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Los resultados obtenidos de los ensayos muestran diferencias significativas respecto al pulverizador convencional en varios aspectos, por ejemplo se han encontrado reducciones en las pérdidas por deriva de aproximadamente el 80%

Sistema antideriva para aplicación foliar de productos fitosanitarios

Elías López Alba, Juan Antonio Almazán Lázaro y Francisco A. Díaz Garrido

(Dep. de Ingeniería Mecánica y Minera de la Universidad de Jaén)

25/06/2014
Como es conocido por el sector agrícola, la tecnología actual para aplicación de productos fitosanitarios queda a veces muy lejos de lo que podría calificarse de eficiente y sostenible con el medio ambiente. Elías López, Francisco Alberto Díaz y Juan Antonio Almazán, investigadores del área de Ingeniería Mecánica en la Universidad de Jaén, han desarrollado y patentado un sistema que mejora notablemente los resultados conseguidos por los sistemas actuales.

El trabajo de investigación ha sido financiado por la Universidad de Jaén, en su plan propio de I+D+i. Por su parte, ha sido reconocido recientemente con el segundo premio en la convocatoria del II Premio Castillo de Canena de Investigación Oleícola ‘Luis Vañó’, convocado bienalmente por la prestigiosa compañía aceitera, apostando por la investigación y el desarrollo tecnológico del sector.

El proyecto se encuentra actualmente en fase de optimización, con el objetivo de transferir el conocimiento y experiencia adquirida al sector industrial y proceder con la explotación comercial de la patente desarrollada como resultado de la presente investigación.

Un breve análisis del estado del arte en materia de aplicación de productos fitosanitarios en plantas arbóreas manifiesta la ineludible necesidad de incorporar sistemas más eficaces y sostenibles con el medio ambiente, observando cómo en los últimos años se han venido restringiendo e incluso prohibiendo ciertas técnicas por parte de las administraciones. El sistema más extendido en la lucha química en árboles de porte medio y alto es el pulverizador hidroneumático de ventilador axial, también conocido como atomizador, que por su configuración conceptual genera elevados niveles de pérdidas por deriva y en suelo debido a su baja versatilidad. Cocientes de ello y como medios alternativos, los fabricantes han propuesto variantes que tienden a reducir las pérdidas por deriva y en el suelo, al enfocar las corrientes de aire mediante deflectores u otros dispositivos (Boto & López, 1999), aunque los resultados no mejoran apreciablemente. El interés de utilizar asistencia de aire ha sido estudiado en numerosas ocasiones (Nordbo & Taylor, 1991), teniendo como finalidad, por un lado, el arrastre del producto fitosanitario desde las boquillas hasta la superficie exterior de masa foliar, y por otro, conseguir que éste penetre hasta el interior de la masa foliar. Así, puede afirmarse que la corriente de aire consta de una parte útil, aprovechada para que el producto penetre hasta las partes interiores de la copa, y otra, mayor aún, necesaria para que llegue desde las boquillas hasta la superficie exterior de ésta.

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Figura 1: Esquema del sistema mecánico y de distribución de aire.
En todos los casos, y de forma inevitable, esta tecnología de ventilador axial de escasa regulación genera elevados niveles de pérdidas por deriva y en el suelo, además de requerirse una elevada potencia por parte de los sistemas de propulsión. Se observa una gran distancia entre los elementos de pulverización y la masa foliar, que además no resulta regulable en función de las características del cultivo. Los niveles de pérdidas por deriva se cuantifican en más del 50% del total del producto aplicado [Planas et al., 1991; Vercruysse et al., 1999], no encontrándose tecnología alternativa que los reduzca significativamente.

Los investigadores de la Universidad de Jaén, apostando por un paso más allá, han desarrollado un sistema con el que se modifica de forma notable el concepto actual de los pulverizadores hidroneumáticos disponibles para plantaciones de porte medio y alto, mejorando sustancialmente el resultado esperado por el agricultor. Se trata de un sistema basado en técnicas de pulverización mediante boquillas y asistencia de aire con difusores. La innovación reside en la acción sinérgica de canalizar el aire desde un ventilador radial central hasta los difusores [Figura 1], a la vez que es posible ajustar la distancia de pulverización. De esta forma, el caudal de aire se aprovecha, casi en su totalidad, para que el producto atraviese la masa foliar y llegue hasta el interior de la misma, no teniendo que recorrer adicionalmente más que una pequeña distancia que separa las boquillas de los árboles, y que puede ser tan reducida como se requiera. Esta característica le permite reducir las pérdidas de producto y la potencia requerida por el ventilador.

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Figura 2: Pulverizador convencional.
En contraste con la tecnología actual, un sistema mecánico de barras articuladas es capaz de ubicar las boquillas y difusores de aire en la posición óptima en función del cultivo a tratar, lo que aporta a esta innovación la versatilidad que se requiere para una aplicación eficiente de productos fitosanitarios y que no es posible encontrar en los pulverizadores convencionales [Figura 2].

