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Mario Ignacio Herrera Prat¹, Gilton José Rodrigues² y Mauri Martins Teixeira³

RESUMEN. En la agricultura de conservación la capa vegetativa que cubre el suelo se deseca mediante el uso de herbicidas, con el objeto de proporcionar un abastecimiento constante de materia orgánica fresca. La mayoría de los equipamientos y tecnologías en el mercado on de uso general, normalmente no son proyectados para actividades específicas y en la mayoría de las veces son impropios e inseguros. La consideración de los requerimientos de regulación de los pulverizadores es el eslabón perdido en la aplicación de herbicidas, no obstante la calidad de estos como tal, no tendrán el efecto deseado a menos que ellos se usen de una forma segura y eficiente. La mayor efectividad en los tratamientos lograra la disminución en la contaminación del medio y un considerable ahorro de herbicida. En el estudio se tiene como objetivo determinar las características operacionales de las boquillas de chorro plano y chorro cónico hueco. Las boquillas se evaluaran sometidas a diferentes presiones de líquidos y altura de la barra porta-boquillas. En el laboratorio se analizo el espectro de gotas mediante el tratamiento digital de las tarjetas de toma de muestras. Se determino en el estudio que las boquillas de chorro plano y chorro cónico hueco propiciaron cobertura semejante; las gotas formadas con las aplicaciones con boquillas de chorro cónico hueco son más propensas a la deriva que las producidas con boquillas de chorro plano, especialmente cuando se emplea bajo volumen de aplicación.

ABSTRACT. In the conservation agriculture the vegetative layer that covers the soil dries up by means of the use of herbicides, in order to providing a constant supply of fresh organic matter. Most of the equipment and technologies in the market are considered for general use, they are not usually projected for specific activities and in most of time they are inappropriate and unsafe. The regulation requirements considering for spraying machine becomes the link lost in the application of herbicides, nevertheless the quality of these won't have the desired effect unless they are used in a safe and efficient way. The highest treatments effectiveness achieved a decrease environment pollution and a significant herbicide saving. The study has as objective to determine the operational characteristics of flat and hollow cone spraying nozzles. The nozzles were evaluated subjected to different liquids pressures and carry-nozzles beam height. Also was analyzed the spectrum of drops by means of the taking samples cards digital treatment of the cards of taking of samples. The results show that the flat and hollow cone spraying nozzles propitiated similar covering, the drops formed with the applications with hollow cone nozzles were prone to the drift that those using flat spraying nozzles, especially when low application volume was used.

¹ Dr., Prof. Titular e Inv. Auxilar, Universidad Agraria de La Habana-CEMA, La Habana, Cuba, E-mail: herrera@isch.edu.cu

² Dr., Profesor Adjunto, Universidad Federal Fluminense, Rio de Janeiro, Brasil.

³ Dr., Profesor Adjunto, Departamento de Ingeniería Agrícola, Universidad Federal de Viçosa, MG, Brasil.

La utilización de pulverizadores para cultivos bajos en el control de malas hierbas, trae por consecuencia perdida por deriva del herbicida característico en este tipo de equipo con los daños colaterales, a cultivos, medio ambiente y la salud humana. La tecnología de la agricultura de conservación deseca la capa vegetativa que cubre el suelo mediante el uso de herbicidas. El mal uso de los herbicidas es un impedimento para la aplicación de la agricultura conservacionista, ya que atenta contra la sostenibilidad de la tecnología. La mayoría de los equipamientos y tecnologías en el mercado actualmente son de uso general, normalmente no son proyectados para actividades específicas para la aplicación de herbicida en un cultivo dado, no obstante cada vez se exige más al productor que utilice con criterios correctos los insumos agrícolas pero se denota falta de información en torno a la tecnología de aplicación. El uso del tipo de boquilla más adecuada y su regulación para cada especie de planta dañina y herbicida utilizar constituye un punto de debate y es necesario para esto conocer las características de las mismas. En el estudio se tiene como objetivo determinar las características operacionales de las boquillas de chorro plano y chorro cónico hueco. Las boquillas se evaluaran sometidas a diferentes presiones de líquidos y altura de la barra porta-boquillas. En el laboratorio se analizo el espectro de gotas mediante el tratamiento digital de las tarjetas de toma de muestras. Se determino en el estudio que las boquillas de chorro plano y chorro cónico hueco propiciaron cobertura semejante;
las gotas formadas con las aplicaciones con boquillas de chorro cónico hueco son mas propensas a la deriva que las producidas con boquillas de chorro plano, especialmente cuando se emplea bajo volumen de aplicación. Estos resultados permitirán el uso más racional de los equipos pulverizadores en el control de plantas dañinas y así complementar las actividades actuales y futuras en el manejo de las malas hierbas en la agricultura conservacionista, todo lo anterior contribuirá a alcanzar la mayor efectividad en los tratamientos y disminución en la contaminación del medio con un considerable ahorro de herbicida.

