Pulverizadora, control de caudal modulado por ancho de pulso (válvulas PWM en cada pico)

La modulación de ancho de pulso, en términos relacionados con la agricultura, se refiere a cómo se controlan los caudales de líquido a través de una señal electrónica y una válvula de cierre (PWM).

A diferencia de los barrales convencionales de los pulverizadores, un sistema PWM cuenta con cada uno de sus picos, equipado con un solenoide eléctrico (uno por cuerpo). A medida que este solenoide se enciende y apaga, generalmente a medida que este solenoide se abre y se cierra --típicamente 10 veces por segundo-- una pulverización ingermitente sale a través de la pastilla. La proporción de tiempo que el solenoide esta abierto se llama ancho de pulso o duty cycle. El % de tiempo que el pico esta abierto vs. cerrado define el caudal de aplicación.

Limitaciones de los sistemas de pulverización convencionales.

Una de las limitaciones de las pulverizadoras convencionales (sin PWM) es que sus picos cambian la presión de trabjajo para ajustar el caudal que entregan. Ajustan el caudal de manera indirecta.

A medida que el pulverizador acelera su avance, debe ajustar la presión (aumentar) para aumentar el caudal en l/min y mantner constante el caudal de campo (l/ha). Generalmente un controlador de caudal y presión calcula los ajustes necesarios. 

Entonces cuando el pulverizador incementa su velocidad de avance, el regulador de presión aumenta la presión de trabajo tanto el sensor muestra que el caudal de la pastilla es suficiente como para mantener el caudal de campo del tratamiento.

Hay dos problemas con los sistemas convencionales de pulverización. Primero que la presión debe ser incrmentada significativamente en relación al incremento de la velocidad. Por ejemplo, la presión en el pico debe ser duplicada para incrmentar el 41% el caudal. Más aún, la presión en los picos debe ser triplicada para incrementar un 73% el caudal. La mayoría de las bombas no admiten tales aumentos de caudal.

El segundo problema es que las pastillas de pulverización son muy sencibles a los cambios de presión de pulverización. Avanzar muy lento con la baja presión correspondiente puede causar el colapso de los patrones de pulverización. El resutado sera una pobre, inconsistente cobrtura. Un avance muy veloz los tamaños de gotas pueden resultar muy finos creando problemas de deriva. Este delicado balance significa que los pulerizadores tradicionales deben mantenerse en un muy acotado rango de velocidades de manera tal que no es posible hacer aplicaciones en dosis variable. 

 Una clave de los sistemas PWM es que la salida de la pastilla no queda vinculada solo a la presión de trabajo. En ugar de ello estos sistemas PWM hacen foco en ancho de pulso. Y de nuevo, el ancho de pulso es la proporción de tiempo que el solenoide esta abierto (on), significa el porcentaje de tiempo que los picos estan activos.

Un típico ancho de pulso esta entre 20 y 100 %, también puede haber anchos menores, siempre que no resulte un tamaño de gota y un patrón de pulerización inconsistentes.

Durante la operción cada pico puede erogar su máximo caudal (100% de duty cycle o ancho de pulso) o una fracción de esta capacidad. Ello significa que un pico operando al 20% de su duty Cycle erogará un quinto de su caudal trabajando al 100% del tiempo. Ello es posible siemrpe que los pulsos sean rápidos que el tamañao de gota no sufran efectos adversos. 

¿Qué significa esto en la práctica? En tanto el duty cycle matenga relación con los cambios de velocidad del equipo, la presión permanecerá constante. Esto permite al operador hacer ajustes de presión para maximizar la cobertura o controlar la deriva independintemente de la velocidad de avance y del caudal de campo. El resultado final será una aplicación más precisa y también más consistente a través de las diversas condiciones de campo. 

Cálculos

El ancho de pulso esta dirctamente relacionado con la velocidad de avence. Calculando el ancho de pulso para corregir el tamaño de su PWM de las pastillas, se debe buscar commo objetivo el 75% del ancho del duty cycle. Por ejemplo, si se calcula que la velocidad serán entre 15 y 30 km/h en trabajo, se debe elegir la pastilla para trabajar a una velocidad promedio de 24 km /h -o un 75% de la máxima velocidad proyectada. Esto brindará flexibilidad plena para ajustar el duty cycle para arriba o para abajo en caso de experimentar cambios inesperados en la velocidad, sin coprometer el tamaño de gota ni el patrón de pulverización.    

Eligiendo pastillas adecuadas para el PWM

En esta manera de trabajo distinta de las tradicionales, no hace falta usar el catálogo de pastillas. Sí se deben recordar tres cosas. Para quienes se inician se debe elegir la pastilla con ángulo que se usa sin el PWM.  Una de las principales preocupaciones para trabajar con el PWM es el riesgo de los saltos durante el avance por el lote. Ángulos anchos de como 110° aseguran una sufienciente superpocisión en la aplicación para eliminar los saltos.

Adicionalmente se evitará el uso de pastillas con inducción de aire, porque esta pueden comprometer el tamaño de gota y la realización correcta de los pulsos del sistema PWM. Se produce un goteo de caldo de aplicación en el momento off del sistema.

Ahora, se han realizado nuevos avances con respecto a las boquillas inducidas por aire con respecto a la modulación del ancho de pulso. TeeJet, por ejemplo, tiene varias boquillas con aire inducido aprobadas para usar con PWM como Turbo TeeJeety Turbo TwinJet. The Greenleaf SfotDrop, or series Blenden Pulse Dual Fan (BPDF), o series Wilger ComboJet sn buenas opciones.  

Finalmente y para recordar cuando se usa el sistema PWM s que la presión en los picos es difente a trabajar con la pesión del sistema tradicional (cambiando el caudal que llega a los picos con una válvula regualdora). En el caso de controlar presión y caudal con solenoides que son independientes del sistema de lectura de la presión. Cuando los solenoides cambian de off a on los golpes de presión hacen necesario un sistema de pulverzación que resista mayores presiones que los tradicionales.

Diferencia depresión del manómetro y el pico.
Pastilla 08

Por ejemplo, para una 110 04 el promedio de caida de presión es de 3 lb/pul2.

En una pastilla 110 08 sin embargo, se empujarán los  límites del solenoide en mayor medida, creando una mayor disminución de la presión.  Esta puede ser desde 6 lb/pul2 o 30 lb/pul2 en el manómetro a 13 PSI a 60 PSI. Si la presión cae muy abajo, el pico no podrán mantener una uniforme patrón de pulverización ni tamaño de gota, entonces se precisará un tamaño de gota mayor, con más presión.

Fuente: https://www.dultmeier.com/blog/agriculture/pulse-width-modulation-how-to-size-pwm-spray-nozzles/

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