Más concretamente, el sistema se apoya sobre un conjunto simétrico de barras articuladas, cuatro de las cuales permiten la adaptación a la separación de hileras, y otras cuatro a la geometría y altura del árbol. Sobre éstas se sitúan los conductos de aire y producto fitosanitario, desde el sistema centralizado hasta las boquillas y difuso-res, respectivamente. Además, distintos actuadores hidráulicos y un sistema de regulación, permiten el movimiento continuo del mecanismo, en función de las características del cultivo.

Así, es posible mantener una distancia reducida de los elementos de pulverización, independientemente de la separación o geometría de los árboles [Figura 3]. De esta forma se reducen los niveles de pérdidas encontrados en el suelo y por deriva, además de reducirse los niveles de potencia solicitados por el ventilador.

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Figura 3: Adaptación a características del árbol.
Este sistema es válido en cualquier tipo de cultivo arbóreo como el cítrico o el olivícola, una vez que se elijan las dimensiones características de cada cultivo, y en función de ellas, las del mecanismo. Así, es posible regular la geometría de la máquina y adaptarla al tipo de plantación que pretenda tratarse, tanto en separación como en altura y forma. Además, el mecanismo permite la adaptación asimétrica en el caso de que se tengan plantaciones de distinto tamaño en cada una de las hileras.

La fase de diseño se asistió con software de simulación de mecanismos y diseño de componentes mecánicos CAD-CAE, imponiendo distintas condiciones a las que podría someterse el sistema durante su uso, como la vibración ocasionada por las irregularidades del terreno, las posiciones de trabajo más exigentes e incluso el impacto con uno de los árboles. La Figura 4 muestra algunos de los resultados.

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Figura 4: Análisis estático mediante MEF.
Posterior a las fases de síntesis, diseño y simulación, se desarrolló un prototipo para la verificación y contraste de los resultados. La Figura 5 muestran el prototipo diseñado para el olivar, montado sobre un tractor oruga y realizando uno de los tratamientos. Los sistemas de propulsión de aire y producto fueron acoplados externamente. Paralelamente se realizaron los mismos tratamientos con un pulverizador convencional, lo que permitió valorar y comparar los resultados obtenidos.
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Figura 5: Prototipo realizando la aplicación fitosanitaria.
Se utilizaron papeles hidrosensibles (Vázquez, 2003) que actuaron como testigos para cuantificar las cantidades de producto en cada sector del árbol, suelo y deriva. El análisis de los mismos determinó los parámetros estadísticos de la población de gotas, así como el área cubierta en cada punto [Figura 6].

Los resultados obtenidos de los ensayos muestran diferencias significativas respecto al pulverizador convencional en varios aspectos. Por un lado, se han encontrado reducciones en las pérdidas por deriva de aproximadamente el 80% respecto al convencional. En el suelo se sigue la misma tendencia, reduciéndose la cantidad depositada sobre el mismo en un 70%. Los resultados obtenidos en la masa foliar muestran un tratamiento de calidad similar, con niveles de cubrimiento y de población de gotas de características similares. Estos resultados se traducen en una notable reducción de producto utilizado, por lo que además, implica reducción del volumen del depósito arrastrado y en el número de veces que requiere ser llenado.

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Figura 6: Papel hidrosensible tras el tratamiento.

Por otra parte, teniendo en cuenta los requerimientos de potencia por parte del ventilador, bomba de productos fitosanitarios y arrastre del sistema, éstos se han reducido a la tercera parte, pasando de 60 a 20 CV.

Así, los efectos repercuten en beneficio del medio ambiente, hábitats naturales y la salud de operarios y consumidores (Matthew, 2006), al reducir las cantidades de productos químicos depositados sobre el suelo, aguas de escorrentía y subterráneas, entre otros. Además, implican una disminución de costo en los tratamientos y aumento de rentabilidad, teniendo en cuenta la reducción de producto utilizado, de combustible, y de tiempos requeridos en los mismos.

Bibliografía

  • Boto J. A. y López F. J. 1999 La aplicación de fitosanitarios y fertilizantes. Universidad de León. Secretariado de Publicaciones. 293 p. ISBN: 84-7719-746-6
  • Matthew, G. A. 2006. Pesticides: healt, safety and the environment. 235 p. Blackwell Publishing. ISBN: 978-1-4051-3091-2
  • Nordbo, E; Taylor, W. A. (1991): ‘The effect of air assistance and spray quality (drop size) on the availability, uniformity and deposition of spray on contrasting targets.’ BCPC Mono 46. pp 113 – 124.
  • Planas S.; Pons L., 1991. Practical considerations concerning pesticide application in intensive apple and pear orchards. British Crop Protection Council Monograph, 46, 45-52.
  • Vázquez, J. 2003. Aplicación de productos fitosanitarios. Técnicas y equipos. 389 p. Ediciones Agrotécnicas. S.L. ISBN: 94-87480-72-1.
  • Vercruysse, F.; Steurbaut, W.; Drieghe, S.; Dejonckheere, W.; 1999. Off target ground deposits from spraying a semi-dwarf orchard. Crop Protection. 18. 565-570.

Más información

Para conocer más en profundidad el proyecto o ponerse en contacto directamente con sus autores pueden contactar con: elalba@ujaen.es o en el 953 212 862 .

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