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Eletrônica naEletrônica naEletrônica naEletrônica naEletrônica napulverizaçãopulverizaçãopulverizaçãopulverizaçãopulverização

Dispositivos eletrônicosnem sempre apresentamuma relação favorávelentre o custo e benefícioem equipamentos depulverização

Já se passaram alguns anos da intro- dução em nosso país de equipamentos eletrônicos de controle de pulve-rizadores mas, até hoje, sua adoção pelosempresários rurais tem sido bem vagarosa,apesar de suas inúmeras vantagens. Muitosalegam que esses equipamentos, além de ca-ros, são de difícil manuseio; outros, pordesconhecimento, preferem ficar como velho e tradicional pulverizador decontrole manual. A exceção, ao queparece, ficou com os pulverizadoresautopropelidos (Montana, Agchem,Jacto etc) e alguns modelos de arrastoempregados em pomares (Jacto).

Independentemente do tipo, mar-ca e modelo, a grande vantagem dessesequipamentos é permitir que os pulve-rizadores, de qualquer categoria, ope-rem no campo a velocidade variávelmantendo a mesma taxa de aplicação(litros de calda por hectare). Além des-se aspecto existem outros, associadosao manejo do pulverizador (regulagense comandos acionados por simplespressionamento de botões) e ao con-

trole operacional (fornecendo relatório deárea trabalhada, quantidade de calda apli-cada etc).

Nos pulverizadores autopropelidos, cujapresença hoje no mercado nacional contacom dois modelos importados (John Deeree Case) e dois nacionais – Uniporte (Jacto)

e Parruda (Montana), a possibilidade deoperar em velocidades mais altas com bar-ras de grande porte faz dessas máquinas for-te concorrente do avião agrícola. Na práti-ca, os usuários têm afirmado que o auto-propelido faz em um dia o que o avião reali-za em meio dia. Todavia, o grande fator

restritivo é o balançar das barrasquando trabalha em terrenos de mi-croperfil irregular, como é o caso tí-pico da lavoura canavieira. Porém,mesmo em terrenos mais uniformes(caso das lavouras de cereais), o tipode sistema de suspensão (dos roda-dos e das barras) é fator determinan-te da máxima velocidade que efeti-vamente o pulverizador autoprope-lido pode desenvolver.

O ponto alto nos pulverizadoresinstrumentados é a possibilidade devariar a velocidade de deslocamen-to, sem que se altere a taxa de apli-cação que foi preestabelecida. Nãose trata de exigência nova, mas inú-meras tentativas foram realizadaspara obter esse mesmo efeito, como

Janeiro 2001 / Fevereiro 200205

Máquinaswww.cultivar.inf.br

Pulverizador autopropelido de fabricaçãonacional disponível no mercado brasileiro

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Eletrônica naEletrônica naEletrônica naEletrônica naEletrônica napulverizaçãopulverizaçãopulverizaçãopulverizaçãopulverização

Dispositivos eletrônicosnem sempre apresentamuma relação favorávelentre o custo e benefícioem equipamentos depulverização

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pulverizadoresTecnologiaTecnologia



foi o caso dos pulverizadores Berthoud (hojeMontana) que adotando terminologia eu-ropéia lançaram no início da década de 90sistemas com as siglas VPM, (vazão propor-cional à rotação do motor), VPA (vazão pro-porcional por avanço) e VPE (vazão propor-cional por controle eletrônico). No caso dosistema VPM o bloco de válvulas de coman-do apresenta um circuito hidráulico no qualum aumento de vazão (proporcional ao au-mento da rpm do motor ou TDP) da bom-ba é repassado às barras por aumento depressão e conseqüentemente aumento de va-zão, de forma que operando na mesma mar-cha do trator obtém-se volume constantepor hectare. O problema com esse sistema éque se houver troca de marcha no trator, oVPA não funciona.

