El primer dispositivo brasileño para automatizar el recabado de datos hídricos del suelo, creado a partir de una asociación entre el Centro Brasileño de Investigaciones Físicas (CBPF), de Río de Janeiro, la estatal Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa) y Falker, una empresa de tecnología agrícola de Rio Grande do Sul, está previsto que llegue al mercado nacional a principios de 2025. Con la ayuda de una microcomputadora de bajo costo, el nuevo permeámetro ‒tal como se lo denomina al dispositivo utilizado para medir la permeabilidad al paso del agua de diferentes suelos‒ será capaz de medir la velocidad con la que el agua se infiltra en el terreno cuando éste se encuentra empapado, un parámetro conocido como conductividad hidráulica saturada del suelo. En 2019 se publicó un artículo científico en la revista Journal of Hydrology que describe las características y el funcionamiento de este dispositivo.
Esta propiedad del suelo revela su capacidad para transmitir o drenar agua, una cuestión esencial para diversas actividades, entre ellas la planificación de los sistemas de producción agrícola sostenibles. Con base en estos datos, pueden ajustarse los parámetros del sistema de riego a las condiciones del terreno, reduciendo el desperdicio y mitigando la erosión. Asimismo, saber cómo el agua se infiltra en el suelo es fundamental para la construcción de las estructuras de drenaje de las carreteras, la estimación de la recarga de los acuíferos y los parámetros de construcción de rellenos sanitarios y represas, como así también para llevar a cabo acciones de Defensa Civil, tales como la prevención y la contención de los deslizamientos en laderas.
“Con el creciente incremento de la frecuencia de los eventos climáticos extremos, que generan lluvias torrenciales y sequías severas, el conocimiento del movimiento del agua en el suelo será cada vez más importante para planificar las acciones de los organismos públicos y la iniciativa privada”, dice el ingeniero agrónomo Wenceslau Teixeira, responsable de la investigación en la unidad de Suelos de Embrapa, en Río de Janeiro.
Una de las lagunas de la investigación brasileña actual sobre suelos, expone el ingeniero, es el escaso conocimiento de sus propiedades hidráulicas. Teixeira explica que los suelos de Brasil y del resto de las regiones tropicales, sobre todo los arcillosos, tienen un comportamiento hídrico muy diferente al de los terrenos de las regiones templadas, como los que predominan en Estados Unidos y Europa. “Necesitamos datos nacionales confiables para poder dejar de utilizar valores y modelos que están calibrados para esos países y se basan en otros tipos de suelos”, subraya.
La mayor innovación del nuevo permeámetro, que ha sido bautizado con el nombre de SoloFlux y cuyo desarrollo comenzó en 2018, radica en que realiza la recolección de datos en forma automática y digital. Actualmente, para medir la conductividad hidráulica saturada se emplea un permeámetro analógico que requiere de un profesional técnico altamente capacitado para realizar el recabado manual de los datos y calcularla. Uno de los dispositivos más empleados en todo el mundo es el llamado permeámetro de Guelph, un modelo analógico creado en la Universidad de Guelph (Canadá) en los años 1980. El equipo importado requiere un complejo montaje sobre el terreno, algo que no es necesario en el caso del SoloFlux.
El primer paso consiste en practicar un pequeño hoyo en el suelo, de unos 20 centímetros (cm) de profundidad y 6 cm de diámetro, donde se llevará a cabo la prueba. El dispositivo analógico está compuesto por un sistema que consta de dos cilindros, uno dentro del otro, para mantener un nivel constante de agua en el orificio. A medida que el líquido penetra en el suelo, el permeámetro mide su tasa de infiltración. Durante el procedimiento, el técnico operador anota las mediciones en un cuaderno. Luego, en el laboratorio, se las digitaliza y se usan para calcular la conductividad hidráulica del suelo (véase la infografía abajo).
“Nosotros hemos simplificado y automatizado este proceso. Nuestro permeámetro mide el vacío que mantiene estable la columna de agua en el interior de un cilindro. La variación de este vacío equivale a la variación del nivel del agua, lo que nos ha permitido cuantificar mejor el flujo del líquido en el suelo”, explica el ingeniero electricista Geraldo Cernicchiaro, responsable de la investigación en el CBPF. Los datos se generan en tiempo real durante la medición y pueden transmitirse vía bluetooth a la aplicación Falker Flow instalada en un teléfono móvil, una tableta o una computadora. La visualización inmediata de los datos registrados en campo permitirá, de ser necesario, repetir la recolección de datos o ampliar el muestreo a otros puntos del terreno.
