Capacidade de indução de carga de um pulverizador eletrostático e influência da condutividade elétrica da calda

Os objetivos deste trabalho foram avaliar a capacidade de eletrização das gotas de um sistema comercial de pulverização eletrostática montado em um pulverizador hidráulico e o efeito da condutividade elétrica da calda na eletrização de tais gotas.

Autores: HELI HEROS T. de ASSUNÇÃO¹, SÉRGIO M. SILVA², GUILHERME S. ALVES³, SAULO F. B. CAMPOS⁴ ARTHUR CARLOS de OLIVEIRA⁵ JOÃO PAULO A. R. da CUNHA⁶

Introdução

Na busca de se reduzir os custos de produção da agricultura e aumentar a eficiência de suas operações, tecnologias alternativas são constantemente trazidas ao campo. Neste contexto, se insere a pulverização eletrostática. A eletrização das gotas pulverizadas pode promover a redução da taxa de aplicação de produtos fitossanitários e o aumento da deposição destes produtos nos alvos (CHAIM, 2006). Sendo assim, em um dos sistemas eletrostáticos mais empregados no campo, há uma indução de cargas nas gotas por meio de um campo elétrico gerado por um eletrodo submetido a altas tensões, o qual é colocado a uma distância e posição conhecida da zona de formação das gotas. Este induz uma carga elétrica de polaridade oposta à do eletrodo nas gotas (LAW, 2014).

A condutividade elétrica da calda também pode exercer influência na amplitude da eletrização das gotas, já que certos produtos fitossanitários e adjuvantes agrícolas podem proporcionar ganhos na condutividade elétrica e influenciar na atração das gotas e maior deposição da calda (SASAKI et al., 2015; PATEL et al., 2017). A utilização da técnica de pulverização eletrostática já demonstrou em pesquisas que pode reduzir a taxa de aplicação e aumentar a deposição de calda. Como exemplo, estudos anteriores, em diversas culturas, relataram ganhos em deposição de calda na ordem de 0,5 a 2,5 vezes e redução de 6 vezes da taxa de aplicação tradicionalmente utilizada (LARYEA; NO, 2005; XIONGKUI et al., 2011). Apesar de ser um sistema que tem mostrado resultados positivos, sua utilização no campo ainda é escassa e o investimento inicial ainda relativamente alto. Desta forma, necessita-se de mais estudos para validarem diferentes aplicações em condições variadas de campo. Portanto, o presente trabalho foi conduzido com o objetivo de avaliar a performance de um sistema comercial de pulverização eletrostática quanto à sua capacidade de eletrização das gotas e se a condutividade elétrica da calda interfere nesta eletrização.

Material e Métodos

Para determinação da capacidade de eletrização das gotas, foi realizado um experimento na área da Fazenda Experimental Capim Branco, da Universidade Federal de Uberlândia (UFU), Uberlândia – MG. O experimento foi realizado em delineamento inteiramente casualizado com cinco tratamentos e quatro repetições, a fim de verificar a influência das caldas no funcionamento de um sistema de eletrização de gotas, através da análise da relação carga/massa (Q/M). As caldas pulverizadas foram compostas por um inseticida (fenpropatrina 300 g L^-1) em duas concentrações e pela presença ou ausência de um adjuvante sintético (Nitrogênio – 34,5 g L^-1, fósforo (P₂O₅) – 207 g L^-1, acidulante – 30,8 g L^-1 e tensoativo siliconado – 57,5 g L^-1), visando elevação da condutividade elétrica. Sendo sua denominação e composição: (0,89 IN) água + Inseticida (0,89 mL L^-1); (0,89 IN AS) água + Inseticida (0,89 mL L^-1) + adjuvante (0,05% v v^-1); (1,63 IN) água + Inseticida (1,63 mL L^-1); (1,63 IN AS) água + Inseticida (1,63 mL L^-1) + adjuvante (0,05% v v^-1). Além desses, um último tratamento controle foi composto apenas pela água utilizada nos anteriores.

