Baixe Derivanas nas Pulverizações Agrícolas e seu Controle e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Agronômica, somente na Docsity! Boletim Técnico BT-04/99 (*) CONSIDERAÇÕES SOBRE A DERIVA NAS PULVERIZAÇÕES AGRÍCOLAS E SEU CONTROLE Eng. Agr. José Carlos Christofoletti (**) (*) Este Boletim Técnico é uma reprodução da palestra proferida no 38o. Congresso Brasileiro de Olericultura, realizado no período de 26 a 31 de Julho de 1998, na cidade de Petrolina, Estado de Pernambuco. (**) Responsável pelos serviços técnicos da TeeJet South America RESUMO: São apresentadas considerações sobre a deriva nas aplicações de produtos químicos agrícolas e suas conseqüências, bem como os novos conceitos sobre a previsão da ocorrência desse fenômeno, baseada no conhecimento das características dos bicos de pulverização (tipo, vazão e pressão de trabalho) e das condições climáticas reinantes. TeeJet South America Av. das Carinás, 602 – Moema 04086-011 - SÃO PAULO - SP Fone: (011) 5561-3706 Fax: (011) 531-1640 E-mail: teejetsa@mandic.com.br http: //www.teejet.com.br São Paulo, Janeiro de 1999 2 2 CONSIDERAÇÕES SOBRE A DERIVA NAS PULVERIZAÇÕES AGRÍCOLAS E SEU CONTROLE INTRODUÇÃO A cada dia que passa, cresce a preocupação com respeito ao meio ambiente, principalmente quando se trabalha com produtos poluentes. De maneira geral, os defensivos agrícolas são produtos químicos que na sua grande maioria podem causar danos ao meio ambiente, razão pela qual o processo de aplicação necessita ser cada vez mais acurado. A dispersão aleatória desses produtos representada pela deriva das pulverizações através de aplicações inadequadas, passa a ser um dos aspectos negativos do uso desses compostos. Uma parte do produto pulverizado e que não atinge o alvo pode produzir efeitos deletérios não só ao aplicador, como também para outras culturas sensíveis, animais, pessoas e mananciais de água, muitas vezes à distâncias significativas da área de aplicação. Por outro lado, a agricultura moderna que busca o aumento da produção e da produtividade das plantações não pode prescindir desses produtos, daí a necessidade cada vez maior de se ter equipamentos adequados e conhecimentos suficientes para a escolha dos componentes e sua melhor utilização. O conhecimento das condições de trabalho e, principalmente, do desempenho dos bicos de pulverização existentes, são os elementos básicos para uma aplicação adequada e segura dos modernos produtos químicos agrícolas. CONHECER A PULVERIZAÇÃO. Para que se possa fazer um manejo seguro da pulverização, principalmente visando o controle da deriva, é preciso se conhecer alguns detalhes técnicos do processo. A pulverização pode ser considerada como um processo mecânico de geração de gotas, isto é, partindo-se de um volume grande de líquido, produzir um grande número de pequenas partículas desse líquido, chamadas de “gotas”. O processo se inicia forçando o líquido a passar por um pequeno orifício, chamado de “bico”. A energia potencial do líquido, representada pela pressão (para os bicos hidráulicos) ao longo da geometria do bico, faz o líquido emergir em pequenos ligamentos que se quebram, posteriormente, em pequenas “peças” que são chamadas de “gotas”. Cada tipo de pulverização produz uma faixa de tamanho de gotas. Essa faixa refere-se à “distribuição de tamanhos de gotas” ou ainda, como “espectro de tamanho de gotas”. Na aplicação de produtos químicos na agricultura usam-se vários tipos de bicos que produzem jatos nas formas de plano (leque), de cone vazio e cone cheio, todos eles com pulverizações significativamente diferentes entre si, dependendo do tipo do bico. Outros fatores também influenciam de alguma forma na distribuição do tamanho de gota e que devem ser levados em consideração: propriedades do líquido (viscosidade, densidade e tensão superficial), vazão