Pulverización hidroneumática 4.0.: Innovación en equipos con integración de sensores y realidad aumentada en olivar
- Autores: Alberto Godoy Nieto
- Directores de la Tesis: Antonio Rodríguez Lizana (dir. tes.), Antonio Miranda Fuentes (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2023
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Emilio Gil Moya (presid.), Inmaculada Garrido Jurado (secret.), Patricia Chueca Adell (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Agraria, Alimentaria, Forestal y del Desarrollo Rural Sostenible por la Universidad de Córdoba y la Universidad de Sevilla
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
1. Introducción o motivación de la tesis:
El olivar es un cultivo de gran importancia en nuestro país con 2.75 Mha de superficie (MAPA, 2022). Es por esto, que este cultivo tiene una relevancia capital desde el punto de vista económico, social y medioambiental. Esta circunstancia contrasta con el bajo nivel de tecnificación de los tratamientos fitosanitarios que en este cultivo se llevan a cabo, y muy especialmente en los que atañen a la copa de los árboles, llevados a cabo con equipos genéricos con una adaptación insuficiente. Por este hecho, generalmente se incurre en tratamientos con dosis excesivas que, según evidencias científicas, están generando importantes episodios de contaminación en las áreas de cultivo (McLaughlin and Kinzelbach, 2015).
El uso extensivo de productos fitosanitarios y aerosoles fuera del objetivo (deriva) puede llevar a problemas de salud pública y ambientales (Gil et al., 2013; Jeon y Zhu., 2012; Li et al., 2012; Poulsen et al., 2012). La monitorización de la aplicación de productos fitosanitarios y su documentación a largo plazo, debe ser el primer paso esencial en la búsqueda de la trazabilidad (Miranda-Fuentes et al., 2017). Los equipos convencionales de pulverización a copa que se usan en cultivos altos, tales como el olivar, ven muy resentida su eficiencia cuando se trata de árboles de grandes dimensiones (Holownicki, 2000). Este es el caso que nos ocupa, al que se añaden una serie de problemas adicionales, como amplios marcos de plantación, la irregularidad de las copas y la elevada pendiente (Gil et al., 2018). En esta coyuntura, una optimización de los parámetros de trabajo del atomizador convencional solo resulta en una ligera mejora de la deposición de producto sobre las hojas más externas, existiendo problemas recurrentes en la penetración en el interior de los árboles y en las partes superiores de los mismos, donde no llega una cantidad de producto que garantice una adecuada cobertura de las hojas (Miranda-Fuentes et al., 2017). La alternativa normalmente elegida por los agricultores consiste en aplicar volúmenes muy altos de caldo y caudales de aire excesivos, que generan en la mayor parte de los casos problemas de penetración por el conocido como efecto muro o wall-effect (Miranda-Fuentes et al., 2015), es decir, un cierre de las capas externas de hojas ante una velocidad de aire excesiva, que hace que el producto ¿rebote¿ en estas capas y no entre a las más internas.
Por otra parte, existen precedentes conocidos de equipos con sistemas de aplicación modificados que plantean mejoras sustanciales respecto a los equipos genéricos. Tal es el caso de las torres de ventiladores, que cuentan con salidas de aire distribuidas por toda la altura del cultivo, con lo que resultan en mejores recubrimientos en cuanto a homogeneidad y en menor deriva (Van de Zande et al., 2012).
En otro orden de cosas, están los sensores como herramientas efectivas para ayudar a los equipos a cumplir mejor con sus objetivos. Desde que a finales de la década de los ochenta se desarrollara el implemento necesario para convertir al sensor de ultrasonidos en elemento discriminatorio para pulverizar o no en función de la presencia de árbol (Fox et al., 1989), el uso de sensores ha sido una constante en estas máquinas para evitar que vayan ciegas realizando sus tratamientos. En este sentido, el empleo de cualquier tipo de sensor hace que se tenga una referencia relativa a cualquier parámetro para garantizar que el tratamiento cuenta con garantías de ser racional, puesto que se adapta al mismo. Así, es frecuente el uso de los propios sensores ultrasónicos, LiDAR, láser, cámaras de visión estereoscópica y otros métodos de visión artificial para adaptar el caudal de caldo aplicado a la forma de la copa (Sola-Guirado et al., 2018). El sensor ultrasónico ha demostrado ser robusto y preciso a la hora de medir distancias en copas de árboles (Llorens et al., 2010; Escola et al., 2011; Gamarra-Diezma et al., 2015). Por esta razón, unida a su simplicidad de manejo, su empleo se entiende adecuado para máquinas de esta categoría, donde cualquier tipo de sensor de alta precisión tipo LiDAR sería excesivo y dificultaría el manejo, por lo que en la práctica no sería de aplicación en condiciones de trabajo reales. Los equipos desarrollados cuentan con estos sensores para acercar los elementos aplicadores a la copa de los árboles, con lo que se entiende, y las pruebas previas así lo confirman, que la hipótesis de partida también se cumple en este sentido.