Según el ingeniero agrónomo Claudinei Fonseca Souza, experto en irrigación y drenaje, un aspecto importante de la innovación reside en que permite ampliar el área analizada en una única salida al campo: “Si hoy nos lleva dos horas realizar la medición en un solo punto, con el nuevo permeámetro, aparentemente más rápido y de operación más sencilla, podremos recolectar más muestras en el mismo lapso. Como el suelo presenta una variabilidad espacial de atributos bastante alta, nada asegura que la lectura realizada en un determinado punto sea la misma en otro punto situado a 10 metros de distancia”. Fonseca Souza, docente del Departamento de Recursos Naturales y Protección del Medio Ambiente del Centro de Ciencias Agrarias de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar), no participó en el desarrollo de SoloFlux.
Además de la agilidad y la posibilidad de aumentar el alcance de las mediciones, la lectura de datos sobre el terreno también podrá reducir los costos operativos. Con el modelo analógico, el técnico debe regresar al laboratorio para digitalizar y procesar la información. Si hubiera algún error en la recolección, el trabajo de campo podría perderse, lo que exigiría una nueva medición. Cuando era un estudiante universitario, recuerda Fonseca Souza, al realizar una medición con un permeámetro convencional, se topó con la madriguera de un armadillo que lo obligó a repetir el procedimiento. “¿Se imaginan si hay un problema con el recabado de datos y solo lo detectan cuando vuelven al laboratorio? ¿Y si el laboratorio no se encuentra en la misma ciudad? Es trabajo y dinero desperdiciados”, reflexiona.
El director general de Falker, Marcio Albuquerque, considera que la facilidad de manejo del nuevo dispositivo permitirá extender su utilización. “Para que el equipo tenga valor comercial y escala de uso, lo ideal es que pueda ofrecer el resultado de las mediciones rápidamente”, comenta. Según él, se trata de un aparato inédito en el mundo. “En el curso de nuestras investigaciones, solamente identificamos un dispositivo en Europa, que se encuentra en la fase intermedia entre investigación y producto, para su aplicación en el área de saneamiento”.
FalkerTécnicos prueban el permeámetro digital sobre el terrenoFalker
Fundada en 2005, Falker es una compañía que fabrica dispositivos para la agricultura de precisión. Actualmente la empresa está probando el nuevo permeámetro con agricultores de una cooperativa en el estado de Paraná. “Este socio nuestro está poniendo a prueba el dispositivo en una interesante aplicación dirigida a la conservación del suelo”, destaca Albuquerque.
El permeámetro digital es la primera innovación creada en los laboratorios del CBPF que sale al mercado. El centro se aboca principalmente al campo de la investigación básica, pero últimamente ha realizado un esfuerzo para que sus investigaciones se traduzcan en innovaciones. Junto con Embrapa, es el propietario de la patente del dispositivo electrónico que digitaliza el proceso de medición de la conductividad hidráulica saturada y del algoritmo correspondiente. En tanto, el desarrollo del nuevo sistema de medición, diferente al que se utiliza en el permeámetro de Guelph, se llevó a cabo en forma conjunta con Falker y está protegido por el secreto industrial.
“La creación de este nuevo permeámetro es una aplicación directa del concepto de innovación abierta. Todo comienza con un estudio en un centro de investigación y después se establece una asociación con una empresa privada que participa en el desarrollo y posibilita la comercialización de la tecnología”, explica la química Gizelle Bedendo, responsable del sector de Transferencia de Tecnología de Embrapa Suelos.
El acuerdo suscrito entre los tres socios establece un canon que Falker deberá abonar en concepto de regalías a Embrapa y al CBPF. Existe una cláusula de revisión de ese monto dos años después del lanzamiento comercial del dispositivo. Según Albuquerque, el nuevo equipo SoloFlux costará aproximadamente un 50 % del valor de los permeámetros actualmente a la venta en el mercado. El equipo de Guelph, por ejemplo, cuesta alrededor de 70.000 reales. La empresa tiene previsto exportar el permeámetro digital a partir del primer semestre de 2025.
Este artículo salió publicado con el título “La permeabilidad del suelo” en la edición impresa n° 346 de diciembre de 2024.
Artículo científico
CERNICCHIARO, G. et al. Digital interface device for field soil hydraulic conductivity measurement. Journal of Hydrology. v. 576, p. 58-64. Sep. 2019.
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