ES2966998T3 - Sistema de inyección térmica y método de utilización - Google Patents
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Abstract
Se describen métodos de nebulización térmica que incluyen dispensar una cantidad predeterminada de una formulación agrícola desde un cartucho, en donde la formulación agrícola tiene una viscosidad mayor que aproximadamente 500 cP a temperatura ambiente; usar un calentador en línea para calentar la cantidad predeterminada de la formulación agrícola a una temperatura predeterminada, en donde la formulación agrícola tiene una viscosidad de menos de aproximadamente 400 cP a 140 grados Fahrenheit o más; y aerosolizar la formulación agrícola con un aparato de nebulización térmica. También se describen sistemas para llevar a cabo los métodos, así como cartuchos para usar en los sistemas descritos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de inyección térmica y método de utilización
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas
Campo técnico
Las realizaciones se refieren a métodos de nebulización térmica, a sistemas de nebulización térmica para llevar a cabo los métodos, y a cartuchos para su uso en los métodos.
Antecedentes
Algunas formulaciones agrícolas, como los plaguicidas, insecticidas, agentes antifúngicos y similares, se aplican a plantas y productos mediante dispositivos de nebulización. Sin embargo, algunos plaguicidas, tal como el agente antifúngico, tiabendazol (TBZ), se formulan como polvos o fluidos viscosos o pastas espesas. Como tal, deben diluirse y/o calentarse a la temperatura deseada para aumentar su fluidez antes de utilizarlos en equipos de nebulización estándar. Por tanto, actualmente es necesario que un operario diluya y/o caliente dichos plaguicidas antes de utilizarlos. Incluso con una manipulación óptima y el uso de equipos de protección individual (EPI), dichas prácticas pueden dar lugar a una exposición indeseable del operario y del medio ambiente durante el uso y/o los posteriores procedimientos de limpieza.
El documento US 2008/0103212 describe un método para tratar fruta en un recinto de almacenamiento con un aerosol de inhibidor de escamas de difenilamina que comprende: recoger inhibidor de escamas de difenilamina fundidas en un depósito, mantener la temperatura del inhibidor de escamas de difenilamina fundidas en dicho depósito a una temperatura mayor que aproximadamente 90 °C, y transportar dicho inhibidor de escamas de difenilamina fundidas desde dicho depósito a través de un conducto calentado hasta un dispositivo generador de aerosoles.
El documento US 2009/101669 describe un aparato para dispensar un material viscoso que incluye un cuerpo dispensador que tiene una entrada y un orificio de descarga. Un elemento de válvula está montado para moverse en el cuerpo del dispensador entre una posición abierta que permite el flujo desde el orificio de descarga, y una posición cerrada que impide el flujo desde el mismo. Un accionador está acoplado al elemento de válvula para su accionamiento entre la posición abierta y cerrada. Un intercambiador de calor que tiene un paso de serpentín y un calentador está acoplado al mismo, en donde el calentador está en comunicación térmica con el cuerpo del dispensador.
El documento US 6.723.364 B1 describe un método de tratamiento por nebulización que utiliza una composición líquida para tratar frutas y verduras, caracterizado porque consiste en producir una niebla de tratamiento de niebla formada por gotitas que tienen una temperatura comprendida entre 200 y 280 °C.
No se ha descrito la posibilidad de dispensar una cantidad predeterminada de una formulación agrícola desde un cartucho, en donde la formulación agrícola se fluidifica parcialmente mediante fuerzas de cizallamiento antes de calentarse mediante un calentador en línea.
Breve descripción de los dibujos
Las realizaciones se entenderán fácilmente por la siguiente descripción detallada, junto con los dibujos adjuntos. Las realizaciones se ilustran a modo de ejemplo y no de limitación en las figuras de los dibujos adjuntos.
Lafigura 1ilustra un ejemplo de sistema de dosificación por cartucho que incluye un cartucho, bomba, y calentador en línea para su uso en varios sistemas y métodos descritos en el presente documento, de acuerdo con diversas realizaciones;
Lafigura 2ilustra el sistema de dosificación de cartuchos de lafigura 1en uso con un aparato de nebulización térmica, de acuerdo con diversas realizaciones;
Lasfiguras 3Ay3Bson una vista en perspectiva(figura 3A)y una vista en despiece(figura 3B) de un cartucho dosificador para su uso con un aparato de nebulización térmica, de acuerdo con diversas realizaciones; y
Lasfiguras 4Ay4Bson dos gráficas que ilustran la eficacia de la fumigación de limones(figura 4A)y naranjas(figura 4B)con IMZ/TBZ, de acuerdo con diversas realizaciones.
Descripción detallada de las realizaciones descritas
La invención se expone en el juego de reivindicaciones adjunto. En la siguiente descripción detallada, se hace referencia a los dibujos adjuntos que forman parte del presente documento, y en los que se muestran a modo de ilustración realizaciones que pueden llevarse a la práctica. Debe entenderse que pueden utilizarse otras realizaciones y que pueden introducirse cambios estructurales o lógicos sin desviarse del alcance. Por lo tanto, la siguiente descripción detallada no debe interpretarse en un sentido limitativo, y el alcance de las realizaciones se define por las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes.
Varias operaciones pueden describirse a su vez como múltiples operaciones individuales, de una manera que puede ser útil para comprender las realizaciones; sin embargo, el orden de descripción no debe interpretarse en el sentido de que estas operaciones dependan del orden.
La descripción puede utilizar descripciones basadas en la perspectiva, como arriba/abajo, atrás/delante, y arriba/abajo. Dichas descripciones se utilizan meramente para facilitar la discusión y no pretenden restringir la aplicación de las realizaciones descritas.
Pueden utilizarse los términos "acoplado" y "conectado", junto con sus derivados. Debe entenderse que estos términos no son sinónimos entre sí. En cambio, en realizaciones particulares, "conectado" puede utilizarse para indicar que dos o más elementos están en contacto físico o eléctrico directo entre sí. "Acoplado" puede significar que dos o más elementos están en contacto físico o eléctrico directo. Sin embargo, "acoplado" también puede significar que dos o más elementos no están en contacto directo entre sí, pero sin dejar de cooperar o interactuar entre sí.
