Espectro e classes de tamanho de gotas: O que é preciso saber e como interpretar resultados.

Rodolfo Glauber Chechetto 1 , Fernando Kassis Carvalho 1 , Alisson Augusto Barbieri Mota 1 e Ulisses Rocha Antuniassi 2 .

O processo de geração de gotas em aplicações terrestres, para a maioria dos modelos de pontas disponíveis no mercado, ocorre com a passagem do líquido sob pressão em um pequeno orifício de saída, com velocidade e energia suficientes para espalhar o líquido, geralmente formando uma lâmina líquida fina, a qual se torna instável até a sua desintegração em gotas de diferentes tamanhos (MATTHEWS et al., 2014). Este processo é conhecido por pulverização por energia hidráulica. Outros processos, como o de centrifugação em atomizadores rotativos e por impacto, como nas pontas de mesma denominação, também geram gotas de tamanhos diferentes. Essa amplitude de tamanhos de gotas é conhecida como espectro de gotas. As gotas lançadas por uma ponta ou um atomizador geram, portanto, uma "população de gotas", formada por inúmeros “indivíduos” de diferentes tamanhos, numa distribuição que se assemelha a uma curva normal ( Figura 1).

Figura 1. Exemplo da distribuição do tamanho das gotas numa pulverização com ponta de jato plano XR 11002 (40 psi) aplicando calda contendo herbicida. Fonte: AgroEfetiva (2017).

Vários métodos foram desenvolvidos para a determinação do tamanho das gotas em uma pulverização. Alguns métodos, como a difração de laser, laser “phase-doppler” e a análise de imagens, são utilizados na pesquisa e na indústria para a determinação do espectro de gotas. Estes métodos são usados de maneira referencial (medida indireta), o que significa que as medidas geradas não são medidas absolutas, pois seria impossível medir o tamanho da gota (fisicamente) durante o seu deslocamento desde a ponta até o alvo. Por esta razão, as normas técnicas (como a ASABE S572.2) definem as classes de gotas usando pontas de pulverização conhecidas como "pontas de referência" para a classificação.

Essa classificação é estabelecida através das análises de um conjunto de parâmetros do espectro de gotas, como a Amplitude Relativa, o diâmetro mediano numérico (DMN) e os diâmetros volumétricos acumulados de 10%, 50% e 90 % (DV 0,1 , DV 0,5 e DV 0,9 , respectivamente). Dentre estes, o DMV (ou DV 0,5 ) é o mais utilizado como referência, pois trata-se do diâmetro de gotas que divide em duas partes iguais a massa de gotas pulverizadas, sendo a soma do volume, das gotas maiores, igual à soma do volume das gotas menores. A Amplitude Relativa é um índice que parametriza a homogeneidade dos diâmetros de gotas pulverizadas. Quanto maior for esse valor, menor será a homogeneidade desse espectro de gotas, e vice-versa. Portanto, o DMV não deve ser analisado isoladamente, mas em conjunto com a Amplitude Relativa. Já o DMN é o diâmetro de gotas que separa o número de gotas em duas partes, sendo 50% de gotas menores e 50% de gotas maiores. Em uma pulverização teórica, onde todas a gotas tivessem o mesmo tamanho (o que seria muito difícil na prática) o DMV seria igual ao DMN. Quando a relação entre o DMV e o DMN é analisada, o valor mais próximo de 1 representa um espectro de gotas mais homogêneo (MUGELE; EVANS, 1951).

De acordo com a norma ASABE S572.2 (ASABE, 2018), para as aplicações terrestres as gotas produzidas são classificadas como: “extremamente finas" (EF); "muito finas” (MF); “finas” (F); “médias” (M); “grossas” (G); “muito grossas” (MG); “extremamente grossas” (EG); e "ultra grossas" (UG) pela comparação com a pulverização gerada por pontas de referência (Figura 2). Simplificando-se este conceito, para a classificação de uma determinada pulverização (dentro dessas classes) os parâmetros do espectro (DV 0,1 , DV 0,5 e DV 0,9 ) gerados pela pulverização em questão deve ser comparado aos espectros obtidos pelas pontas de referência, que representam os limites entre cada classe, considerando-se sempre um mesmo método de determinação do tamanho das gotas.


Figura 2. Pontas de referência utilizadas para a classificação do espectro de gotas. Cada modelo delimita os limites entre as classes: MF/F (Muito Fina / Fina); F/M (Fina / Média); M/G (Média / Grossa); G/MG (Grossa / Muito Grossa); MG / EG (Muito Grossa / Extremamente Grossa); EG/UG (Extremamente Grossa / Ultra Grossa). Fonte: AgroEfetiva (2017).

