A coupled atomization-spray drift model as online support tool for boom spray applications

The effectiveness of agrochemical products strongly depends on the capability of the atomized droplets to reach the target site in the desired amount. Spray drift is the movement of droplets downwind of the target area, and its minimization is a growing concern to ensure operator health, protect the environment, achieve efficient crop protection and transform the spraying of phytosanitary products into a sustainable activity. In this contribution, a coupled atomization-spray drift model suitable for different types of nozzles is developed and validated against experimental data. Particularly, the article focuses on providing a simple simulation tool, based on a minimum number of input data that are easily accessable to predict the ground deposition spray drift of a nozzle. It was found that the atomized droplets size distribution can be accurately predicted just as a function of the median volumetric diameter, which was successfully estimated as a function of spray pressure, nozzle nominal flowrate and spray angle (commonly known data). Besides, the proposed model, based on bivariate probability density functions, is able to accurately represent different physical phenomena using a low number of calculations. Its implementation is possible using low-resource computing systems as required for sprayer on-board software tools.Fil: Renaudo, Carlos Alberto. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bertin, Diego Esteban. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bucala, Veronica. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentin

A hybrid Lagrangian-dispersion model for spray drift prediction applied to horizontal boom sprayers

A spray drift model for horizontal boom sprayers was developed, based on an earlier single nozzle model described by Renaudo et al. (2022). The extended model, which also includes droplets dispersion in the vertical direction, was successfully calibrated and then validated with field data from sources that covers different process conditions. In fact, the calculated spray drift values showed good agreement with reported measurements in a wide range of distances in the downwind direction. For the studied cases, the eddy diffusivity was found to be a function of the relative humidity. In the absence of dispersion-related data, the fitted equation can be used to fully predict spray drift from horizontal boom sprayers. The results indicated that, as the downwind distance increases, more nozzles contribute to the deposited flowrate and therefore accounting for them is necessary for a good representation of the spray drift. The model demonstrated to have low computational costs (time and resources) being then suitable to be used on board sprayer computers and web servers.Fil: Renaudo, Carlos Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bertin, Diego Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bucala, Veronica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentin

Influencia de la estabilidad atmosférica en la pulverización agrícola

La estabilidad atmosférica es la capacidad del aire atmosférico para mezclarse verticalmente en función de su gradiente de temperatura. Durante la pulverización agrícola, las condiciones atmosféricas inestables son las mejores para aplicar agroquímicos, ya que las gotas pulverizadas tienen menos resistencia a moverse verticalmente y, por lo tanto, se favorece su deposición en el suelo. Por otro lado, en condiciones atmosféricas estables las gotas tienen menos tendencia a moverse verticalmente en el aire, existiendo más riesgo de que se depositen fuera del lugar objetivo.En este trabajo se explora, mediante simulación, el impacto de diferentes condiciones de estabilidad atmosférica sobre el comportamiento de las gotas pulverizadas y su posterior deposición en suelo. Para ello, se resuelve un modelo matemático que describe la velocidad, posición y tamaño de las gotas durante su vuelo y calcula su deposición en función de la distancia a la boquilla. Se utilizan coeficientes de dispersión para representar diferentes condiciones de estabilidad atmosférica. Mediante el modelo desarrollado, en una primera etapa se analiza la importancia de incluir la dispersión en el modelo matemático, comparando simulaciones del modelo propuesto con valores experimentales. Luego, se realizan simulaciones numéricas para diferentes escenarios de estabilidad atmosférica y se analiza la deposición de las gotas. Para cada escenario, se imponen cambios en la velocidad del viento, la temperatura y la humedad relativa en el modelo para estudiar su influencia en la deriva de la pulverización.Atmospheric stability is the ability of atmospheric air to mix vertically as a function of its temperature gradient. During agricultural spraying, unstable atmospheric conditions are the best for applying agrochemicals, since the sprayed droplets have less resistance to moving vertically and therefore their deposition on the ground is favored. On the other hand, in stable atmospheric conditions the droplets have less tendency to move vertically in the air, with a greater risk of them being deposited outside the target place. In this work, the impact of different atmospheric stability conditions on the behavior of sprayed droplets and their subsequent deposition on the ground is explored through simulation. A mathematical model is solved that describes the velocity, position and size of the droplets during their flight and their deposition as a function of the distance to the nozzle is calculated. Dispersion coefficients are used to represent different conditions of atmospheric stability. Using the model developed, in a first stage the importance of including dispersion in the mathematical model is analyzed, comparing simulations of the proposed model with experimental values. Then, numerical simulations are performed for different atmospheric stability scenarios and droplet deposition is analyzed. For each scenario, changes in wind speed, temperature and relative humidity are imposed on the model to study their influence on spray drift.Fil: Renaudo, Carlos Alberto. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Pintos, Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bucala, Veronica. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bertin, Diego Esteban. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentina5° Congreso Argentino de Ingeniería (CADI), 11° Congreso Argentino de Enseñanza de la Ingeniería (CAEDI), 3° Congreso Latinoamericano de Ingeniería (CLADI)Buenos AiresArgentinaConsejo Federal de Decanos de Ingeniería República ArgentinaUniversidad de Buenos Aires. Facultad de Ingenirí