A efectos de la descripción, una expresión en forma de "A/B" o en forma de "A y/o B" significa (A), (B), o (A y B). A efectos de la descripción, una expresión en forma de "al menos uno de A, B y C" significa (A), (B), (C), (A y B), (A y C), (B y C), o (A, B y C). A efectos de la descripción, una expresión en forma de "(A)B" significa (B) o (AB) es decir, A es un elemento opcional.
La descripción puede utilizar los términos "realización" o "realizaciones", que pueden referirse a una o varias de las mismas o diferentes realizaciones. Asimismo, las expresiones "que comprende", "que incluye", "que tiene", y similares, tal como se utiliza con respecto a las realizaciones, son sinónimos.
Las realizaciones en el presente documento proporcionan sistemas y métodos para la aplicación precisa y medida de formulaciones agrícolas viscosas con un sistema de nebulización térmica. En diversas realizaciones, las formulaciones viscosas líquidas y/o espesas pueden dosificarse con precisión a partir de un cartucho precargado, pasar a través de una unidad de calentamiento en línea para su licuefacción y pasar a partir de la misma a un sistema de suministro, tal como un aparato de nebulización térmica. En diversas realizaciones, los métodos y sistemas descritos en el presente documento pueden permitir que un operario aplique una formulación agrícola, tal como un plaguicida, insecticida, fungicida o similares, con mayor precisión y eficacia en comparación con los sistemas convencionales de termonebulización, y con un riesgo muy reducido de exposición para el operario y el medio ambiente.
Como comprenderá cualquier experto en la técnica, la mayoría de las formulaciones agrícolas deben utilizarse a una concentración determinada durante un periodo de aplicación concreto para ser eficaces. Por ejemplo, en una aplicación de nebulización térmica, se aplicará una formulación agrícola a través de un dispositivo de nebulización térmica (1) durante un período de tiempo predeterminado (2) a un volumen predeterminado de producto postcosecha (3) en un espacio cerrado que tiene un volumen predeterminado con el fin de (4) depositar una cantidad deseada de la formulación agrícola en la superficie del producto. Para una formulación agrícola determinada, la concentración química de la formulación aplicada puede afectar a la duración de la aplicación, con concentraciones químicas más bajas que requieren tiempos de aplicación más largos para alcanzar el nivel deseado de deposición química. Por tanto, el aumento de la concentración química de la formulación agrícola generalmente reduce la duración de la aplicación, y por lo tanto permite a un operario realizar cada aplicación de nebulización térmica en un período de tiempo más corto, reduciendo así los costes.
Sin embargo, con muchas formulaciones agrícolas, existe un límite superior para la concentración química que puede utilizarse en un aparato de nebulización térmica, ya que al aumentar la concentración química de la formulación agrícola aumenta la viscosidad de la formulación. Dado que un aparato de nebulización térmica generalmente solo puede aplicar una formulación líquida con una viscosidad relativamente baja, por ejemplo, menos de aproximadamente 0,4 Pa s (400 centipoise [cP]), menos de aproximadamente 0,3 Pa s (300 cP), o menos de aproximadamente 0,2 Pa s (200 cP), existe un límite máximo para la concentración química de la formulación agrícola que puede utilizarse. Además, los materiales viscosos, como las formulaciones líquidas viscosas y espesas que tengan una viscosidad mayor que aproximadamente 0,5 Pa s (500 cP), mayor que aproximadamente 0,7 Pa s (700 cP), mayor que aproximadamente 1 Pa s (1.000 cP), mayor que aproximadamente 2 Pa s (2.000 cP), o mayor que aproximadamente 5 Pa s (5.000 cP), son intrínsecamente difíciles de descargar de los contenedores de almacenamiento, y son intrínsecamente difíciles de dispensar con precisión.
Para abordar estas cuestiones, las formulaciones agrícolas viscosas, como las pastas, suelen mezclarsein situa partir de polvos para formar un líquido viscoso o una pasta, y luego se calientan antes de su uso en un aparato de nebulización térmica para licuar la formulación para su posterior aerosolización. En los métodos convencionales, las formulaciones agrícolas suelen mezclarse en el lugar de uso y calentarse en un recipiente de calentamiento abierto, como una olla de cocción lenta. Sin embargo, la mezcla de formulaciones a base de polvo en el lugar de uso, y el calentamientoin situ(en particular, el calentamiento abierto), conlleva un alto riesgo de exposición para el operario y un alto riesgo de liberación accidental al medio ambiente, incluso con el uso adecuado de equipos de protección individual (EPI). Específicamente, los calefactores abiertos tipo "olla de cocción lenta" con fluidos a alta temperatura pueden suponer un riesgo para el operario y el medio ambiente, ya que el portador de niebla y otros componentes químicos pueden empezar a evaporarse durante el proceso de calentamiento. Normalmente, el operario debe permanecer muy cerca del producto químico durante todo el proceso de nebulización, y puede estar expuesto a la formulación agrícola caliente durante la preparación, aplicación, y durante la limpieza de utensilios y aparatos una vez finalizado el proceso de nebulización térmica.
Además, una vez que una formulación agrícola se ha mezclado y calentado para conseguir una viscosidad adecuada para la aerosolización en un aparato de nebulización térmica, debe transferirse al aparato de nebulización térmica, lo que aumenta aún más el riesgo de exposición accidental. Asimismo, dado que los métodos convencionales implican la dilución, mezcla y calentamiento sobre el terreno de diversos productos químicos, estos métodos también requieren el uso de diversos utensilios para mezclar (bol, batidora, varillas para remover, recipientes para medir, etc.) que posteriormente el operario debe limpiar y manipular. Estas prácticas pueden exponer al operario y a otras personas al producto químico que se está preparando, así como a diversos diluyentes y disolventes utilizados en el proceso.