Por último, reseñar que nuestro mayor problema, la deriva, entendida ésta como la pérdida de producto que se produce como consecuencia de la acción del viento, depende enormemente de la distancia de los elementos aplicadores a la copa del árbol, puesto que ésta determina el tiempo que las gotas estarán expuestas a la acción del viento, principal agente causal de este fenómeno (Grella et al., 2017). Por este motivo, un acercamiento de los elementos aplicadores a las hojas del árbol puede suponer una disminución pronunciada de este evento indeseable. Además, la reducción del caudal de aire del equipo a la que se hacía mención antes supondrá, casi con total seguridad, una reducción de deriva adicional, puesto que los altos caudales de aire suponen el segundo factor en importancia en relación con la deriva (Grella et al., 2017).
2.Contenido de la investigación:
En el capítulo I se ha determinado la relación óptima entre el volumen de copa de los árboles y el volumen de líquido pulverizado en olivar tradicional y superintensivo, a través de ensayos experimentales con diferentes volúmenes específicos de pulverización.
En el capítulo II se presenta un novedoso sistema, formado por una aplicación para Smartphone y un dispositivo electrónico que se puede incorporar tanto a los atomizadores en uso como a los de nueva fabricación, y que permite su regulación automática. Dicho sistema ayudará a los agricultores y técnicos a conseguir una correcta dosificación de los productos fitosanitarios aplicados a la copa de los olivos en sus diferentes sistemas de cultivo, reduciendo así las dosis aplicadas y mejorando igualmente la rentabilidad de la explotación.
En el capítulo III se ha evaluado la calidad y eficiencia de la pulverización de olivares en sistemas tradicional e intensivo con el uso de tres prototipos de tratamiento a copa desarrollados durante el proyecto Mecaolivar. Se registraron la deposición de producto, cobertura, deriva y pérdidas al suelo en ambos sistemas de cultivo. Los resultados obtenidos fueron comparados con un atomizador convencional a igualdad de condiciones de trabajo.
Finalmente, en el capítulo IV se detalla el desarrollo completo y la posterior evaluación de dos prototipos de atomizador, fabricados durante el proyecto Innolivar. Se evaluó su comportamiento mediante ensayos de campo en olivar tradicional, comprobando la calidad de su aplicación y la eficacia biológica de los tratamientos usando P. oleae como especie bioindicadora, en relación al atomizador convencional.
3.Conclusión:
Los sistemas de dosificación en árboles aislados son por lo general complejos generando carencias de conocimiento e información en el sector. Los sistemas desarrollados resuelven este problema al tratarse de instrumentos sencillos y fáciles de implementar que automatizarán parcialmente las aplicaciones y que darán lugar a un beneficio inmediato para agricultores y técnicos al mejorar la sostenibilidad del cultivo. Además, los equipos de nuevo diseño fabricados mostraron, en términos generales, mejoras en la calidad y eficiencia de la pulverización en lo que respecta a deposición en hoja, cobertura, deriva y pérdida directa de producto al suelo en relación con el atomizador convencional, tanto en olivar tradicional como en olivar intensivo, consiguiendo, gracias a los sistemas que incorporan, un ahorro de caldo del orden de un 40% con respecto a los atomizadores convencionales.
Por otro lado, se pone de manifiesto que la colaboración conjunta de fabricantes de pulverizadores hidroneumáticos y grupos de investigación en proyectos de innovación como los presentados en este documento, supone un significativo avance en el desarrollo de nuevas máquinas de tratamiento agrícola. Su trabajo combinado permite una mayor eficiencia en la transferencia de conocimiento y tecnología, lo que se traduce en productos y soluciones más eficaces y competitivos en el mercado. Además, también contribuye a la formación de profesionales con una visión más amplia y actualizada de las necesidades del sector, lo que es esencial para impulsar el crecimiento y la sostenibilidad de la industria agrícola.
4. Bibliografía:
Miranda-Fuentes, A., Rodríguez-Lizana, A., Cuenca, A., González-Sánchez, E.J., Blanco-Roldán, G.L., Gil-Ribes, J.A., 2017. Improving plant protection product applications in traditional and intensive olive orchards through the development of new air-assisted sprayer prototypes. Crop Protection, 94C: 44¿58. https://doi.org/ 10.1016/j.cropro.2016.12.012.
Miranda-Fuentes, A., Rodríguez-Lizana, A., Gil, E., Agüera-Vega, J., Gil-Ribes, J. a., 2015. Influence of liquid-volume and airflow rates on spray application quality and homogeneity in super-intensive olive tree canopies. Sci. Total Environ. 537, 250¿259. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.08.012.
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Grella, M., Gallart, M., Marucco, P., Balsari, P., Gil, E., 2017. Ground Deposition and Airborne Spray Drift Assessment in Vineyard and Orchard: The Influence of Environmental Variables and Sprayer Settings. Sustainability, 9(5), 728. https://doi.org/10.3390/su9050728 Sutton, T.B., Unrath, C.R., 1984. Evaluation of the Tree-Row-Volume concept with density adjustments in relation to spray deposits in apple orchards. Plant Dis. 68, 480¿484. https://doi.org/10.1094/PD-69-480.