Los ensayos fueron realizados en el Laboratorio de Mecanización Agrícola del Departamento de Ingeniería Agrícola de la Universidad Federal de Viçosa. Fueron evaluados cuatro boquillas de pulverización hidráulica (Tabla 1), dos de chorro plano y dos de chorro cónico hueco: TP11002, TP11004, J-A1 Azul y J-A2 Negro.

TABLA 1. Datos técnicos de las boquillas evaluadas.

El experimento se diseño evaluando las boquillas de chorro plano a presiones de 200, 300 e 400 kPa y las de chorro cónico hueco a 413, 650 y 1000 kPa, además se estudiaron de forma individual y con cinco boquillas espaciadas en una barra 50 cm.

Los parámetros a estudiar fueron los siguientes: caudal, ángulo de pulverización, perfil de distribución individual, coeficiente de variación de la distribución volumétrica superficial, SPAN (amplitud relativa) (ASAE, 2000), porcentaje de volumen de gotas con diámetro inferior a 100, 150 y 200 mm y densidad de gotas y cobertura.

•D_v0,1 (diámetro de la gota tal que el 10% del volumen de líquido pulverizado esta constituido de gotas de tamaño menor que ese valor)

•D_v0,5(diámetro de la gota tal que el 50% del volumen de líquido pulverizado esta constituido por las gotas de tamaño menor que ese valor, conocido también como diámetro de mediana volumétrica DMV)

•D_v0,9 (diámetros de gota tal que el 90% del volumen de líquido pulverizado esta constituido de gotas de tamaño menor que ese valor)

Las experiencias se realizaron con una barra porta-boquillas montada en un banco de ensayos, de acuerdo con la norma ISO 5682/1 (ISO, 1986) Figura 1.

Durante un tiempo mínimo de 60 segundos, se recogió el volumen de líquido en las probetas alineadas en las canaletas, a lo largo de la franja de deposición de las boquillas. Posteriormente, los volúmenes de cada probeta fueron transforma
dos en porcentaje de volumen total pulverizado. Se trabajo con altura de la barra de 50 cm en relación con la bancada. La homogeneidad de distribución transversal del líquido pulverizado por el conjunto de cinco boquillas montadas en la barra fue evaluada en base al coeficiente de variación y la distribución volumétrica.

FIGURA 1. Banco de ensayos de uniformidad de distribuicion volumétrica.

La determinación del ángulo de abertura del chorro se realizo por medio de imágenes de las boquillas de pulverización obtenidas con una cámara digital (Sony Mavica FD 75), y analizadas en el programa computacional «Image Tool» versión 3.0. El ángulo de abertura fue medido a partir de las proyecciones delimitadas tangencialmente por los bordes del chorro. Para el estudio de la simetría del chorro, se midió el ángulo en dos partes en relación al plano vertical: izquierdo y derecho
(Figura 2).

Se evaluaron las boquillas colocadas en la barra a una distancia de 50 cm y una altura de 50 cm el pulverizador se movió con una velocidad de 6,35 km h^-1.

Los análisis fueron realizados a partir de las impresiones de las gotas en etiquetas de papel contac, con dimensiones de 3 por 6 cm. Fueron colocadas cinco etiquetas dispuestas a lo largo de la franja de aplicación y transversalmente a la dirección de avance. Para lograr un contraste en las etiquetas se utilizo un colorante negro para tejido disuelto en el agua pulverizada. Las etiquetas fueron escaneadas, con resolución de 600 píxel, para su posterior análisis en un programa de computación realizado en MATLAB. En el estudio de la densidad, se determino el número de gotas por centímetro cuadrado y para la cobertura el porcentaje de área superficial cubierta.

En la Tabla 2 se presentan los resultados de caudal y ángulo de abertura del chorro se observa que existe un aumento del caudal y el ángulo de abertura del chorro con el incremento de la presión. Este aumento en el ángulo de abertura produce una superposición mayor en la deposición de la boquilla y por consiguiente en la uniformidad de la distribución de la pulverización. Comparando las boquillas de chorro plano con las de chorro cónico, se muestra en la tabla una menor variación en el ángulo de abertura en las de chorro cónico en función de la presión.

FIGURA 2. Modelo de imagen utilizada para la determinación del ángulo de abertura de las boquillas.

TABLA 2. Medias de caudal y ángulo de abertura del chorro, de la boquilla de pulverización a diferentes presiones.