Por tanto, en diversas realizaciones del presente documento se describen métodos de nebulización térmica que abordan estas cuestiones. El método de acuerdo con la invención se expone en la reivindicación 1 e incluye dispensar una cantidad predeterminada de una formulación agrícola desde un cartucho, en donde la formulación agrícola tiene una viscosidad mayor que aproximadamente 0,5 Pa s (500 cP) a temperatura ambiente, y en donde la formulación agrícola se fluidifica parcialmente mediante fuerzas de cizallamiento; utilizar un calentador en línea para calentar la cantidad predeterminada de formulación agrícola parcialmente fluidizada a una temperatura predeterminada, en donde la formulación agrícola tiene una viscosidad menor que aproximadamente 0,4 Pa s (400 cP) a 60 °C (140 grados Fahrenheit) o más; y aerosolizar la formulación agrícola con un aparato de nebulización térmica. En algunas realizaciones, la formulación agrícola puede tener una viscosidad mayor que aproximadamente 0,7 Pa s (700 cP), mayor que aproximadamente 1 Pa s (1.000 cP), mayor que aproximadamente 2 Pa s (2.000 cP), o incluso mayor que aproximadamente 5 Pa s (5.000 cP) a temperatura ambiente. Además, en diversas realizaciones, la formulación agrícola puede tener una viscosidad menor que aproximadamente 0,3 Pa s (300 cP), o menor que aproximadamente 0,2 Pa s (200 cP) a 60 °C (140 grados Fahrenheit) o más.
En diversas realizaciones, la formulación agrícola puede incluir un plaguicida, un insecticida, o un agente antifúngico, y en realizaciones particulares, el agente antifúngico es el tiabendazol (TBZ). En algunas realizaciones, la temperatura predeterminada es de aproximadamente 60 °C (140 grados Fahrenheit). En diversas realizaciones, el uso del aparato de nebulización térmica incluye dispensar la formulación agrícola en aerosol en un espacio cerrado, tal como un espacio cerrado que contiene una o más frutas o verduras.
También se describen en varias realizaciones sistemas de nebulización térmica para llevar a cabo los métodos descritos anteriormente. El sistema de nebulización térmica de acuerdo con la invención se define en la reivindicación 9 e incluye un cartucho desechable o no desechable que está precargado con la formulación agrícola viscosa concentrada. La formulación agrícola tiene una viscosidad mayor que aproximadamente 0,5 Pa s (500 cP) a temperatura ambiente (tal como aproximadamente 0,7 Pa s (700 cP), 1 Pa s (1.000 cP), 2 Pa s (2.000 cP), o incluso 5 Pa s (5.000 cP) o más) y una viscosidad menor que aproximadamente 0,4 Pa s (400 cP) a 60 °C (140 grados Fahrenheit) o más (tal como aproximadamente 0,3 Pa s (300 cP), aproximadamente 0,2 Pa s (200 cP), o incluso menos). El sistema también incluye un pistón acoplado operativamente al cartucho desechable o no desechable para la dispensación dosificada de la formulación agrícola desde el cartucho, y un calentador en línea en comunicación fluida con una salida del cartucho y configurado para calentar la formulación agrícola dispensada a aproximadamente 60 °C (140 grados Fahrenheit). El sistema también incluye una bomba en comunicación fluida con el cartucho y/o el calentador en línea para la circulación de la formulación agrícola, un elemento soplador que crea una corriente de aire caliente a más de aproximadamente 288 °C (550 grados Fahrenheit), y un mecanismo de inyección para inyectar la formulación agrícola calentada en la corriente de aire caliente. La formulación agrícola se fluidifica parcialmente por las fuerzas de cizallamiento. En realizaciones particulares, la formulación agrícola incluye un agente antifúngico, tal como tiabendazol (TBZ).
También se describen en varias realizaciones cartuchos para su uso en los métodos y sistemas descritos anteriormente. El cartucho de la invención se define en la reivindicación 14 e incluye un miembro sustancialmente cilíndrico que tiene una cámara interior y una salida en un primer extremo axial, un pistón deslizable y herméticamente dispuesto en el miembro sustancialmente cilíndrico en un segundo extremo axial, en donde el pistón define parcialmente la cámara interior, estando la cámara interior en comunicación fluida con la salida, y un anillo de refuerzo circunscribe el primer o segundo extremo axial del miembro sustancialmente cilíndrico. El cartucho incluye una formulación agrícola que tiene una viscosidad mayor que aproximadamente 0,5 Pa s (500 cP) a temperatura ambiente (tal como aproximadamente 0,7 Pa s (700 cP), aproximadamente 1 Pa s (1.000 cP), aproximadamente 2 Pa s (2.000 cP), o aproximadamente 5 Pa s (5.000 cP), o incluso más) y menor que aproximadamente 0,4 Pa s (400 cP) a 60 °C (140 grados Fahrenheit) o más (tal como aproximadamente 0,3 Pa s (300 cP) o menos, o aproximadamente 0,2 Pa s (200 cP) o menos). La formulación agrícola puede fluidificarse parcialmente mediante fuerzas de cizallamiento. En algunas realizaciones, el cartucho contiene un agente antifúngico, tal como tiabendazol (TBZ).
Pasando ahora a las figuras, lafigura 1ilustra un ejemplo de sistema de dosificación por cartucho que incluye un cartucho, bomba, y calentador en línea para su uso en varios sistemas y métodos descritos en el presente documento, de acuerdo con diversas realizaciones. En la realización ilustrada, el sistema de dosificación de cartucho100incluye un cartucho102que está precargado con una formulación agrícola viscosa líquida o pastosa que tiene una viscosidad mayor que aproximadamente 0,5 Pa s (500 cP) a temperatura ambiente (como aproximadamente 0,7 Pa s (700 cP), aproximadamente 1 Pa s (1.000 cP), aproximadamente 2 Pa s (2.000 cP), o aproximadamente 5 Pa s (5.000 cP), o incluso más). El cartucho102incluye una pared lateral sustancialmente cilindrica que tiene una cámara interior y una salida104en un primer extremo axial, un pistón (no mostrado) deslizable y herméticamente dispuesto en el miembro sustancialmente cilíndrico en un segundo extremo axial, y el pistón define parcialmente la cámara interior, estando la cámara interior en comunicación fluida con la salida104.En algunas realizaciones, el cartucho puede accionarse mecánica, eléctrica, neumática o hidráulicamente.