do bico, pressão de pulverização e ângulo do jato. FATORES QUE AFETAM O TAMANHO DAS GOTAS A pulverização produzida por um equipamento de aplicação depende de vários fatores que serão considerados a seguir: Tipo de bico: De maneira geral, os bicos de jato cônico cheio produzem as maiores gotas, seguido pelos bicos de jato plano e pelos de jato cônico vazio. Mesmo dentro de uma mesma forma de jato, como por exemplo os de jato plano, diferentes tipos de bico podem produzir pulverizações com diferentes tamanhos de gota. Por exemplo, os bicos de jato plano 11003, das séries XR TeeJet, DG TeeJet e Turbo TeeJet, na mesma pressão de trabalho, embora com a mesma vazão, produzem gotas de tamanhos diferentes (TT > DG > XR). Vazão: A vazão do bico tem uma relação direta com o tamanho de gota. Bicos que apresentam vazões maiores, na mesma pressão de trabalho, produzem gotas maiores. Por exemplo, os bicos de jato plano XR11004, na pressão de 2 bar, com vazão de 1,29 l/min, produzem gotas maiores que os bicos XR11002, na mesma pressão, porém com vazão de 0,65 l/min. Pressão: A pressão de pulverização tem um efeito inverso no tamanho de gota. Um aumento na pressão reduzirá o tamanho, enquanto que uma redução na pressão aumentará o tamanho de gota. Por exemplo, a ponta XR11003, à pressão de 1,5 bar, produz gotas maiores que à pressão de 4 bar. 5 5 realmente aplicada (colocada no alvo) é considerada como “perda”, podendo ser bastante significativa, comprometendo, por vezes, o desempenho do produto químico. Essa diferença pode também considerada como a eficiência no processo de aplicação, da seguinte maneira: Eficiência = (Quantidade Aplicada ÷ Quantidade Pulverizada ) x 100 com gotas grandes que geralmente ultrapassam a capacidade máxima de retenção de líquidos pelas superfícies foliares. Esse fato pode ocasionar danos ao solo, principalmente no uso de produtos de ação residual prolongada e não seletivos para algumas culturas (no caso de herbicidas), como também para a insetos benéficos e outra formas de vida (no caso de inseticidas e fungicidas). O deslocamento de gotas para fora da área da cultura, causado pela ação do vento e da evaporação da água usada na preparação da calda, principalmente nas gota de tamanhos menores, é um dos fatores que promovem perdas significativas no processo de aplicação. Esse tipo de perda externa, também chamada de “deriva“ é um dos principais responsáveis pelos prejuízos causados a outras culturas sensíveis e pela contaminação ambiental. A AÇÃO DAS CONDIÇÕES CLIMÁTICAS NAS GOTAS DE PULVERIZAÇÃO. O vento, a temperatura e umidade relativa do ar são fenômenos climáticos que atuam diretamente na pulverização, agindo mais intensamente nas gotas de tamanho menores. A evaporação é um fenômeno ligado à relação da superfície/volume da gota, que tanto maior quanto menor é o diâmetro da mesma. À medida que a umidade do ar é mais baixa, mais rapidamente a água evapora, sendo que o chamado “tempo de vida”, isto é, o tempo para a evaporação total do líquido contido nessa gota pode ser calculado pela fórmula: t = D 2 ÷ (80 ∆T) onde t = tempo, em segundos, para a evaporação completa; D = diâmetro da gota, em micrometros e ∆T = diferença de temperatura (em graus Celsius) entre os bulbos seco e úmido de um psicrômetro. 