Analizando el ángulo de abertura del chorro según los datos de la Tabla 3 se tiene: los lados izquierdo y derecho en relación al plano vertical, hacen posible evaluar la simetría de la pulverización. Esta característica es de gran importancia, pues influye en la uniformidad de distribución. Con excepción del tipo de boquilla TP11004, hay simetría en los chorros de todas las boquillas en todas las presiones. La asimetría puede ocasionar una baja uniformidad de aplicación, acarreando dosis bajas o altas a lo largo de la franja tratada.

En las Figuras 3, 4, 5 y 6 se muestran los perfiles de distribución volumétrica de cada boquilla individualmente a diferentes presiones de trabajo y a una altura media de 50 cm. Las boquillas de pulverización proporcionan un perfil característico que depende del caudal nominal, el ángulo de abertura y la altura del porta-boquillas. Ese perfil debe considerarse y estudiarse para poder hacer recomendaciones a cerca de la utilización de cada tipo de boquilla buscando una cobertura uniforme.

Figura. 3. Distribución de la boquilla de chorro plano TP11002 a 50 cm de altura.

Figura. 4. Distribución de la boquilla de chorro plano TP11004 a 50 cm de altura.

Las boquillas de chorro plano en general presentan perfiles de distribución triangular, simétrica sin grandes depresiones en la zona central, esto permite una correcta superposición de los chorros de pulverización una buena uniformidad de distribución en conjuntos. A medida que se aumenta la presión de líquido ocurre un aumento en el perfil del chorro con menor concentración en la parte central. La boquilla de mayor caudal nominal posee menor concentración en la parte central.

Figura 5. Distribución volumétrica de la boquilla cónica JA-1 a 50 cm de altura.

Figura 6. Distribución volumétrica de la boquilla de chorro cónico JA-2 a 50 cm de altura.

Las boquillas de chorro cónico hueco JA-1 y JA-2 presentan mayor concentración de liquido en la parte central y al alejarse del centro tienden a presentar perfiles irregulares, que impiden lograr mantener una buena uniformidad en el trabajo de las boquillas en conjunto. Estos resultados están de acuerdo con los presentados por Márquez (1997) y Teixeira (1997), la depresión en la zona central reduce la uniformidad de distribución y al superponerse las boquillas al trabajar en conjunto, pueden ocasionar picos y depresiones a lo largo de la franja de pulverización.

En el caso de la boquilla JÁ-2 esta irregularidad se refuerza con el aumento de la presión y tiende a surgir una depresión en la zona central y un corrimiento de estos volúmenes a los extremos, lo que agrava el problema del trabajo con este tipo de boquilla creando picos o depresiones a lo largo de la banda de pulverización cuando estas trabajan en conjunto.

En la Tabla 3 se muestra el coeficiente de variación volumétrica de las boquillas estudiadas en función de la presión a una altura de la barra porta-boquillas de 50 cm.

TABLA 3. Coeficiente de variación medio de la distribución volumétrica de las boquillas de pulverización en función de la presión.

En la Tabla 4 se muestran para todas las variantes evaluadas los diámetros medios de los volúmenes acumulados de gotas para el 10%, 50%, 90% (ASAE, 2000) y la amplitud relativa (SPAM). El diámetro medio volumétrico (DMV o D_v0,5) varia de 84 a 128 mm para las boquillas de chorro cónico hueco y para el caso de las boquillas de chorro plano están en el rango de 124 a 215 mm. En general las medias de DMV son inferiores a 250 m esto indica un riesgo potencial de deriva que sucede principalmente cuando las gotas son menores a 100 mm, pero por otro lado medias superiores a 500 mm crean problemas de escurrimiento que comúnmente ocurren con gotas de diámetro superior a 800 mm.

TABLA 4. Distribución volumétrica por clases de tamaño y amplitud relativa de gotas pulverizadas con boquillas de chorro plano y de chorro cónico hueco a diferentes presiones.

Las boquillas presentan espectros de gotas diferenciados, las de chorro plano tienden a disminuir el diámetro de las gotas con un incremento de la presión y el aumento del caudal de líquido. En las boquillas de chorro cónico hueco el aumento de la presión no tiene influencia en el diámetro de las gotas, pero si el aumento del caudal aumenta el diámetro de las gotas. El aumento del orificio de salida de la boquilla proporciona menor fraccionamiento de la gota lo que genera gotas de mayor tamaño. Pequeñas variaciones en le tamaño de las gotas en función de la presión fueron también determinadas por Palladini (1990) e Raetano (1996).

Las boquillas de chorro cónico trabajan en un rango de presiones mayor por lo que para obtener variación del tamaño de las gotas debe aumentarse la presión a valores superiores, esto no siempre es bueno ya que traen por consecuencia desgaste acelerado del equipo.

