BR102015025583A2 - Electrostatic nebulization system - Google Patents

Abstract

sistema de nebulização eletrostática é relatado na presente invenção um sistema que compreende basicamente um bico difusor eletrostático (100) a ser instalado em um cano de escapamento (e), próximo à saída da câmara de combustão de um motor (m) à explosão de veículos leves, assim como de veículos automotores, o qual possui um primeiro eletrodo cilíndrico (140) eletricamente isolado do corpo deste bico, que se encontra conectado ao polo negativo de uma bateria (b), e energiza com cargas negativas por indução o fluxo de um produto pesticida que flui em contato com este eletrodo; e um anel dispersor eletrostático (200) a ser instalado na extremidade aberta do cano de escapamento (e) de um motor (m) à explosão, o qual possui um segundo eletrodo (230) eletricamente isolado do corpo deste e conectado ao polo positivo da bateria (b), e por onde o produto de tratamento vaporizado é expulso em regime turbulento energizando as gotículas deste produto com cargas positivas por indução.

Description

SISTEMA DE NEBULIZAÇÃO ELETROSTÁTICA CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção encontra seu campo de aplicação dentre os sistemas destinados à aplicação de uma nebulização térmica de produtos químicos e orgânicos em plantações. O sistema é aplicado preferencialmente a configurações de equipamentos que nebulizam o pesticida por meio do calor gerado pelo escapamento dos gases de motores à explosão e apresenta a possibilidade de atingir a área alvo com as partículas de líquido carregadas por energia eletrostática. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] Uma pulverização correta nas plantações significa um melhor desempenho da lavoura, independente se para o combate de doenças e pragas ou para manutenção de nutrientes e beneficiadores.

[0003] No caso de pragas ou doenças agrícolas provocadas por elas, a extinção dessas pragas sempre foram alvo de preocupação e sempre foi executada pelo homem. Existem estudos mundiais que estimam que de 20% a 40% das plantações são perdidas pelo ataque de pragas. A apresentação mais comum para esses produtos é a forma líquida.

[0004] O desenvolvimento das plantas se encontra intimamente relacionado com as características do solo (estrutura, textura, conteúdo em substâncias minerais, húmus e micro organismos), o nível do lençol freático e o clima (temperatura, precipitação, vento), os quais também podem ajudar o desenvolvimento de pragas que encontram alimento farto.

[0005] São muitos os equipamentos dirigidos à pulverização de lavouras de modo a controlar o ataque de pragas. Normalmente são equipamentos grandes, adequados a grandes lavouras, pesados, com necessidade de serem tripulados por um operador o qual, além de se preocupar em trafegar exatamente nos espaços entre as áreas plantadas, ainda precisam fazer os ajustes necessários para que o produto espalhado seja dispensado em quantidade eficiente, mas que não acarrete em excesso, que passa a ser prejudicial à planta, ou desperdício. Para tentar melhorar a eficiência das pulverizações, os agricultores empregam bicos de pulverização que geram gotas maiores do que 200 pm (1 micrômetro ou 1 pm = 1/1000 mm), como uma forma de garantir que toda a planta será molhada com o produto. O grande problema é haver uma perda muito grande de produto para o solo prejudicando em muito o meio ambiente por exterminar também organismos que são benéficos para o progresso das plantas.

[0006] A maioria dos equipamentos fabricados para pulverização de lavouras apresenta-se superdimensionada em relação às dimensões de uma agricultura considerada pequena ou média. Geralmente, neste tipo de agricultura, ainda são utilizados equipamentos portáteis e acionados à mão por um operador.

