automatização de um pulverizador hidropneumático visando o controle do espectro de gotas em

128 Pages·2012·5.37 MB·Portuguese

CLEYTON BATISTA DE ALVARENGA

AUTOMATIZAÇÃO DE UM PULVERIZADOR HIDROPNEUMÁTICO VISANDO O
CONTROLE DO ESPECTRO DE GOTAS EM FUNÇÃO DO DÉFICIT DE PRESSÃO
DE VAPOR D’ÁGUA NO AR

Tese apresentada à Universidade Federal de
Viçosa, como parte das exigências do Programa
de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, para
obtenção do título de Doctor Scientiae.

VIÇOSA
MINAS GERAIS – BRASIL
2012

CLEYTON BATISTA DE ALVARENGA

AUTOMATIZAÇÃO DE UM PULVERIZADOR HIDROPNEUMÁTICO VISANDO O
CONTROLE DO ESPECTRO DE GOTAS EM FUNÇÃO DO DÉFICIT DE PRESSÃO
DE VAPOR D’ÁGUA DO AR

Tese apresentada à Universidade Federal de
Viçosa, como parte das exigências do Programa
de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola, para
obtenção do título de Doctor Scientiae.

APROVADA: 23 de abril de 2012.
AGRADECIMENTOS

Em primeiro lugar, agradeço a Deus, pelas oportunidades, pela família, pelos amigos, por
poder me vestir, me alimentar e descansar sob um teto todos os dias.
À minha família, meus pais e meus irmãos, que durante toda a minha vida estiveram
comigo e sempre me incentivaram e torceram pelo meu sucesso.
Aos meus pais, Paulo Silva Alvarenga e Marlúcia Batista Costa de Alvarenga, pessoas que,
em função das provações da vida, precisaram trabalhar desde sua infância. Mesmo assim,
tiveram o dissernimento necessário para darem aos seus filhos a oportunidade para que pudessem
estudar e, por meio do trabalho, terem uma vida digna.
Às vezes encontramos em nossa trajetória pessoas que nos ensinam mesmo quando parece
não ser este o objetivo. Mais uma vez, agradeço a Deus, pela oportunidade de ter conhecido duas
pessoas fundamentais, que influenciaram na formação de minha personalidade e caráter que
foram meu irmão Paulimar Batista de Alvarenga e, in memoriam, Maria de Fátima Ramos.
Aos amigos, que, graças a Deus, tenho a felicidade de ter muitos. Infelizmente, não tenho
espaço para citar todos os nomes que gostaria, mas registro aqui a todos os meus
agradecimentos. Na condução deste trabalho, entretanto, não poderia deixar de lembrar de meu
amigo Robson Shigueaki Sasaki, destacando-o por sua enorme colaboração.
Aos professores, que de alguma forma contribuíram para meu aprendizado, inclusive
aqueles do Ensino Básico.
Especialmente, ao meu professor e orientador de mestrado Dr. João Paulo A. R. da Cunha
por todo o aprendizado obtido durante o período de convivência que tivemos no decorrer do
curso.
Um agradecimento especial também ao meu orientador de doutorado, Dr. Mauri Martins
Teixeira, com o qual tive um excelente convívio. Meu muito obrigado, pelos ensinamentos
transmitidos e pela amizade que sempre teve para comigo.
Aos coorientadores, Dr. Sérgio Zolnier, Dr. Paulo Roberto Cecon, Dr. Dalmo Lopes de
Siqueira e Dr. Denílson Eduardo Rodrigues.
Um agradecimento muito especial a Paula Cristina Natalino Rinaldi, por sua companhia,
carinho, companheirismo, amizade e amor, meu muito obrigado.
Às instituições de fomento Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
(FAPEMIG), Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e ao
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pelo apoio financeiro
para a realização desta pesquisa.
ii
BIOGRAFIA

Cleyton Batista de Alvarenga, filho de Paulo Silva Alvarenga e Marlúcia Batista Costa de
Alvarenga, nasceu em 3 de outubro de 1981 na cidade de Ji-Paraná, Rondônia.
Iniciou sua vida estudantil em 1989, quando iniciou o Ensino Fundamental, primeira à
quarta série, nas escolas Raquel de Queiroz e Júlio Verne, localizadas, respectivamente, em Ouro
Preto do Oeste e Ji-Paraná, situadas na linha 166 km 16, gleba 1A. Em 1993, iniciou a segunda
fase do Ensino Fundamental, da quinta à oitava série, na Escola Família Agrícola Itapirema,
situada na linha 9, em Ji-Paraná. Ingressou no Ensino Médio em 1997 e cursou,
simultaneamente, o curso Técnico em Agropecuária, na Escola Família Agrícola Pe. Ezequiel
Ramim, em Cacoal.
No ano de 2001, se mudou para Uberlândia, Minas Gerais, onde em 2002, iniciou sua
graduação em Engenharia Agronômica na Universidade Federal de Uberlândia (UFU),
concluindo-a em 2006. Em seguida, em 2007, iniciou o seu mestrado em Agronomia, também na
UFU, sendo concluído ao final de 2008.
No início de 2009, ingressou no doutorado em Engenharia Agrícola, na Universidade
Federal de Viçosa, Minas Gerais, especificamente na área de concentração em Máquinas e
Mecanização Agrícola e Tecnologia de Aplicação de Agrotóxicos.