No sistema VPA a bomba é acionada pelaroda do pulverizador. A proporcionalidadeda vazão da bomba com a velocidade deavanço faz com que o circuito hidráulico

neste caso funcione de forma semelhanteao anterior, porém, sem a limitação da tro-ca de marchas. Todavia, esses tipos de sis-temas de controles hidromecânicos (VPMe VPA) não tiveram, por várias razões, boaaceitação no mercado e foram marginaliza-dos pelas vantagens oferecidas com o siste-

ma VPE (vazão proporcional por controleeletrônico), com vários modelos fabricadosno exterior e disponíveis no mercado inter-no (Spraying Systems, Dickey John, Arag,Raven etc)

Um termo que vem ganhando adeptosé o “volume aplicado” para designar a quan-tidade de calda (água+defensivo) aplicadapor unidade de área. Por ter um certo sen-

tido ambíguo (tanto podeser volume aplicado porárea, como por tempo oupor jornada de trabalho)adotou-se aqui o termoclássico “taxa de aplica-ção” (Ta) para explicitar aquantidade de calda apli-cada por unidade de área(m2, ha ou alqueires). As-sim, conforme ilustram osesquemas da Figura 3, seum pulverizador equipadocom comando de válvulasconvencional for reguladopara Ta = 300 l/ha e V =4 km/h, passar a trabalhara 8 km/h a taxa de aplica-

ção cai para 150 l/ha. É esse o motivo dapreocupação com VP, ou seja, vazão propor-cional a velocidade de deslocamento. A ex-plicação sobre esse relacionamento, porém,envolve alguns cálculos e o uso de fórmulastiradas das próprias características operaci-onais do equipamento. Apesar de não ser

nada complicado, vai exigir um pouco maisde atenção do leitor.

A aplicação de herbicidas em cana-de-açúcar vem sendo feita com sucesso atravésde pulverizadores tratorizados (barras de 3seções) equipados com controles eletrôni-cos. Para se entender como esses equipa-mentos operam é necessário conhecer omodelo de relacionamento das variáveisenvolvidas na operação de pulverização dedefensivos.

Para iniciar, consideremos um pulveri-zador com barra de bicos subdividida em 3seções (duas laterais e uma central), cadauma com 5 bicos espaçados de 0,6 m. Por-tanto, a largura da faixa de deposição de cadaseção será Ls = 3,0 m e da barra toda Lb =9,0 m, conforme ilustra o croquis da Figura5. Se o trator deslocar-se no campo comvelocidade V = 6 km/h (equivalente a 100m/minuto), a área coberta em 1 minuto será

Pulverizador VPA, combomba acionada pela roda

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Pulverizador com controle eletrônicousado em cana-de-açúcar

Detalhe do painel de controle,ao lado do volante

“A aplicação de herbicidas em cana-de-açúcar vem sendo feita com sucessoatravés de pulverizadores tratorizados equipados com controles eletrônicos”

Nos pulverizadores convencionais a taxa de aplicação variade forma inversamente proporcional à velocidade do avanço

Croquis dae pulverizador com barra de 3 secções e 15 bicos: A= faixa de deposição por passada; B= dis-tância entre bicos; C= faixa de recobrimento dos jatos das pontas da barra; E= espaçamento da lavoura



S = 9 x 100 = 900 m2. Considerando-seuma vazão dos bicos Qb = 1,9 l/min, a va-zão total da barra será Qba = 1,8 x 15 = 27litros/minuto. Assim, ao tomarmos a ra-zão Qba/S, tem-se: 27 (l/min) / 900 (m2) =0,03 litros/m2.

Essa taxa de aplicação (Ta = 0,03 l/m2)corresponde a 0,03 x 10.000 = 300 litrospor hectare, a qual poderá ser expressa pelaseguinte equação:Ta (l/ha) = 10.000 x [ Qba (l/min)/S (m2/min)] (1)

Mas, a área aplicada por unidade de tem-po pode ser expressa por:

S (m2/min) = L (m) x V (km/h) x 16,66 (2)

Logo:Ta (l/ha) = 10.000 x { Qba (l/min)/ [L (m) x V (km/h) x 16,66]}

que resulta em:[Ta (l/ha) x L (m)]/600 = Qba (l/min) / V (km/h) (3)

Assim, no caso do nosso exemplo, tería-

mos:[ 300 (l/ha) x 9 (m)]/600 = 4,5 = Qba (l/min) / V (km/h)

e, portanto:Qba (l/min) = 4,5 x V (km/h) (4)

Como se nota, a vazão da barra de pul-verização, em l/min, deve ser proporcionala 4,5 vezes a velocidade de deslocamentodo trator, em km/h. Isso quer dizer, no casodo nosso exemplo, que a cada variação de0,5 km/h na velocidade do trator, deveráocorrer uma variação de 2,25 l/min na bar-ra de pulverização, a fim de manter cons-tante a taxa de aplicação de 300 litros porhectare.