[0007] O pulverizador mais comum nestas plantações ainda é o de tanque com alças ao qual é conectada uma mangueira com um dispensador e o líquido é propelido por um bombeamento manual por meio de uma alavanca. O operador aciona a alavanca e o líquido é dispensado enquanto este caminha na "rua" (termo pelo qual será tratado ao longo deste relatório o intervalo entre as áreas plantadas). O problema surge entre os acionamentos da alavanca. A área de passada do operador sempre apresenta uma descontinuidade na dispensa do produto. Por outro lado, a capacidade de armazenamento do bujão de produto precisa ser relativamente pequena para que o operador possa carregar o peso sem prejuízos à saúde. A operação de enchimento, aplicação e novo enchimento do reservatório implica em tempo mal utilizado, irregularidade na aplicação e cansaço do operador.

[0008] Este tipo de equipamento evoluiu para a introdução de um motor que produzia ou corrente de ar a alta pressão ou ar comprimido de forma contínua melhorando a distribuição do produto em relação ao modelo manual. Esta evolução é conhecida como pulverizador costal.

[0009] Existe um grande interesse na redução dos impactos ambientais dirigidos à agricultura, bem como uma forte demanda de alternativas que permitam a sua sustentabilidade. O método de aplicação de defensivo mais empregado atualmente é extremamente desperdiçador, já que uma grande parte de produto é perdida por deposição direta no solo, portanto não adequado.

[0010] Exemplos de desperdícios têm sido constatados em alguns trabalhos científicos para culturas de porte rasteiro. Dentre os vários dados produzidos nesses estudos, consta, por exemplo, que na deposição de herbicidas durante uma aplicação aérea em arroz irrigado, há uma perda de produto na ordem de 50%. Da mesma maneira, apurou-se que, dependendo do porte das plantas, as perdas de agrotóxicos podem ter variações grandes acarretando uma contaminação maior do que a indicada ou permitida, assim como desperdício de produto sem necessidade e, desta forma, foi descoberto que na cultura do feijão as perdas podem ficar na ordem entre 49 a 88%, e na cultura do tomate, entre 44 e 71%.

[0011] Em culturas com porte de arbusto, como a videira, as perdas de agrotóxicos para o solo variaram entre 35 e 49%. Em tomate estaqueado, foi verificado que a porcentagem de agrotóxico depositado nas plantas variou entre 24 e 41%. As perdas no solo ficaram entre 20 e 39%, e cerca de 30 a 45% perdeu-se provavelmente por evaporação ou deriva.

[0012] Dentre os procedimentos existentes mais atuais para a aplicação de produtos pesticidas na agricultura encontram-se: - a nebulização a frio, durante a qual o produto, por efeitos hidráulicos e pneumáticos, é fracionado a partir de um dispositivo chamado de "bico spray Ultra Baixo Volume (UVB) e gera gotículas finas com dimensões em uma faixa entre 50 pm e 80 pm. O fracionamento cria uma névoa fina que flutua levada pelas correntes de ar, termina por aderir em todas as superfícies verticais e horizontais dos vegetais com as quais têm contato e também no solo, desta maneira, criam uma película protetora ativa que bloqueia e trata da contaminação e proliferação de pragas, vetores, fungos, bactérias e outros possíveis agentes degradantes. Por outro lado podem levar uma certa parte para o solo perdendo produto e levando um risco de contaminação; - a nebulização a quente, durante a qual o produto, por efeitos térmicos e pneumáticos, é fracionado e gera gotículas ultrafinas com dimensões em uma faixa entre 1 pm e 50 pm. Com o fracionamento, os componentes líquidos pela formulação são vaporizados pela energia térmica e formam aerossóis assim que entram em contato com o ar do ambiente aberto. A nuvem formada é facilmente dirigida pelas correntes de ar e, dependendo da intensidade ou direção, pode-se perder parte do produto por não atingir completamente a área alvo ou por evaporação, além de contaminar áreas sem interesse, animais e pessoas.

[0013] O processo de nebulização a quente é empregado principalmente nas em plantações nas quais se deseja promover uma distribuição das substâncias ativas uniformemente na área alvo, mesmo em locais de acesso mais difícil sem a formação significativa de resíduos indesejáveis. A nebulização a quente é considerada ideal para o tratamento simultâneo em grandes áreas e espaços vazios, com quantidade racionalizada de substância ativa que ajuda a proteger o meio ambiente.