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 95 PORCENTAGEM DO VOLUME ACUMULADO DIÂMETRO DE GOTAS, EM MICROMETROS 800 700 600 500 400 300 200 100 0 C B A DMV FIGURA 4 – Curvas de diferentes espectros de gota com o mesmo diâmetro mediano volumétrico Como o resultado do controle praga (agente causador do dano à cultura) depende da quantidade de produto no alvo, a eficiência da aplicação é responsável, em grande parte, pela eficácia do tratamento fitossanitário. Quando da aplicação de um produto químico em área total de uma cultura (visando a sua parte foliar), muitas gotas podem passar pela folhagem e atingir o solo, principalmente nas entrelinhas. Outras gotas que atingem as folhas podem se coalescer de tal maneira que não são mais retidas e escorrem para o solo. Essas perdas internas, isto é, dentro da área cultivada, estão muito ligadas às aplicações de altos volumes e 6 6 À medida que a gota vai perdendo seu volume por evaporação, consequentemente seu peso (massa) também diminui, ficando mais lenta a sua queda em função da gravidade. O tempo de vida e a distância de queda de gotas de três diâmetros distintos podem ser vistos na tabela 2, em duas condições climáticas diferentes, dando a idéia do comportamento das mesmas. Condições Ambientais Temperatura = 20 oC (T seco – T úmido) = 2,2 oC Umidade Relativa = 80 % Temperatura = 30,0 oC (T seco – T úmido)= 7,7 oC Umidade Relativa = 50 % Diâmetro inicial (µm) Tempo até extinção (s) Distância de queda (m) Tempo de extinção (s) Distância de queda (m) 50 14,0 0,50 4,0 0,15 100 57,0 8,50 16,0 2,4 200 227,0 136,4 65,0 39,0 O ar aquecido pelo solo decorrente da radiação solar pode provocar correntes de convecção, promovendo turbulências que ajudam a dispersão vertical da pulverização. A temperatura do ar atmosférico é um bom indicativo para a previsão da ocorrência desse fenômeno. O vento é um dos principais fenômenos climáticos que interferem na aplicação, agindo diretamente sobre as gotas, de maneira a alterar o deslocamento das mesmas em direção ao alvo. A velocidade vertical A PREVISÃO DA DERIVA Como já se sabe da existência de gotas muito pequenas em um espectro de pulverização e sendo elas as responsáveis pela ocorrência da deriva, fica mais fácil a previsão desse fenômeno, dando oportunidade para que possa tomar medidas preventivas para evitar, se não o total, pelo menos parte significativa das possíveis conseqüências danosas que poderão acontecer. A previsão da deriva está no conhecimento do comportamento das gotas pequenas que fazem parte do espectro da pulverização e das condições climáticas que poderão ocorrer durante o período da aplicação. Vários estudos estão sendo realizados visando estabelecer parâmetros cada vez mais exatos para a definição do “Potencial de Risco de Deriva” de pulverizações realizadas por equipamentos em determinadas situações de regulagem. Um dos parâmetros utilizados leva em consideração o comportamento das gotas em relação ao arrasto pelo vento e a rapidez de evaporação, conforme foi visto anteriormente. Vários autores consideram que gotas de 100 µm ou menores são facilmente carregadas pelo vento e se evaporam muito rapidamente, sofrendo mais intensamente a ação dos fenômenos climáticos. Pesquisadores que trabalham com aplicações aérea consideram um limite mais rígido de 150 µm, devido à maior distância existente entre a máquina e o alvo e a própria turbulência gerada pela aeronave em vôo. Entretanto, é importante reconhecer que a deriva não começa ou pára nesses limites de 100 µm ou 150 µm. O potencial de deriva aumenta gradativamente à medida que as gotas sejam menores que esses diâmetros e, continuadamente, decresce à medida que elas são maiores. descendente que a gota adquire com a energia produzida pela máquina e a produzida pela força da gravidade em função do seu peso (massa), é função do seu diâmetro, de maneira que a interferência do vento é proporcional a esse tamanho. Aliando-se a essa situação o fato da perda de líquido pelo processo da evaporação, a trajetória de uma gota pode ser simulada, como é o caso mostrado na figura 4. FIGURA 4 – Comportamento de deriva e evaporação de gotas de diferentes tamanhos. TABELA 2 – Tempo de vida e distância de queda de gotas de diferentes tamanhos em duas distintas condições ambientais. 