INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DA CALDA NAS CARACTERÍSTICAS DAS GOTAS DE PULVERIZAÇÃO HIDRÁULICA

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1 Revista Agrotecnologia, Anápolis, GO, PrP/UEG INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA DA CALDA NAS CARACTERÍSTICAS DAS GOTAS DE PULVERIZAÇÃO HIDRÁULICA Hélio de Souza Queiroz 1, Elton Fialho dos Reis 2, Emerson Wruck 3 Resumo: As perdas nas aplicações de agrotóxicos são consideradas um dos maiores problemas da agricultura. O desafio das pulverizações agrícolas é garantir que o princípio ativo alcance o alvo. Objetivou-se, no presente trabalho, avaliar as características das gotas nas pulverizações hidráulicas sob influência de diferentes temperaturas da calda. Foi utilizado um delineamento inteiramente casualizado, com fator único, temperatura de caldas (3, 8, 13, 18, 23, 28 e 33ºC), com cinco repetições, em cinco dias diferentes, em temperatura ambiente média de 31ºC. A calda foi resfriada em refrigerador convencional com correção de temperatura por meio de banho maria. O espectro de gotas foi avaliado por meio de etiquetas hidrossensíveis e a deposição mensurada por meio da condutividade elétrica. Os resultados mostraram que a temperatura da calda afetou significativamente a cobertura, a percentagem de gotas menores que 100 micrometros, o diâmetro da mediana volumétrica (DMV) e a deposição da calda de pulverização. As menores temperaturas de calda apresentaram redução no tamanho das gotas e maior deposição no alvo. PALAVRAS-CHAVE: Evaporação das gotas, agrotóxicos, resfriamento da calda, perdas por deriva, tecnologia de aplicação. Abstract: Pesticide spray losses is a major problem in agriculture today. The challenge for agricultural spraying is to ensure that the active ingredient reaches the target. Thus, this work to evaluate the characteristics of the droplets in spraying hydraulic under the influence of the temperature of the solution. We used a randomized design, with single factor, temperature tails (3, 8, 13, 18, 23, 28 and 33 C) with five replicates, on five different days, at a mean temperature of 31 C. The slurry was cooled in the fridge with temperature correction via a water bath. The droplet spectrum was evaluated by means of water sensitive labels and 1 Engenheiro Mecânico, Prof. Mestre, Engenharia Agrícola, UEG/Anápolis - GO, helio.queiroz@ueg.br. 2 Engenheiro Agrícola, Prof. Doutor, Universidade Estadual de Goiás/UnUCET, Engenharia Agrícola. Anápolis - GO, fialhoreis@ueg.br. 3 Estatístico, Prof. Mestre, Engenharia Agrícola, UEG/Anápolis - GO.

2 deposition measured by electrical conductivity. The results showed that the temperature of spray coverage significantly affect the percentage of droplets smaller than 100 microns, the volumetric median diameter (VMD) and the deposition. The lower temperatures showed a reduction in spray droplet size and greater deposition on target. KEYWORDS: Evaporation of the droplets, pesticides, spray cooling, losses due to drift, Application technology. INTRODUÇÃO A utilização correta de agroquímicos ainda é um dos meios mais eficientes para o controle das doenças, das pragas e das plantas daninhas na agricultura. Porém, ainda possuem alto custo e fornecem elevado risco ao meio ambiente e à saúde humana, necessitando ampliar os estudos referentes às perdas e desperdícios ocorridos durante a pulverização. A evaporação da água apresenta-se como um dos meios de perdas por deriva no processo de aplicação agrícola. Neste caso, a superfície específica do líquido é aumentada quando fragmentada em pequenas gotas, facilitando a volatilização durante sua trajetória rumo ao alvo. A utilização de produtos antievaporantes no preparo da calda de pulverização contribui significativamente para o controle da evaporação, mas ainda é necessário novos estudos para melhorar o desempenho destes produtos nas pulverizações agrícolas (SCHIRATSUCHI, 2002; TSAI et al., 2005; FERREIRA et al., 2007). Devido ao fato da temperatura alta e a umidade relativa do ar baixa provocarem significativos efeitos sobre a pulverização de produtos agroquímicos, influenciando na evaporação mais rápida das gotas aplicadas, aconselha-se realizar as pulverizações sempre pela manhã e ao final da tarde, com a intenção de minimizar a evaporação. Em muitos casos, o ingrediente ativo se perde devido às estas condições ambientais inadequadas (GIL;SINFORT, 2005). O aumento da temperatura provoca uma redução da tensão superficial da água, porém na presença de adjuvantes esta situação se torna bastante complexa, não podendo fazer afirmações generalizadas (MATTHEWS, 2000; CUNHA et al., 2010). As forças de coesão entre as moléculas da superfície de um líquido são responsáveis pela tensão superficial. As moléculas da superfície, não tendo 69