[0014] O principal problema deste processo é ser facilmente desviado do objetivo principal durante a sua aplicação pelas correntes de ar, como já foi dito acima, limitando a aplicação de forma eficiente, pois a nuvem formada pode ser muito desviada da área alvo e pode atingir outras áreas causando problemas. Outro fator é a evaporação das gotículas antes de atingir efetivamente o alvo. Isto implica em séria observação em termos de fatores climáticos que podem gerar maior evaporação, a movimentação das correntes de ar no dia da aplicação, ou mesmo a inviabilidade da aplicação em determinada área alvo, se forem levados em conta características climáticas em relação à quantidade de produto perdido.

[0015] A técnica se ressente de um processo de nebulização térmica que possa ter a eficiência da aplicação de produto melhorada, com uma quantidade ainda mais racionalizada de produto e que seja mais independente das condições climáticas da área alvo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0016] É objetivo da presente invenção um sistema destinado à aplicação de uma nebulização térmica de produtos químicos e orgânicos em plantações. O sistema é aplicado preferencialmente a configurações de equipamentos que nebulizam o pesticida por meio do calor gerado pelo escapamento dos gases de motores à explosão de veículos leves ou de veículos automotores e apresenta a possibilidade de atingir a área alvo com as partículas de líquido carregadas por energia eletrostática.

[0017] O objetivo é alcançado por meio de um sistema que compreende basicamente um bico difusor eletrostático a ser instalado em um cano de escapamento, próximo à saída da câmara de combustão de um motor à explosão de veículos leves ou de veículos automotores, onde este bico difusor eletrostático possui um primeiro eletrodo cilíndrico eletricamente isolado do corpo deste, mas com uma extremidade exposta ao escoamento de um produto de tratamento em regime turbulento o qual, em contato com este primeiro eletrodo que se encontra conectado ao polo negativo de uma fonte de força, torna-se energizado com cargas negativas por indução; e um anel dispersor eletrostático a ser instalado na extremidade aberta do cano de escapamento de um motor à explosão, onde este anel dispersor eletrostático adicionalmente possui um segundo eletrodo eletricamente isolado do corpo deste e conectado ao polo positivo da mesma fonte de força, apresenta um formato de anel de diâmetro menor que o anel dispersor com vários fios paralelos dispostos como uma grade por entre os quais o produto de tratamento vaporizado é expulso em regime turbulento por entre os fios paralelos e, desta forma, as gotículas deste produto tornam-se energizadas com cargas positivas por indução.

[0018] A nuvem formada pelas gotículas eletricamente carregadas positivamente são atraídas pelas plantas naturalmente aterradas por diferença de potencial.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0019] A Figura 1 é uma representação em perspectiva do sistema de nebulização térmica eletrostática, instalado em um escapamento de um motor à explosão de acordo com a presente invenção.

[0020] A Figura 2 é uma representação em vista lateral de um bico difusor eletrostático de acordo com a presente invenção.

[0021] A Figura 3 é uma representação em vista lateral e em corte do bico difusor eletrostático da Figura 2.

[0022] A Figura 4 é uma representação em vista lateral de um anel dispersor eletrostático segundo a presente invenção.

[0023] A Figura 5 é uma representação em vista frontal do anel dispersor eletrostático da Figura 4.

[0024] A Figura 6 é uma representação em vista frontal e em corte do segundo eletrodo, segundo a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0025] A descrição detalhada do sistema de nebulização térmica eletrostática, objeto da presente invenção, será feita de acordo com a identificação dos componentes que os formam, com base nas Figuras acima descritas.

[0026] É objetivo da presente invenção um sistema destinado à aplicação de uma nebulização térmica de produtos químicos e orgânicos em plantações. O sistema é aplicado preferencialmente a configurações de equipamentos que nebulizam o pesticida por meio do calor gerado pelo escapamento dos gases de motores à explosão de veículos leves ou de veículos automotores e apresenta a possibilidade de atingir a área alvo com as partículas de líquido carregadas por energia eletrostática.