En la realización ilustrada, un accionador de cartucho106está conectado de forma operativa al pistón para hacer avanzar el pistón dentro del cartucho102y dispensar la formulación agrícola a través de la salida104en dosis medidas con precisión. En diversas realizaciones, puede utilizarse un codificador de precisión (tal como un transformador de desplazamiento variable lineal (LVDT)) para controlar el funcionamiento del accionador de cartucho106, y en algunas realizaciones, un sensor de posición108puede proporcionar retroalimentación al codificador de precisión sobre la posición del accionador del cartucho106.Durante el uso, el accionador del cartucho106puede aplicar presión axial al pistón para hacer que el pistón avance de forma deslizante dentro del cartucho102y empuje la formulación agrícola viscosa fuera del cartucho102,a través de la salida104.
De acuerdo con la invención, la formulación agrícola viscosa se fluidifica parcialmente por las fuerzas de cizallamiento. En diversas realizaciones, una vez que la formulación agrícola viscosa haya pasado por la salida104,entra en una válvula de descarga de tres vías110,donde se impulsa hacia delante por una bomba de desplazamiento positivo112y hacia un calentador en línea114,todo lo cual reduce la viscosidad del fluido. Por ejemplo, algunas formulaciones agrícolas (tal como TBZ) pueden ser fluidos no newtonianos a bajas temperaturas. Por tanto, cuando se aplica cizallamiento a estas formulaciones, cambia la viscosidad de la formulación. En el caso del TBZ, la viscosidad disminuye con el cizallamiento o la agitación, y cuando la formulación viscosa se empuja a través de la pequeña salida del cartucho104,la válvula de descarga de tres vías110,y/o la bomba112,las fuerzas de cizallamiento generadas por estas acciones pueden fluidificar la pasta hasta cierto punto y disminuir la viscosidad (p. ej., de aproximadamente 5 Pa s (5.000 cP) a aproximadamente 2 Pa s (2.000 cP)) antes de que llegue al calentador en línea114.Por consiguiente, de acuerdo con la invención, la formulación agrícola viscosa se fluidifica parcialmente mediante fuerzas de cizallamiento generadas al empujarla a través de la salida104del cartucho102y/o la bomba112.El calentador en línea114calienta la formulación agrícola parcialmente fluidizada a una temperatura predeterminada (p. ej., aproximadamente 60 °C (140 grados Fahrenheit)) y además reduce la viscosidad de la formulación agrícola a menos de aproximadamente 0,4 Pa s (400 cP), tal como, por ejemplo, aproximadamente 0,3 Pa s (300 cP) o aproximadamente 0,2 Pa s (200 cP). En diversas realizaciones, puede utilizarse un sistema informático (no mostrado) para permitir un control preciso de la temperatura y la dosificación. En la realización ilustrada, una vez que ha pasado por el calentador en línea114,la formulación agrícola fluidizada pasa a través de un sensor de flujo116y un conducto118a un aparato de nebulización térmica.
Lafigura 2ilustra el sistema de dosificación de cartuchos100de lafigura 1en uso con un aparato de nebulización térmica200,de acuerdo con diversas realizaciones. Como se ilustra en lafigura 2,la formulación agrícola licuada sale del calentador en línea114,el sensor de flujo116,y el conducto118de lafigura 1,se bombea directamente a un aparato estándar de nebulización térmica200.Aunque el sistema de dosificación de cartuchos100ilustrado en lasfiguras 1y2se describe como un sistema de dosificación de precisión para un dispositivo de nebulización térmica200,un experto en la técnica apreciará que el sistema de dosificación de cartucho100puede adaptarse para suministrar formulaciones de pasta licuada a cualquier dispositivo que requiera una dosificación precisa de ingredientes viscosos que se hayan calentado en condiciones muy controladas. En el sistema ilustrado en lafigura 2,el aparato de nebulización térmica200incluye un mecanismo soplador222y un calentador de aire224que genera una corriente de aire caliente a más de aproximadamente 288 °C (550 grados Fahrenheit). La formulación agrícola calentada y licuada se inyecta en la corriente de aire caliente a través de un mecanismo de inyección que hace que la formulación agrícola se aerosolice y se dispense a través de una boquilla220.En diversas realizaciones, el aparato de nebulización térmica200también puede incluir un panel eléctrico226y una interfaz de usuario228,así como una entrada de aire230y un filtro HEPA232.
Lasfiguras 3Ay3Bson una vista en perspectiva(figura 3A)y una vista en despiece(figura 3B) de un cartucho dosificador para su uso con un aparato de nebulización térmica, de acuerdo con diversas realizaciones. En la realización ilustrada, el cartucho302está precargado con una formulación agrícola viscosa líquida o pastosa que tiene una viscosidad mayor que aproximadamente 0,5 Pa s (500 cP) a temperatura ambiente (tal como aproximadamente 0,7 Pa s (700 cP), aproximadamente 1 Pa s (1.000 cP), aproximadamente 2 Pa s (2.000 cP), o aproximadamente 5 Pa s (5.000 cP), o incluso más). El cartucho302incluye una pared lateral sustancialmente cilíndrica340que forma una cámara interior, y una salida304en un primer extremo axial342,un pistón344deslizable y herméticamente dispuesto en la cámara interior, y el pistón define parcialmente la cámara interior, estando la cámara interior en comunicación fluida con la salida304.En algunas realizaciones, el cartucho puede accionarse mecánica, eléctrica, neumática o hidráulicamente.
