Tabla 1. Incremento relativo de deposición obtenido sobre diferentes objetivos con la pulverización electrostática.

Tipo de objetivo Comparación de aplicación Cargada vs No cargada 1 Cargada vs Convencional 2

Col 7,0* 2,9 Brócoli 1,8* 1,9* Algodón 2,5* N/A Maíz 2,0* 4,4* Esfera metálica lisa 7,0* 7,8* Esfera metálica con punta 3,5* 3,5* Plato metálico horizontal 2,5* 1,6* Plato metálico vertical 3,0* 24,0*

1 Pulverizado con boquilla neumática a 9,4 L/ha 2 Pulverización convencional con boquilla hidráulica a 75 L/ha * Nivel de significancia del 99% (Fuente: LAW, 1983)

Existen también estudios que reportan un mejoramiento no solo en la deposición sino en la distribución del producto depositado por todas partes del follaje de la planta (Law, 1982). En los estudios realizados se encontró que las plantas maduras de algodón exhiben una respuesta diferente, y poco explicable, con relación a la aplicación electrostática debido a que a partir de una carga de -3 f.lA la deposición disminuye, lo que supone un nivel óptimo de carga de las gotas. Para remediar esto se desarrolló y patentó un sistema de control y monitoreo que permite mantener el nivel óptimo de carga permitiendo la máxima deposición sobre el objetivo (Patente US #4168327 de 1979).

7.2. Eficiencia en el control de plagas, enfermedades y malezas.

7.2.1. Control de dos plagas del algodón con tratamientos electrostáticos y convencionales.

Se ha estudiado también si la capacidad de incrementar la deposición con la pulverización electrostática tiene un mayor efecto para el control de plagas. Se emplearon para esto equipos como los mostrados en las Figuras 15 y 16 en evaluaciones de campo durante un período de 10 años. Una amplia variedad de defoliantes e insecticidas comúnmente utilizados en diferentes presentaciones como soluciones, concentrados emulsificables y polvos húmedos se aplicaron en ensayos realizados con algodón y con otros cultivos.

19

I

Figura 15. Prototipo de pulverizador electrostático para aplicaciones en tres hileras. (Law y Milis, 1980)

Figura 16. Pulverizador electrostático de doce hileras. (Fuente: Law, 1983)

Las hipótesis de trabajo en los experimentos de campo desarrollados fueron:

- La aplicación electrostática con la mitad de la dosis de ingrediente activo (lA) de pesticida en 9,4 litros de mezcla/ha, proporciona un nivel de control del insecto al menos satisfactoriamente igual al obtenido con la aplicación convencional de la dosis completa de lA recomendada y preparada en 5 a 10 veces el volumen de la mezcla.

- Media dosis de tratamiento electrostático suministra un nivel de control del insecto superior al obtenido con la mitad de la dosis de lA aplicado por el método convencional de pulverización.

Un total de 10 aplicaciones con 8 replicaciones de 6 pesticidas del tipo órgano fosforados y piretroides sintéticos fueron realizados durante la estación de 1980 en lotes de algodón de 0,3 ha, evaluando la eficacia del control de poblaciones de

20

insectos mediante técnicas entomológicas. En la Tabla 2 se resumen los resultados obtenidos.

Tabla 2. Resultados en el control de dos plagas del algodón con pulverización electrostática y convencional.

Daño ocasionado por la plaga después del Tratamiento de pulverización tratamiento (%)

Gusano rosado Insecto picudo Electrostático, dosis completa Electrostático, media dosis Convencional, dosis completa Convencional, media dosis Electrostático, cuarto de dosis Convencional , cuarto de dosis

4,1 a* 4,7 a 7,2 a 6,1 a 7,7 a 7,4 a 13,Ob 16,6b

15,1 b c 18,4 bc 19,5 c 24,3 c

*Tratamientos seguidos de la misma letra no presentan diferencia estadfstica a un nivel del 95% de significancia. (Fuente: Law, 1983).

