Relatório técnico sobre a uniformidade de pulverização dos drones agrícolas ABZ Innovation
1.0 Introdução
Os veículos aéreos não tripulados (UAV) estão a revolucionar a aplicação de produtos na agricultura. A sua capacidade de operar em terrenos complexos, reduzir a compactação do solo e permitir aplicações precisas e direcionadas oferece vantagens
Este relatório apresenta uma visão técnica dos principais parâmetros operacionais que determinam a uniformidade da pulverização, com especial incidência nos modelos ABZ Innovation L10 e L30. Centra-se em particular na velocidade de voo, na altura de voo
2.0 Fatores que influenciam a uniformidade da pulverização
A distribuição das gotas pulverizadas por um drone da ABZ Innovation é um processo complexo, influenciado pela aerodinâmica da aeronave, pela tecnologia dos bicos e pelas condições ambientais. As secções seguintes descrevem o papel crítico dos parâmetros controlados pelo operador na obtenção de uma faixa de pulverização uniforme, com princípios apoiados pela nossa investigação interna.
2.1 Altura de voo
A altura a que um drone L10 ou L30 opera acima da copa da cultura é um fator crítico que influencia a largura da faixa, a deposição das gotas e o potencial de deriva.
Largura da faixa e uniformidade: Tanto a investigação do setor como os nossos estudos de validação internos mostram que, à medida que a altura de voo aumenta, a largura efetiva da faixa tende geralmente a aumentar. Os nossos testes confirmam que uma altura de voo mais baixa (por exemplo, 1,5-2,5 metros acima da copa) resulta numa maior concentração de gotas diretamente por baixo da trajetória do drone e numa melhor penetração na copa, graças ao potente fluxo descendente dos rotores do L10 e do L30.
Potencial de deriva: Os nossos dados de campo,
em linha com a investigação do setor, mostram que maiores altitudes de voo aumentam o tempo que as gotas permanecem no ar, tornando-as mais suscetíveis ao vento e aumentando o risco de deriva para fora do alvo. Penetração na copa: O fluxo descendente gerado pelos rotores do L10 e do L30 é essencial para forçar as gotas a penetrar na copa da cultura. Os nossos estudos internos centraram-se na otimização deste efeito, confirmando que a sua intensidade diminui com o aumento da altitude. Por isso, em culturas com copas densas, é preferível uma altura de voo mais baixa.
2.2 Velocidade de voo
A velocidade de voo interage com a altura de voo e o caudal para determinar o volume de aplicação e a uniformidade da deposição.
Deposição e cobertura: Aumentar a velocidade de voo
sem um aumento correspondente do caudal reduziria normalmente o volume de produto aplicado por unidade de área. No entanto, os ABZ Innovation L10 e L30 resolvem este desafio ajustando automaticamente o caudal de líquido em tempo real à velocidade do drone, garantindo que a dose de aplicação pretendida (por exemplo, l/ha) é mantida de forma constante. Embora velocidades mais elevadas aumentem a eficiência operacional, os nossos testes mostram que podem ainda afetar a forma do padrão de pulverização. Intervalo de velocidade ideal: Os nossos ensaios de desempenho, apoiados pela investigação académica, indicam que existe um intervalo de velocidade ideal para a maioria das aplicações. Os nossos resultados mostram que uma velocidade de voo de 2-6 m/s proporciona frequentemente o melhor equilíbrio entre eficiência de deposição e menores perdas para o solo. A velocidade ideal para um L10 ou L30 depende da cultura e do produto.
2.3 Tamanho das gotas e aplicação de gota controlada (CDA)
O tamanho das gotas é provavelmente um dos fatores mais críticos na aplicação, com impacto direto na cobertura, na deriva e na eficácia biológica. Os ABZ Innovation L10 e L30 destacam-se nesta área graças aos seus sistemas CDA integrados.
Cobertura vs. deriva: As gotas mais pequenas proporcionam melhor cobertura (mais gotas por unidade de área), mas são também mais propensas à deriva. As gotas maiores são menos suscetíveis à deriva, mas podem proporcionar uma cobertura insuficiente. O tamanho ideal das gotas representa, portanto, um equilíbrio entre estes dois fatores.
Aplicação de gota controlada (CDA): Os modelos ABZ Innovation L10 e L30 estão equipados com sistemas CDA de última geração. Ao contrário dos bicos hidráulicos convencionais, que produzem um amplo espetro de tamanhos de gota, os nossos sistemas CDA utilizam atomizadores rotativos para gerar uma gama estreita e altamente uniforme de tamanhos de gota. Isto permite ao operador selecionar o tamanho de gota ideal para cada aplicação.
Resultados da investigação: A eficácia da tecnologia CDA do L10 e do L30 é validada pela nossa extensa investigação própria, em linha com estudos de referência sobre a dinâmica das gotas. Os nossos testes confirmam que o aumento do tamanho das gotas reduz significativamente a deriva.