iii
SUMÁRIO

RESUMO ..................................................................................................................................................................... vi
ABSTRACT ................................................................................................................................................................ vii
Objetivo geral ................................................................................................................................................................ 1
Objetivos específicos .................................................................................................................................................... 1
Qualidade da ponta de pulverização JA-2 de acordo com a análise espectral das gotas utilizando o analisador de
partículas a laser ........................................................................................................................................................... 2
Resumo ......................................................................................................................................................................... 2
Quality of spray tip JA-2 through droplet spectral analysis using a laser particle analyzer .......................................... 3
Abstract ......................................................................................................................................................................... 3
Introdução ..................................................................................................................................................................... 4
Material e Métodos ....................................................................................................................................................... 7
Resultados e Discussão ............................................................................................................................................... 10
Conclusões .................................................................................................................................................................. 21
Referências Bibliográficas .......................................................................................................................................... 21
Efeito do déficit de pressão de vapor d’água no ar na pulverização hidropneumática em alvos artificiais................. 25
Resumo ....................................................................................................................................................................... 25
Effect of deficit of water vapor pressure in the air for hydropneumatic spray artificial targets .................................. 26
Abstract ....................................................................................................................................................................... 26
Introdução ................................................................................................................................................................... 27
Material e Métodos ..................................................................................................................................................... 30
Resultados e Discussão ............................................................................................................................................... 32
Conclusões .................................................................................................................................................................. 47
Referências Bibliográficas .......................................................................................................................................... 47
Automatização do controle do espectro de gotas em função do déficit de pressão de vapor d’agua no ar no
pulverizador hidropneumatico .................................................................................................................................... 50
Resumo ....................................................................................................................................................................... 50
Automated system for controlling the droplet spectrum in function of deficit of the water vapor pressure in the air 51
Abstract ....................................................................................................................................................................... 51
Introdução ................................................................................................................................................................... 52
Material e métodos ...................................................................................................................................................... 57
Resultados e discussão ................................................................................................................................................ 66
Conclusões .................................................................................................................................................................. 75
Referências bibliográficas ........................................................................................................................................... 75
Fluxo de ar e uniformidade de distribuição volumétrica vertical proporcionada por pulverizador hidropneumático . 79
Resumo ....................................................................................................................................................................... 79
Air flow and vertical uniform volumetric distribution provided by hydro-pneumatic spray ...................................... 80
Abstract ....................................................................................................................................................................... 80
Introdução ................................................................................................................................................................... 81
Material e métodos ...................................................................................................................................................... 86
Resultados e discussão ................................................................................................................................................ 90
Conclusões .................................................................................................................................................................. 94
iv
Referências bibliográficas ........................................................................................................................................... 94
Efeito do déficit de pressão de vapor d’água no ar na eficiência da distribuição de líquido com um pulverizador
hidropneumático automatizado em plantas arbóreas ................................................................................................... 99
Resumo ....................................................................................................................................................................... 99
Effect of deficit of water vapor pressure in the air in the efficiency of liquid distribution with a hydro-pneumatic
automated sprayer ..................................................................................................................................................... 100
Abstract ..................................................................................................................................................................... 100
Introdução ................................................................................................................................................................. 101
Material e métodos .................................................................................................................................................... 105
Resultados e discussões ............................................................................................................................................ 109
Conclusões ................................................................................................................................................................ 114
Referências bibliográficas ......................................................................................................................................... 115

v
RESUMO

ALVARENGA, Cleyton Batista de, D.Sc., Universidade Federal de Viçosa, abril de 2012.
Automatização de um pulverizador hidropneumático visando o controle do espectro de
gotas em função do déficit de pressão de vapor d’água do ar. Orientador: Mauri Martins
Teixeira. Coorientadores: Sérgio Zolnier, Paulo Roberto Cecon, Dalmo Lopes de Siqueira e
Denílson Eduardo Rodrigues.