3 moléculas na parte superior, apresentam forças de atração maiores com suas moléculas vizinhas, tendendo a minimizar a área superficial devido ao excesso de energia localizada. Cada substância tem uma tensão superficial característica, onde a tensão superficial da água a 25ºC é de 72 x 10-5 N cm -1. Com o aumento da temperatura da água, as forças de atração (eletrostáticas) entre moléculas vizinhas na superfície de um líquido diminuem e, consequentemente, reduz a tensão superficial. A tensão superficial é responsável pela forma esférica das gotas pulverizadas. A capacidade um líquido de molhar ou espalhar-se sobre uma superfície sólida (molhamento) dependerá da tensão superficial de cada fase e da tensão superficial da interface (KOGAN; PÉRES, 2003; SANTOS, 2007), porém, este molhamento não é função somente da tensão superficial, mas também da superfície em que a folha está em contato. Nas condições normais de aplicação (temperatura, umidade relativa e vento) as gotas geradas pelas pontas de pulverização que possuem diâmetro menor que 100 micrometros sofrem maior intensidade de fenômenos climáticos, como ação da evaporação e deriva (MURPHY et al., 2000). O tempo de vida de uma gota depende do seu tamanho e das condições em que está sendo aplicada. A água possui uma grande capacidade de evaporação, limitando a utilização de gotas muito pequenas, principalmente em regiões de clima que apresenta temperatura ambiente elevada. Em pulverizações hidráulicas, para que haja uma boa cobertura do alvo pela calda de pulverização aplicando pequenos volumes de calda (abaixo de 50 L ha -1 ) é extremamente necessário controlar a evaporação da água, ou então utilizar outro diluente que não seja volátil, como os óleos minerais, por exemplo (CHRISTOFOLETTI, 1999; FERREIRA et al., 2007; RAMOS; ARAÚJO, 2006). Estudo realizado no laboratório de tecnologia de aplicação de agrotóxicos (LPCAT) em Ohio, EUA, avaliou o efeito da temperatura na formação de gotas de líquidos de calda de pulverização para a faixa de temperatura de 3ºC a 40ºC, onde foram preparadas diferentes caldas de pulverização, a água, um surfactante, dois adjuvantes, duas formulações de inseticidas e dois surfactantes organosilicone. No geral, o potencial para a evaporação (% do volume < 150 micrometros) foi aumentado devido ao aumento da temperatura da calda de pulverização, porém, isto não ocorreu para todos os líquidos ensaiados, o que não permite que seja feito generalizações. É 70

