Uniformidade de distribuição de líquido por bicos de pulverização hidráulicos de jato plano e de jat (página 2)

Os ensaios foram realizados no Laboratório de Mecanização Agrícola do Departamento de Engenharia Agrícola da Universidade Federal de Viçosa. Foram avaliados quatro bicos de pulverização hidráulicos (Quadro 1), dois de jato plano e dois de jato cônico vazio, fabricados em alumina revestida por poliacetal: API 110-02, API 110-04, ATR Brown e ATR Red (todos fabricados pela Albuz, Ceramiques Techniques Desmarquest, Evreux, France). Os bicos de jato plano API (alumina plástico ISO) são de uso geral e, de acordo com o fabricante, proporcionam aplicações uniformes quando os jatos de pulverização se sobrepõem. Esses bicos são recomendados para trabalhar em pressões entre 200 e 400 kPa, com altura mínima da barra de 40 cm em relação ao alvo. Os bicos de jato cônico vazio ATR (alumina turbulência) são indicados, de acordo com o fabricante, para aplicações de fungicidas e inseticidas com pressão superior a 300 kPa em barras de pulverização.

Para avaliação da uniformidade de distribuição volumétrica dos bicos, empregaram-se as pressões de 200, 300 e 400 kPa para os bicos de jato plano e de 400, 500 e 600 kPa para os de jato cônico vazio. Os seguintes parâmetros foram avaliados: vazão, ângulo de pulverização, perfil de distribuição individual e coeficiente de variação da distribuição volumétrica superficial conjunta dos bicos.

Os ensaios de distribuição volumétrica, cujo objetivo foi determinar o perfil de distribuição de cada bico e o coeficiente de variação da distribuição conjunta dos bicos, foram realizados utilizando os bicos individualmente ou com cinco bicos espaçados 50 cm.

Estes foram montados em uma barra portabicos sobre uma bancada de ensaios padronizada, de acordo com a norma ISO 5682/1 (ISO, 1986). As dimensões da bancada de ensaios são 2,0 m de comprimento por 1,0 m de largura, com canaletas em forma de "V" com 0,05 m de profundidade e largura. Os bicos foram acionados por um pulverizador estacionário, com vazão máxima de 20 L min^-1 . Este pulverizador é composto por uma bomba de pistão, que é acionada por um motor elétrico de 220 V e 2,2 kW de potência.

Durante um tempo mínimo de 60 segundos, coletou-se o volume do líquido recolhido nas provetas alinhadas com as canaletas, ao longo da faixa de deposição dos bicos. Posteriormente, os volumes de cada proveta foram transformados em percentagem do volume total pulverizado, buscando-se eliminar

o fator tempo dos dados analisados. Trabalhou-se com altura da barra de 40, 50 e 60 cm, em relação à bancada. O perfil de distribuição de cada bico, testado, individualmente, foi determinado por meio de gráficos plotados com dados de posição e volume acumulado. A homogeneidade de distribuição transversal do líquido pulverizado pelo conjunto de cinco bicos montados na barra foi avaliada, com base no coeficiente de variação (desvio-padrão dividido pela média do volume coletado nas provetas) da distribuição volumétrica do líquido. Quanto maior o coeficiente de variação, maior a variação da distribuição e menor a uniformidade de aplicação (Debouche et al., 2000).

A determinação do ângulo de abertura do jato foi feita, por meio de imagens frontais dos bicos de pulverização, obtidas com câmera digital (Sony Mavica FD 75 com zoom óptico de 10 vezes), analisadas no programa computacional "Image Tool", versão 3.0. O ângulo de abertura foi medido, a partir das projeções delimitadas tangencialmente às bordas do jato. Para o estudo da simetria do jato, mediu-se o ângulo em duas partes em relação ao plano vertical: esquerdo e direito.

Todos os ensaios foram realizados em ambiente protegido. As condições ambientais foram: temperatura do ar inferior a 28°C, umidade relativa do ar superior a 60% e ausência de ventos.

Os manômetros utilizados, com capacidade nominal de 2.059,4 kPa (21 kgf cm^-2) e resolução de 98,1 kPa (1 kgf cm^-2) foram, previamente, calibrados por meio de uma estrutura de reação dotada de massas-padrão, para obter a relação entre a pressão indicada e a pressão real. Para a calibração, os manômetros foram acoplados a um sistema composto por bomba hidráulica (PH-80, Enerpac), adaptador para manômetro, mangueira hidráulica e cilindro hidráulico de pistão vazado (RCH-120, Enerpac). Esse sistema foi montado sobre uma estrutura de reação que tinha acoplada, a um engate rotulado, uma haste metálica para a colocação de massas em incrementos de aproximadamente 10 kg. Foram realizados três carregamentos até, aproximadamente, 205 kg com o intuito de verificar a repetitividade das leituras.

Para a análise estatística dos dados de vazão e ângulo de abertura total em função da pressão de serviço para cada bico, utilizou-se um delineamento inteiramente casualizado, com cinco repetições. Para cada bico, a análise do coeficiente de variação da uniformidade de distribuição foi feita, utilizando-se um delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 3 x 3 (três pressões e três alturas da barra), com cinco repetições. Utilizou-se o teste de Tukey, a 5% de probabilidade, para comparação das médias dos tratamentos. O estudo de simetria do jato foi realizado, comparando-se o ângulo de abertura do jato de pulverização esquerdo com o direito, utilizando-se seis repetições. Adotou-se o teste F, a 5% de probabilidade. As análises estatísticas foram realizadas, empregando-se o programa estatístico SAEG 8.0.

