Evaluación del método activo para determinar contenidos de humedad en suelos

Abstract

<p class="Resumen">En los últimos años las mediciones distribuidas de temperaturas con cables de fibra óptica (FO-DTS) se han utilizado con éxito para investigar una amplia gama de procesos hidrológicos. En particular, con la tecnología FO-DTS se han desarrollado dos métodos para monitorear el contenido de humedad volumétrico en suelos (<em>θ</em>): el método pasivo y el método activo. Este trabajo presenta una evaluación del método activo para determinar el <em><em>θ</em></em> de un suelo arenoso. En este método, se utilizan cables de fibra óptica con elementos metálicos, donde se aplica una diferencia de voltaje entre sus extremos para calentarlo durante un período de tiempo determinado. Luego, se utiliza una relación empírica para relacionar el <em>θ</em> con un parámetro denominado temperatura acumulada (<em>T<sub>cum</sub></em>).</p>Para aplicar el método activo se propuso una relación potencial definida por tramos, la cual depende de las propiedades hidrodinámicas del suelo estudiado. Distintos experimentos fueron realizados para evaluar el método activo. Estos experimentos tuvieron distintas duraciones del pulso de calor (2, 5, 10 y 20 min con potencias eléctricas de 2.1, 2.6, 2.3 y 2.4 W/m, respectivamente), y permitieron determinar la duración óptima del pulso de calor (<em>t<sub>f</sub></em>), el tiempo de integración óptimo (∆<em>t</em>), el tiempo final óptimo de integración (<em>t<sub>0</sub></em>) utilizado en el cálculo de la temperatura acumulada, y la corriente óptima (<em>I</em>) que debe circular por el cable de fibra óptica para generar el pulso de calor. Los resultados revelan que los parámetros óptimos son: <em>t<sub>f</sub></em> = 1200 s, ∆<em>t</em> = 150 s, <em>t<sub>0</sub></em> = <em>t<sub>f</sub></em>, e I ≈ 17 A (2.4 W/m). Este análisis permitió obtener contenidos de humedad que van desde 0.14 hasta 0.46 m<sup>3</sup>/m<sup>3</sup>, con errores menores que 0.08 m<sup>3</sup>/m<sup>3</sup>.