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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Evaluation of variable-rate spray application on tree crop
Alternate title (s): Avaliação de aplicação à taxa variada em cultura arbórea
Author: Silva, João Eduardo Ribeiro da
First Advisor: Cunha, João Paulo Arantes Rodrigues da
First coorientator: Zhu, Heping
First member of the Committee: Oliveira, Carlos Alberto Alves de
Second member of the Committee: Lima, Leomar Paulo de
Third member of the Committee: Sampaio, Marcus Vinicius
Fourth member of the Committee: Hurtado, Sandro Manuel Carmelino
Summary: Nas culturas arbóreas, existe grande diversidade na estrutura e na densidade das copas das plantas. Métodos para medição indireta das copas foram desenvolvidos, como o “Tree Row Volume” (TRV), para melhor ajuste do volume de pulverização dos defensivos agrícolas às características das plantas. No entanto, a aplicação a taxa constante não elimina aplicações fora da área da planta. O uso de sensores para a caracterização das copas, em conjunto com aplicação em taxa variada, deverá produzir deposição e cobertura de calda satisfatórias em culturas arbóreas, e ainda reduzir a deriva. No entanto, os pulverizadores de taxa variada modulam frequentemente o número de pontas em operação e a vazão destas, gerando oscilação na pressão do sistema hidráulico. Um pulverizador inteligente de aplicação em taxa variada, equipado com sensor laser de alta velocidade, foi desenvolvido para aplicação em culturas arbóreas. O pulverizador possuia 40 pontas no total, sendo cada ponta capaz de pulverizar em 10 porcentagens da sua vazão máxima (ciclo de trabalho – “duty cycle”), sendo controladas por válvulas solenóides. Dois experimentos de campo (deriva e deposição) foram conduzidos para avaliar o desempenho do pulverizador à taxa variada e de um pulverizador convencional de taxa constante, quanto a deriva de pulverização, cobertura e deposição de calda na copa das árvores de Ash. Um segundo conjunto de testes foi realizado para avaliar o comportamento da pressão e seu efeito sobre a vazão do pulverizador inteligente em várias combinações de ciclo de trabalho e número de pontas em operação. A vazão foi determinada para as diferentes combinações de ciclo de trabalho x número de pontas, e verificou-se a pressão. O teste de deposição em campo foi em esquema fatorial 2 x 3 (dois pulverizadores e três velocidades de deslocamento), com três repetições em blocos casualizados. O teste de deriva foi no esquema fatorial 2 x 3 x 5 (dois pulverizadores, três velocidades de deslocamento e cinco distâncias dos coletores de deriva, em parcelas subdivididas), com três repetições em blocos casualizados. Para estes testes utilizou-se o corante Sulfoflavina Brilhante (BSF) a 2,0 g por L-1 de concentração. O primeiro teste de avaliação da vazão e comportamento da pressão do pulverizador inteligente foi em esquema fatorial 10 x 40 (10 ciclos de trabalho e 1-40 bicos em operação), sendo a pressão do pulverizador ajustada para 50 PSI (344,7 kPa) no início do teste (pressão variada). O segundo teste de vazão no pulverizador inteligente foi em esquema fatorial 10 x 5 (10 ciclos de trabalho e 1, 10, 20, 30 ou 40 bocais em operação), mantendo-se a pressão constante em 35 PSI (241 kPa) (pressão constante). O uso de sensores juntamente com sistemas de distribuição à taxa variada proporciona redução no volume aplicado e na deriva. O pulverizador inteligente reduziu a taxa de aplicação em 64%, a deriva para o ar em 92-94% e a deriva para o solo em 58-98%. A cobertura de pulverização e a deposição se mostraram semelhantes para ambos os pulverizadores e não foram afetadas pela velocidade de deslocamento. Observou-se um decréscimo mais acentuado da pressão no teste com pressão variada. A vazão do pulverizador inteligente de taxa variável pode ser predita através de curva de regressão polinomial, para as duas condições de pressão.
Abstract: On tree crops, a great diversity of canopy structure and density is found. Using conventional sprayers, much of the sprayed material is wasted. The variability of the tree canopies is most of the times not taken into consideration, generating conditions of underspray, overspray and drift. Tree Row Volume (TRV) methods have been developed to indirect measure the canopy and adjust the sprayed volume to the plants characteristics. However, the constant rate application does not eliminate overspray and underspray, as well as application between trees, which could lead to spray drift. The use of sensors for tree crops canopy characterization together with variable-rate spray application can produce efficient spray deposition and coverage on tree crops, and reduce the drift. However, variable-rate sprayers modulate the number of operating nozzles and the duty cycle constantly, causing an effect on the system pressure. A variable-rate intelligent sprayer implementing a high speed laser scanner was developed for tree crops customized spraying. It had 40 nozzles on total, with the nozzles being independently capable of spraying at 10 percentages of the maximum flow rate (duty cycle). The nozzle output was adjusted by solenoid valves. Experiments were conducted to further evaluate the performance under field conditions of the variable-rate intelligent sprayer and a conventional constant-rate sprayer, studying the spray drift, spray coverage and deposition inside Ash tree canopies. A second role of tests was realized to evaluate the pressure behavior and its effect on flow rate of the intelligent sprayer on several combinations of duty cycle and number of operating nozzles. The flow rate was measured for the different combinations and the pressure was checked. The deposition test was at factorial scheme 2 x 3 (two sprayers and three travel speeds), with three replications in blocks randomized. The drift test was at factorial scheme 2 x 3 x 5 (two sprayers, three travel speeds and, five distances of drift collectors, in split-plot), with three replications in blocks randomized. For these tests it was used the tracer Brilliant Sulphoflavine (BSF) at 2.0 g L-1 concentration. The first test for evaluation of the intelligent sprayer’s flow-rate and pressure behavior was at factorial scheme 10 x 40 (10 duty cycles and 1-40 operating nozzles), being the sprayer’s pressure set to 50 PSI (344.7 kPa) at the beginning of the test (varied pressure condition). The second test on the intelligent sprayer was at factorial scheme 10 x 5 (10 duty cycles and 1, 10, 20, 30 or 40 operating nozzles), with the pressure staying constant at 35 PSI (241 kPa) (constant pressure condition). The use of sensors together with variable- rate delivery systems, implementing mostly solenoid valves to control spray application, have proportionated pesticide savings and drift reduction. The variable-rate intelligent sprayer reduced the application rate in 64%, drift to the air in 92-94% and drift to the ground in 58-98%. Spray coverage and deposition were similar for both sprayers and not affected by sprayers travel speed. It was observed more accentuated pressure decay on the varied pressure condition. The flow rate of the variable-rate intelligent sprayer could be described through a polynomial regression curve, for both varied and constant pressure conditions.
Keywords: Airblast sprayer
Pulverizador hidropneumático
Laser scanning
Laser
application technology
Tecnologia de aplicação
TRV
Agronomia
Dóceis florestais
Árvores - medição
Defensivos vegetais
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA::MAQUINAS E IMPLEMENTOS AGRICOLAS
Language: eng
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Agronomia
Quote: SILVA, João Eduardo Ribeiro da. Evaluation of variable-rate spray application on tree crop. 2017. 59 f. Tese (Doutorado em Agronomia / Fitotecnia) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017. Disponível em: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.65
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.65
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/24653
Date of defense: 25-Apr-2017
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