Essa variação de vazão, para acompa-nhar a variação de velocidade e manter cons-tante a taxa de aplicação, é obtida por regu-lagem da pressão. A medida em que se au-menta a pressão, a vazão dos bicos é incre-mentada. Esse efeito é ilustrado no gráficoda Figura 6, traçado a partir dos dados for-necidos por uma tabela do fabricante debicos (Spraying Sistems Co) para o bico“flood jet” TF-VS4.

Utilizando-se de metodologia estatísti-ca (análise de regressão), pode-se obter umaequação matemática da variação da vazãodo bico em função da pressão, cuja formageral é:Qb(l/min) = a + b.P (bar) (5)

Nessa equação as constantes “a” e “b”são determinadas a partir dos dados obti-dos em teste dos bicos, realizados de formaque se varia a pressão (P) e coleta-se a va-zão (Qb) correspondente. Para isso empre-ga-se um frasco graduado e cronometra-seo tempo para recolher um volume dado,como ilustra a Figura 7. Depois, aplica-se aesses dados a metodologia de análise de re-gressão (método dos mínimos quadrados)para encontrar o valor dos parâmetros “a”e “b”.

Considerando-se que a barra tenha n bi-cos, a equação (5) transforma-se sem:Qba (l/min) = n x [ a + b.P (bar)] (6)

Assim, para o caso do nosso exemplo,podemos associar as equações (6) e (4) con-siderando a barra com 15 bicos, a saber:15 [ a + b.P(bar)] = 4,5 x V (km/h)

que pode ser escrito como:V (km/h) = 3,33 x [ a + b.P(bar)] (7)

Verifica-se, pois, que a equação (7) rela-ciona diretamente a pressão P (em bar) coma velocidade V (em km/h) do pulverizadorconsiderado no exemplo. No caso de se uti-lizar os parâmetros indicados no gráfico daFigura 6, a equação (7) tomaria a seguinteforma:

V (km/h) = 3,33 x [ 1,206 + 0,662.P(bar)] (8)

É exatamente desse fato (equação 8) queos controles eletrônicos se utilizam para pro-porcionar uma taxa constante de aplicação,independente da velocidade de deslocamen-to.

Mas, como isso é realizado ?É feito através de um conjunto de com-

ponentes eletrônicos associados ao circuitohidráulico do pulverizador.

Os componentes eletro-eletrônicos decontrole incluem:

1) Microcontrolador: - é um circuito in-tegrado que contém muitos dos itens queum computador possui como CPU, memó-ria, etc, mas que não contém nenhuma in-terface humana como teclado, monitor ou“mouse”.

2) Interface do operador: - conjunto debotões/teclas e “display” de cristal líquido,através dos quais tanto se injeta informa-ções no microcontrolador, como dele se re-cebe informações.

3) Entradas & saídas: - conjunto de sen-sores (de pressão, vazão e deslocamento dotrator), atuadores (servomotor e selenoidesde acionamento das válvulas, comandadospelo microcontrolador) e sinalizadores (so-noros ou luminosos, para chamar a atenção

do operador).O sistema funciona, em linhas gerais,

da seguinte forma:O microcontrolador recebe sinais dos

sensores de deslocamento e de pressão. Apartir do sinal do sensor de deslocamento(tipo radar ou sensor de pulso instalado naroda), calcula o valor da variável V (veloci-dade de deslocamento). O sinal do sensorde pressão é memorizado como valor da va-riável P (pressão). Partindo dos valores dasvariáveis TA (taxa de aplicação) e Lb (lar-gura da faixa de deposição da barra), ambosintroduzidos pelo operador através do te-clado, o microcontrolador calcula o valor doprimeiro membro da equação (3): [Ta(l/min)x Lb (m)]/600. A seguir, calcula o valor davariável Qba (l/min) requerida para a velo-cidade atual (V), da forma como indicadopela equação (4). Depois, compara esse va-

Método de determinação davazão do bico pulverizador

Blocos dos componentes do circuito eletro-eletrônico,associado ao circuito hidraúlico, para controle dopulverizador

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Regressão de vibração da vazão dobico TF-VS4 em função da pressão



lor de vazão requerida (Qba) ao valor queestá sendo fornecido pelo fluxômetro (Qf)e toma uma decisão entre as seguintes op-ções:

I) Se Qf < Qba, então incrementar P (bar).

II) Se Qf > Qba, então decrementar P (bar).

III) Se Qf = Qba, então não alterar P (bar).