7 7 Em função dessas considerações, resta saber qual a parte da pulverização é constituída por gotas menores que esses limites pré-estabelecidos. Para isso, lança-se mão das informações técnicas fornecidas pelos fabricantes de bicos de pulverização ou de trabalhos técnicos realizados para o levantamento de dados e informações a respeito do comportamento de máquinas pulverizadoras. É de grande valia para a previsão da deriva, o uso das curvas de espectro de gota de uma pulverização, como é o caso mostrado na figura 3. Verifica-se que a linha horizontal do diâmetro de 100 µm intercepta a curva na projeção vertical de 5 % do volume acumulado. Isto quer dizer que, para essa pulverização, o potencial de deriva é de 5 % do total, ou seja, se esse bico está sendo usado para uma aplicação de 150 l/ha, a possibilidade de perda de calda por evaporação e deriva é de 7,5 litros por hectare aplicado. Consequentemente, a perda do produto químico utilizado no preparo da calda será na mesma proporção. Um aspecto muito importante a salientar quando se trata da previsão da deriva e a dispersão dos produtos químicos no ar, não é somente a perda do volume de líquido pulverizado que deve ser levado em consideração, mas principalmente, o número muito grande de partículas que são produzidas com essa parte do volume e que poderão causar danos ambientais consideráveis, caso a pulverização seja realizada em condições adversas. Para se ter uma idéia desses números, utilizando-se uma ponta de pulverização XR11003, à pressão de 3 bar, o potencial de deriva é da ordem de 5 %, isto é, apenas 5 % do volume (50 ml por litro) de líquido pulverizado é constituído por gotas com diâmetros menores que 100 µm. Entretanto, considerando a tendência da curva do espectro da pulverização, calcula-se que cerca de 223 x 106 (223 milhões) de gotas poderão ser produzidas para cada litro de líquido pulverizado nessa situação. A utilização de bicos de pulverização projetados para a redução da deriva, como o caso do Turbo TeeJet TT11003, nas mesmas condições de pressão e vazão (1,2 % do volume em gotas menores que 100 µm), produzirá apenas 23,5 milhões de gotas menores que esse diâmetro. Outro dado numérico que tem sido levado em consideração para a previsão da deriva é o diâmetro de gota de volume acumulado de 10 % do total (DV0,1 ), que dá idéia do tamanho das gotas dessa quantidade do volume pulverizado. Quanto menor for esse valor, maior será o potencial de deriva dessa pulverização. Esse dado técnico tem sido utilizado também para a previsão de deriva e também como recomendação de uso de bicos de pulverização. Segundo esse critério, a orientação sobre o diâmetro mínimo recomendado para 10 % do volume acumulado (DV0,1 ) em relação à velocidade de vento correspondente, é mostrada na tabela 3. VENTO ATÉ DV0,1 2 m/s (7,2 km/h) ≥ 130 µm 3 m/s (10,8 km/h) ≥ 140 µm 4 m/s (14,4 km/h) ≥ 160 µm 5 m/s (18,0 km/h) ≥ 200 µm Em alguns países europeus, baseado em estudos realizados na Alemanha definiram a indicação para utilizar bicos de pulverização, estabelecendo um padrão mínimo de gota produzido em termos de DV0,1. Os bicos devem produzir um tamanho de gota para DV0,1 igual ou maior que 115 µm (igual à pulverização da ponta de pulverização XR1102 a 2,5 bar). Esse valor serve como uma norma para a pressão recomendada e a possibilidade de se utilizar vários tipos e tamanhos de bicos em relação à velocidade do vento. Gotas menores que esse valor podem ser usadas quando o pulverizador tiver dispositivos anti-deriva, como escudos, defletores, aerofólios ou assistência de ar. A figura 5 mostra pontas de pulverização TeeJet das séries XR (Extended Range – Uso Ampliado), DG (Drift Guard – Deriva Reduzida) e TT (Turbo TeeJet), em pressões diferentes e os respectivos valores de DV0,1 , bem como os limites de vento toleráveis para esses desempenhos. De acordo com essa figura, para um vento de 18 km/h, seriam indicadas as pontas: 11003 da série TT a 1,5 bar; 11004: somente a TT abaixo de 3,0 bar e a DG a 2 bar. A Spraying Systems Co. fornece aos seus usuários várias tabelas com os dados de tamanho de gota de seus diferentes tipos e tamanhos de pontas de pulverização, dados esses que podem auxiliar na escolha adequada, conforme mostra a tabela 4. TABELA 3 – Valores Mínimos Recomendados de DV0,1 para diferentes velocidades de vento. 