Unidade III · Aplicação Fitossanitária

Por que adicionar carga elétrica a uma gota pode resolver um problema que a regulagem convencional não resolve?

Aula 11. Pulverização Eletrostática e Tecnologias para Otimização da Pulverização

Prof. Dr. Anísio da Silva Nunes

Tecnologia de Aplicação de Produtos Fitossanitários

UNEMAT · Agronomia · Tangará da Serra

?

Ponto de partida

Que tecnologias permitem aplicar menos produto sem perder eficácia biológica?

Ao final desta aula, você será capaz de

Objetivos de aprendizagem

01

Explicar a física

Descrever o princípio da eletrostática e seu efeito sobre a deposição no alvo.

02

Avaliar a viabilidade

Julgar taxa variável e aplicação seletiva para um sistema produtivo específico.

03

Comparar tecnologias

Confrontar convencional e otimização quanto a insumo e impacto ambiental.

Onde esta aula entra na cadeia

Da Aula 10 para o que a máquina ainda não resolve

A Aula 10 deixou pronto

A calibração conferidaA barra uniformeA inspeção do equipamento

O pulverizador convencional já está no seu melhor; alguns problemas continuam.

Esta aula entrega

Carga elétrica na gotaCortina de ar na barraSensor e taxa variável

Ainda o quarto elo: melhorar a deposição além do que a regulagem alcança.

O caminho desta aula

Seis blocos, um critério de decisão.

A A física da gota carregadaB O que a eletrostática entregaC A assistência de arD Eletrônica embarcadaE Aplicação localizada e droneF Reduzir volume e decidir

Cada tecnologia resolve um problema específico; adotar sem o problema é desperdício.

Bloco A · A física da gota carregada

Duas leis físicas, um efeito

“

Duas leis físicas simples governam toda a deposição de uma gota carregada sobre a planta.

Conceito

Deposição eletrostática

“

Fenômeno pelo qual gotas carregadas são atraídas por cargas de sinal contrário no alvo. Depende de duas condições simultâneas: a gota precisa estar carregada e precisa existir, ou ser induzida, carga de sinal contrário no alvo.

A linguagem da eletrostática

Três conceitos de base

DMV

O tamanho

Diâmetro Mediano Volumétrico

Divide o volume pulverizado em duas metades iguais de gotas.

Q/M

A carga

Relação carga/massa

Carga elétrica por massa de calda; quanto maior, maior a atração.

De

O efeito

Deposição eletrostática

Gota carregada atraída por carga de sinal contrário no alvo.

Conceitos de base

DMV e DMN no espectro de gotas

Estabelecimento dos parâmetros DMV e DMN dentro do espectro de gotas pulverizadas.

Fonte: Tecnologia de aplicação de pesticidas

Da ponta à folha

Como a gota carregada se fixa

1

Gotas de mesma carga se repelem e abrem melhor o jato

2

A nuvem carregada induz carga contrária na folha aterrada

3

A folha atrai as gotas de sinal oposto

4

A gota se fixa, inclusive na face abaxial

Força elétrica contra a gravidade

Gota menor, domínio elétrico maior

51×

força elétrica sobre a gravidade numa gota de 30 µm

14×

na gota de 100 µm

4×

na gota de 300 µm

O peso decide a trajetória

Gota pequena contra gota grande

Gota de 30 µm

LeveTrajetória curvilíneaDeposita sob a folha

A atração elétrica vence o peso e a gota contorna a folha.

Gota de 200 µm

Peso 300× maiorTrajetória retaCai por gravidade

Mesmo carregada, o peso impede o desvio para a face inferior.

Estimar a cobertura

Quantas gotas chegam por cm²

FórmulaDensidade = (Taxa ÷ volume da gota) ÷ área foliar

Com os dados da lavoura(3 × 10¹⁶ ÷ 523.600) ÷ 6 × 10⁸

Taxa de aplicação: 30 L/ha = 3 × 10¹⁶ µm³/haVolume da gota de 100 µm: 0,5236 × 100³ = 523.600 µm³Número de gotas: 5,73 × 10¹⁰ por haÁrea foliar da soja: 60.000 m²/ha = 6 × 10⁸ cm²

Resultado95gotas/cm²

Como a gota recebe carga

Sistemas de carregamento

Sistema	Voltagem típica	Calda energizada	Uso comercial
Corona	cerca de 70 kV	Não, íons no ar	Restrito
Indução	2 kV a 10 kV	Não	Predominante
Contato	Alta tensão	Sim, por condução	Pouco comum

Corona exige gota muito fina (50 a 110 µm); contato exige isolamento rigoroso.