4 necessário avaliar as características físicoquímicas dos ingredientes ativos e dos demais componentes utilizados na calda de pulverização, principalmente quando se está utilizando surfactantes e adjuvantes. A aplicação feita com água apresentou aumento significativo do DMV quando houve redução da temperatura da calda (DOWNER et al., 1998). Este trabalho teve como objetivo avaliar a influência da temperatura da calda nas características das gotas nas pulverizações hidráulicas utilizadas no meio agrícola. MATERIAL E MÉTODOS Os ensaios foram realizados no laboratório de máquinas agrícolas do curso de engenharia agrícola da Universidade Estadual de Goiás. Sendo avaliada a taxa de cobertura no alvo, o diâmetro da mediana volumétrica (DMV), o percentual de gotas menores que 100 micrometros e o volume de deposição nas temperaturas de calda de 3, 8, 13, 18, 23, 28 e 33ºC. A calda aplicada foi preparada com cloreto de potássio (KCl - granulado para adubação) em água, segundo metodologia proposta por ABI SAAB et al., (1997) e BALAN et al., (2006) em uma proporção de 20% em volume, sendo preparado um total de 50 litros de solução homogênea. O experimento utilizou-se de delineamento inteiramente casualizado, com fator único, temperatura de caldas (3, 8, 13, 18, 23, 28 e 33ºC), com cinco repetições. Os ensaios foram realizados em ambiente refrigerado com temperatura controlada em 31ºC e ocorreram entre os horários de 12h30min e 15h, permanecendo a umidade relativa do ar ambiente em 41%. Para realização do experimento foi utilizado um pulverizador de barras com um bico montado em estrutura com a barra de pulverização protegida, proporcionando controles adequados de velocidade e altura de pulverização. Nesta estrutura foi utilizado um mecanismo para movimentar a amostra (etiqueta hidrossensível) a ser pulverizada, mantendo constante a velocidade de deslocamento desta em relação ao bico de pulverização. Sendo uma esteira transportadora interna à estrutura fechada responsável por garantir a velocidade constante de 5 km h -1 em todos os testes, acionamento através de motor elétrico com inversor de freqüência. As pulverizações foram realizadas à altura de 0,50 m, pressão de aplicação de 600 kpa, velocidade do ar interno (vento) de 2,0 km h -1. Sendo este ar interno insuflado na parte superior da estrutura através de um circuito pneumático. Utilizou-se uma ponta de pulverização tipo cone vazio 71

5 (fabricante Teejet), com mecanismo de anti-gotejo ponta e difusor, com orifício de polímero nº3 e código DVP-3. Para o resfriamento, controle e correção da temperatura da calda de pulverização foram utilizados um refrigerador horizontal convencional, modelo Eletrctrolux H300C, um equipamento de banho-maria, com display digital e resolução de 0,1ºC, dois medidores digitais Minipa, modelo ET B precisão 1ºC e 0,01V, com cabo flexível e sensor térmico. Para monitorar a temperatura ambiente e a umidade relativa próximo ao bico de pulverização foram utilizados dois termohigrômetros modelo Oregon Scientific, precisão de 0,1 ºC e 1% Umidade Relativa e um medidor de temperatura digital com haste, modelo Minipa ET-2082-B com precisão 1ºC. Para estudar as características cobertura do alvo, DMV e percentual de gotas menores que 100 micrometros foi obtido o espectro de gotas proporcionado pela ponta em etiquetas hidrossensíveis (tamanho 76 x 26 mm) e o volume de deposição foi mensurado por meio da condutividade elétrica da solução. Foi padronizado um tempo de espera de 30 minutos para secagem das etiquetas antes de efetuar o processo de aquisição das imagens por meio de um scanear modelo HP DeskJet F4180, utilizando resolução de 600 dpi. As imagens foram analisadas por meio de programa computacional Image Tool versão 3.0 UTHSCSA. Na análise das etiquetas de papel hidrossensível, para obter o diâmetro final das gotas foi utilizado o fator de espalhamento definido por Chaim at al. (1999), onde o processo de obtenção do valor do fator de espalhamento para diferentes diâmetros de leitura (fe(dl)), necessário para as estimativas do DMV foi facilitado pelo ajuste de um modelo empírico aos diferentes tamanhos de gotas e seus respectivos fatores de espalhamento, conforme Equação 1. A Equação 1, foi utilizada para fazer a correção do tamanho da gota, obtendo a relação entre o valor do diâmetro de leitura retirado do software pelo fator de espalhamento Fe(DL). As imagens obtidas pelas etiquetas hidrossensiveis são mostradas na Figura 1. Para mensurar o volume de deposição de calda no alvo foram utilizados copos de PVC de 150 ml com tampa para coleta de amostras. A metodologia proposta por ABI SAAB (2000) avalia a deposição da pulverização através da análise da condutividade elétrica da solução de KCl. Para estas medições utilizou-se um condutivímetro portátil microprocessado, modelo mca-150p, resolução de 0,01 para 72