Para aumentar la calidad en la pulverización, debe obtenerse el mejor desempeño de las boquillas, especialmente lo que respecta a la homogeneidad del espectro de gotas. Cuanto mayor es el valor de la amplitud relativa (SPAN), mayor es el rango de tamaño de gotas pulverizadas SRIVASTAVA et al (1993). Espectro de gotas homogéneo tiene un valor de amplitud relativa que tiende a cero. Los valores de DMV y amplitud relativa deben ser analizados conjuntamente para la caracterización de la pulverización. El DMV establece un valor de referencia, pero no indica la dispersión de los datos en torno a ese valor. La amplitud relativa indica la homogeneidad del tamaño de las gotas.
Las boquillas de chorro plano presentan una uniformidad de distribución satisfactoria en todas las presiones que fueron evaluadas, manteniéndose el coeficiente de variación alrededor del 8 %, en este caso existe una tendencia que con el aumento de la presión a disminuir este coeficiente lo que indica mayor uniformidad.

La boquilla de chorro plano en general tiene mayor coeficiente de variación o sea menor uniformidad. La boquilla JÁ-1 de chorro cónico se limita su uso a presiones de 400 y 600 kPa a la altura de 50 cm ya que en le caso de la presión de 1000 kPa el coeficiente de variación se acerca al 15% admitido en estos casos. Las boquillas JA-2 poseen una baja uniformidad de distribución ya que en todos los casos el coeficiente de variación esta por encima de 15% por lo que esta boquilla es poco indicado para el uso en barras de pulverización con sobre posición de los chorros.

En la Tabla 5 se muestra el por ciento de volumen de gotas con diámetro inferior a 100, 150 e 200 mm. La interpretación de estos datos permite que se estime el potencial de deriva de la aplicación, cuanto menor es ese por ciento menor es el riesgo de deriva de herbicida durante una aplicación. No existe valor indicativo del riesgo de deriva o de una aplicación segura en general, valores inferiores al 15% del volumen pulverizado compuesto por gotas con diámetro inferior a 100 mm tiende a ser mas adecuados para una aplicación segura.

Las boquillas de chorro cónico hueco fueron relativamente mas sujetos a la deriva que las boquillas de chorro plano, independientemente de la presión, por lo tanto, el uso debe ser con criterio, evitando situaciones climáticas adversas. Con una reducción de la presión de la operación, existe riesgo de perdida de herbicida para el ambiente. Las boquillas de chorro plano tienen menor riesgo potencial de deriva, principalmente a bajas presiones. De cualquier forma, es preciso tomar en cuenta las condiciones ambientales, pues en presiones por encima de 300 kPa, más del 15% del volumen pulverizado está sujeto al arrastre provocado por el viento. El aumento del caudal nominal de las boquillas reduce el riesgo potencial de deriva.

TABLA 5. Porcentaje de volumen pulverizado compuesto por gotas con diámetro inferior a 100, 150 e 200 mm con boquillas de chorro plano y cónico hueco, a diferentes presiones.

En la Tabla 6 se muestran los valores de cobertura a diferentes presiones. En las boquillas de chorro plano con el aumento de la presión se provoca una disminución del tamaño de las gotas y por consecuencia aumenta la densidad de gotas y la cobertura. En el caso de las boquillas de chorro cónico la presión no influye en el cubrimiento.

TABLA 6. Densidad de gotas y cobertura de la planta proporcionada por boquillas de pulverización, a diferentes presiones, utilizando una velocidad del agregado de 6,35 km h^-1.

Las boquillas de chorro cónico hueco tienden a presentar mayor densidad de gotas depositadas comparados con las de chorro plano, teniendo en cuenta el menor tamaño de las gotas originadas. Por un lado tienen mayor riesgo potencial de deriva, pero por otro tienen mayor cobertura, condición deseada, principalmente, cuando la aplicación es de un herbicida de contacto.

La variación del caudal nominal y la presión de líquido, influyen en la uniformidad de la distribución volumétrica superficial de las boquillas evaluadas.

Las boquillas de chorro plano presentan buena uniformidad de distribución, mientras que los de chorro cónico hueco presentan una distribución volumétrica bastante variable, principalmente en función del caudal nominal.

Las boquillas de chorro cónico hueco presentan gotas de menor tamaño con relación a los de chorro plano y por esto proporcionan mayor densidades de gotas depositadas sobre la superficie de la planta.

El potencial de deriva de las boquillas estudiadas es alto, principalmente en el caso de las de chorro cónico hueco.

Los resultados constituyen la base para la selección adecuada de los equipos y requerimientos de regulación necesarios para la aplicación de herbicida.

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