A capacidade do L10 e do L30 de controlar com precisão o tamanho das gotas é uma vantagem fundamental e verificável.
3.0 Cobertura de gotas estimada no campo para os drones da ABZ Innovation
As fichas de dados seguintes apresentam estimativas conservadoras das densidades de gotas alcançáveis pelo L10 e pelo L30. Estes valores derivam dos nossos extensos ensaios de campo e são representativos do desempenho real, tendo em conta fatores como a interceção pela copa, uma ligeira deriva e a evaporação. Um objetivo comum para muitas aplicações é 20-70 gotas/cm², para garantir a eficácia.
3.1 Modelos L10 e L30 – Densidade de gotas estimada (gotas/cm²)
| Dose de aplicação (l/ha) | Gotas finas (~150 µm VMD) |
Gotas médias (~250 µm VMD) |
Gotas grossas (~350 µm VMD) |
|---|---|---|---|
| 10 | ~40–70 | ~15–30 | ~8–15 |
| 20 | ~80–140 | ~30–60 | ~15–30 |
| 30 | ~120–210 | ~45–90 | ~20–45 |
| 40 | ~160–280 | ~60–120 | ~30–60 |
| 50 | ~200–350 | ~75–150 | ~40–75 |
| 60 | ~240–420 | ~90–180 | ~50–90 |
Nota: a densidade de gotas real pode variar consoante o tipo de cultura, a densidade da copa, os parâmetros de voo e as condições ambientais.
4.0 Dados de desempenho e dinâmica da faixa de pulverização
Uma característica fundamental do avançado sistema de controlo de voo do ABZ Innovation L10 e L30 é o ajuste automático do caudal. O piloto define uma dose de aplicação pretendida (por exemplo, litros por hectare ou galões por acre) antes da missão. Durante o voo, o sistema monitoriza continuamente a velocidade do drone em relação ao solo e ajusta automaticamente o caudal de líquido do sistema CDA para manter essa dose precisa. Isto garante uma aplicação constante e uniforme em toda a parcela, mesmo quando o drone acelera, desacelera ou faz curvas. Esta automatização elimina as suposições no controlo da dose e é fundamental para obter uma cobertura uniforme.
4.1 ABZ Innovation L10:
Perfil da faixa em função da altura de voo
Os gráficos seguintes ilustram o padrão de deposição do L10 em percentagem da cobertura média ao longo da faixa. Uma linha mais plana indica melhor uniformidade (um coeficiente de variação mais baixo).
Gráfico 4.1.1: L10 a 2 metros de altura
Faixa efetiva: 4,5 metros
Padrão: Muito concentrado, com um pico de ~140% da dose média no centro.
Utilização ideal: Aplicação direcionada onde é necessária uma concentração elevada.
Gráfico 4.1.2: L10 a 3 metros de altura
Faixa efetiva: 5,0 metros
Padrão: Mais equilibrado, com um pico central menos acentuado (~120%).
- Utilização ideal: Uso geral, bom equilíbrio entre cobertura e penetração.
Gráfico 4.1.3: L10 a 4 metros de altura
Faixa efetiva: 5,5 metros
Padrão: Larga e uniforme, com a maior parte da faixa próxima da média de 100%.
Utilização ideal: Grandes culturas, maximizando a cobertura com sobreposição.
Gráfico 4.1.4: L10 a 5 metros de altura
Faixa efetiva: 6,0 metros
Padrão: A mais larga e uniforme, concebida para passagens sobrepostas.
Utilização ideal: Máxima eficiência em parcelas grandes e abertas (por exemplo, pastagens, cereais).
4.2 ABZ Innovation L30: perfil da faixa em função da altura de voo
O L30, de maiores dimensões, apresenta uma relação semelhante entre altura e uniformidade, mas numa faixa mais larga.
Gráfico 4.2.1: L30 a 3 metros de altura
Faixa efetiva: 7,0 metros
Padrão: Concentrado para um drone largo como o L30, com um pico de ~125%.
Utilização ideal: Aplicações de grande volume em culturas em linha ou pomares.
Gráfico 4.2.2: L30 a 4 metros de altura
Faixa efetiva: 8,0 metros
Padrão: Excelente uniformidade, com um padrão de deposição largo e plano.
Utilização ideal: A referência para grandes culturas como o milho e a soja.
Gráfico 4.2.3: L30 a 5 metros de altura
Faixa efetiva: 9,0 metros
Padrão: Extremamente larga e uniforme, concebida para a máxima produtividade.
Utilização ideal: Tratamentos preventivos em grande escala, em que a eficiência é fundamental.
4.3 Ajustar a velocidade de voo para afinar o padrão de pulverização
Embora o sistema inteligente do L10 e do L30 ajuste automaticamente o caudal para manter a dose de aplicação pretendida (l/ha) independentemente da velocidade, a velocidade de voo continua a desempenhar um papel crucial na afinação da forma do padrão de pulverização e da sua interação com a cultura.