Design Impact on Airflow Patterns in Fluidization Units

The airflow behavior in a fluidization unit was integrally studied by means of experimental work and computational fluid dynamics simulation. The computational domain included the gas inlet pipe, plenum, perforated plate, fluidization chamber, and air outlet pipe. Different scenarios were simulated to allow distinguishing the best way to represent perforated-plate distributors and elucidate the impact of the grid design on the fluidization performance. The simulated pressure drop across the distributor and the plenum flow pattern were in concordance with the experimental data. It was found that the distance between the peripheral holes and walls has a great impact on the airflow downstream the distributor.Fil: Renaudo, Carlos Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bertin, Diego Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bucala, Veronica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentin

Mathematical modeling of the spray deposition in agricultural spraying

Spray drift is the loss of Plant Protection Products due to climatic effects and/or a poor application practices. Spray drift is a complex process that depends on the application conditions, spray, type of crop, atmospheric conditions, and physicochemical properties of the agrochemical. Due to the large number of factors that affect spray drift, an experimental evaluation of the risk of drift for all operating conditions, spray equipment and climatic factors corresponding to a given application is very difficult to carry out. In this context, mathematical models are a key tool to the phenomena that lead to spray drift and find appropriate application conditions that lead to minimize the contamination risks. In this work, a mathematical model to predict the spray drift produced by an agricultural spray nozzle is presented. The model is based on continuous distribution functions. The model is implemented on gPROMS software.Fil: Renaudo, Carlos Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bertin, Diego Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bucala, Veronica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaAPM Forum 2021Reino UnidoPSE A Siemmens BussinesConsejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Químic

Comparación de modelo matemáticos para la predicción del tamaño de gotas producidas en boquillas de pulverización agrícolas

En las pulverizaciones agrícolas terrestres, un buen modelo matemático del proceso de atomización permite obtener una ventaja competitiva mediante de la disminución de los riesgos tanto económicos como ambientales asociados al proceso de pulverización. La falta de un modelo matemático de atomización adecuado para todas las boquillas existentes obliga a depender de datos y correlaciones empíricas. El procedimiento clásico para representar matemáticamente distribuciones de tamaño de gota experimentales se basa en ajustar funciones definidas minimizando el error entre los valores experimentales y calculados. La desventaja de este enfoque empírico reside en la dificultad de extrapolar las curvas ajustadas a regímenes operativos fuera del rango experimental. Como alternativa al enfoque empírico, en las últimas décadas se han desarrollado enfoques analíticos para modelar la distribución del tamaño de gotas.En este trabajo, se comparan tres modelos matemáticos que predicen la mediana de distribuciones de tamaño de gota generadas por boquillas agrícolas. Los modelos difieren en la formulación matemática y en los datos de entrada que requieren. Las predicciones de los modelos se comparan entre sí y con valores experimentales para boquillas Teejet 110-03 y Albuz ATR 80, las cuales varían en la forma de la película líquida que producen durante la formación de gotas (abanico plano y cono hueco, respectivamente). Para cada modelo, se analiza el impacto sobre la mediana de la distribución de tamaño de gota que tiene cada parámetro relevante: tipo de boquilla, presión de pulverización y propiedades del fluido. Finalmente, se reportan las ventajas y desventajas de cada modelo.Fil: Pintos, Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Renaudo, Carlos Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bucala, Veronica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bertin, Diego Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentina5° Congreso Argentino de Ingeniería (CADI), 11° Congreso Argentino de Enseñanza de la Ingeniería (CAEDI), 3° Congreso Latinoamericano de Ingeniería (CLADI)Buenos AiresArgentinaConsejo federal de decanos de ingeniería de la República Argentin

Influence of microbubbles on the production of spray-dried inhalable particles

The aim of this work was to study the effect of gas microbubbles on the production of particles suitable for inhalatory administration by a spray drying technology. An antiasthmatic model drug (sodium cromoglycate) was selected in order to evaluate the effect of different gases (air, CO2 and N2) and spray drying operating conditions on the particles aerosolization performance. To this end, gas supersaturated aqueous drug solutions were obtained in a pressurized vessel and then processed by spray drying. The process yield, morphology, size, bulk and tap densities, moisture content and aerosolization properties of the particles were evaluated. The presence of microbubbles in the spray drying feed led to powders with smaller mean geometric sizes than particles obtained without bubbles. The gas-water solubility emerged as a key parameter to obtain inhalatory particles with good aerosolization properties. High water-soluble gases led to bigger particles, while low soluble ones allow to produce smaller particles. The use of air (with an intermediate water solubility respect to CO2 and N2) and an adequate set of spray drying operating conditions allowed to obtain sodium cromoglycate particles with superior aerosolization properties than a commercial formulation. Overall, a novel, simple and low-cost method to produce inhalatory particles with excellent aerosolization properties was developed by supersaturating the spray drying liquid feed without using pore-forming agents during the production step, or carriers in the final formulation.Fil: Gallo, Loreana Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia; ArgentinaFil: Serain, Marcos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Renaudo, Carlos Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentina. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Lopez, Eduardo. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; ArgentinaFil: Bucalá, Verónica. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Ingeniería Química; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Planta Piloto de Ingeniería Química. Universidad Nacional del Sur. Planta Piloto de Ingeniería Química; Argentin