6 a faixa de 0 a 20 µs cm -1. Este equipamento foi previamente calibrado com solução padrão de KCl de 146,7 µs cm -1 a 25ºC com K = 0,869, e utilizado água destilada e deionizada para realizar limpeza do eletrodo entre os intervalos de cada medição. Os dados obtidos no trabalho foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas entre si, utilizando-se modelos de regressão e teste F a 5% de probabilidade. fe (DL) = 0, , * DL + 0,1758 * ln(dl), com: R 2 = 0,9947 (1) a) b) Figura 1 - Imagens de etiquetas hidrossensíveis obtidas em aplicações de calda pulverizadas nas temperaturas de a) 3ºC e b) 33ºC em um ambiente com temperatura controlada de 31ºC. RESULTADOS E DISCUSSÃO A temperatura da calda (TC) afetou significativamente a cobertura, a percentagem de gotas menores que 100 micrometros, o diâmetro da mediana volumétrica (DMV) e a deposição conforme mostra a Tabela 1 que apresenta os dados da análise de variância, sendo feito, em seguida, as regressões para respectivas avaliações. A Figura 2 mostra a estimativa da cobertura em função da variação da temperatura da calda, indicando que 88,38% dos resultados puderam ser explicados pelo modelo de regressão linear, sendo significativa a 5% pelo teste F. Pesquisas feitas por Kirk et al. (1992) na cultura do algodoeiro apresentaram altos níveis de deposição de pulverização em aplicações sob condições de baixa temperatura do ar, baixa velocidade do vento e alta umidade relativa do ar, similarmente aos resultados devido a variação da temperatura da calda de pulverização apresentados na Figura 2. 73

7 Tabela 1 Resumo da análise de variância (fator único) das características da cobertura, percentual de gotas menores que 100 μm, diâmetro da mediana volumétrica (DMV) e deposição Cobertura Gotas <100 μm DMV Deposição (Condutividade Elétrica) FV GL (%) (%) (μm) (µs cm -1 ) Quadrado médio Temperaturas 6 0,036** 0,0094* ,0** ,0** Resíduo 28 0,006 0, , ,4 Total 34 CV (%) 23,51 16,09 17,09 21,22 Média: 37,130 39, ,7 660,8 *Significativo a 5% de probabilidade, pelo Teste F. **Significativo a 1% de probabilidade, pelo Teste F. CV: Coeficiente de variação (%) Os resultados encontrados podem ser correlacionados com estudos realizados por Souza et al. (2007), que avaliaram diversos tipos de pontas de pulverização, destacando a ponta tipo jato cônico vazio que apresentou menor percentual de cobertura, atingindo perdas na ordem de 72,55%, estando a temperatura do ar no momento da aplicação em 31ºC, umidade relativa de 33% e velocidade do vento a 7 km h -1. Conforme dados da Tabela 2 e Figura 2, a redução da temperatura da calda entre as faixas de 33 e 3ºC provocou um aumento no percentual de cobertura, chegando a diferenças próximas de 45% para a ponta de pulverização (Teejet modelo DVP-3) utilizada no experimento. A maior cobertura do alvo ocorreu na menor temperatura da calda de pulverização, devido à menor evaporação das gotas. 74

8 Figura 2 - Estimativa do percentual de cobertura no alvo em função da variação da temperatura da calda. Tabela 2 Comparações múltiplas das médias de cobertura, gotas menores que 100 micrometros, diâmetro da mediana volumétrica (DMV) e deposição nos sete níveis de temperatura da calda - TC (3, 8, 13, 18, 23, 28 e 33ºC) Tratamentos Médias TC (ºC) Cobertura (%) Gotas <100μm (%) DMV (μm) Deposição (µs cm -1 ) 33 27,20 a 43,60 b 843,20 a 497,80 d 28 29,12 ab 43,60 b 873,20 a 521,42 d 23 29,86 ab 40,80 ab 843,40 a 573,80 d 18 39,88 bc 39,80 ab 913,80 a 693,90 bc 13 44,12 c 41,60 ab 935,00 a 689,28 c 8 40,52 bc 35,00 ab 1018,00 a 795,24 ab 3 49,20 c 32,20 a 1046,20 a 853,90 a *Média seguida de mesma letra na coluna, não difere entre si pelo teste de Tukey ao nível de 5%. 75