A ordem de incrementar/decrementarP (bar) é cumprida pelo acionamento doservo-motor que aciona a válvula regula-dora de pressão. Todavia, o aumento ouredução da pressão não pode ultrapassardeterminados limites impostos pelas carac-terísticas dos bicos utilizados. Assim, o mi-crocontrolador proporciona acionamentode abrir/fechar a válvula reguladora de pres-são até esses limites, tomando por base ossinais recebidos do sensor de pressão e com-parando-os com os limites armazenados namemória. Esses limites foram introduzidospelo operador, quando o “display” de cris-tal líquido solicitou o código do bico utili-zado.

PONTO CRÍTICOFace a tudo que foi explicado, é perti-

nente perguntar-se qual é o ponto críticodo sistema?

Resposta: - a uniformidade das carac-terísticas de vazão vs. pressão dos bicos depulverização disponíveis no mercado na-cional!

Vamos explicar o porquê.A maioria dos sistemas de controle de

pulverizadores disponíveis no mercado uti-liza uma válvula reguladora de pressão ser-vo-controlada, um fluxômetro e um sen-sor de pressão, independente do número

de secções da barra depulverização. Assim,quando o operadorfecha uma das sec-ções da barra (acio-nando o comando daválvula de fluxo darespectiva secção),através de um botão/tecla no painel, o mi-crocontrolador é in-formado e altera ovalor da variável Lb(largura da faixa dedeposição) e, porconseqüência, recal-cula o valor de Qbarequerido para a ve-locidade atual. Por-tanto, ao comparar onovo valor da vazãorequerida (Qba) com

o valor que está sendo fornecido pelo flu-xômetro (Qf), efetua a necessária altera-ção de P (bar) através de uma nova posi-ção do servo-motor de acionamento daválvula reguladora de pressão. Mas, até queponto isso tudo corresponde, verdadeira-mente, às expectativas do usuário?

Para que a explicação dada seja válida,existe uma condição fundamental: - todasas secções da barra devem apresentar exa-tamente as mesmas características de pres-são vs. vazão.

Mas, para que isso ocorra, é necessárioque todos os bicos, em todas as secções,apresentem os mesmos valores para os pa-râmetros “a” e “b” da equação (5).

Na prática isso realmente acontece?Os dados de testes de bicos realizados

no Laboratório do Departamento de En-genharia Rural da ESALQ/USP mostramque, muito raramente, os parâmetros dasequações de regressão podem ser conside-rados semelhantes, mesmo em bicos no-vos, recém-adquiridos no mercado.

Como contornar esse problema de fal-ta de uniformidade nas características devazão vs. pressão dos bicos disponíveis nomercado nacional ?

A única solução efetivamente viável éutilizar sistemas de controle eletrônico comfluxômetro, sensor de pressão e válvula ser-vo-comandada, em cada uma das secçõesda barra de pulverização. As vantagens adi-cionais de sistema assim montado são: a)possibilidade de localizar o sensor de pres-são junto de cada secção da barra (elimi-nando erros por perda de carga) e b) possi-bilidade de agrupar conjunto de bicos comcaracterísticas de vazão vs. pressão seme-lhantes para cada secção da barra, mesmoque hajam diferenças significativas entreconjuntos aplicados em diferentes secções.

Para quem já possui um pulverizadorinstrumentado e desejar conferir, na prá-tica, as características da aplicação que estásendo indicada no painel, desenvolvemosno Depto. de Engenharia Rural da ESALQ/USP um método fácil, barato e eficiente.Sua aplicação requer, todavia, a constru-ção de dois dispositivos bastante simples,a saber:

a) tubo de coleta do jato dos bicos (comtubo leve de PVC, de 4-5 polegadas);

b) calha coletora (em chapa fina galva-nizada).

O tubo de coleta é constituído por umtubo de PVC com comprimento um pou-co maior que o da secção da barra e apre-

Consoles de painel de equipamentos para controleeletrônico dos pulverizadores instrumentados

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Tubo de coleta para testes dinâmicos de vazão em pulverizadorequipado com controlador eletrônico experimental

“Antes da decisão de investir boa quantia de dinheiro num equipamento instrumentado,é prudente solicitar do vendedor uma prova concreta da eficiência do sistema”

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Luiz Geraldo Mialhe,Esalq

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sentando perfurações espaçadas com omesmo espaçamento dos bicos. Numa ex-tremidade é fechado com uma “cap” e naoutra se adapta uma redução e cotovelo (1polegada de diâmetro). Nas perfurações sãointroduzidos pedaços de mangueira deplástico transparente (2 polegadas de diâ-metro) em cuja extremidade é introduzi-do um envelope de plástico (com fundocortado) cuja boca é adaptada ao bico e aífixada com uma laçada apertada de bar-bante, de forma a impedir vazamento dojato. Dessa forma todo o líquido pulveri-zado pelos bicos de uma secção é recolhi-do e verte pelo cotovelo da extremidade dotubo.