O que controla o carregamento

Fatores de carregamento e deposição

Fator	Efeito	Manejo
Umidade relativa	Alta UR derruba a eletrificação	Aplicar no período mais seco
Condutividade da calda	Abaixo de 10⁻⁴ mS/m a indução não funciona	Medir e ajustar com adjuvante
Tensão superficial	Define tamanho e carga máxima da gota	Água 72 mN/m; calda 30 a 73 mN/m
Condição da planta	Deposição cai sob estresse hídrico	Preferir plantas túrgidas

Entre todos, a umidade relativa é o fator mais limitante.

O fator mais limitante

Umidade relativa estreita a janela

−50%

perda de eletrificação ao subir a UR de 10% para 96%

10⁻⁴

mS/m, limite mínimo de condutividade da calda

Manhã

orvalho e UR alta inviabilizam a técnica

Instrumento de campo

Medindo a umidade relativa

Termohigro-anemômetro Kestrel 3000, usado para medir as condições ambientais da aplicação.

Fonte: Tecnologia de Aplicação de Defensivos

Bloco B · O que a eletrostática entrega

O que a eletrostática resolve, e o que não resolve

“

A eletrostática resolve problemas de deposição que a engenharia mecânica sozinha não resolve — mas nem todo problema de aplicação tem solução eletrostática.

O que a eletrostática entrega

Vantagens da carga na gota

Ax

Alvos difíceis

Face abaxial e dossel

Gotas carregadas alcançam onde a gota neutra não chega.

Pe

Menos perda

Redução de escape

Mais produto no alvo abre espaço para reduzir a taxa.

Gf

Gota fina

Fina viável

A carga leva ao alvo a gota fina que derivaria sozinha.

Dois efeitos que se confundem

Deposição não é o mesmo que deriva

Ganho na deposição

ConsistenteAlvo próximoDocumentado

A atração age forte quando a gota já está perto do alvo.

Ganho na deriva

CondicionalNem sempre confirmadoVento comanda

No trajeto, quem carrega a gota é o vento, não a carga.

Deposição e penetração

Tamanho de gota no dossel

Comportamento de diferentes tamanhos de gota no dossel; faixa ideal de penetração entre 100 e 300 micra.

Fonte: AGRO nômico

Onde a técnica falha

Limitações da eletrostática

UR

Clima

Dependência de UR

Umidade alta inviabiliza a técnica em boa parte do dia.

Ap

Distribuição

Concentração apical

A carga fixa no topo e deixa a baixeira subprotegida.

At

Produto

Nem todo ativo

Funciona melhor com cobertura localizada que homogênea.

Qm

Ajuste

Complexidade da Q/M

Voltagem, vazão, distância e calda mudam ao longo do dia.

Como corrigir a concentração apical

Eletrostática sozinha ou com ar

Eletrostática isolada

Fixa no ápiceBaixeira fracaPerfil desigual

Boa na parte externa, insuficiente para a ferrugem de baixeira.

Com assistência de ar

Ar empurraCarga fixaEstratos cobertos

O ar leva a gota ao dossel e a carga a prende no alvo.

Bloco C · A assistência de ar

O que a pressão sozinha não vence

“

A assistência de ar nasceu para resolver o que a pressão hidráulica sozinha não resolve: penetração, deriva e uso de gotas finas.

Três termos que se confundem

Ar dentro, ar fora e carga

Conceito	O que é	Efeito principal
Indução de ar	Ponta que põe ar dentro da gota	Gera gotas grossas, menos deriva
Assistência de ar	Ventilador com cortina externa sobre a barra	Penetração, gota fina e mais vento
Assistência eletrostática	Carga elétrica aplicada às gotas	Mais deposição em alvo difícil

Indução de ar está na ponta; assistência de ar está no conjunto barra e ventilador.

Como funciona a cortina de ar

Assistência de ar na barra

1

Ventilador axial gera grande volume de ar

2

O ar percorre um duto inflado acima das pontas

3

Sai por aberturas inferiores como cortina de ar

4

A cortina empurra as gotas para dentro do dossel

O ganho operacional mais imediato

Janela de vento ampliada

3 m/s

limite prático da pulverização hidráulica convencional

7 a 8 m/s

possível com assistência de ar

10 m/s

indicado por fabricantes com dupla turbina

Direção do jato e penetração

Angulação da barra

0°

Vertical

Ponta a 0°

Bons depósitos no dossel com o ar ligado.

30°

A favor

Ponta a 30°

Aumenta depósitos em alvos verticais e na face inferior.

Off

Solo nu

Ar desligado

Sem barreira foliar, o ar causa escorrimento e perda.

Dado de campo documentado

Redução de dose com assistência de ar

Cultura / alvo	Resultado com ar	Fonte
Beterraba	50% da dose igualou 100% convencional	May; Hilton, 1992
Cevada, planta invasora	1/3 da dose a 100 L/ha igualou 200 L/ha convencional	Andersen et al., 2000
Ervilha, Botrytis sp.	50% da dose superou 100% convencional	Knott, 1995

O ganho depende de alvo, cultura e regulagem.

