Publication: Diseño, construcción y validación de medidor de parámetros eléctricos del suelo
Date
2025
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Publisher
Universidad Católica de la Santísima Concepción
Abstract
Este informe se enfoca en el estudio de los distintos métodos de análisis de las características dieléctricas del suelo. Se analiza la influencia del terreno en un sistema de antena, con el objetivo de entender cómo las propiedades de la permitividad relativa y la conductividad eléctrica del suelo afectan el funcionamiento y el rendimiento de una antena.
Con este propósito, se lleva a cabo el diseño y la construcción de un dispositivo que permita medir la permitividad y la conductividad eléctrica. Este dispositivo consiste en una antena monopolo, utilizada para medir el coeficiente de reflexión (parámetro S11) al estar en contacto con distintos tipos de medios y superficies de interés. Posteriormente, se realiza una comparación de estas mediciones con simulaciones hechas en el software FEKO, para así determinar los parámetros eléctricos del suelo. En este caso, se determinan los valores de la permitividad relativa y la conductividad eléctrica.
Para llevar a cabo el ensamblaje de la antena, se realizaron un número de modelaciones y simulaciones, con el objetivo de ajustar mejor los parámetros y dimensiones en el diseño. Una vez finalizado este proceso, se construyó la antena de manera física. Con la antena terminada, se realizaron mediciones de prueba. En primer lugar, se efectuaron mediciones en medios con valores de permitividad y conductividad conocidos, como el aire y el agua, con el fin de comprobar el funcionamiento del sistema. En segundo lugar, se realizaron mediciones en el suelo, donde los valores son desconocidos, siendo estos determinados con el instrumento. Finalmente, se efectuaron mediciones a distintas alturas, ya que durante el proceso (particularmente en las mediciones en el agua) se comprobó que esta variable puede afectar los resultados. Por ello, se llevaron a cabo más mediciones y simulaciones para comprobar este fenómeno.
Para obtener resultados precisos de las características dieléctricas del suelo, la placa de aluminio debe estar en contacto directo con la superficie. Además, existen diferencias entre los escenarios de simulación y de medición, aunque los valores obtenidos son similares. Esto se debe a que la simulación representa un entorno ideal, sin interferencias externas, a diferencia de las condiciones reales en terreno. Por lo tanto, se propone refinar las simulaciones numéricas con el objetivo de determinar los valores mínimos de permitividad relativa y conductividad eléctrica del suelo.
Description
Informe de Habilitación Profesional para optar al grado académico de Licenciado en Ciencias de la Ingeniería y al título de Ingeniero Civil Eléctrico.
Keywords
Antena, NANO VNA, Medición de suelo, Parámetros 𝑆11, Facultad de Ingeniería, Ingeniería Civil Eléctrica