Pulverização automática com controladores eletrônicos

A automação dos processos operacionais como a pulverização está cada vez mais presente nas lavouras brasileiras. No entanto, é preciso estar muito atento aos dispositivos eletrônicos a fim de obter o controle fitossanitário desejado.

A automação pode ser definida como um conjunto de processos operacionais que são controlados e executados por meio de dispositivos mecânicos ou eletrônicos, sendo útil no controle de procedimentos repetitivos. Os pulverizadores de barras, principalmente os autopropelidos, estão cada vez mais fazendo uso da automação do volume de aplicação, popularmente também conhecido como taxa de aplicação. Para funcionar é necessária uma eletrônica embarcada, a qual possui sensores, atuadores e o controlador eletrônico de pulverização. Como os sensores e atuadores normalmente não são tão visíveis aos operadores, acabam caindo no esquecimento de sua existência no momento da regulagem ou na revisão da máquina, podendo levar a aplicação de doses errôneas dos produtos fitossanitários ou interferir na deposição das gotas e, consequentemente, no controle.

Os controladores para pulverização tiveram um grande desenvolvimento na década de 1990. Inicialmente, esses equipamentos eram utilizados em pulverizadores terrestres de grande porte, justificado pela diluição de seu preço no custo total do pulverizador. Entretanto, mais recentemente, o seu uso foi estendido para pulverizadores de arrasto e até mesmo em equipamentos montados com aplicações especificas, como na cultura da cana. Os controladores foram desenvolvidos inicialmente apenas para gerenciar o volume de aplicação, mas passaram a integrar outras funções como o direcionamento via satélite, as informações gerenciais da aplicação e até mesmo o controle do tamanho de gotas.

Controladores eletrônicos

O mínimo esperado dos controladores eletrônicos de pulverização é que eles sejam capazes de ajustar automaticamente a vazão nos bicos pela variação da velocidade do pulverizador, mantendo constante o volume de aplicação por unidade de área.

Esses controladores recebem informações dos fluxômetros e/ou pressão do circuito (pelo transdutor de pressão, popularmente conhecido como pressostato), calculando a vazão instantânea total na barra (L/min). Os controladores também recebem informações de radares ou sensores de pulsos instalados nos rodados do pulverizador, determinando a velocidade instantânea da máquina. As informações de velocidade e vazão são integradas no cálculo do volume de aplicação instantâneo.

Apesar de oferecerem acurácia na correção do volume de aplicação em função de variações de velocidade, os controladores fazem esse ajuste alterando a pressão do circuito hidráulico, por um motor elétrico instalado na válvula reguladora de pressão na linha principal. Assim, o aumento da velocidade do pulverizador ocasiona o aumento na vazão (de forma a manter o volume de aplicação constante por unidade de área), devido à elevação da pressão e como consequência, a diminuição do tamanho de gota. Comportamento oposto ocorre na desaceleração. A consequente diminuição do tamanho de gota em um determinado momento da aplicação pode comprometer a deposição da calda devido à deriva. Já o aumento do tamanho de gota pode comprometer a deposição no estrato inferior da cultura.

Dessa forma, é necessário que o operador fique atento para não variar demais a velocidade. Um cenário preocupante é quando a aplicação é realizada cruzando-se terraços, prática cada vez mais comum por aumentar a capacidade de campo operacional do pulverizador (“rendimento”). Esse problema se agrava quando há ainda a utilização de um baixo volume de aplicação (como 70 L/ha ou menos). Como exemplo prático, se um pulverizador é calibrado para operar a 15km/h com pressão em 45 PSI (Pound Per Square Inche ou lb/pol², equivalente a 3,1 BAR), a aceleração para 20 km/h elevará a pressão para 80 PSI, enquanto a redução para 10 km/h reduzirá a mesma para 20 PSI. Esta magnitude de variação de pressão pode ser o suficiente para comprometer o sucesso da aplicação, pois ocasionam alterações significativas no tamanho das gotas geradas por pontas hidráulicas (mais utilizadas em todo o Brasil).

Portanto, é importante que a ponta selecionada permita pequenas variações de pressão sem afetar demasiadamente o tamanho das gotas. Infelizmente, o produtor investe pouco em ponta e, muitas vezes, a causa do controle ineficiente é devido ao uso inadequado da ponta. A relação entre pressão e tamanho das gotas são encontradas nas tabelas técnicas das pontas e devem ser disponibilizadas pelos fabricantes. As pontas tipo leque de uso ampliado são as mais utilizadas em pulverizadores terrestres de barra, por serem mais baratas, porém, as que possuem maior variação do tamanho de gotas. Recomenda-se utilizar pontas mais específicas em função do objetivo das aplicações, como uma ponta de indução de ar se a aplicação permitir gotas grossas a muito grossas, ou uma ponta com tecnologia de pré-orifício, as quais tendem a não serem tão susceptíveis a variações de pressão em relação ao tamanho de gotas formadas.