Recorte Cerrado / MT

Quando ligar e quando desligar o ar

Desligar o ar

Solo nuSoja jovemDessecação

Sem dossel, o ar aumenta a perda por escorrimento.

Ligar o ar

Dossel fechadoFungicidaFerrugem

Com barreira foliar, o ar melhora penetração e baixeira.

Bloco D · Eletrônica embarcada

De vazão fixa a ajuste em tempo real

“

Controladores eletrônicos transformaram o pulverizador de uma máquina de vazão fixa em um sistema que ajusta a aplicação em tempo real.

O pulverizador que se ajusta

Sensores do controlador eletrônico

Fl

Vazão

Fluxômetro

Conta o fluxo por turbina ou por sensor eletromagnético.

Pr

Pressão

Transdutor de pressão

Divergência com o fluxômetro dispara alarme de falha.

Ve

Velocidade

Sensor de velocidade

Magnético no rodado ou por GNSS; contabiliza a área.

Direcionamento por satélite

Da barra de luz ao piloto automático

Barra de luz

ManualAcessívelOperador corrige

Versão mais simples do direcionamento por satélite.

Piloto e RTK

AutônomoCorreção RTKFaixas paralelas

Acurácia maior para pingente e culturas de porte, como o algodão.

O que refina o controle

Resposta, redundância e padrão

Tr

Resposta

Tempo de resposta

Válvula rápida em terreno plano, mais lenta em terreno acidentado.

Rd

Segurança

Redundância

Fluxômetro e pressão juntos detectam entupimento e vazamento.

Is

Comunicação

Padrão ISOBUS

Um terminal na cabine controla vários implementos.

O dilema da taxa variável

Como variar sem mudar a gota

Variar por pressão

Muda o DMVAltera a derivaLimite de 20%

Aumentar a pressão muda o tamanho de gota e a deposição.

PWM e injeção direta

DMV estávelBico a bicoDose desvinculada

O PWM modula a abertura; a injeção varia só o ativo.

Relação DMV x pressão

Pressão e tamanho de gota

DMV de gotas em relação à pressão de trabalho, segundo critérios da ASABE S572.1.

Fonte: Tecnologia de aplicação de pesticidas

Bloco E · Aplicação localizada e drone

Aplicar só onde há alvo

“

Sensores ópticos permitem aplicar produto somente onde o alvo existe, com economia expressiva de insumo.

Aplicar só onde há alvo

Economia da aplicação localizada

67 a 82%

redução no herbicida específico, relatos no Cerrado

NDVI

índice que separa planta viva de resíduo e solo

Noturno

sensores ativos com luz própria operam à noite

Como o sensor enxerga o alvo

Do verde simples ao multiespectral

Vd

Simples

Só o verde

Lê qualquer verde, inclusive tinta; barato e limitado.

Ml

Avançado

Multiespectral

Calcula NDVI e NDRE e distingue planta viva de morta.

Cl

Cuidado

Calibração

Sensores sensíveis exigem calibração frequente.

Sensoriamento multiespectral

NDVI e NDRE após aplicação

Parcelas com e sem fungicida por drone, fotografadas com câmera multiespectral e índices NDVI/NDRE.

Fonte: Documentos

Catação química

VAPT e APS

VAPT

Veículo dedicadoAté 28 km/hSensor em tempo real

Percorre a cana sem dano e trata até 7 linhas por passada.

APS

Pré-selecionadaImagem de satéliteReboleiras mapeadas

Aplicação pré-selecionada por imagem de satélite ou VANT.

O drone como plataforma · desenvolvido na Aula 12

Parâmetros operacionais do drone

Parâmetro	Faixa usual
Velocidade de voo	4 a 7 m/s
Altura sobre a copa	3 a 6 m
Faixa de aplicação	6 a 10 m
Tamanho de gota	60 a 400 µm
Taxa de aplicação	5 a 15 L/ha

A faixa de deposição varia com modelo, altura e classe de gota.

A maior limitação do drone

Energia limita a autonomia

1 ha

alcance aproximado por voo

30 kg

calda nos maiores multirrotores

48 kg

peso de decolagem que exige piloto ANAC

O que o drone evita

Vantagens da plataforma aérea

Sc

Solo

Sem compactação

Não roda sobre a lavoura nem adensa o solo.

Am

Cultura

Sem amassamento

Elimina a perda por rodas do terrestre.

Rt

Registro

Rastreabilidade

Data, coordenadas e mapa de cada aplicação.

Op

Saúde

Remove o aplicador

Tira o operador da área tratada.

A perda que o drone evita

Amassamento por rodas

2 a 7%

perda por amassamento em soja

4,8%

perda em arroz irrigado

0%

amassamento na aplicação aérea

Deposição e eficácia comparadas

O que a pesquisa mostra

Ca

Café

Embrapa

Drone reduziu cerca de 5 vezes a perda fora do alvo ante o avião.