Law (1983) concluye de sus estudios de transferencia de masa en la deposición de gotas y de los ensayos de control en campo que quedan verificados y aceptados los conceptos y los sistemas de aspersión electrostática diseñados por su grupo de trabajo .

7.2.2. Evaluación con producto biológico Bacillus thuringiensis.

Law y Milis (1980) evaluaron la aspersión electrostática a bajo volumen de un insecticida microbiológico, Bacil/us thuringiensis (Thuricide HPC), en cultivo de brócoli. Como la capacidad de carga de las gotas de un pesticida por inducción electrostática depende principalmente de la resistividad de la mezcla, se realizaron medidas de esta propiedad a la mezcla de Bacillus thuringiensis en función del porcentaje de dilución en agua bien agitada a 22°C (Figura 17).

12

o~~~~~~~~~~

o 10 20 30 40 50 60 70

OILUTION RATIO, (Po". H20/Pa". P..'Icide)

Figura 17. Resistividad eléctrica de diluciones de Bacillus thuringiensis. (Law y Milis, 1980)

21

Se obseNó que a mayor dilución del producto mayor resistividad, alcanzando un máximo de 12,4 Q-m en la proporción de mezcla 70: 1. Para las disoluciones de aplicación en campo los valores de resistividad están en el rango de 0,8 a 1,6 Q­m, valores que están dentro del inteNalo adecuado de carga que maneja la boquilla de electrodo empotrado, utilizada en el rango de 10-2 a 105 Q-m en otro trabajo (Law, 1978).

Para una dilución típica de 3:1 (Agua: HPC), la carga real del líquido en función del voltaje OC de entrada de la boquilla se muestra en la Figura 18.

14

_12 <t ::1 I -10 ~.

z ~ 8 Q:; J (,.)

g6 o ...J (,.)

~ 4 a:

/./a..

en 2 /

/

O~~~~~~L-~~~~~

O 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

CHARGING VO LTAG E , (+ kVI

Figura 18. Características de la carga de una suspensión de Bacillus thuringiensis en una boquilla con electrodo empotrado. (Law y Milis, 1980)

Una máxima relación carga/masa de -11,3 mC/kg fue alcanzada en esta mezcla con un voltaje de electrodo relativamente bajo de 1,2 kV Y una potencia menor de 0,25 W (valores de manejo práctico y seguro en campo). Para un nivel medio de carga (por ejemplo -6)lA) se pueden elevar en contra de la gravedad gotas con un diámetro típico de 20 flm en un campo eléctrico ascendente de casi 2 kV/m.

Experimento 1. Se comparó el efecto de la aspersión electrostática utilizando dos dosis menores de HPC con la aplicación convencional hidráulica, con la dosis completa y con un testigo sin aplicación, para el tratamiento de tres plagas de las hojas de un cultivo de brócoli sembrado durante dos estaciones.

22

En la Tabla 3 se presentan los resultados obtenidos. El mejor tratamiento resultó ser el electrostático, con media dosis, obteniéndose el menor porcentaje de daño (1,9%). En la Figura 19 se muestran algunos grados de daño típicos resultantes después de aplicar los tratamientos.

Tabla 3. Eficiencia de control en campo de plagas de brócoli alcanzada con aplicaciones de Bacillus thuringiensis.

Descripción del tratamiento Daño foliar

Trat Boquilla Dosis

1. A. l/ha Juzgamiento

visual área consumida %

1 Testigo o o severo 8,5 a* 2 TX-8 Completa 75 Fuerte 4,9 ab 3 Electrostática 1/2 9,35 Muy ligero 1,9 b 4 Electrostática 1/3 9,35 Muy ligero 5,2 ab

*Prueba Duncan al 5% (Fuente: Law y Milis, 1980)

Figura 19. Niveles de control de plagas obtenidos en brócoli con diferentes dosis de pulverización convencional y electrostática. (Law y Milis, 1980)

El autor concluye que la aplicación de agentes de control biológico mediante la tecnología de pulverización electrostática ofrece un medio para incrementar el control de la plaga con la consecuente reducción de pesticida por hectárea.