[0027] A partir deste ponto, os produtos químicos e orgânicos serão citados também pelos termos: produtos de tratamento ou, simplesmente de produtos.

[0028] A Lei de Coulomb é uma dentre as leis da física que descreve a interação eletrostática entre partículas eletricamente carregadas. Esta lei estabelece que o módulo da força entre duas cargas elétricas puntiformes é diretamente proporcional ao produto dos valores absolutos das duas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre eles.

Esta força pode ser atrativa ou repulsiva dependendo do sinal das cargas. É atrativa se as cargas tiverem sinais opostos. É repulsiva se as cargas tiverem o mesmo sinal.

[0029] Aproveitando este princípio, vários estudos ao longo do tempo foram feitos no sentido de melhorar a eficiência de aplicação de produtos químicos e orgânicos em plantações que necessitavam tratamento. Para tanto foram desenvolvidos bicos pneumáticos eletrostáticos para a aplicação de produtos pesticidas de natureza aquosa em plantas, sob a forma de gotas pequenas com uma alta intensidade de carga induzida. No entanto, para que as gotas pudessem estar carregadas a contento, a pressão de ar precisava ser muito elevada para quebrar o líquido em gotas que acumulassem essa carga induzida. Essa exigência inviabilizou o emprego deste princípio em equipamentos chamados de “costais”.

[0030] Os estudos, em sua continuidade, também mostraram que gotas maiores do que 100 pm não se beneficiam de uma carga induzida, pois são muito pesadas e, em curtas distâncias, não conseguem modificar sua trajetória movida pela força de atração de uma planta aterrada. O maior benefício da deposição eletrostática é exatamente a atração e deposição das gotículas carregadas que estão fora do campo direto de ataque, que é a parte de baixo das folhas, por exemplo, e dos caules. Com isso, os bicos que produzem gotas de 200 pm se tornam inviáveis até para qualquer adaptação no sentido de aplicação de cargas eletrostáticas.

[0031] Na persistência das determinações durante as pesquisas da técnica anterior, chegou-se a uma faixa de tamanho de partículas que poderia ser adequada para tornar uma deposição eletrostática eficiente e que se encontra entre 30 pm e 80 pm.

[0032] O objetivo da presente invenção é alcançado por meio do desenvolvimento de um sistema (S), o qual pode ser visto de forma completa no interior da área tracejada na Figura 1, instalado a uma configuração de um equipamento que nebuliza um produto de tratamento por meio do calor gerado pelo escapamento dos gases de motores à explosão de veículos leves, assim como de veículos automotores, e que compreende: - uma bateria (B) destinada a fornecer energia ao sistema e que pode ser escolhida entre: ser parte integrante de um veículo e ser independente de um veículo; - um bico difusor eletrostático (100), (Figuras 2 e 3) instalado em um cano de escapamento (E), próximo à saída da câmara de combustão de um motor (M) à explosão, onde este bico difusor eletrostático (100), que pode ser acompanhado com mais detalhes a partir de agora com o auxílio da Figura 3 de acordo com uma possível concretização, é formado por: - um corpo (110) vazado internamente, apresenta uma abertura superior (111), uma abertura lateral (112), uma abertura inferior (113) e, externamente à parte inferior deste corpo (110) uma porção roscada (114) para que ele seja fixado no cano de escapamento (E) do motor (M) à explosão; - um conector de entrada de líquido (120) firmemente fixado à abertura lateral (112), conecta-se a um reservatório (R) de produto líquido e serve para conduzir este líquido ao interior do corpo (110); - um injetor (130) fixado à abertura inferior (113), serve para conduzir o líquido do interior do corpo (110) para o interior de um escapamento (E); - um primeiro eletrodo cilíndrico (140) ligado eletricamente ao polo negativo da bateria (B), fixado à abertura superior do corpo (111) e eletricamente isolado do corpo (110), tem uma extremidade exposta internamente a este corpo (141), a qual em contato com o produto de tratamento que escoa em regime turbulento, torna-o energizado com cargas negativas por indução; - um dispersor eletrostático (200) (Figura 4) instalado na extremidade aberta do cano de escapamento (E) do motor (M) à explosão, onde este anel dispersor eletrostático (200) é formado por: - um primeiro adaptador (210), que pode ser identificado no interior da área pontilhada da Figura 4, em diâmetro compatível com o diâmetro do escapamento (E), tem uma porção inicial (211) de conformação cilíndrica, seguida de uma porção substancialmente tronco cônica (212), prolongando-se em uma porção cilíndrica (213) de diâmetro menor que forma um angulo (α) em relação à porção inicial; - um segundo adaptador (220), Figuras (4 e 5) é fixado ao primeiro adaptador (210) em sua porção cilíndrica (213), tem um formato igualmente cilíndrico e é construído em material isolante elétrico e térmico; - um segundo eletrodo (230), (Figura 6) de diâmetro menor que o segundo adaptador (220) e firmemente fixado neste último, é ligado eletricamente ao polo positivo da bateria (B), tem um formato de anel com fios finos paralelos (231) que formam uma espécie de grade e, por entre os quais o produto de tratamento vaporizado é expulso em regime turbulento e torna-se energizado com cargas positivas por indução.