A pulverização de agrotóxicos tornou-se uma das operações mais repetidas nas propriedades
rurais, isto ocorreu, principalmente, em função da adoção do sistema de semeadura direta. A
facilidade para a aquisição de agrotóxicos é notória em todo o Brasil. Entretanto, a tecnologia
para sua aplicação tem encontrado dificuldades para alcançar os produtores, inclusive, nas
regiões de maior potencial agrícola. Objetivou-se, portanto, com este trabalho, desenvolver um
sistema de controle do espectro de gotas, a fim de alterar os parâmetros da pulverização de
agrotóxicos em função do déficit de pressão de vapor d’água no ar. Na automatização do
pulverizador utilizou-se um servomotor e um microcontrolador alimentados pela bateria do
trator. Após a seleção da ponta, da ponta de jato cônico vazio JA-2, fez-se um estudo do espectro
de gotas em toda a faixa de pressão recomendada para seu uso, em pulverizadores
hidropneumáticos. Neste estudo utilizou-se um analisador de partículas laser. As pulverizações
foram realizadas em três déficits de pressão de vapor d’água no ar e em treze pressões de
trabalho. O coeficiente de variação das pontas na bancada padrão apresentou valores entre 13 e
22% para as pressões de 633 e 1.477 kPa, respectivamente. O diâmetro da mediana volumétrica
reduziu de 151 para 109 µm com o aumento da pressão. A menor percentagem de gotas com
tamanho menor que 100 µm, maior que 300 µm e entre 100 e 200 µm foi obtida na pressão de
trabalho de 774 kPa. O aumento do déficit de pressão de vapor d’água no ar afetou os parâmetros
da pulverização, e reduziu o tamanho de gotas. A automatização permitiu a manutenção do
volume de calda, alterando o espectro de gotas em função do déficit de pressão de vapor d’água
no ar. O fluxo turbulento de ar e a configuração de projeto do ventilador foram um dos
responsáveis pela distribuição irregular do liquido. A altura do dossel, a posição no plano
horizontal da planta e a profundidade na copa afetam a pulverização de agrotóxicos na cultura da
laranja. O aumento do déficit de pressão de vapor d’água no ar, elevou o risco de evaporação e
diminuiu o tamanho das gotas, reduzindo a deposição da calda.

vi
ABSTRACT

ALVARENGA, Cleyton Batista de, D.Sc., Universidade Federal de Viçosa, April, 2012.
Automation of a hydro-pneumatic sprayer for controlling droplet spectrum in function of
deficit of water vapor pressure in the air. Advisor: Mauri Martins Teixeira. Co-advisers:
Sérgio Zolnier, Paulo Roberto Cecon, Dalmo Lopes de Siqueira and Denílson Eduardo
Rodrigues.

Pesticide spraying is one of the most repeated operations in farms, this has occurred mainly due
to adoption of no tillage. Facility for purchasing pesticides is notorious throughout Brazil.
However, technology for its application has been difficult to reach the producers, even in regions
with high agricultural potential. This work aimed to develop a system for controlling the droplet
spectrum in order to change parameters for spraying pesticides according to the deficit of water
vapor pressure in the air. For automating the spray we used a servomotor and a microcontroller
fed by tractor battery. After selection of the tip, hollow cone JA-2, we made a droplet spectrum
study throughout the pressure range recommended for use in hydro-pneumatic sprayers. For this
study, a laser particle analyzer was used. Sprayings were carried out in three deficits of water
vapor pressure in the air, for thirteen working pressures. The coefficient of tip variation on the
pattern bench presented values between 13 and 22% for pressures of 633 and 1.477 kPa,
respectively. The diameter of volume median reduced from 151 to 109 µm with the increase of
pressure. The lowest percentage of droplets with size lower than 100 micron, greater than 300
µm and between 100 and 200 microns was obtained from the working pressure of 774 kPa.
Increasing the deficit of water vapor pressure in the air effected spray parameters and reduced
droplet size. Automation allowed the maintenance of spray volume by changing the droplet
spectrum according to deficit of water vapor pressure in the air. The turbulent air flow and
configuration design of fan were responsible for the liquid irregular distribution. The height of
canopy, in horizontal position of the plant and canopy depth affects spraying of pesticides in
orange crop. Increasing the deficit of water vapor pressure in the air, also increased risk of
evaporation and reduced droplet size also reducing the deposition of the syrup.

vii
Objetivo geral

O objetivo principal do presente trabalho foi desenvolver um sistema automatizado de
controle do espectro de gotas, em função do déficit de pressão de vapor d’água no ar, para a
pulverização de agrotóxicos.

Objetivos específicos

1. Avaliar a qualidade da ponta de pulverização JA-2 de acordo com a análise espectral das gotas
utilizando o analisador de partículas a laser.
2. Estudar o efeito do déficit de pressão de vapor d’água no ar na pulverização hidropneumática,
em alvos artificiais.
3. Desenvolver um sistema automatizado para controle do espectro de gotas em função do déficit
de pressão de vapor d’agua no ar.
4. Estudar o fluxo de ar e a uniformidade de distribuição volumétrica vertical proporcionada por
pulverizador hidropneumático.
5. Analisar o efeito do déficit de pressão de vapor d’água no ar na eficiência da distribuição de
líquido com um pulverizador hidropneumático automatizado em plantas arbóreas.
6. Estudar a eficiência da pulverização hidropneumática na aplicação de agrotóxicos na cultura
da laranja.

1