23

Experimento 2. En laboratorio se realizó un estudio de análisis de producto depositado sobre plantas de brócoli en macetas, pulverizadas con aspersión hidráulica y electrostática empleando un trazador fluorescente con un surfactante para identificar el ingrediente activo. En la Tabla 4 se presentan los resultados.

Tabla 4. Deposición de producto trazador asperjado sobre plantas de brócoli. Descripción de tratamiento Deposición de trazador en la planta

Dosis Descarga Densidad de Relación de Tipo boquilla trazador

(L/ha) 2 área (llg/cm2) deposición

(llg/cm ) Convencional TX-8 75 1,83 46,6 1,00 a* Electrostática (O flA) 9,35 1,83 49,3 1,06 a Electrostática (-6 flA) 9,35 1,83 75,9 1,63 b

*Prueba Duncan a11% (Fuente: Law y Milis, 1980)

La aspersión electrostática presentó un 63% de mayor depósito de material trazador sobre el follaje que la aspersión convencional. Aunque no se realizó un registro de la distribución del producto depositado, el autor observó cualitativamente bajo luz ultravioleta una mejor cobertura del líquido asperjado electrostáticamente por ambos lados de las hojas, en los tallos verticales y entre las superficies "escondidas".

7.2.3. Evaluación de Deposición de producto trazador en Brócoli.

Law, 1982 posteriormente midió la densidad de deposición (llg/cm2), hoja a hoja,

en plantas de brócoli para comparar las características de transferencia de masa de las gotas cargadas, gotas sin cargar, y gotas pulverizadas con una boquilla de aspersión hidráulica convencional.

El ensayo se realizó en invernadero con plantas en macetas metálicas que tenían de 8 a 10 hojas por debajo de la yema axial. Las características de aplicación (dosis y tipo de boquilla) fueron las mismas a las del experimento anterior. Las hojas fueron secadas y sometidas a análisis fluorescente de trazas para determinar la deposición de producto en una.

En la Tabla 5 se muestran los resultados obtenidos en deposición (llg/cm2) para

los tres tratamientos de pulverización; electrostática con y sin carga, y pulverización convencional hidráulica . Analizando por posiciones de las hojas, no se presentaron diferencias estadísticas en la deposición obtenida con los tres métodos en la parte más alta (hoja #1) Y en las partes más bajas de la planta (hojas # 7, 8 Y 9) . En las hojas de posiciones intermedias, hubo diferencias significativas con relación a los tratamientos con gotas no cargadas.

24

Tabla 5. Deposición media de trazador sobre hojas de brócoli a diferentes alturas para tres métodos de pulverización (T)g/cm2

).

Método de pulverización de la gota Hoja # Cargada Sin cargar Convencional

(superior) 1 2 3 4 5 6 7 8 9

(inferior)

233 a* 136 b 89 b c

114 b c 93 b c 74 b c 49 c 63 c 43 b

216 a 67 b c 78 b

66 b c 49 b c 34 b c 27 c

34 b c 31 b

161 a 33 b 39 b 37 b 46 b 53 b 37 b 56 b 55 b

* Prueba de Duncan a110% (Fuente: Law, 1982)

En la Figura 20 se muestra un comportamiento lineal entre la masa del producto y el área foliar, siendo mayor la constante de proporcionalidad para el método de aspersión electrostático y menor para el método convencional hidráulico (Law, 1982).

TARGET - Broccoli Plants

15(10 _ .. E u

(HIOHEST) LEAF ELEVATION (LOWESTl

Figura 20. Distribución acumulada de área foliar de brócoli y masa depositada de trazador para diferentes elevaciones en la planta. (Law, 1982)

7.2.4. Aplicaciones de Verlicillum lecanii para el control de áfidos en chrysantemus.

Sopp, Gillespie y Palmer (1990) mediante la evaluación de un equipo rotatorio APE-80 de pulverización electrostática de ultra bajo volumen para el control de áfidos en crisantemos, concluyen que el uso de la pulverización electrostática puede ser la principal ayuda para la aplicación de pesticidas microbiológicos como

25

las blastoesporas de verlicillium lecanli. En este trabajo la deposición de gotas y esporas de pesticida microbiológico y la consecuente infección de áfidos fueron comparadas con las obtenidas con un sistema de aspersión convencional hidráulico de alto volumen. Se evaluaron cuatro combinaciones de dosis de esporas y tiempos de aplicación con cada pulverizador y un testigo sin tratamiento.