[0033] Em uma segunda concretização possível, o conector de entrada de líquido (120) é firmemente fixado à abertura superior do corpo (111) , o injetor (130) permanece fixado à abertura inferior (113) e o primeiro eletrodo cilíndrico (140) é fixado à abertura lateral (112) , o que confere outro aspecto ao bico difusor eletrostático (100) e permite uma flexibilidade de adaptação a configurações diferentes de canos de descarga (E).

[0034] Ao passar pelo segundo eletrodo (230), as partículas de produto vaporizado em partículas em um valor entre 1 μm e 50 μm atravessam por entre os fios finos paralelos (231) em uma velocidade suficiente para serem eletricamente carregados, não se chocarem com estes a ponto de formar gotas maiores que escorram contaminando o solo; uma vez no ar, devido ao caráter negativo das plantas naturalmente aterradas, estas partículas são fortemente atraídas e, quanto maior a planta, mais densamente as partículas se aderem, tanto à parte de cima das folhas quanto embaixo delas e aos caules, com quantidade mínima de produto depositado sobre o solo.

[0035] A eficiência da aplicação de produto de tratamento vaporizado e eletrostaticamente energizado permite uma estimativa de redução de quantidade de ingredientes ativos em uma ordem em torno de 50%, uma redução acentuada dos efeitos negativos sobre o conjunto de seres vivos presentes neste sistema, já que as perdas para o solo chegam a ser reduzidas em uma ordem de 80% em relação a uma pulverização convencional com bicos injetores de 200 μm e, consequentemente uma proteção muito grande em relação à segurança e manutenção do meio ambiente.

[0036] Embora a presente invenção tenha sido descrita em sua forma de realização preferida, o conceito principal que norteia a presente invenção que é um sistema destinado à aplicação de uma nebulização térmica de produtos químicos e orgânicos em plantações, instalado em configurações de equipamentos que nebulizam o pesticida por meio do calor gerado pelo escapamento dos gases de motores à explosão de veículos leves, assim como de veículos automotores, com as partículas de líquido carregadas por energia eletrostática, se mantém preservado quanto ao seu caráter inovador, onde aqueles usualmente versados na técnica poderão vislumbrar e praticar variações, modificações, alterações, adaptações e equivalentes cabíveis e compatíveis ao meio de trabalho em questão, sem, contudo se afastar da abrangência do espírito e escopo da invenção, que estão representados pelas reivindicações que se seguem.