As condições ambientais foram monitoradas durante a realização do experimento através de um termo-higro-anemômetro digital (Kestrel, 4000, Boothwyn, Pensilvânia, U.S.A.), apresentando temperaturas mínima de 31,8 ºC e máxima de 32,8 ºC, umidade relativa do ar entre 45,5 e 47,7% e ventos com velocidades entre 0,0 e 3,1 km h^-1. Utilizou-se um pulverizador hidráulico de barra (FMCopling, JB80 400 BR12, Araraquara, São Paulo, Brasil) com 12 m de barra, 24 bicos espaçados 0,5 m e tanque de 400 L. O pulverizador foi montado em um trator de 85 cv (62,5 kW) (Ursus, 2-85, Nova Petrópolis, Rio de Janeiro, Brasil). Foi instalado um equipamento de eletrização de gotas (SPE, Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brasil) na barra, com pontas de jato cônico vazio denominadas SPE 1 (Vazão de 0,265 L min^-1 a 300 kPa). O equipamento operou em uma tensão de 6,95 kV. A pressão de trabalho utilizada foi de 300 kPa em todos os tratamentos. Segundo o fabricante as pontas produzem gotas finas nesta pressão. A condutividade elétrica foi determinada diretamente nas caldas, utilizando-se um condutivímetro portátil (AKSO, AK59, São Leopoldo, Rio Grande do Sul, Brasil). Anteriormente à realização das leituras, o equipamento foi calibrado por meio de soluções-padrão fornecidas pelo fabricante do aparelho. Para a determinação da quantidade de carga do sistema foi utilizado o método da gaiola de Faraday usado por Chaim (1998) e Tavares et al. (2017). No momento da realização do experimento, a saída do bico do pulverizador foi mantida a 0,05 m de distância da abertura da gaiola. Essa foi construída em estrutura cilíndrica de aço galvanizado, envolto com tela metálica com abertura de 3,033 mm e fio de 1,2 mm de diâmetro.

As dimensões de 0,8 m de diâmetro e 0,6 m de comprimento foram adotadas para que todo o jato de pulverização fosse captado pela gaiola. O isolamento da gaiola foi promovido por uma haste de madeira de 1,6 m de comprimento, com 0,5 m da haste abaixo do nível do solo. Padronizou-se a espera de 5 segundos após o pulverizador entrar em funcionamento e, em seguida, pulverizou-se durante um minuto no interior da gaiola. Após isso, mensurou-se a quantidade de líquido pulverizada com o auxílio de uma proveta graduada com precisão de 5 mL. Além do volume de líquido pulverizado foi necessário a determinação da densidade das caldas. Esta foi determinada por meio da relação entre a massa da calda e o volume amostrado. Assim, determinou-se a massa de líquido pulverizada no interior da gaiola por unidade de tempo (kg s^-1). A aferição da corrente elétrica presente nas gotas pulverizadas foi realizada por meio de um multímetro (Minipa, ET-2517, Joinville, Santa Catarina, Brasil) conectado à gaiola e a um aterramento. O modelo de multímetro utilizado apresentou escala de medição para corrente elétrica de 0 a 600 μA e precisão de ± 0,2%. O aterramento do multímetro foi realizado pela utilização de uma barra de cobre enterrada a 2 m abaixo do nível do solo, semelhantemente à metodologia empregada por Tavares et al. (2017).

As leituras no multímetro foram feitas no modo de corrente elétrica contínua. Assim, foi determinada a corrente elétrica que o jato de gotas pulverizadas induzia na gaiola, a fim de verificar a relação carga/massa (Q/M), através da relação entre a corrente elétrica e a quantidade da massa de líquido pulverizada (kg s-¹), conforme realizado por Sasaki et al. (2015) e demonstrado na seguinte equação: Q⁄M=i/m. Na qual: Q/M: Relação carga/massa (mC kg-¹); i: Corrente elétrica contida no jato de pulverização (mC s-¹) e m: Fluxo de líquido (kg s-¹). Todos os dados foram primeiramente submetidos aos testes de normalidade de distribuição dos resíduos de Shapiro Wilk e homogeneidade de variâncias dos tratamentos de Levene. Após atendidas as pressuposições, foi procedido o teste de F por meio da análise de variância e, quando significativo, a comparação múltipla das médias pelo teste de Tukey. Todos testes foram realizados a 5% de probabilidade, com o programa estatísticos R (R CORE TEAM, 2018).

Resultados e Discussão

Por ser também um fertilizante foliar e, portanto, conter sais, os tratamentos que continham o adjuvante (Tratamentos 0,89 IN AS e 1,63 IN AS) apresentaram condutividade superior aos compostos pelo inseticida e somente água (Tabela 1). A condutividade elétrica (CE) é afetada pela formulação dos produtos utilizados, sendo principalmente pela a quantidade de íons, sua concentração e valência (CUNHA et al., 2017).

Tabela 1. Condutividade elétrica e relação carga/massa das caldas.

Valores de CE são relevantes, principalmente, quando se utiliza a técnica eletrostática de aplicação de produtos fitossanitários. Segundo Patel et al. (2017), maiores valores de CE são benéficos a esta técnica pois alteram a amplitude da eletrização com impacto direto na atração das gotas e maior deposição da calda nos alvos e, consequente, maior eficácia biológica. Sasaki et al. (2015) observaram que, em geral, a adição de alguns adjuvantes à calda de aplicação tem a capacidade de alterar os valores de condutividade elétrica, aumentando a mesma e, consequentemente, a relação carga/massa, que pode interferir em aplicações eletrostáticas. Ao comparar os demais tratamentos com a água, nota-se que a elevação da CE promoveu aumento da relação carga/massa.