Con el sistema electrostático la densidad de gotas en las superficies inferiores de las hojas fue significativamente mayor que la obtenida con el aspersor convencional. De 36 a 45% más de esporas fueron significativamente depositadas con el APE-80 en comparación a un 15 a 23% depositadas con el sistema convencional. Con el tratamiento electrostático la infección de los áfidos con las esporas se presentó más pronto y el pico de las poblaciones de esta plaga tuvo las densidades significativamente más bajas. En este experimento el número de esporas depositadas sobre el envés de las hojas y sobre el tallo fue significativamente más alto con el sistema electrostático que con el hidráulico, lo cual incrementó la posibilidad de contacto del pesticida biológico con la plaga.

7.2.5. Comparación de la deposición hidráulica y electrostática de Thiodan en algodón.

Soares y Maciel (2002) realizaron un estudio comparativo entre la pulverización electrostática y la convencional hidráulica en algodón, en el que se cuantificó la deposición de residuos en la planta mediante análisis cromatográfico y se determinó el rendimiento operacional para los dos sistemas. Se utilizó un diseño completamente aleatorizado, constituido por tres tratamientos: aplicación electrostática, hidráulica y un testigo sin aplicación. La dosis empleada en los dos primeros fue de 2 L/ha con una concentración de I.A. del 2%. Se emplearon dos equipos de barras para pulverización en líneas. Los objetivos de aplicación fueron plantas de algodón de 40 días de desarrollo (12 cm de altura) con una densidad de 250.000 plantas/ha, localizadas en tres áreas con un tamaño entre 1,05 y 1,25 ha separadas entre si 10m.

Después de aplicar los tratamientos se recogieron aleatoriamente las plantas en las tres áreas sacando muestras representativas de hojas que fueron secadas al aire libre. Las hojas de 20 plantas por tratamiento fueron analizadas mediante la técnica de cromatografía de gases para determinar residuos foliares y se les determinó su área foliar.

Se determinó para cada tratamiento el rendimiento operacional (comparación entre la cantidad de caldo depositado en las hojas y el volumen efectivamente aplicado durante el tratamiento) y el rendimiento comparativo (entre el rendimiento operacional de la pulverización electrostática y la pulverización convencional), considerando la cantidad de producto ya existente en el área antes del trata m iento.

26

En la Tabla 6 se presenta el resultado del análisis foliar y el rendimiento operacional de los tratamientos. Se evidencia mayor concentración de residuo en la planta cuando se utiliza pulverización electrostática, presentando un rendimiento comparativo del 123% superior al obtenido con la pulverización convencional.

Tabla 6. Resultados de análisis foliar y rendimiento operacional de aplicaciones de Thiodan en algodón. Tratamiento Residuo foliar*

(ppm) Área foliar total

(m2 )

Rendimiento operacional (ppm/l)

Electrostático 56 41.897 15,3 Convencional 19 24.440 9,1

Testigo <10 29.095 4,0 *Volumen recuperado de Thiodan por volumen total de muestra

(Fuente: Soares y Maciel, 2002)

Estos resultados, según los autores, posibilitan una disminución de la dosificación de producto sanitario, proporcionando una reducción del riesgo de contaminación del operador y del medio ambiente. También posibilita la reducción de la cantidad de agua utilizada en la disolución del producto fitosanitario, por lo que recomiendan la pulverización electrostática para la aplicación de Thiodan en algodón.

7.2.6. Comparación de la deposición hidráulica y electrostática de producto fitosanitario en tomate.

La empresa brasileña de investigación agropecuaria EMPRAPA, realizó en un cultivo de tomate un estudio de evaluación de una boquilla electrostática y la comparó con la aplicación convencional. Se utilizó una nebulizadora de espalda como se muestra en la Figura 21. El sistema electrostático depositó el 70% del producto aplicado mientras el sistema convencional aplicó el 30%.