10 10 TABELAS DE VAZÕES DE BICOS COM A CLASSIFICAÇÃO DO B.C.P.C. A Spraying Systems Co. desde 1995 informa em seu Catálogo de Produtos TeeJet para Agricultura (CAT-44M-P) e no novo CAT-46M-BR-P (1998), através de diferentes cores, as categorias de Qualidade de Pulverização nas quais se enquadram as pontas de pulverização que produz. Como exemplo, a tabela 6 (Anexo I) mostra as pontas de pulverização de jato plano das séries TJ-60 (TwinJet), XR TeeJet, DG TeeJet e Turbo TeeJet (TT), suas vazões e respectivas categorias de qualidade. ESCOLHA DA PONTA DE PULVERIZAÇÃO ADEQUADA Um exemplo prático do uso das tabelas de vazão e as respectivas categorias de qualidade da pulverização é o seguinte: para uma aplicação de 200 l/ha, a uma velocidade de 7 km/h e bicos espaçados de 50 cm, a vazão necessária, por bico, é de 1,17 l/min. Essa vazão é conseguida pela ponta de pulverização 11003 à pressão de 3 bar. Verificando as informações da tabela 6 , as opções que podem ser utilizadas e as respectivas qualidades das pulverizações são apresentadas na tabela 7. Ponta Pressão(bar) Código BCPC TT11003VP 3,0 G TT11004VP 2,5 G TT11005VP 1,1 MG XR11003VS 3,0 F XR11004VS 2,5 M XR11005VS 1,1 G DG11003VS 3,0 M DG11004VS 2,5 G TJ60-11003 3,0 F TJ11004VS 2,5 F A escolha e o uso adequados das pontas de pulverização, principalmente no que diz respeito à pressão de trabalho, são os primeiros grandes passos para a melhoria das condições de precisão e segurança na aplicação dos defensivos agrícolas. De maneira geral, os pulverizadores nacionais são considerados de muito boa qualidade, restando aos usuários a adequação dos mesmos às distintas condições das culturas regionais e, principalmente, às diferentes condições ambientais, não somente em função das mais variadas regiões do país, como também nas variações que ocorrem durante um dia de trabalho. OUTROS SISTEMAS DE PULVERIZAÇÃO PARA A REDUÇÃO DA DERIVA Além do uso das pontas de pulverização nos equipamentos tradicionais de energia hidráulica, outros sistemas auxiliares foram desenvolvidos para melhorar o desempenho dessas máquinas. A seguir, serão feitos alguns comentários sobre tais equipamentos. PULVERIZAÇÕES COM ASSISTÊNCIA DE AR O uso de correntes de ar induzidas artificialmente são usadas em diversas operações envolvendo a aplicação de defensivos agrícolas. Um dos principais aspectos a ser levado em consideração nesse tipo de aplicação é a correta adequação do volume e da velocidade do ar. Essa técnica não é apropriada para pulverizações com gotas grossas e alto volume de líquido. A técnica chamada de “cortina de ar” é particularmente interessante para pulverizações finas (e portanto, para baixos volumes), sendo um redutor bastante significativo do potencial de deriva (figura 7). O efeito de redução é menor para outras categorias de pulverização. Muito embora altas velocidades de ar sejam desejáveis para a máxima redução de deriva (para aumentar a velocidade de deslocamento das gotas Com todas essas opções, cobrindo praticamente todas as categorias da codificação do BCPC, a escolha deverá ser feita em função das características de cobertura que o alvo necessita e das condições climáticas reinantes. Portanto, conhecendo-se adequadamente as pontas de pulverização é possível o manejo da deriva de maneira bastante eficiente. TABELA 7 - Opções de pontas de pulverização para a vazão de 1,71 l/min 11 11 FIGURA 7 – Dois