En la realización ilustrada, un accionador de cartucho306está conectado operablemente al pistón344para hacer avanzar el pistón344dentro del cartucho302y dispensar la formulación agrícola a través de la salida304en dosis medidas con precisión. Durante el uso, el accionador del cartucho306puede aplicar presión axial al pistón para hacer que el pistón avance de forma deslizante dentro del cartucho302y empuje la formulación agrícola viscosa fuera del cartucho302,a través de la salida304.En algunas realizaciones, un disco346puede estar dispuesto dentro del cartucho para proporcionar soporte y distribuir la carga del accionador306a través de una superficie del pistón344.
Además, uno o más anillos de refuerzo348se sitúan circunferencialmente alrededor del primer o segundo extremo axial para reforzar y soportar la pared lateral340y evitar la deformación del cartucho302durante su funcionamiento.
En diversas realizaciones, los sistemas y métodos descritos en el presente documento pueden utilizar formulaciones agrícolas premezcladas en fábrica, y dichas formulaciones agrícolas premezcladas pueden prepararse en un laboratorio o en una fábrica, en donde los controles ambientales (campanas extractoras, sistemas de ventilación, etc.) están disponibles, así como otros equipos de seguridad. En diversas realizaciones, el uso de fórmulas agrícolas premezcladas en fábrica y precargadas en cartuchos desechables o no desechables puede eliminar la necesidad de realizar la mezclain situ,el calentamiento y otras manipulaciones sobre el terreno de los productos químicos en el lugar de utilización. Como se ha descrito anteriormente, en diversas realizaciones, los métodos y sistemas descritos pueden utilizar la dosificación medida implementada por ordenador de la formulación premezclada directamente desde un cartucho a un aparato de calentamiento en línea a través de una bomba, y directamente al dispositivo de nebulización térmica desde el calentador en línea. Por tanto, en diversas realizaciones, este sistema cerrado garantiza que el operario y el medio ambiente no se expongan accidentalmente a la formulación. Por tanto, los sistemas y métodos descritos en el presente documento requieren un contacto mínimo del operario con las formulaciones agrícolas. Además, los sistemas y métodos descritos proporcionan un mayor control de la temperatura que los métodos de calentamiento de "olla de cocción lenta" de la técnica anterior, y la dosificación de la formulación agrícola a una temperatura constante en el aparato de nebulización térmica produce una niebla constante, sin necesidad de ajustes por parte del operario. Por tanto, los sistemas y métodos descritos minimizan la interacción del operario con la formulación agrícola, y proporcionan una dosificación segura y precisa de productos químicos viscosos no fluidos.
Ejemplos
Ejemplo 1: Ensayo de fumigación con IMZ/TBZ
Este ejemplo ilustra algunas de las dificultades y escollos asociados a una aplicación de nebulización térmica de una formulación agrícola, en donde la concentración de fungicida es demasiado baja para lograr resultados óptimos con la tecnología convencional. Empapar los cítricos es una forma eficaz y económica de tratar grandes cantidades de fruta en poco tiempo; por lo general, se tarda 3-5 minutos en tratar una carga de camión. Un tratamiento rápido permite proteger la fruta con un fungicida durante el desverdizado y el almacenamiento o entre la recolección y la cosecha. Durante la operación, las esporas resistentes a los fungicidas y otros patógenos se acumulan en el empapador, que, a pesar de la higienización con cloro, siguen causando una cantidad significativa de putrefacción y contaminación, especialmente en las envasadoras de limones. Se realizó una prueba de fumigación para estudiar la eficacia de la aplicación de fungicidas sin agua y determinar la cantidad de residuos depositados mediante nebulización térmica.
Para esta prueba se utilizaron 12 contenedores (de 400 kg (900 lb) cada uno) de limones y 8 contenedores de naranjas, lo que equivale a 8.000 kg de fruta para zumo. Se inocularon varios centenares de limones y naranjas con una suspensión de 106 esporas/ml dePenicillium digitatum(moho verde) sensible al IMZ 24 horas antes del tratamiento y se envasaron en mallas con 22 piezas de fruta. El imazalil (IMZ) y el tiabendazol (TBZ) se aplicaron mediante nebulización térmica convencional a razón de 20 g/tonelada de IMZ y 15 g/tonelada de TBZ utilizando un nebulizador térmico Swingtec SN101.
Para preparar la mezcla fungicida, se colocó un recipiente de acero inoxidable de 2 l sobre un calentador eléctrico equipado con un agitador magnético, se vertieron 300 ml de propilenglicol en el recipiente, se añadieron aproximadamente 200 g de IMZ y se agitó mientras se calentaba. Después de disolver el IMZ, se añadieron lentamente 150 g de polvo de TBZ a la mezcladora y se aumentó la temperatura a 90 °C. La mezcla se agitó hasta que el TBZ se suspendió homogéneamente. Se utilizó una bomba externa para suministrar la mezcla líquida al nebulizador a aproximadamente 80 ml/minuto. El producto químico se sometió a un calor de aproximadamente 500 °C en el puerto de entrada y se evaporó instantáneamente, enfriándose a 60 °C al salir del tubo de nebulización. Esta tasa más elevada se aplicó para compensar el 90 % de espacio vacío. Para un almacén completo, la tasa de aplicación debería haber sido 3 g/tonelada de cualquiera de los dos fungicidas.
Después de siete minutos, se completó la fumigación y se cerró el orificio de entrada. Después de aproximadamente dos horas, se pusieron en marcha los ventiladores de recirculación. El retardo en la recirculación se calculó para permitir que los vapores químicos finos penetraran sin turbulencias por todos los recipientes y evitar la formación de partículas de mayor tamaño.
La sala de almacenamiento se abrió al cabo de 20 horas, y la fruta embolsada se sacó de los contenedores para analizar la eficacia de los residuos y comprobar la fitotoxicidad. No se observó fitotoxicidad en ninguno de los frutos. Lasfiguras 4Ay4Bson dos gráficas que ilustran la eficacia de la fumigación de limones(figura 4A)y naranjas(figura 4B)con IMZ/TBZ, de acuerdo con diversas realizaciones. Los dígitos representan la ubicación del contenedor y las letras la ubicación de la fruta en el contenedor "T" para la capa superior y "M" para la intermedia, respectivamente. UTC = control sin tratar, DIP = tratamiento por inmersión de 15 s en tanque con 200 ppm de IMZ.