9 As menores temperaturas apresentaram menor percentual de gotas susceptíveis a deriva, apresentando diferença de 26,14% entre 3 e 33ºC, conforme mostra a Figura 3 e a Tabela2. Este aumento está relacionado à perda de massa das gotas, ao evaporar com o aumento da temperatura da calda de pulverização. Estes resultados corroboram com estudos realizados por Downer et al. (1998) que, avaliando o efeito da temperatura da calda de pulverização na faixa de 3 a 40ºC para inseticidas, constataram valores crescentes de percentual de gotas menores que 150 micrometros para aplicações feitas com soluções aquosas. O diâmetro das gotas influencia diretamente na qualidade da cobertura e, portanto, na eficácia biológica da aplicação, impactando também no deslocamento (deriva) e na evaporação da calda (MATTHEWS, 2000; YU et al.,2009). Figura 3 Estimativa do percentual de gotas menores que 100 micrometros em função da variação da temperatura da calda (TC). A Figura 4 e a Tabela 2 mostram a estimativa do diâmetro da mediana volumétrica em função da variação da temperatura da calda, que apresentou coeficiente de determinação (r2) de 0,8844, significativo a 1% pelo teste F, portanto 76

10 exercendo influência no diâmetro da mediana volumétrica. A redução da temperatura da calda de pulverização provocou aumento do diâmetro da mediana volumétrica. Estes resultados corroboram com os estudos realizados por Downer et al. (1998) que realizaram ensaios com várias soluções aquosas, nas quais a maioria delas apresentaram aumento do DMV com o decréscimo da temperatura da calda, destacando os ensaios feitos com água. Este fato se dá pela influência da temperatura na tensão superficial da água e no tempo de evaporação e deriva quando em contato com o ambiente. Porém, não se pode generalizar esta conseqüência para todos os tipos de calda, podendo ser influenciado pelas características físicoquímicas dos produtos componentes da calda (CUNHA et al., 2010). Figura 4 - Estimativa do diâmetro da mediana volumétrica (DMV) em função da variação da temperatura da calda (TC). Os dados da Tabela 2 mostram que apesar do teste de Tukey não apresentar diferenças significativas entre as médias, os resultados são crescentes para o diâmetro da mediana volumétrica, com o decréscimo da temperatura da calda. Os maiores DMV estão localizados nas menores temperaturas da calda de 77

11 pulverização, variando de 19,40% entre as temperaturas de 3 e 33ºC. Resultados semelhantes foram encontrados por Downer et al. (1998). A Figura 5 e a Tabela 2 mostram a estimativa do volume de deposição de calda no alvo em função da variação da temperatura da calda, que apresentou um coeficiente de determinação (r2) de 0,9660, significativo a 1% pelo teste F, portanto exercendo influência na deposição. Mostram também que a deposição entre as temperaturas de 3 e 33ºC variou de 41,70%, exercendo significativa influência nos resultados do trabalho. Os resultados apresentados na Figura 5 corroboram com estudos que mostraram que a evaporação da água e a presença do vento colaboram para a variação e desvio das gotas pulverizadas, podendo interferir na deposição da calda no alvo (SCHIRATSUCHI, 2002; SOUZA, 2007). Figura 5 - Estimativa da deposição em função da variação da temperatura da calda (TC). CONCLUSÃO O aumento da temperatura da calda A variação da temperatura da calda influencia a redução do percentual de de pulverização influencia cobertura no alvo. significativamente no espectro de gotas. 78

