, 408 y 409.

Desde el bloque 410, el algoritmo prosigue al bloque 411 de decision. En el bloque 411 de decision, el algoritmo 400 determina si T^clock adquirido en el bloque 410 es mayor o igual que el tiempo T^b de comienzo de irrigacion activa. Si no lo es vuelve al bloque 410 para adquirir un nuevo valor para T^clock y a continuacion al bloque 411 para probar el nuevo T^clock. Si en el bloque 411 del algoritmo determina que T^clock es mayor o igual que T^b , el algoritmo prosigue a un bloque 412 y comienza la irrigacion continua del campo 240.

Desde el bloque 412 del algoritmo continua a un bloque 413 para adquirir un nuevo valor para T^clock y en un bloque 414 de decision determina si (T^clock - T^b ) es mayor o igual a T^irr. Si no lo es, el algoritmo vuelve al bloque 412 para continuar la irrigacion continua del campo 240. Si por otro lado, (T^clock - T^b) > T^irr, entonces el algoritmo termina la irrigacion continua y vuelve al bloque 403.

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

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES

   1 Un metodo de irrigation de un campo (240), comprendiendo el metodo: adquirir un potential matrico de agua (120) de calibration para el campo (240); e irrigar el campo (240) durante un periodo de irrigation activa con una cantidad de agua (120) en respuesta al valor del potencial matrico de calibration, estando el metodo caracterizado por que adquirir un potencial matrico de agua (120) de calibration comprende adquirir un potencial matrico de agua (120) de calibration al menos una vez al dia cuando las plantas (242) en el campo (240) exhiben una demanda de agua (120) relativamente pequena.
2. 2. Un metodo segun la revindication 1, en el que irrigar un campo comprende realizar una irrigation ticlicamente, y opcionalmente en ciclos diurnos.
3. 3. Un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que antes del periodo de irrigation activa es cuando se realiza la adquisicion del potencial matrico de agua de calibration.
4. 4. Un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la adquisicion del potencial matrico de agua de calibration comprende adquirir el potencial matrico por la noche o en las horas tempranas o al amanecer.
5. 5. Un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que irrigar con una cantidad de agua comprende adquirir una medicion del potencial matrico de agua para el campo ademas del potencial matrico de agua de calibration, comparar la medicion del potencial matrico de agua adicional con el potencial matrico de agua de calibration, y proporcionar una cantidad de agua en respuesta a la comparacion.
6. 6. Un metodo segun la revindication 5, en el que comparar la matriz de agua adicional con el potencial matrico de calibration comprende determinar su diferencia.
7. ^{7. Un metodo segun la re}v^{indication 6, en el que la diferencia es determinada entre valores absolutos de la medicion del} potencial matrico de agua adicional y el potencial matrico de agua de calibration.
8. ^{8. Un metodo segun la re}v^{indication 7, en el que solo si el valor absoluto del potencial matrico de agua adicional es} mayor que el valor absoluto del potencial matrico de agua de calibration se proporciona la cantidad de agua en respuesta a la diferencia.
9. 9. Un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes y que comprende un parametro de lapso de tiempo maximo entre la provision de cantidades de agua al campo, si el tiempo que ha transcurrido desde la provision de una cantidad de agua alcanza el parametro de lapso de tiempo maximo se proporciona una cantidad adicional de agua al campo.
10. ^{10. Un metodo segun la re}v^{indication 9, en el que si inmediatamente despues de proporcionar una cantidad de agua} adicional debido a parametro de lapso de tiempo maximo, tambien en respuesta al valor del potencial matrico de calibration se requiere una cantidad posterior adicional de agua, entonces la cantidad de agua posterior adicional sera tambien proporcionada.
11. 11. Un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 5-8 en el que adquirir la medicion del potencial matrico de agua adicional y compararla con el potencial matrico de agua de liberation es realizado de manera continua durante el periodo de irrigation activo.
12. 12. Un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que irrigar con una cantidad de agua, comprende proporcionar un impulso de agua.
13. 13. Un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 en el que la irrigation con una cantidad de agua en respuesta al valor del potencial matrico de calibration comienza en el inicio del periodo de irrigation activa, y preferiblemente la irrigation con agua comprende proporcionar agua de manera continua, opcionalmente determinando un periodo de irrigation en respuesta al potencial matrico de agua de calibration e irrigar con agua de manera continua durante el periodo de irrigation determinado.