Se fumigaron 20 contenedores en un almacén con capacidad para 420 contenedores. Para compensar los espacios vacíos y las superficies, se utilizó una cantidad de imazalil y tiabendazol cuatro veces superior a la habitual. Incluso esta cantidad no proporcionaba residuos viables para el control de la enfermedad. El residuo medio fue de 0,4, el 40 % del residuo generalmente asumido de 1 ppm necesario para el control de la putrefacción, que oscila entre 0,2 y 2,5 ppm, dependiendo de la ubicación de la fruta. Los residuos más altos se observaron en frutos ubicados en la capa superior del cajón superior de la hilera delantera en comparación con los residuos en frutos sumergidos en el tanque con 200 ppm de imazalil durante 15 s. Los residuos de TBZ correspondían a su relación con el imazalil. La eficacia en las frutas fumigadas fue de aproximadamente el 50 % en comparación con las sumergidas. El único residuo comparable al de la fruta sumergida se consiguió en la fruta colocada en la parte superior del 9.° contenedor que estaba más cerca de la máquina de nebulización. La fruta recogida en este contenedor tenía residuos de 2,5 ppm y un control de la enfermedad de prácticamente el 90 %.
En cuanto a la dosis y el método de aplicación, se observó la formación de una película relativamente gruesa de imazalil, TBZ y propilenglicol en el suelo del almacén, inmediatamente delante del tubo de fumigación, mostrando que una parte de los humos se condensaba inmediatamente después de salir del nebulizador y se depositaba en el suelo. Esto se debió sobre todo a la elevada tasa de aplicación de 80 g por minuto.
No se observaron manchas ni quemaduras en las frutas tratadas, lo que indica que este método de aplicación no es fitotóxico para la fruta. En comparación con la inmersión, la nebulización térmica es menos costosa y más rápida, sobre todo porque la eliminación del agua puede ser ventajosa para la reducción de la putrefacción y el respeto del medio ambiente (contaminación del agua, sin cloro, sin sales, no hay acumulación de patógenos, etc.). Sin embargo, no se logró la deposición de cantidades suficientes de la formulación agrícola.
Ejemplo 2: Efecto de la concentración de TBZ en la viscosidad
Este ejemplo ilustra la relación no lineal entre concentración y viscosidad en una formulación agrícola. Se generaron formulaciones de TBZ con un intervalo de distintas concentraciones de TBZ en dipropilenglicol, y se observaron la viscosidad y las características de almacenamiento de las formulaciones a lo largo del tiempo.
En concentraciones inferiores a aproximadamente 200 g/l, la formulación formaba inicialmente una suspensión, pero la suspensión comenzó a separarse cuando se interrumpió la agitación. Estas formulaciones se separaron en dos capas: TBZ y disolvente. Específicamente, el TBZ precipitó, y debido a su pequeño tamaño de partícula, el precipitado formaba una masa compacta difícil de resuspender, incluso con agitación prolongada y vigorosa.
En formulaciones con concentraciones superiores a aproximadamente 250 g/l, la mezcla formó una pasta uniforme que no se separó ni formó una capa de precipitado durante el almacenamiento en ausencia de agitación. Por tanto, en concentraciones superiores a aproximadamente 250 g/l, las partículas de TBZ permanecieron en solución y no precipitaron. No se formó una masa precipitada compacta y no fue necesaria la agitación para mantener la consistencia uniforme de la pasta.
Ejemplo 3: Formulación de un producto agrícola a base de TBZ
Este ejemplo ilustra la formulación de un ejemplo de una formulación agrícola viscosa para su uso en los sistemas y métodos descritos en el presente documento, por ejemplo, para su uso en un método de nebulización térmica para la prevención de la proliferación de hongos en los cítricos. La formulación final incluye un 22,8 % de tiabendazol (TBZ) y un 77,2 % de dipropilenglicol, y en el presente ejemplo, se suministra en un lote de 3028 litros (840 galones).
El dipropilenglicol se transfirió a un tanque de mezcla equipado con un mezclador de cinta. La mezcla se inició a la velocidad máxima. El polvo de TBZ se añadió gradualmente en el tanque en pequeñas porciones para mantener el polvo al mínimo hasta que se hubiera añadido toda la cantidad. Se siguió mezclando durante 10 minutos y se controló la temperatura. Durante el proceso de humectación, la mezcla se calienta. Se confirmó la estabilización de la temperatura a aproximadamente 33 °C (92 grados Fahrenheit).
Tras diez minutos de mezcla, la temperatura se registró cada dos minutos hasta que la temperatura se mantuvo dentro de un grado de la medición anterior. Se envió una muestra a un laboratorio de control de calidad (CC) para su análisis y tras la confirmación por el laboratorio de CC, el producto se cargó en cartuchos mientras se agitaba. Cada cartucho se cargó con 2032 ml (68,6 fl oz).
Ejemplo 4: Procedimiento de nebulización térmica
Este ejemplo proporciona un procedimiento ilustrativo de nebulización térmica. La sala en la que se va a producir la nebulización se comprueba para ver si hay zonas en las que puedan producirse fugas. Estas zonas están selladas para reducir la deriva de la niebla. Todos los ventiladores se apagan antes de la aplicación. No deben realizarse aplicaciones adicionales de productos químicos en el momento de la nebulización. Si no hay puerto de acceso al nebulizador en las puertas o paredes, es necesario utilizar una lona. Utilizando una cinta de calidad industrial, la lona se sujeta a la parte inferior de la puerta. Se utiliza cinta adhesiva adicional a lo largo de los laterales para evitar fugas. Se colocan señales de advertencia para prohibir que nadie entre en la sala durante el tratamiento, la recirculación, y hasta la finalización del procedimiento de reentrada.