sistemas diferentes de utilização de “cortina de ar”: à esquerda, para uso de gotas produzidas por bicos de cone vazio; à direita, para uso de bico de gotas produzidas por bicos de jato plano. finas), a combinação de diferentes tamanhos de gota e velocidades e volumes de ar podem ser de grande importância para a adequação do equipamento às distintas culturas e produtos químicos. Com ênfase especial para as aplicações foliares de defensivos agrícolas, o sistema de cortina de ar melhora a deposição de produto em baixas velocidades de vento, o aumento sendo maior em alvos verticais e com pulverizações de menor tamanho de gota. Com ventos fortes, a assistência de ar também melhora a deposição em alvos verticais, mas há redução nos alvos horizontais. Entretanto, esse tipo de pulverização com gotas de menor tamanho melhora a eficiência de deposição em relação aos bicos de pressão. A cortina de ar deve estar muito próxima do solo < 50 cm) para ser efetiva na redução da deriva. A redução na deriva obtida pelo sistema “cortina de ar” em comparação com os bicos comuns de pressão, para as diferentes categorias de qualidade de pulverização é mostrada na figura 8. A redução é bastante significativa para as pulverizações muito finas, diminuindo para as outras categorias, tendo pouca influência nas pulverizações média e grossa. FIGURA 8 – Redução na deriva produzida pelo sistema de “cortina de ar”, com bicos de pressão, para diferentes categorias de pulverização. Direção de Trabalho Direção de Trabalho Bico Bico 12 12 NOVOS BICOS COM ASSISTÊNCIA DE AR INDUZIDO De recente introdução no mercado nacional, os bicos de ar induzido têm a finalidade de produzir gotas grandes para a redução da deriva (figura 11). Esse tipo de bico é constituído internamente por um venturi através do qual passa um fluxo de líquido em alta velocidade, em função de um pré-orifício especial. O sistema chamado “bi-fluido” utiliza ar e líquido sob pressão para produzir a pulverização. Ambos os líquidos são introduzidos em uma câmara interna no corpo do bico através de orifícios de restrição e o fluxo de liquido/ar é então emitido através de uma ponta de impacto (FloodJet) para criar um jato plano. A vazão do líquido através do bico é função da pressão dos dois fluidos, sendo possível com esse processo produzir pulverizações com diferentes características físicas, mas com a mesma vazão de líquido. O bico bi-fluido, quando operando nas pressões apropriadas, possibilitam a aplicação de 70 a 100 l/ha, com significativa redução na deriva em relação às aplicações feitas com ponta de jato plano nos mesmos volumes. O bico bi- fluido, como o AirJet da Spraying Systems Co., (figura 9) apresenta essa característica única que é alterar radicalmente a qualidade da pulverização em uma determinada vazão. FIGURA 9 – Bico bi-fluido (AirJet) com vista explodida, mostrando as diversas peças internas Com esse sistema, é possível reduzir a intensidade da deriva em duas faixas de intensidade (de alta a baixa) através de meios operacionais (ajustando as pressões do ar e líquido), dando maior flexibilidade ao operador para ajustar a pulverização às condições climáticas reinantes. Por outro lado, também é possível aumentar ou diminuir a vazão do sistema sem alterar a qualidade da pulverização, isto é, aumentar ou diminuir o volume de calda aplicado, mantendo os mesmos parâmetros de deriva reduzida. A comparação entre os sistemas de pulverização é mostrada na figura 10: para os bicos de pressão hidráulica e a assistência de cortina de ar, vazões maiores (pulverizações com maiores tamanhos de gota) reduzem os índices de deriva. Entretanto, para o bico bi-fluido, consegue-se a redução da deriva produzindo gotas de maior tamanho com a mesma vazão no sistema. FIGURA 10 – Quantidade de deriva para diferentes bicos e sistemas de pulverização.