Principais métodos de determinação da umidade do solo

Existem métodos diretos e indiretos de determinação da umidade do solo. Dentre os métodos diretos, o gravimétrico é o mais utilizado, consistindo em amostrar o solo e, por meio de pesagens, determinar a sua umidade gravimétrica, relacionando a massa de água com a massa de sólidos da amostra ou a umidade volumétrica, relacionando o volume de água contido na amostra e o seu volume. O método gravimétrico possui a desvantagem de necessitar de 24 horas ou mais para obter o resultado. Contudo, é o método-padrão para calibração dos métodos indiretos.

Por possuir determinação instantânea da umidade do solo, os sensores se tornam mais adequados para indicar o início e a duração da irrigação. Os principais métodos indiretos baseiam-se em medidas como a moderação de nêutrons, a resistência do solo à passagem de corrente elétrica, a constante dielétrica do solo e a tensão da água no solo. Essas são características do solo que variam com a sua umidade.

A seguir estão descritos quatro sensores de umidade do solo que são utilizados em sistemas de irrigação inteligente. Eles medem a umidade do solo em quilopascal (kPa), esta é a unidade padrão de pressão e tensão no Sistema Internacional. Equivale a força de 1 N aplicada sobre uma superfície de 1 m2. A maioria das hortaliças, flores, fruteiras e em várias das culturas anuais, tem se recomendado a irrigação em tensões de água no solo que variam, tipicamente, de 10 a 50 kPa.

- Blocos de resistência elétrica

Normalmente fabricados de gesso, os blocos de resistência elétrica, são elementos porosos com eletrodos inseridos, cuja passagem de corrente elétrica entre estes eletrodos, causada principalmente pela solubilização em água dos seus eletrólitos componentes (Ca2+ e SO42-), é função não linear da tensão da água no solo. Estes blocos de gesso requerem calibração individual periódica, já que sua resposta deteriora no tempo, principalmente em solos com tensão de água baixa, que causem importante solubilização e movimentação do cálcio e do sulfato. Apresenta a vantagem de ser um sensor de baixo custo, ser de fácil fabricação e possuir uma ampla faixa de resposta (50 a 1500 kPa). No entanto, a deterioração da resposta no tempo, e a necessidade de calibração individualizada dos sensores são suas desvantagens.

– Tensiômetro

O tensiômetro é formado por cápsulas porosas contendo água em sua cavidade que são dispositivos de medição de tensão ou sucção que é mantido em contato com a superfície do solo, ou neste inserido. Em equilíbrio, sua leitura é diretamente a tensão da água no solo, em unidade de energia dividida por volume (pressão).

As principais vantagens do tensiômetro são que além de sua construção ser fácil e não necessitar de calibração. Sua faixa de trabalho teórica é um assunto discutível, porém, nos usos de campo os tensiômetros funcionam bem entre zero e 70 kPa.

Sua principal limitação é necessitar freqüentes manutenções, visto que acontece um acúmulo de ar na cavidade da cápsula porosa, o que ocorre com velocidade crescente, sempre que a tensão da água no solo supera 30 kPa. Por esta razão, o tensiômetro não é um sensor adequado para a automatização de sistemas não assistidos. Outras desvantagens do tensiômetro é o contato precário com o solo, na sua construção como haste cilíndrica rígida. O mau contato diminui consideravelmente a condução de água entre o solo e a cápsula porosa. Nesse caso a resposta pode desenvolver-se com inaceitável atraso.

– Condutividade térmica

Um método confiável de se estimar a tensão da água no solo é através do acompanhamento da condutividade térmica de cápsulas porosas de acordo com sua impregnação com água. Neste caso, a variação da massa de água na cápsula porosa é acompanhada através dos seus efeitos diretos sobre a condutividade térmica. O sensor de tensão de água por condutividade térmica é constituído de uma fonte de calor, com dissipação térmica ajustada e estável, usualmente uma resistência elétrica centralizada, e de um sensor para acompanhar a diferença de temperatura entre dois pontos, ao longo do raio de cápsulas porosas cilíndricas. Neste sistema, cada cápsula porosa precisa ser calibrada, individualmente, e a relação entre a tensão de água e a diferença de temperatura medida não é linear e aumenta conforme o solo seca.

Mesmo necessitando calibração individualizada, o sensor por condutividade elétrica é um sistema estável que pode ser utilizado na automação de sistemas não-assistidos. A faixa de tensões água de trabalho depende da porosidade e da distribuição das dimensões dos poros na cápsula porosa do sensor. Desse modo, pode operar vir a operar tanto em tensões inferiores a 100 kPa, como também em tensões muito superiores a este valor.

– Irrigás

O Irrigás é fabricado com cápsulas porosas de tensão crítica de água apropriada a cada cultivo. Estas cápsulas porosas, hidrofílicas, entram em equilíbrio de tensão de água com o solo. Assim, quando o solo seca, acima da denominada tensão crítica, alguns poros se esvaziam o que torna o sensor permeável à passagem de gás. A tensão crítica do Irrigás determinada com a aplicação de pressão até iniciarse o borbulhamento de cápsulas imersas em água, ou com o auxílio da câmara de Richards, descrita para o preparo de curvas de retenção de água de solos.

A tensão crítica é o parâmetro necessário para o uso do Irrigás, de modo que o manejo da irrigação com este sensor é efetuado, automaticamente ou não, com o uso de leituras da passagem do gás através da cápsula porosa.

A simplicidade de fabricação e uso, o baixo custo e a linearidade de resposta nas medições de tensão de água em função da pressão de gás aplicado são as principais vantagens do Irrigás. Como limitação, é comum o Irrigás necessitar de manutenção após cada ciclo da cultura, pois sua superfície porosa pode sofrer impregnação com partículas finas de argila e matéria orgânica, se utilizado com pressão negativa. Também tem sido difícil, com a tecnologia atual, a fabricação de cápsulas porosas para tensão inferior a 10 kPa, para uso em substratos de vasos, pois estas cápsulas tem ficado quebradiças.

Fonte:

- CALBO, Adonai Gimenez. Irrigás: sistema gasoso de controle de irrigação. In: ___. Estado da água no solo e na planta, 2006. Disponível em: <http://www.cnph.embrapa.br/novidade/prelancamento/irrigas/irrigas.html&gt;. Acesso em: 6 set. 2007.

Uma resposta para Principais métodos de determinação da umidade do solo

  1. rayane disse:

    muito bom…

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