So

Soja

Ferrugem

Drone igualou o terrestre no controle em epidemia leve.

Ds

Dessecação

Cobertura

5 a 25 L/ha deram dessecação satisfatória com glifosato.

Comparação de tecnologias

Depósito por altura da planta

Depósito de calda em folhas de três alturas da soja, comparando diferentes tecnologias de aplicação.

Fonte: Documentos

Panorama do setor

Uso do drone por cultura

Porcentagem de uso de drones agrícolas por cultura, entre 40 empresas prestadoras de serviço.

Fonte: Documentos

Bloco F · Reduzir volume e decidir

Reduzir por moda custa controle

“

Reduzir volume é recomendado com frequência sem fundamento técnico, e o resultado costuma ser falha de controle.

Retomada da Aula 06 · duas classificações divergentes

Classes de taxa de aplicação

Classe	ASABE 2007, L/ha	Matthews 2000, L/ha
Ultra baixo volume	0,5 a 5	menor que 5
Muito baixo volume	não se aplica	5 a 50
Baixo volume	5 a 50	50 a 200
Médio volume	50 a 500	200 a 600
Alto volume	maior que 500	maior que 600

Mesmo nome, faixas diferentes; sempre citar o autor e o número em L/ha.

O erro mais repetido · a bula fixa o limite inferior

A bula prevalece sobre a generalização

“

Reduzir a taxa abaixo da faixa da bula alegando ganho operacional é negligência técnica.

Reduzir a taxa não dobra a área

O mito do ganho operacional

FórmulaÁrea por tanque (ha) = volume do tanque (L) ÷ taxa (L/ha)

Com os dados da lavoura2.500 ÷ 100 = 25 ha contra 2.500 ÷ 50 = 50 ha

Volume do tanque: 2.500 LA 100 L/ha: 25 ha por tanqueA 50 L/ha: 50 ha por tanquePreparo e manobra não caem na mesma proporção

Resultado+28%na capacidade de campo, não +100%

Não existe tecnologia universal

Comparação entre as tecnologias

Tecnologia	Dependência de UR	Redução de insumo	Custo
Convencional	Moderada	Não	Baixo
Eletrostática	Crítica	Condicional	Alto
Assistência de ar	Baixa	Documentada	Moderado
Taxa variável, VRA	Moderada	Com mapa de prescrição	Moderado a alto
Drone	Moderada	Calda concentrada	R$ 60 a 200 mil

A convencional segue como referência: simples, confiável e barata.

Escolher pelo problema dominante

Árvore de decisão da tecnologia

1

Vento acima de 3 m/s: assistência de ar

2

Dossel denso com UR controlável: eletrostática com ar

3

Variabilidade no talhão: taxa variável ou sensores

4

Área pequena ou solo frágil: drone como complemento

5

Sem esses gargalos: convencional bem calibrado

O critério que unifica a decisão

Custo por hectare contra o ganho

“

Nenhuma tecnologia se paga fora do problema que ela resolve; dimensione lavoura por lavoura.

Para voltar ao texto

Fontes desta aula

Referência	O que sustenta
Lei de Coulomb · força imagem	Fundamento físico da atração da gota carregada
Relação carga/massa (Q/M)	Parâmetro que mede a eficiência do carregamento
Ensaios com assistência de ar	Redução de dose documentada em beterraba, cevada e ervilha
Padrão ISOBUS · RTK	Integração e direcionamento do pulverizador eletrônico
Embrapa · ensaios com drone	Deposição e eficácia comparadas ao terrestre
ASABE 2007 · Matthews 2000	Classes de taxa de aplicação divergentes

Texto de apoio completo da Aula 11 no site da disciplina.

O caminho que percorremos

A síntese da aula em cinco passos.

1

A carga elétrica só domina em gotas pequenas e leves

2

A umidade relativa é o fator que mais estreita a janela

3

Ganho na deposição não é o mesmo que ganho na deriva

4

Assistência de ar amplia a janela de vento da operação

5

Nenhuma tecnologia se paga fora do problema que resolve

?

Retome a pergunta

Que tecnologias permitem aplicar menos produto sem perder eficácia biológica?

Responda agora com o que você viu na aula.

A resposta

Menos produto, com a mesma eficácia

“

Permitem reduzir sem perder controle: a eletrostática, quando o problema é depositar na face abaxial e no interior do dossel; a assistência de ar, quando é penetração e janela de vento; a taxa variável e o sensor de alvo, quando a infestação é desuniforme. Nenhuma delas autoriza aplicar abaixo do limite inferior da bula.

Encerramento

Menos produto com a mesma eficácia exige a tecnologia certa para o gargalo certo, não a mais moderna.