A vazão e o ângulo de abertura do jato de pulverização dos bicos – de jato plano, operando na faixa de pressão de 200 a 400 kPa, e de jato cônico vazio, na faixa de pressão de 400 a 600 kPa – estão apresentados no Quadro 2. Houve aumento da vazão e do ângulo de abertura total do jato, com o incremento da pressão. Este aumento do ângulo de abertura interfere na faixa de deposição do bico e, por conseguinte, na sobreposição e uniformidade de distribuição da pulverização. Quanto maior este aumento, mais difícil torna-se a obtenção de uniformidade de aplicação numa ampla faixa de pressão. Os bicos de uso ampliado devem manter o ângulo de abertura do jato o mais constante possível. Comparando-se os bicos de jato plano com os de jato cônico vazio, percebe-se uma variação menor do ângulo de abertura do jato cônico, em função da pressão.

Analisando o ângulo de abertura do jato, nos lados esquerdo e direito em relação ao plano vertical, é possível avaliar a simetria da pulverização. Esta característica é muito importante, pois, influencia a uniformidade de distribuição. Com exceção do bico API 110-04, houve simetria dos jatos de todos os bicos em todas as pressões. Não houve diferença significativa entre as médias dos ângulos direito e esquerdo. A assimetria pode ocasionar a baixa uniformidade de aplicação, acarretando sub ou superdoses ao longo da faixa tratada.

As Figuras 1, 2, 3 e 4 apresentam os perfis de distribuição volumétrica de cada bico trabalhando, isoladamente, em diferentes pressões e alturas da barra. Os bicos de pulverização proporcionaram um perfil característico, que dependeu da vazão nominal, do ângulo de abertura, da altura da barra porta-bicos e da qualidade de fabricação. Este perfil deve ser considerado, ao recomendar a utilização dos bicos de maneira a obter cobertura mais uniforme.

Em geral, os bicos de jato plano apresentaram perfis de distribuição triangular, simétrico e sem grandes depressões na zona central, o que permite, mediante uma correta sobreposição dos jatos de pulverização, boa uniformidade de distribuição conjunta. À medida que se aumentou a pressão do líquido e a altura da barra porta-bicos, ocorreu alongamento do perfil do jato, com menor concentração de líquido na parte central. O bico de maior vazão nominal (API 110-04) apresentou tendência a menor concentração de líquido na parte central.

O bico de jato cônico vazio ATR Red apresentou perfis irregulares, com depressão na zona central e dois picos nas extremidades, o que impede boa uniformidade de distribuição em tratamento em área total. Este resultado está de acordo com os dados apresentados por Márquez (1997) e Teixeira (1997). Além disso, a depressão na zona central reduz a uniformidade de distribuição, mesmo não ocorrendo sobreposição entre bicos adjacentes na barra porta-bicos, devido ao fato de ocasionar picos e depressões ao longo da faixa pulverizada. O aumento da pressão acentuou a depressão central e agravou o problema de distribuição. O incremento da altura de trabalho, por sua vez, aumentou a faixa de deposição, diminuiu a depressão central e gerou perfil um pouco mais uniforme.

O bico ATR Brown apresentou perfis diferentes dos perfis dos bicos de jato cônico vazio. De acordo com a literatura, esperavase um perfil semelhante ao do ATR Red. No entanto, seu perfil assemelhou-se mais àqueles dos bicos de jato plano: formato próximo a triangular. O incremento da pressão e da altura aumentou a faixa de deposição e a uniformidade do jato. Possivelmente, a baixa vazão nominal do bico não permitiu a geração do turbilhonamento necessário à completa formação do jato cônico. Portanto, não houve formação de picos nas extremidades, os quais ocasionam a má distribuição do jato.

No Quadro 3, observa-se o efeito da altura da barra porta-bicos e da pressão do líquido sobre o coeficiente de variação médio da distribuição volumétrica conjunta dos bicos de pulverização de jato plano e de jato cônico vazio.

Os bicos de jato plano apresentaram uniformidade de distribuição satisfatória em, praticamente, todas as condições avaliadas. As melhores condições de trabalho ocorreram, quando os bicos operaram em pressões e alturas da barra porta-bicos mais elevadas. O bico de jato cônico vazio ATR Brown apresentou faixa de uso mais limitada. Seu uso deve ser evitado em pressão de 400 kPa e em altura da barra de 40 cm. O bico ATR Red proporcionou baixa uniformidade de distribuição, em todas as condições avaliadas, com coeficiente de variação acima de 15%.

Estes resultados são devidos, principalmente, ao perfil de distribuição individual dos bicos. Enquanto os bicos API 110-02, API 110-04 e ATR Brown apresentaram perfil triangular e simétrico, o bico ATR Red apresentou perfil irregular, com maior concentração nas extremidades. Por esta razão, seu uso é pouco indicado em barras de pulverização com sobreposição de jatos.

Em geral, as melhores condições de trabalho ocorreram, quando os bicos operaram em maiores alturas do alvo e maiores pressões de trabalho, com exceção do bico ATR Red. Resultados semelhantes foram encontrados por Faqiri e Krishnan (2001). Smith et al. (2000) avaliaram diferentes bicos de pulverização, numa faixa de pressão de 200 a 276 kPa. Eles também encontraram maior uniformidade de distribuição em maiores alturas da barra, mas não verificaram relação entre uniformidade e pressão.

Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), pelo apoio concedido.

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