Para facilitar o entendimento, na Figura 3 é apresentado um gráfico que exemplifica essa comparação. Por exemplo, se na pulverização que está sendo avaliada, um desses parâmetros (DV 0,1 , DV 0,5 ou DV 0,9 ) tiver algum valor inferior ao obtido para uma ponta 11001 operando a 65,3 psi, a pulverização gerada é classificada como “gotas muito finas”. Na sequência, se os parâmetros se posicionam de maneira intermediária entre os obtidos por uma ponta 11001 (operando a 65,3 psi) e uma ponta 11003 (operando a 43,5 psi), o spray é classificado como “gotas finas”. Baseando-se neste princípio, a classificação segue para as demais classes: se os parâmetros se posicionam de maneira intermediária entre os obtidos por uma ponta 11003 (operando a 43,5 psi) e uma ponta 11006 (operando a 29 psi), a pulverização é classificada como “gotas médias”; se os parâmetros se posicionam de maneira intermediária entre os obtidos por uma ponta 11006 (operando a 29 psi) e uma ponta 8008 (operando a 36,3 psi), o spray é classificado como “gotas grossas” e, finalmente, se os parâmetros se posicionam acima daqueles produzidos por uma ponta 8008 operando a 29 psi, a pulverização é classificada como “gotas muito grossas”. A classificação segue o mesmo princípio paraas demais classes, como no exemplo apresentado na Figura 3.


Figura 3. Exemplo do critério de comparação com as pontas de referência quanto à distribuição das classes de gotas, de acordo com as frações acumuladas da pulverização (DV 0,1 , DV 0,5 e DV 0,9 ). Valores de diâmetro de gotas determinados través do sistema VisiSizer (Oxford Lasers/UK). As classes são assim denominadas: MF = Muito fina F = Fina; M = Média; G = Grossa; MG = Muito Grossa; EG = Extremamente Grossa e UG = Ultra Grossa. Fonte: AgroEfetiva (2017).

É importante destacar que essas avaliações são muito mais precisas do que aquelas com base em resultados de deposição em papel hidrossensível (PHS), Figura 4. Em trabalho publicado por Ramos et al. (2019), os autores fizeram a análise de uma pulverização em PHS utilizando 3 softwares (Dropscan, Depositscan e Gotas). Para oferecer uma referência de comparação, as mesmas caldas foram pulverizadas com a mesma ponta para a análise do espectro de gotas com um analisador de partículas em tempo real (Oxford P-15, Oxford Lasers/UK), na FCA-Unesp (Faculdade de Ciências Agronômicas da Universidade Estadual Paulista), em Botucatu/SP. Os resultados mostraram que os valores dos parâmetros do espectro de gotas diferiram significativamente entre o analisador de partículas e as leituras obtidas com os softwares, com tendência de valores superestimados de DV 0,1 , DV 0,5 e DV 0,9 nas análises oriundas dos PHS. Ou seja, o uso de PHS e software sempre informou que as gotas utilizadas eram maiores do que o real (Figura 5).

Figura 4. Papel hidrossensível (PHS) utilizado em campo para avaliações de cobertura e espectro de gotas. Estudos mostram que esta metodologia superestima o tamanho das gotas, para os softwares de análise avaliados (RAMOS et al, 2019), comparado ao tamanho real das gotas, avaliado pelo analisador de partículas em tempo real (Oxford P- 15, Oxford Lasers/UK),

Figura 5. Comparação dos valores médios dos parâmetros DV 0,1 , DV 0,5 e DV 0,9 obtidos com a ponta TR 110015 pulverizando água, na pressão de 1,4 bar. As médias seguidas de mesma letra não diferem entre si pelo teste de Tukey ao nível de 5% de probabilidade, dentro da análise individualizada de cada um dos parâmetros do espectro de gotas (DV 0,1 , DV 0,5 e DV 0,9 ) (RAMOS et al., 2019).

Portanto, é preciso saber quais parâmetros avaliar e como interpretar os resultados. É preciso saber as limitações dos métodos, e possuir informações que deem embasamento para uma tomada de decisões assertiva, com resultados e posicionamento corretos, para que as aplicações tenham segurança e qualidade.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS AGROEFETIVA. Relatórios de pesquisas de 2017. Botucatu, SP. Dados não publicados. AMERICAN SOCIETY OF AGRICULTURAL AND BIOLOGICAL ENGINEERING. ASABE S572. Spray nozzle classification by droplet spectra. St Joseph, 2009. 8p. MATTHEWS, G.A.; BATEMAN, R.; MILLER, P. Formulation of pesticides. In: Pesticide application methods. 4.ed. Oxford: John Wiley & Sons, 2014. p. 63-89. MUGELE, R.A.; EVANS, H.D. Droplet size distribution in sprays. Industrial and engineering chemistry, Chemtech, v.43, n.6, p.1317-1324. 1951. RAMOS, G.; ANTUNIASSI, U. R.; ARAÚJO, V. C. R.; JUNIOR, V. M. C.; CARVALHO, F. K. Desempenho de softwares de análise de gotas em papel hidrossensível. SINTAG - Simpósio Internacional de Tecnologia de Aplicação, 09 – 11 de setembro de 2019 – Campo Grande/MS – Brasil. p.418 a 421.

Fonte: Pesquisadores da AgroEfetiva, Botucatu – SP. E-mails: rodolfo@agroefetiva.com.br, fernando@agroefetiva.com.br, alisson@agroefetiva.com.br
Professor Titular do Departamento de Engenharia Rural, FCA/UNESP, Botucatu – SP. E-mail: ulisses.antuniassi@unesp.br