Capacitance methods and Time Domain Reflectometry (TDR) rely on the permittivity differences of water compared to that of the solid phase of soil (75 vs. 5), in order to estimate the water content in the vadose zone. Water in soil is stored in pores of variable geometry (cylindrical, spherical, ellipsoidal, etc.) or it is adsorbed on the surface of mineral particles of different shape and rugosity. The geometrical effects that a saturated porous medium exerts on the permittivity of the liquid phase are known, but these have been poorly studied in soil. In this paper a simple method, based on weighted averages of the permittivity, is presented, that allows including geometrical effects on the computation of the dielectric constant of water. The model permits taking into account regular geometries such as spheres or cylinders. It is shown, for example, that the permittivity of water adsorbed in spherical pores is reduced 25% compared to the theoretical value obtained assuming a planar disposition (55 vs. 73). The model is generalized to ellipsoidal geometries, which would allow us the inclusion of complex geometrical effects in the estimation of the water content in the soil. | Métodos capacitivos y de reflectometría (TDR) hacen uso de las diferencias en permitividad del agua con respecto a la fase sólida del suelo (75 frente a 5) para estimar el contenido de humedad en la zona no saturada. El agua en el suelo se encuentra alojada en poros de geometría diversa (cilíndrica, esférica, elipsoidal, etc.) o adsorbida sobre la superficie de partículas minerales de formas y rugosidad variadas. Los efectos que la geometría de un medio poroso saturado infringe sobre la permitividad de la fase líquida son conocidos, aunque poco estudiados en el caso del suelo. En este trabajo se presenta un método sencillo, basado en medias ponderadas de la permitividad, que permite incluir efectos geométricos en el cálculo de la constante dieléctrica del agua. El modelo permite dar cuenta de geometrías regulares tales como esferas y cilindros. Se demuestra, por ejemplo, que la permitividad del agua adsorbida en poros esféricos se ve reducida en un 25% comparada con el valor teórico que se obtiene suponiendo una disposición plana (55 frente a 73). El modelo se generaliza a geometrías elipsoidales, que permitirían por tanto incluir efectos geométricos complejos en la estimación del contenido de humedad en el suelo.

Derivation of density-independent dielectric functions for moisture determination in grains is important for the implementation of on-line sensors in automated driers. The object of this study was to investigate the Meyer and Schilz function [(epsilon'1)/epsilon"] for indirect and non-destructive water content measurement of seeds of common bean by radiofrequency, where epsilon' and epsilon" are the relative permittivity and the dielectric loss factor, respectively. Samples consisted of common bean seeds variety Campeão-3 at moisture contents ranging from 11.5 to 20.6% w.b., and bulk densities from 756 to 854 kg m-3, performing dielectric measurements in a room at 20 &plusmn; 1ºC and 66 &plusmn; 2% relative humidity. The model could estimate common bean seed moisture content with a standard error of the estimate, and maximum error of 0.5 and 1.0 percentage point in moisture, w.b., respectively.<br>A obtenção de funções dielétricas que sejam independentes da massa específica aparente para estimar o teor de água dos grãos é importante para o desenvolvimento de sensores para utilização em secadores automáticos. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a adequabilidade da função de Meyer e Schilz, [(épsilon'1)/épsilon"], para determinação indireta, não destrutiva e em linha do teor de água de sementes de feijão em radiofreqüências, em que épsilon' e épsilon" representam a permissividade elétrica relativa e o fator de perda dielétrica, respectivamente. Foram utilizadas amostras da variedade Campeão-3 com teor de água entre 11,5 e 20,6% b.u. e massa específica aparente no intervalo entre 756 e 854 kg m-3. Todas as medições das propriedades dielétricas foram feitas em ambiente a 20 &plusmn; 1ºC e umidade relativa de 66 &plusmn; 2%. O modelo permitiu estimar o teor de água das sementes de feijão com erro padrão da estimativa e erro máximo de 0,5 e 1,0 ponto percentual, respectivamente.

O desenvolvimento de modelos matemáticos que correlacionem a permissividade elétrica relativa épsilon' e o fator de perda dielétrica épsilon" à quantidade de água presente em amostras de sementes é um passo fundamental no desenvolvimento de medidores em linha do teor de água que possam ser empregados no controle automático de processos como colheita, secagem e aeração. Esse trabalho consistiu na avaliação de três modelos dielétricos para determinação do teor de água de sementes de café, sem a influência do fluxo de massa. Foram utilizadas amostras das variedades Catuaí Amarelo, Catuaí Vermelho e Mundo Novo, com teores de água entre 11 e 23% b.u. e massa específica aparente no intervalo 326 kg m-3 <<FONT FACE=Symbol> r < </FONT>455 kg m-3. Dos modelos obtidos, apenas aquele que utiliza a medição simultânea de épsilon' e épsilon", a 0,5 e 5,0 MHz, permite estimar o teor de água de sementes de café com o grau de acurácia desejado. Os erros padrão de calibração e predição foram de 1,3 e 1,2 pontos percentuais, respectivamente. | The development of mathematical models capable of relating the relative permittivity epsilon' and the loss factor epsilon" of seeds to their moisture content is a fundamental step towards designing seed moisture meters for on-line operations in automatic control processes such as seed harvest, drying and aeration. The object of this research is the assessment of three dielectric models that would allow the density-independent determination of the moisture content of moving seeds of parchment coffee. Seed samples of varieties Catuaí Amarelo, Catuaí Vermelho and Mundo Novo with moisture contents in the range from 11 to 23% w.b., and bulk density ranging from 326 to 455 kg.m-3 have been used. In terms of instrumentation accuracy the best bulk-density dielectric model for coffee seeds moisture content estimation was the one which employed both epsilon' and epsilon" measured at 0.5 and 5.0 MHz as indicators of the amount of water present in the seed samples. The standard errors of calibration and prediction were 1.3 and 1.2 percentage points moisture, respectively.