Figura 21. Nebulizadora de espalda con boquilla electrostática. (Fuente: EMBRAPA,2003)

27

En la Figura 22 se muestra dos vistas de la boquilla electrostática empleada en la nebulizadora de espalda.

Figura 22. Dispositivo de boquilla electrostática. (Fuente: EMBRAPA, 2003)

En la Figura 23 se muestran los resultados de la evaluación con ambos sistemas. Se encontró mayor depOSición de ingrediente activo sobre el follaje del tomate con la pulverización electrostática (barra roja) que con la pulverización convencional.

Anállse da eftclencl~ de depotilfYlo de

I,ot~~ic~, em tomate e t~ o

:2

1.~

e ~ 'C,ID

). '5

l

Figura 23. Comparación de la deposición obtenida con pulverización convencional y electrostática en tomate. (Fuente: EMBRAPA,2003)

7.2.7. Comparación de pulverización con carga y sin carga para el control de mosca blanca en algodón.

Coopera, Jonesa y Moawadb (1998), en el Instituto de Recursos Naturales de la Universidad de Greenwich, Reino Unido, evaluaron y compararon dos equipos manuales con boquillas centrifugas, uno de ellas con electrodo para cargar electrostáticamente el líquido pulverizado. El equipo (Figura 24) utiliza un tanque con capacidad de 14 litros, una bomba Shurflo® de diafragma que opera a 12 V Y

28

entrega a una presión de 414 kPa (60 PSI), un caudal de 7 Umin, y una pistola con 2 m de longitud de manguera. El equipo electrostático produjo mayor deposición con alta proporción en la parte inferior de las hojas. Los autores lo recomiendan para el control de mosca blanca en algodón.

Figura 24. Pulverizador electrostático manual con boquilla centrifuga. (Fuente: Cooper, Jones y Moawad, 1998)

7.2.8. Pulverización electrostática de Bacillus subtilis para control biológico de infección fúngica en estigmas florales.

Law y Scherm (2005) investigaron la incorporación de fuerzas electrostáticas para incrementar la transferencia de masa de un agente bacterial, Bacillus sub tilis , sobre el estigma de inflorescencias de arándanos para el biocontrol de infecciones producidas por el hongo patógeno Monilinia vaccinii-corymbosí. El estigma, estructura botánica donde se requiere la deposición del bioagente, es particularmente diminuto y efímero, lo cual dificulta el control eficiente de la infección fúngica con los métodos convencionales de pulverización hidráulica. Bajo condiciones controladas de laboratorio y utilizando un brazo robótico, en el que se instaló un sistema de descarga del producto, se realizaron a una velocidad de avance del brazo de 3,2 km/h las aplicaciones sobre estigmas florales localizados simulando una plantación, con una distancia de 3,0 m entre filas y 1,5 m entre arbustos. El sistema permitió evaluar, usando la misma dosis de 16,4 Uha de bioagente (empleando Serenade®, formulación comercial en suspensión acuosa con 109 UFC/g en concentración de 1,34% de ingrediente activo), tres tratamientos de pulverización: boquilla de atomización hidráulica convencional, boquilla electrostática descargada, y boquilla electrostática cargada. Luego de aplicar cada tratamiento los estigmas fueron cortados y se realizaron análisis microbiológicos para determinar el número de bacterias viables por muestra de estigma.

Los resultados obtenidos por los autores indican que la pulverización electrostática con carga, depositó 4,5 veces más el bioagente que la pulverización hidráulica convencional a pesar que los tres sistemas distribuyeron la misma dosis de producto (Figura 25).

29

~ 18 b ';" 16 T El 14

.Ql tí 12 (jj

a. 10 (;0')

'..::: e ~ 8 V; ~ G ~ T ~ 4 Ten

'O 2 ::) LL() O

Hydr<lullc ES-unch:Jrged ES-charged

Figura 25. Efecto de los tratamientos de pulverización de biofungicida Serenade® sobre la población de B. subtilis en los estigmas de arándanos.