El aparato de nebulización térmica se coloca en el centro de la sala. Si hay un número desigual de cubos a lo ancho de la habitación, el aparato de nebulización térmica se desplaza A anchura de recipiente. La boquilla del aparato de nebulización térmica se coloca en el puerto de acceso, se accionan los interruptores del compresor y del filtro HEPA y se enciende el controlador. Se inserta en el aparato de nebulización térmica un nuevo cartucho precargado que contiene una formulación agrícola viscosa. El operario selecciona el método de cálculo de la dosificación e introduce los datos necesarios en la interfaz de usuario para una dosificación de precisión basada en las recomendaciones de la etiqueta para la formulación agrícola. Se inician las operaciones de dosificación y nebulización.
En caso necesario, el filtro HEPA se ajusta durante el procedimiento de nebulización térmica para reducir la presión ambiente y la deriva química. En caso necesario, el cartucho puede sustituirse durante un procedimiento de nebulización térmica, sustituyendo el cartucho gastado por uno nuevo. El aparato de nebulización térmica se somete a un ciclo de limpieza y enfriamiento, después de lo cual el aparato puede retirarse de la sala. Después de 15 minutos, se ponen en marcha los ventiladores de recirculación y se les deja funcionar durante dos horas. El sistema de refrigeración puede volver a ponerse en marcha dos horas después de finalizar la aplicación. Una vez finalizado el tiempo de recirculación y transcurridas dos horas de ventilación mecánica, se puede volver a entrar en la instalación.
Ejemplo 5: Tiabendazol: Magnitud de los residuos en cítricos fumigados
Este ejemplo demuestra la determinación de la magnitud de la deposición de residuos de TBZ en cítricos tras una aplicación de nebulización térmica utilizando una cámara de calentamiento/mezcla externa para la formulación de TBZ. Los cítricos pueden conservarse en cámaras frigoríficas normales o moderadamente refrigeradas para desverdizarlos hasta 5 días después de la cosecha. La exposición a corto plazo de los cítricos a las temperaturas utilizadas en estos almacenes suele inducir una podredumbre causada por varios patógenos. El tiabendazol (TBZ) es una sustancia registrada a nivel federal para su uso en cítricos con el fin de reducir la podredumbre en los cítricos mientras están almacenados La tolerancia de residuos de la EPA para este plaguicida en cítricos es de 10 ppm. El TBZ se suele aplicar como tratamiento de empapado tras la cosecha; sin embargo, la aplicación acuosa de TBZ genera enormes cantidades de residuos peligrosos, que deben eliminarse de acuerdo con las leyes y normativas federales y locales. Además, la reutilización y recirculación del líquido provoca la acumulación de agentes patógenos en el empapador, lo que aumenta la incidencia de enfermedades y, en consecuencia, el índice de putrefacción de la fruta almacenada. Para evitar estos problemas y agilizar el tratamiento y almacenamiento de los cítricos recolectados, se desarrolló un proceso de aplicación de TBZ mediante nebulización térmica o fumigación. El TBZ puede suspenderse fácilmente en un adyuvante (disolvente) adecuado como el propilenglicol o el dipropilenglicol para este tipo de aplicación.
En el lugar de la prueba solo había frutas tratadas. Los frutos no tratados se recogieron en contenedores de campo y se separaron de los frutos tratados. La cantidad de fruta era del tamaño adecuado para garantizar una aplicación comercial. El lugar de la prueba era una cámara frigorífica con capacidad para 800 contenedores, llenada con 400 contenedores de cítricos con aproximadamente 408 kg (900 libras) cada uno de limones, naranjas o satsumas. La sala cumplía las normas del sector para almacenar cítricos a una temperatura y una concentración de humedad definidas. Las frutas se entregaban desde el campo en cubos de madera o plástico. Al llegar, se colocaron en el almacén. Después del llenado; el almacén se cerró y se preparó para la fumigación.
La sustancia de ensayo fue 2-(4-tiazolil)-benzimidazol (tiabendazol / TBZ 99,5 %), N.° de Reg. de la EPA 2792-50. La aplicación se llevó a cabo utilizando un nebulizador térmico Swingfog equipado con una bomba externa y un calentador eléctrico provisto de un agitador magnético. se transfirieron 2.500 ml de dipropilenglicol a un recipiente de acero inoxidable de 5.000 ml. Se colocó el recipiente en la placa caliente y se inició el calentamiento y la mezcla. Cuando la temperatura alcanzó 60 °C, se añadió al recipiente el TBZ 818 (5 mg/kg x 164.000 kg) previamente pesado y se calentó a 100-110 °C. Se introdujo el tubo de la bomba resistente al calor en la suspensión de TBZ caliente y se puso en marcha la bomba. Después de la fumigación, se retiró el aparato de nebulización térmica del almacén y se cerró la abertura. Después de 45-60 minutos, se encendieron los ventiladores de recirculación.
Los residuos se midieron recogiendo dos muestras no tratadas de cada variedad. 16 horas después de la aplicación, se abrió el almacén y se recogieron seis muestras de los contenedores tratados. Se recogió un mínimo de 16 frutos por muestra y se anotó la ubicación de los contenedores. Los frutos se tomaron de 4-5 capas de profundidad en el contenedor.
Durante el muestreo, se utilizaron guantes limpios y se cambiaron los guantes para evitar la transferencia de residuos de plaguicidas de una muestra a otra. La preparación de muestras de la fruta no tratada se completó antes que la fruta tratada. Todas las muestras se colocaron en bolsas de tela forradas de plástico.
Aunque en el presente documento se ilustran y describen algunas realizaciones, las personas normalmente versadas en la técnica apreciarán que las realizaciones mostradas y descritas pueden sustituirse por realizaciones o implementaciones alternativas y/o equivalentes calculadas para lograr los mismos fines sin desviarse del alcance. Los expertos en la técnica apreciarán fácilmente que las realizaciones pueden llevarse a la práctica de muy diversas maneras. La presente solicitud pretende abarcar cualquier adaptación o variación de las realizaciones analizadas en el presente documento. Por lo tanto, se pretende manifiestamente que las realizaciones estén limitadas únicamente por las reivindicaciones y sus equivalentes.
