Automatização de pulverizador pneumático visando à eficiência da aplicação e redução de impactos ambientais - Manhani, Gustavo Guethi (2011)
O pouco conhecimento da tecnologia de aplicação de agrotóxicos pelos produtores agrava os problemas associados à aplicação de má qualidade, aumentando as perdas de produto e a contaminação do ambiente. Em campo, é difícil obter o controle de todos os fatores que interferem na aplicação, como, por exemplo, as condições meteorológicas. Fisicamente, o déficit de pressão de saturação do vapor de água no ar (DPVar) determina a capacidade evaporativa do ambiente, sendo uma variável meteorológica importante a ser considerada durante as aplicações. Para contornar as condições meteorológicas adversas, há a necessidade da adequação dos parâmetros durante a aplicação em campo. Uma alternativa é o uso da tecnologia embarcada provida de sensores e microcontroladores para automatização dos equipamentos. Na pulverização pneumática, é possível uma variação dos parâmetros da aplicação a partir do controle do volume de ar responsável pelo fracionamento das gotas. Portanto, objetivou-se com este trabalho automatizar um pulverizador pneumático para o ajuste dos parâmetros técnicos da aplicação frente à diversidade das condições meteorológicas. Para o controle da vazão de ar foi construído um diafragma de chapa de aço galvanizada e posicionado na entrada do ventilador. Foram previamente estudadas oito aberturas do diafragma, entre 30 e 100 % do diâmetro inicial. A curva característica do ventilador, para cada abertura do diafragma, foi obtida com auxílio de um tubo de Pitot para a medida das velocidades do ar. Utilizou-se um termopar na saída do bocal do canhão para a medição da temperatura da corrente de ar produzida pelo ventilador. Para aplicação em campo, foram estabelecidas três classes de capacidade evaporativa do ar, especificadas como baixa (DPVar ≤ 7,01 hPa), média (7,01 < DPVar ≤ 12,67 hPa) e alta (12,67 < DPVar ≤ 30,00 hPa). Assim, não ocorreu a aplicação quando o DPVar estava acima de 30,00 hPa. As aberturas de 30 e 40 % foram descartadas por não produzirem suficiente atomização. Avaliaram-se o diâmetro da mediana volumétrica, densidade de gotas, percentagem de cobertura, coeficiente de homogeneidade e amplitude relativa para as aberturas do diafragma, em cada intervalo de DPVar. Para a automatização, foi construído um sistema eletromecânico associado a um sistema eletrônico formado por microcontrolador, sensor de temperatura e umidade relativa do ar e sensores de posição que foram colocados na estrutura mecânica. Foi desenvolvido um algoritmo de controle do sistema para a adequação da abertura do diafragma à faixa de DPVar. Avaliou-se o tempo de resposta e a precisão de posicionamento do diafragma para uma determinada condição meteorológica. A maior e menor vazão de ar foi obtida nas aberturas de 100 e 50 % do diafragma, correspondendo às vazões de 51,28 m3 min-1 e 38,97 m3 min-1, respectivamente. Entre as aberturas de 100 e 70 % a vazão de ar reduziu 4,56 %. Para as demais aberturas 60, 50, 40 e 30 %, houve redução na vazão de ar de 14,08; 24,00; 35,37 e 47,09 %, respectivamente. Com o fechamento do diafragma, ocorreu aumento da temperatura do ar na saída do ventilador, chegando a 36 °C quando a temperatura ambiente era de 27 °C. Os maiores tamanhos de gotas foram obtidos nas menores vazões de ar, sendo que, o aquecimento elevado na saída do ventilador, associado ao baixo volume de aplicação, não permitiu a formação de gotas de maior diâmetro. As faixas úteis de aplicação foram reduzidas conforme o decréscimo da vazão de ar e houve o aumento do DPVar, pelo aumento no processo de evaporação. Observou-se comportamento semelhante de aplicação nas maiores vazões de ar para as condições de baixa e média capacidade evaporativa do ar, devido à estreita faixa entre eles. Todos os parâmetros da aplicação analisados tiveram valores reduzidos no maior intervalo de DPVar, pelo maior poder evaporativo do ambiente. Encontrou-se para o pulverizador automatizado vazões de ar estatisticamente diferentes à 5 % de probabilidade, com boa precisão, baseado nos valores do coeficiente de variação, que esteve abaixo de 3,5 %. As vazões de ar obtidas tiveram valores bem próximos daquelas tomadas manualmente. O maior tempo de resposta de posicionamento do diafragma foi de 66,3 segundos, o que, para uma velocidade de 2,6 km h-1, representa uma distância percorrida de 47,88 metros. O sistema apresentou uma boa precisão de tempo de resposta, com todos os componentes analisados possuindo coeficiente de variação abaixo de 5,0 %.