(Fuente: Law y Scherm, 2005)

Los autores también demostraron en este estudio que con la pulverización electrostática es posible reducir de 1/4 hasta 1/8 la dosis de ingrediente activo aplicada con un pulverizador hidráulico convencional, depositando igual cantidad de bioagente sobre los blancos (estigmas de la flor), indicando un gran potencial económico (ahorro de producto) y un beneficio ambiental (menos volumen de producto al ecosistema) con el uso de esta tecnología. Desafortunadamente, los autores no reportan la evaluación de eficacia biológica de la tecnología sobre el control de podredumbres en flores infestadas con Monilinia vaccinii-corymbosi, lo cual probablemente hubiese reforzado más los resultados obtenidos.

7.2.9. Pulverización electrostática de Glifosato para control de malezas en arroz.

Schroder y Loeck (2006) evaluaron el control de malas hierbas con diferentes dosis de glifosato utilizando un sistema de pulverización aérea con boquillas electrostáticas frente a un sistema con boquillas convencionales. En este trabajo se utilizó un sistema electrostático de alta presión y de bajo volumen para cargar, de forma bipolar, el líquido pulverizado a través de una fuente de alto voltaje con dos generadores independientes, uno para cargas positivas y otro para cargas negativas, cada uno provisto con un potenciómetro y un voltiamperímetro para el control y el monitoreo de la carga y la tensión en cada barra del equipo con un total de 88 boquillas. En la Figura 26 se muestra un detalle de la boquilla electrostática usada en la evaluación.

30

Figura 26. Boquilla electrostática para pulverización aérea. (A) Boquilla lX-6, (B) inductor, (C) Alambre conductor, (D) Aislante.

(Fuente: Schroder y Loeck, 2006)

Se utilizó un diseño experimental de 2x4, dos tipos de boquilla (convencional y electrostática) y cuatro dosis de herbicida (930, 1178, 1426 e 1674 g de ingrediente activo/ha), con cuatro repeticiones. El volumen de solución empleado fue de 30 Uha con una presión de trabajo de 200 y 460 kPa en las boquillas convencional y electrostática, respectivamente. Para aplicar todos los tratamientos sobre parcelas de 10 a 12 hectáreas, se utilizó una aeronave Ipanema modelo EMB-202A con sistema de pulverización de las gotas de accionamiento eólico. Los lotes con una cobertura vegetal del 95% tenían las especies Leersia hexandra (grama-boiadeira) , Paspalum modestum (grama lombo-branco), Oryza sativa (arroz), y Echinochloa spp. (pasto-arroz), principalmente. Se localizaron cartones hidrosensibles a nivel del suelo para el posterior análisis de la densidad de cobertura de gotas, tamaño medio y volumen depositado. El efecto de los tratamientos sobre el control de las malezas fue evaluado 13 días después de la aplicación sobre la población resultante de L. hexandra y P. modestum.

Los resultados obtenidos indicaron, contrariamente a lo esperado, una menor cobertura de gotas y tamaño medio de gotas en los tratamientos con boquilla electrostática, atribuido por los autores a una deficiencia del sistema de medida de las gotas que no pudo captar gotas de tamaños muy reducidos, subestimando la real cobertura, además del efecto de atracción de las gotas cargadas que se depositaron en el envés de la hojas disminuyendo la población de gotas depositadas sobre el papel hidrosensible. No obstante, el control de malezas fue superior con el sistema electrostático y este varió en función de la dosis aplicada (Tabla 7). La maleza P. modestum presentó mejor respuesta a los tratamientos con boquilla electrostática. El mejor control obtenido con la pulverización electrostática fue debido a la atracción de las gotas cargadas, pudiéndose reducir el volumen aplicado de 30 a 10 Uha empleando una mezcla de producto más concentrada, lo que implica un mejor aprovechamiento del herbicida desde el punto de vista ambiental.

31