Claims (15)
1. Un método de nebulización térmica, que comprende:
dispensar una cantidad predeterminada de una formulación agrícola a través de la salida (104, 304) de un cartucho (102; 302) usando un pistón acoplado operativamente a un cartucho (102; 302),
en donde la formulación agrícola tiene una viscosidad mayor que aproximadamente 0,5 Pas (500 cP) a temperatura ambiente, impulsar la formulación agrícola mediante una bomba (112) de desplazamiento positivo,
en donde la formulación agrícola se fluidifica parcialmente mediante las fuerzas de cizalladura generadas al empujar la formulación agrícola viscosa a través de la salida (104; 304) y/o la bomba (112);
utilizar un calentador en línea (114) para calentar la cantidad predeterminada de formulación agrícola parcialmente fluidizada a una temperatura predeterminada, en donde la formulación agrícola tiene una viscosidad menor que aproximadamente 0,4 Pa s (400 cP) a 60 °C (140 grados Fahrenheit) o más; y
aerosolizar la formulación agrícola con un aparato de nebulización térmica (200).
2. El método de la reivindicación 1, en donde:
(1) la formulación agrícola tiene una viscosidad mayor que aproximadamente 0,7 Pa s (700 cP) a temperatura ambiente;
(2) la formulación agrícola tiene una viscosidad mayor que aproximadamente 2 Pa s (2.000 cP) a temperatura ambiente; o
(3) la formulación agrícola tiene una viscosidad mayor que aproximadamente 5 Pa s (5.000 cP) a temperatura ambiente.
3. El método de la reivindicación 1, en donde la formulación agrícola tiene una viscosidad menor que aproximadamente 0,3 Pa s (300 cP) a 60 °C (140 grados Fahrenheit).
4. El método de la reivindicación 1, en donde la formulación agrícola comprende un agente antifúngico.
5. El método de la reivindicación 4, en donde el agente antifúngico es tiabendazol (TBZ).
6. El método de la reivindicación 1, en donde la temperatura predeterminada es de aproximadamente 60 °C (140 grados Fahrenheit).
7. El método de la reivindicación 1, en donde el uso del aparato de nebulización térmica (200) comprende dispensar la formulación agrícola en aerosol en un espacio cerrado.
8. El método de la reivindicación 7, en donde el espacio cerrado contiene una o más frutas u hortalizas.
9. Un sistema de nebulización térmica para llevar a cabo el método de la reivindicación 1, que comprende:
un cartucho (102; 302) que comprende una formulación agrícola, en donde la formulación agrícola tiene una viscosidad mayor que aproximadamente 0,5 Pa s (500 cP) a temperatura ambiente y una viscosidad menor que aproximadamente 0,4 Pa s (400 cP) a o por encima de 60 °C (140 grados Fahrenheit);
comprendiendo el cartucho (102; 302) una salida (104; 304);
un pistón (344) acoplado operativamente al cartucho para la dispensación medida de la formulación agrícola a partir del cartucho a través de la salida (104; 304);
un calentador en línea (114) en comunicación fluida con la salida (104; 304) del cartucho y configurado para calentar la formulación agrícola dispensada a aproximadamente 60 °C (140 grados Fahrenheit);
una bomba de desplazamiento positivo (112) en comunicación fluida con el cartucho y el calentador en línea para la circulación de la formulación agrícola;
un elemento soplador (222) que crea una corriente de aire caliente a más de aproximadamente 288 °C (550 grados Fahrenheit); y
un mecanismo de inyección para inyectar la formulación agrícola calentada a la corriente de aire caliente, en donde la formulación agrícola se fluidifica parcialmente mediante las fuerzas de cizalladura generadas al empujar la formulación agrícola viscosa a través de la salida del cartucho (104; 304) y/o la bomba (112).
10. El sistema de nebulización térmica de la reivindicación 9, en donde:
(1) el cartucho (102) comprende una formulación agrícola que tiene una viscosidad mayor que aproximadamente 0,7 Pa (700 cP) a temperatura ambiente;
(2) el cartucho comprende una formulación agrícola que tiene una viscosidad mayor que aproximadamente 2 Pa s (2.000 cP) a temperatura ambiente; o
(3) el cartucho comprende una formulación agrícola que tiene una viscosidad mayor que aproximadamente 5 Pa s (5.000 cP) a temperatura ambiente.
11. El sistema térmico de la reivindicación 9, en donde la formulación agrícola tiene una viscosidad menor que aproximadamente 0,3 Pa s (300 cP) a 60 °C (140 grados Fahrenheit).
12. El sistema térmico de la reivindicación 9, en donde la formulación agrícola comprende un agente antifúngico.
13. El sistema térmico de la reivindicación 12, en donde el agente antifúngico es tiabendazol (TBZ).
14. Un cartucho (102) para usar en el método de la reivindicación 1, comprendiendo el cartucho:
un miembro sustancialmente cilíndrico (340) que tiene una cámara interior y una salida (304) en un primer extremo axial (342);
un pistón (344) deslizable y herméticamente dispuesto en el miembro sustancialmente cilíndrico en un segundo extremo axial, en donde el pistón define parcialmente la cámara interior, estando la cámara interior en comunicación fluida con la salida; y
un anillo de refuerzo (348) que circunscribe el primer o el segundo extremo axial del miembro sustancialmente cilíndrico;
en donde el cartucho comprende una formulación agrícola que tiene una viscosidad mayor que aproximadamente 0,5 Pa s (500 cP) a temperatura ambiente y menor que aproximadamente 0,4 Pas (400 cP) a o por encima de 60 °C (140 grados Fahrenheit), y en donde la formulación agrícola puede fluidificarse parcialmente mediante fuerzas de cizallamiento generadas al empujar la formulación agrícola a través de la salida (304).
15. El cartucho (102) de la reivindicación 14, en donde la formulación agrícola comprende un agente antifúngico, en donde, opcionalmente, el agente antifúngico es tiabendazol (TBZ).
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