Sensor de vazão

A maioria dos pulverizadores com eletrônica embarcada no mercado possui fluxômetros do tipo turbina, por serem mais baratos e possuírem boa acurácia quando em bom estado. Alguns equipamentos comerciais utilizam esse sensor do tipo eletromagnético. Os fluxômetros do tipo turbina mensuram a vazão instantânea pela contagem das revoluções de uma pequena hélice existente no interior de seu corpo, comparando-a com uma calibração prévia realizada com um volume conhecido. Os fluxômetros eletromagnéticos trabalham de forma similar ao do tipo turbina, mas sem partes móveis internos ao sensor, acarretando em menor necessidade de manutenção e uma vida útil mais elevada. Com uso menos frequente, outro sensor utilizado para inferir sobre a vazão instantânea do sistema é o transdutor de pressão (pressostato). O cuidado especial com esse sensor é relacionado a sua pressão máxima de trabalho. A sua exposição a uma pressão maior daquela aceita o danifica irreversivelmente, afetando consequentemente o volume de aplicação.

Recomenda-se uma verificação periódica das partes móveis dos fluxômetros do tipo turbina (na revisão de safra, por exemplo), pois há um desgaste natural da hélice em função do tempo de serviço e da abrasividade dos produtos fitossanitários pulverizados, principalmente daqueles comercializados em veículo sólido, como os pó-molháveis. Assim, os fluxômetros possuem uma vida útil definida e devem ser substituídos de acordo com a recomendação do fabricante. Fluxômetros desgastados ou defeituosos levam ao erro de cálculo por parte do controlador, induzindo a pulverização de volumes de aplicação incorretos, gerando comprometimento no controle do alvo. Também não se deve substituir um tipo de sensor pelo outro sem a correta reconfiguração do controlador eletrônico.

Outro cuidado a considerar na utilização do sensor do tipo turbina é relacionado à aplicação de misturas de produtos fitossanitários na calda. Algumas misturas apresentam incompatibilidade, e ainda que pequena ao olho nu, podem modificar as características físicas da calda e aderirem à hélice do fluxômetro, alterando a leitura de vazão em relação à constante calibrada. Assim, se a mistura está aderindo ao tanque ou na tubulação, muito provavelmente está aderindo também na hélice do sensor, exigindo uma limpeza mais frequente.

Sensor de velocidade

Os sensores mais usuais para o cálculo da velocidade são sensores de pulso instalados no rodado do pulverizador, mas existem também os radares e o uso de receptores GPS. Sensores de pulso são baratos, praticamente não possuem manutenção e funcionam bem, principalmente quando existem muitos furos ou magnetos nos rodados do pulverizador. Cada furo ou magneto acarreta em um pulso enviado para o controlador eletrônico, assim, quanto mais pulsos, mais acurada vai ser a velocidade calculada. Entretanto, um ponto importante a considerar é que normalmente sensores de pulsos são instalados em somente um rodado, acarretando em cálculo errôneo da velocidade quando o equipamento opera em longas curvas, pois os rodados internos possuem menor rotação (velocidade angular). Outro problema importante a considerar na operação é o patinamento do rodado onde os sensores de pulsos estão instalados. Daí a necessidade de se calibrar o sensor de velocidade no talhão onde a pulverização irá ocorrer, preferencialmente nas mesmas condições de umidade do solo e do nível de compactação. Estas características não se tornam preocupação quando da instalação dos radares nos equipamentos. Todavia, os radares podem ter sua leitura influenciada por variações excessivas da cobertura vegetal da área trabalhada.

Alguns controladores eletrônicos utilizam o sinal de uma antena GPS para obter a velocidade. Essa técnica é interessante, pois o sistema não precisa de calibração, assim como ele oferece a velocidade real em campo, ou seja, o patinamento nos rodados não interfere na leitura da velocidade. Geralmente usam uma antena GPS de navegação, as quais não possuem problemas de sinal. O único cuidado é com seu uso em velocidades extremamente baixas, como 1 ou 2 km/h, pois os erros GPS podem influenciar demasiadamente no cálculo da velocidade, entretanto, os autopropelidos operam em velocidades bem maiores que essas.

Tendência futura

A ponta de pulverização deve trabalhar em um regime de pressão dentro da faixa onde ocorre a manutenção do tamanho das gotas, mas nem sempre isso ocorre na prática. Assim, uma das alternativas para a variação da vazão sem afetar o tamanho das gotas é pelo uso de válvulas PWM (em Inglês “Pulse-Width Modulation”), que faz a modulação do tempo entre abertura e fechamento do bico. Esta tecnologia permite o controle da vazão e da pressão de operação de cada ponta durante a aplicação, mantendo o volume de aplicação constante (ou variando, se o objetivo é a aplicação em taxas variáveis VRT), sem afetar significativamente o tamanho da gota. O funcionamento do PWM se dá pelo controle eletrônico da abertura e do fechamento do fluxo em cada ponta, fazendo com que a vazão seja iniciada e rapidamente interrompida. Este controle é realizado pela presença de uma válvula solenóide no bico que pode abrir e fechar em até 10 vezes por segundo. O período de tempo em que a válvula permanece aberta e fechada em cada ciclo determina o volume de aplicação. Assim, o operador pode variar a velocidade de deslocamento, como ao cruzar terraços, sem alterar o volume de aplicação e o tamanho de gotas.

Fábio H. R. Baio, UFMS; Ulisses R. Antuniassi, FCA/UNESP

Artigo publicado na edição 158 da Cultivar Máquinas.