12 O resfriamento da calda de pulverização provoca redução no percentual de gotas menores que 100 micrometros. O aumento de temperatura influencia na redução do diâmetro da mediana volumétrica (DMV). A redução da temperatura da calda provoca aumento da deposição da calda no alvo. AGRADECIMENTOS A Capes pelo auxílio financeiro na realização das pesquisas. REFERÊNCIAS ABI SAAB, O.J.G.; ANTUNIASSI, U.R. Avaliação do depósito de calda em um sistema de aplicação de defensivos utilizados em videiras. Energia na Agricultura, Botucatu, v.12, n.2, p.1-11, BALAN, M. G. ABI SAAB, O. J. G., SILVA, C. G., Depósito e perdas de calda em sistema de pulverização com turboatomizador em videira. Engenharia Agrícola, Jaboticabal, v.26, n.2, p , maio/ago CHAIM, A.; CASTRO, V. L; CORRALES, F.; GALVÃO, J. A. H.; CABRAL, O. M. R. Método para monitorar perdas na aplicação de agrotóxicos na cultura do tomate. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v.34, n.5, p , CHAIM, A.; VALARINI, P. J.; PIO, L. C. Avaliação de perdas na pulverização de agrotóxicos na cultura do feijão. Revista de Ecotoxicologia e Meio Ambiente, Curitiba, v. 10, n.1, p , 2000 CHRISTOFOLETTI, J. C. Considerações sobre a deriva nas pulverizações agrícolas e seu controle. São Paulo: Teejet South América, p. (Boletim Técnico BT-04/99). CUNHA, J. P. A. R., ALVES, G. S.; REIS, E. F., Efeito da temperatura nas características físico-químicas de Soluções aquosas com adjuvantes de uso agrícola, Planta Daninha, Viçosa-MG, v. 28, n. 3, p , DOWNER, R.A.; HALL, F.R.; THOMPSON, R.S. Temperature effects on atomization by flat-fan nozzles: implications for drift management and evidence for surfactant concentration 79

13 gradiets. Atomization and Sprays, v. 8, n. esp, p , Engineering Resource, London, v. 75, p , FERREIRA, J. F.; SILVA, A. A. Tópicos em Manejo de plantas daninhas. Editora UFV, Viçosa-MG, 2007, 367p. GIL, Y.; SINFORT, C. Emission of pesticides to the air during sprayer application: A bibliographic review. Atmospheric Environm, Oxford, v. 39, p , KIRK, I.W.; BOUSE, L.F.; CARLTON, J.B.; FRANZ, E.; STERMER, R.A. Aerial spray deposition in cotton. Transactions of the ASAE, St. Joseph, v.32, n.5, p , KOGAN, M.A.; PÉREZ, A.J. Adyuvantes: clases, propiedades y usos com herbicidas, In: Herbicidas: Fundamentos fisiológicos y bioquímicos del modo de acción; Universidad Católica de Chile, Santiago, p , MATTHEWS, G. A. Pesticide application methods. Malden: Blackwell, p. MURPHY, S. D.; MILLER, P. C. H.; PARKIN, C. S. The effect of boom section and nozzle configuration on the risk of spray drift. Journal of Agricultural RAMOS, H. H.; ARAÚJO, D. Preparo da calda e sua interferência na eficácia de agrotóxicos Disponível em: < 3/V2/ index.htm>. Acesso em: 05 dez SANTOS, R. O. Níveis de deposição de produtos líquidos com aplicação aérea utilizando adjuvantes p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, MG. SCHIRATSUCHI, L. S. Tecnologia de Aplicação de Herbicidas. Embrapa Cerrados, Planaltina-DF, Caderno técnico n. 78, SOUZA, R. T.; CASTRO, R. D.; PALLADINI, L. A. Depósito de pulverização com diferentes padrões de gotas em aplicações na cultura do algodoeiro. Engenharia Agrícola, Jaboticabal- SP, v.27, n.esp., p.75-82, TSAI, M.; ELGETHUN, K.; RAMAPRASAD, J.; YOST, M. G.; FELSOT, A. S.; HEBERT, V. R.; 80

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