Valores em torno de 12 mC kg^-1 são considerados ideais segundo Law (1983) e os mínimos devem estar em torno de 1 a 2 mC kg^-1 (LAW, 1995), demostrando que os valores obtidos no experimento estão neste intervalo. Sasaki et al. (2015), testando diferentes adjuvantes e sua eficiência na eletrização de gotas de um pulverizador eletrostático submetido a uma vazão constante de 0,150 L min^-1 e a uma distância de 0,1 m da gaiola de Faraday, atingiram valores de relação carga/massa de 4,88 mC kg^-1 em caldas de 227,50 μS cm^-1 e 5,45 mC kg^-1 em caldas de 607,50 μS cm^-1. Os valores encontrados são inferiores aos encontrados neste trabalho. Isto talvez se deva à diferença da distância que o bico foi posicionado em relação ao alvo (0,1 m e 0,05 m) e à diferença no modelo de equipamento testado. O efeito desta distância já foi estudado em outros trabalhos (TAVARES et al. 2017). Pode-se observar, ainda, que houve correlação positiva entre o aumento da CE e da relação carga/massa, sendo diretamente proporcionais suas alterações e variando em um modelo linear (Figura 1). O uso do adjuvante aumentou a relação carga/massa em relação à calda somente com inseticida, e este também o fez em relação à água.

Figura 1. Correlação entre condutividade elétrica e relação carga/massa das gotas pulverizadas.

Conclusões

O sistema comercial de pulverização eletrostático avaliado mostrou-se capaz de eletrizar as gotas pulverizadas dentro de parâmetros considerados adequados. A condutividade elétrica da calda alterou a magnitude da carga induzida nas gotas.

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Referências

CHAIM, A. Aperfeiçoamento de bico de pulverização eletrostática para geração de gotas com alto nível de carga. Pesquisa Agropecuária Brasileira, v. 33, n. 4, p. 463-470, 1998.

CHAIM, A. Pulverização eletrostática: principais processos utilizados para eletrificação de gotas. Jaguariúna: Embrapa , 2006. 17p. (Embrapa Meio Ambiente. Documentos, n.57).

CUNHA, J.P.A.R. et al. Tensão superficial, potencial hidrogeniônico e condutividade elétrica de caldas de produtos fitossanitários e adjuvantes. Ciência Agronômica, v.48, n.2, p.261-270, 2017.

LARYEA, G.N.; NO, S.Y. Effect of fan speed and electrostatic charge on deposition of orchard canopy sprays. Atomization and Sprays, v.15, p.133-144, 2005.

LAW, S.E. Electrostatic Pesticide Spraying: Concepts and Practice. Transactions on Industry Applications, v. 19, n. 2, 1983.

LAW, S.E. Electrostatic atomization and spraying. In CHANG, J.S.; KELLY, A.J.; CROWLEY, J.M. (Eds.). Handbook of electrostatic processes. New York: Marcel Dekker, p.413-440, 1995.

LAW, S.E. Electrostatically charged sprays. In: Matthews, G. A. Pesticide application methods. Chichester: John Wiley & Sons, 4th ed., 2014. 545 p.

PATEL, M.K. et al. An advance air-induced air-assisted electrostatic nozzle with enhanced performance. Computers and Electronics in Agriculture, v. 135, p. 280–288, 2017.

R CORE TEAM. R: A Language and Environment for Statistical Computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria, 2018.

SASAKI, R.S. et al. Adjuvantes nas propriedades físicas da calda, espectro e eficiência de eletrificação das gotas utilizando a pulverização eletrostática. Ciência Rural, v.45, n.2, p.274-279, 2015.

TAVARES, R.M. et al. Estudo de um sistema de eletrificação de gotas em pulverizador costal pneumático pelo método de gaiola de Faraday. Revista Ceres, v. 64, n. 5, p. 476-485, 2017.

XIONGKUI, H. et al. Precision orchard sprayer based on automatically infrared target detecting and electrostatic spraying techniques. International Journal of Agricultural and biological engineering, v.4, p.35-40, 2011.

Informações dos autores

¹Engenheiro Agrícola, Professor Substituto, Instituto de Ciências Agrárias e Tecnológicas, UFMT, Rondonópolis/MT – Brasil, Fone (34) 998948688, heli.herosteodoro@gmail.com;

²Engenheiro Agrônomo, Professor Adjunto, Instituto de Ciências Agrárias, UFVJM, Unaí/MG;

³Engenheiro Agrônomo, Research Associate West Central Research and Extension Center – University of Nebraska-Lincoln, North Platte, NE;

⁴Engenheiro Agrônomo, Uberlândia/MG;

⁵Engenheiro Agrônomo, Doutorando, Instituto de Ciências Agrárias, UFU, Uberlândia/MG;

⁶Engenheiro Agrícola, Professor Associado, Instituto de Ciências Agrárias, UFU, Uberlândia/MG.