REIVINDICAÇÕES

Claims (3)

1 - SISTEMA DE NEBULIZAÇÃO ELETROSTÁTICA destinado à aplicação de uma nebulização térmica de produtos químicos e orgânicos em plantações, caracterizado por ser instalado em configurações de equipamentos que nebulizam o produto por meio de calor gerado pelo escapamento de gases de motores à explosão de veículos leves, assim como de veículos automotores, com as partículas pulverizadas de líquido carregadas por energia eletrostática e compreender: - uma bateria (B) destinada a fornecer energia ao sistema e que pode ser escolhida entre: ser parte integrante de um veículo e ser independente de um veículo; - um bico difusor eletrostático (100), instalado em um cano de escapamento (E), próximo à saída da câmara de combustão de um motor (M), onde este bico difusor eletrostático (100) é formado por: - um corpo (110) vazado internamente, apresenta uma abertura superior (111), uma abertura lateral (112), uma abertura inferior (113) e, externamente à parte inferior deste corpo (110) uma porção roscada (114) para que ele seja fixado no cano de escapamento (E) do motor (M) à explosão; - um conector de entrada de líquido (120) firmemente fixado à abertura lateral (112), conecta-se a um reservatório (R) de produto líquido e serve para conduzir este líquido ao interior do corpo (110); - um injetor (130), fixado à abertura inferior (113) serve para conduzir o líquido do interior do corpo (110) para o interior de um escapamento (E); - um primeiro eletrodo cilíndrico (140), ligado eletricamente ao polo negativo da bateria (B), fixado à abertura superior do corpo (111) e eletricamente isolado do corpo (110), tem uma extremidade exposta internamente a este corpo (141), a qual em contato com o produto de tratamento que escoa em regime turbulento, torna-o energizado com cargas negativas por indução; - um dispersor eletrostático (200), instalado na extremidade aberta do cano de escapamento (E) do motor (M) à explosão, onde este anel dispersor eletrostático (200) é formado por: - um primeiro adaptador (210), em diâmetro compatível com o diâmetro do escapamento (E), tem uma porção inicial (211) de conformação cilíndrica, seguida de uma porção substancialmente tronco cônica (212), prolongando-se em uma porção cilíndrica (213) de diâmetro menor que forma um angulo (α) em relação à porção inicial; - um segundo adaptador (220), é fixado ao primeiro adaptador (210) em sua porção cilíndrica (213), tem um formato igualmente cilíndrico e é construído em material isolante elétrico e térmico; - um segundo eletrodo (230), de diâmetro menor que o segundo adaptador (220) e firmemente fixado neste último, é ligado eletricamente ao polo positivo da bateria (B), tem um formato de anel com fios finos paralelos (231) que formam uma espécie de grade.

2 - SISTEMA DE NEBULIZAÇÃO ELETROSTÁTICA de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o conector de entrada de líquido (120) ser firmemente fixado à abertura superior do corpo (111), o injetor (130) permanecer fixado à abertura inferior (113) e o primeiro eletrodo cilíndrico (140) ser fixado à abertura lateral (112), o que confere um outro aspecto ao bico difusor eletrostático (100) e permite uma flexibilidade de adaptação à configurações diferentes de canos de descarga (E).

3 - SISTEMA DE NEBULIZAÇÃO ELETROSTÁTICA de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por ao passar pelo segundo eletrodo (230), as partículas de produto pesticida vaporizado em partículas em um valor entre 1 pm e 50 pm atravessarem por entre os fios finos paralelos (231) em uma velocidade suficiente para serem eletricamente carregados, não se chocarem com estes a ponto de formar gotas maiores que escorram contaminando o solo, uma vez no ar, devido ao caráter negativo das plantas naturalmente aterradas, estas partículas serem fortemente atraídas e, quanto maior a planta, mais densamente as partículas se aderem tanto à parte de cima das folhas, quanto embaixo delas e aos caules, com quantidade mínima de produto depositado sobre o solo.