A calha coletora, construída em chapafina galvanizada, apresenta secção trans-versal trapezoidal, com cerca de 0,45 m deboca e 4 m de comprimento, com lateraisvincadas para lhe conferir resistência es-trutural. Numa das extremidades e no fun-da da calha é adaptado um pequeno tubode descarga, por onde será recolhido o vo-lume liberado pelo tubo de coleta em suapassagem durante o teste.

Para realização dos testes o tubo de co-leta é acoplado à secção da barra de pulve-rização. O local dos testes deve ser umapista plana e nivelada, na qual se dispõe acalha coletora (montada em cavalete) nosentido longitudinal da passagem do tra-tor. A seguir traça-se uma linha de refe-rência cuja distância do eixo longitudinalda calha possibilita dirigir o trator de for-ma que o cotovelo na extremidade do tubocoletor coincida com a direção da boca dacalha.

Após estabelecida uma taxa de aplica-ção Ta (l/ha) coloca-se o pulverizador emfuncionamento e inicia-se o percurso deteste. Numa dada velocidade do trator,passa-se com a extremidade livre do tubo

de coleta sobre o eixo longitudinal da ca-lha coletora. A quantidade de calda F (ml)recolhida na calha corresponde ao volumepulverizado numa área equivalente Ae (m2)que pode ser expressa por:Ae (m2) = Ls (m) x C (m) ( 8)

onde “Ls” é a largura da faixa de de-posição da secção da barra (na qual estáacoplado o tubo de coleta) e “C” é o com-primento da calha coletora.

Portanto, a taxa de aplicação observa-da Tao(l/ha) será expressa por:Tao(l/ha) = 10 x [F(ml) / Ae(m2)] (9)

Assim, considerando-se o pulverizadortomado como exemplo e calha coletoracom 4 m de comprimento, tem-se:Tao(l/ha) = 10 x {F(ml) / [3(m) x 4(m)]}

Tao(l/ha) = 0,833 x F(ml)Assim, para uma dada taxa de aplica-

ção de, por exemplo, 200 l/ha a quantida-de a ser recolhida na calha de 4 m de umasecção da barra será:F(ml) = Tao(l/ha)/0,833 = 200/0,833 = 240 milili-tros

Comparando-se a taxa de aplicação Tapré-estabelecida (introduzida pelo consoledo controlador) com a observada Tao (ob-tida pela equação 9), determina-se o va-lor do erro na aplicação.

A equação (9) não inclui a velocidade dedeslocamento, ou seja, para uma dada regu-lagem da taxa de aplicação inserida no con-trolador, para qualquer velocidade de passa-gem do pulverizador (nos limites estabeleci-dos pelo sistema), o volume de calda recolhi-da F(ml) deve ser significativamente cons-tante. A variabilidade de F(ml) reflete a im-precisão do equipamento.

Para concluir, é oportuno esclarecer queantes da decisão de investir boa quantia dedinheiro num equipamento instrumentado,tratorizado ou autopropelido, é prudente so-licitar do vendedor uma prova concreta daeficiência do sistema, em termos de controleda taxa de aplicação à velocidade variável, li-gando e desligando parte das seções da barrae medindo a quantidade de calda liberada,como foram os testes realizados em 1997/98pelo Centro de Tecnologia Copersucar(Piracicaba,SP) nos pulverizadores Rogator(Agchem) e Albatroz (Jacto). Apenas de-monstrações tipo Agrishow, para esse tipo deequipamento, só convence quem entendepouco do assunto.

Pulverizador com tubo de coleta acoplada a cadauma das três secções da barra de pulverização

Detalhe de alinhamento da boca de descarga do tubo de coleta sobre a boca da calha coletora,em função do direcionamento do trator sobre uma linha de referência traçada na pista

dispositivos eletrônicos nem sempre apresentam uma relação ...€¦ · cional por controle...

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