Maior velocidade para uma uniformidade reforçada: À medida que o drone se desloca mais depressa, o fluxo de ar envolvente interage de forma mais dinâmica com as gotas. Isto pode criar um efeito de “esbatimento” nas extremidades da faixa, resultando numa transição mais suave e gradual. Este efeito pode levar a uma junção ainda mais homogénea entre passagens sobrepostas, reforçando a uniformidade ao nível da parcela, sobretudo em voos a maior altitude para máxima eficiência.
Menor velocidade para penetração na copa: Uma velocidade mais baixa permite que o potente fluxo descendente dos rotores tenha um impacto mais direto e prolongado na copa da cultura. Esta energia concentrada é ideal para conduzir as gotas até ao interior de copas densas, garantindo que o produto chega às folhas inferiores e aos caules, onde se podem esconder pragas e doenças.
Os operadores podem, assim, utilizar a velocidade como ferramenta de afinação final: uma velocidade mais elevada para obter a máxima uniformidade em culturas de campo aberto e uma velocidade mais baixa quando a máxima penetração na copa é o objetivo principal.
4.4 Obter uma cobertura uniforme da parcela com sobreposição
A chave para uma verdadeira uniformidade ao nível da parcela é a sobreposição precisa de cada passagem de pulverização. Como mostram os gráficos acima, a taxa de deposição diminui naturalmente nas extremidades de uma única faixa. Ao definir a largura de faixa correta no software de planeamento de voo, o sistema garante que a extremidade decrescente de uma passagem é perfeitamente compensada pela extremidade decrescente da passagem adjacente. Esta técnica suaviza as pequenas variações de cada linha, resultando numa aplicação muito homogénea em toda a parcela.
Gráfico 4.4.1: Cobertura uniforme da parcela através da sobreposição de faixas
Este gráfico ilustra como as extremidades decrescentes de duas passagens adjacentes se combinam para criar uma aplicação constante e uniforme. O objetivo é que a soma da cobertura na zona de sobreposição seja igual à dose pretendida (100%).
Exemplo com um perfil simplificado de passagem única:
Resultado: A quebra de cobertura na extremidade da passagem 1 (até 50%) é perfeitamente preenchida pelo início da passagem 2 (que fornece os outros 50%), resultando numa aplicação contínua e uniforme à dose pretendida (100%) em toda a parcela.
5.0 Conclusão
A aplicação eficaz e responsável de produtos agrícolas depende do controlo preciso dos parâmetros operacionais. Como demonstram os nossos extensos testes internos, apoiados pelo conjunto da investigação científica, a altura de voo,
Maximizando a eficácia: Uma cobertura uniforme garante a aplicação da dose correta.
Minimizando o impacto ambiental: O controlo preciso reduz a deriva para fora do alvo.
Reforçando a segurança: Aplicar o produto apenas onde é necessário cria um ambiente mais seguro.
Estamos confiantes de que os drones agrícolas ABZ Innovation L10 e L30 representam uma plataforma segura, eficaz e fiável para a aplicação aérea.
6.0 Referências
- Chen, S., Lan, Y., Li, J., Zhou, Z., Liu, A., & Mao, Y. (2020). Effect of Droplet Size Parameters on Droplet Deposition and Drift of Aerial Spraying by Using Plant Protection UAV. Agronomy, 10(2), 195.
Giles, D. K., & Billing, R. C. (2024). Agricultural spray drone deposition, Part 2: operational height and nozzle influence pattern unifo
rmity, drift, and weed control. Weed Science, 72(6), 633-643. Ingle, R. G., Kamble, A. K., Thakare, S. H., Gajakos, A. V., & Karale, D. S. (2024). Performance evaluation of UAV sprayer on cotton crop. International Journal of Advanced Biochemistry Research, 8(12), 502-506.
Li, X., Giles, D. K., Niederholzer, F. J., & Andaloro, J. T. (2022). Effect of flight veloc
ity on droplet deposition and drift of combined pesticides sprayed using an unmanned aerial vehicle sprayer in a peach orchard. Frontiers in Plant Science, 13, 981494. https://doi.org/10.3390/fpls.2022.981494 Lou, Z., Xin, F., Li, J., Ruan, C., & Han, X. (2024). Spray deposition and uniformity assessment of unmanned aerial application systems (UAAS) at varying operational parameters. Frontiers in Agronomy, 6. https://doi.org/10.3389/fagro.2024.1418623 Panday, S., Maharjan, S., & Shrestha, S. (2024). Effects of Flight Heig
hts and Nozzle Types on Spray Characteristics of Unmanned Aerial Vehicle (UAV) Sprayer in Common Field Crops. AgriEngine ering, 7(2), 22. https://doi.org/10.3390/agriengineering7020022 Wang, C., Song, J., He, X., Wang, Z., Wang, S., & Meng, Y. (2023). Evaluation of Spray Drift of Plant Protection Drone Nozzles Based on Wind Tunnel Test. Agriculture, 13(3), 628. https://doi.org/10.3390/agriculture13030628
