Título

Procedimiento y dispositivo de dispersión de líquidos insecticidas o fitosanitarios desde aeronaves.

Objeto de Ia invención

Es objeto de Ia presente invención un dispositivo y un procedimiento de nebulización de líquidos insecticidas y fito-sanitarios en forma de gotas de tamaño controlado y uniforme, para su liberación desde una aeronave, como puede ser un helicóptero o un avión.

El resultado es un dispositivo de emisión de líquido en forma de finas gotas de tamaño controlado y uniforme, con una gran superficie de emisión capaz de dispersar caudales grandes, y con una resistencia aerodinámica muchas veces más baja que cualquier otro sistema de dispersión de aerosoles existente.

Estado de Ia técnica

Las enfermedades con origen en el mosquito se presentan como un problema de salud pública de creciente importancia a nivel mundial. La panoplia de enfermedades en las que está involucrado el mosquito es amplia; Ia encefalitis causada por el virus del NiIo occidental, el dengue, Ia fiebre amarilla, Ia ceguera de río (oncocercosis) entre otras, aunque Ia más relevante sigue siendo Ia malaria de Ia que se dan 4 millones de casos de malaria al año de los cuales 300.000 acaban en fallecimiento, Ia mayor parte en África. En Ia actualidad el método de ataque de éstas es integral actuando en los habitáis de larvas y ejemplares adultos, colocando trampas, etc. En este control integral de los portadores patógenos se inserta, como parte fundamental, Ia fumigación de insecticidas aunque los peligros medioambientales y de salud público que conlleva son evidentes pues ello puede afectar al medio (aves, peces, invertebrados acuáticos) e incluso a las personas. Aunque estos riesgos se minimizan en gran medida con un entrenamiento específico de los medios humanos implicados en Ia fumigación, es mediante el empleo de sistema de fumigación de alta eficiencia como se alcanza ausencia casi absoluta de los efectos negativos de Ia fumigación. En esta dirección se dirigen las denominadas técnica ULV (Ultra Low-Volume) que permite tratar amplias áreas con un volumen atomizado mínimo. La técnica ULV

se caracteriza por atomizar un pequeño volumen del producto en estado de alta concentración típicamente de 5 a 50 gramos de principio activos por hectárea con volúmenes tan bajos como 50 a 200 mililitros por hectárea [2]. Para ser efectivos, además, el fluido debe dispersarse en gotas en un rango muy estrecho en torno a cierto tamaño medio óptimo (el tamaño medio óptimo depende de Ia aplicación, por ejemplo, para el tratamiento de mosquitos adultos el tamaño óptimo se cifra en las 20 mieras [1]) . Los métodos más habituales de pulverización que se emplean en Ia técnica ULV son los atomizadores giratorios en los cuales Ia pulverización se produce principalmente por Ia acción de las fuerzas centrífugas sobre una película líquida del insecticida y, los atomizadores neumáticos en los que se extrusiona el líquido a través de un orificio o ranura (por ejemplo las denominadas fíat fan nozzles). La atomización neumática requiere bombas de alta presión para producir Ia nebulización (sobre las 150 atmósferas) y se caracteriza además por producir grandes dispersiones de tamaños. Aunque los atomizadores giratorios son menos exigentes energéticamente (no requieren bombas de alta presión) y son mas homogéneos en los tamaños de gotas producidas que Ia atomización neumática, sus prestaciones distan mucho de igualar las que puede ofrecer técnicas de micro y nebulización como las denominadas flow-Focusing y Electrospray. Éstas permiten Ia consecución de una atomización casi monodispersa aunque con caudales muy bajos. La técnica Flow- Focusing presenta frente al Electrospray las ventajas adicionales de que Ia selección del tamaño de gota no requiere el cambio del sistema y Ia ausencia de fuentes de alta tensión para crear los campos eléctricos responsables de Ia atomización. [1] Pulverización de insecticidas en el aire para Ia lucha contra los vectores y las plagas de Ia salud pública. Guía practica. Organización Mundial de Ia Salud, 2003.

[2] Aerial application for control of publie health pests. JS Clayton & TPY Sander, Aspects of Applied Biology, 66, 2002.

Descripción de Ia invención

La presente invención describe un método y un dispositivo de nebulización de líquidos insecticidas y fito-sanitarios en forma de gotas de tamaño controlado y

uniforme, para su liberación desde una aeronave, como puede ser un helicóptero o un avión.

El método hace uso de un procedimiento de atomización de líquidos ("flow focusing", por ejemplo patente US 6119953) anteriormente descrito. Este procedimiento permite Ia formación de un finísimo chorro estacionario de líquido a través de un orificio de mucho mayor diámetro que aquél, cuando se fuerza el líquido a pasar a través del orificio rodeado de una corriente de gas que Io "enfoca" y extruye. Debido al pequeñísimo caudal de líquido que se emite a través del orificio cuando se trata de producir gotas muy finas (1 a 50 mieras), debe usarse una gran cantidad de orificios eyectores si se usa el procedimiento "flow focusing" en aplicaciones que requieren Ia dispersión de un caudal de líquido importante (del orden de varias decenas o centenares de mililitros por minuto). La presente invención describe cómo disponer los puntos o celdas de emisión "flow focusing" en una distribución sustancialmente bidimensional, preferentemente plana, con un número muy elevado de celdas (cientos o miles) separadas una distancia suficiente para minimizar los efectos de coalescencia de las gotas una vez que son producidas. Además, dicha distribución plana es aprovechada para conformar un dispositivo de dispersión extenso que puede adherirse a Ia aeronave, sustancialmente plano, con una resistencia aerodinámica pequeña (por ejemplo, Ia distribución de celdas se puede realizar en una chapa laminada de material polimérico o metálico que forma parte de un ala). El resultado es un dispositivo de emisión de líquido en forma de finas gotas de tamaño controlado y uniforme, con una gran superficie de emisión capaz de dispersar caudales grandes, y con una resistencia aerodinámica muchas veces más baja que cualquier otro sistema de dispersión de aerosoles existente.

Descripción de figuras

Figura 1: Ensayos ejercidos con este líquido han permitido seleccionar 3 condiciones de funcionamiento en las que Ia técnica FF, empleando un orificio de 150 micrómetros.

• Condición 1 : Q=0.06 10-3 L/min, ΔP=26.7 10 3 Pa.

• Condición 2: Q=0.08 10-3 L/min, ΔP=15.8 10 3 Pa.

• Condición 3: Q=0.08 10-3 L/min, ΔP=6.5 10 3 Pa.

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siendo medidos el caudal, Q, en litros por minutos y Ia diferencia de presiones, ΔP, en paséales.

Figura 2: Sub-panel que consta de un cuerpo central en el que se encuentra una cámara de gas 1 y una cámara de líquido 2 a través de las cuales se alimentan gas y líquido respectivamente. A partir de dichas cámaras partes 70 líneas de inyección 3 simétricamente dispuestas a cada lado del cuerpo central.

Figura 3: Línea de inyección formada por dos tubos, 1 y 2. El tubo 1 tiene una sección con forma de almendra y está inserto dentro del tubo 2 que tiene sección circular. El fluido B (líquido) proveniente de Ia "cámara de líquido" se introduce en Ia línea de inyección a través del tubo 1, por Io que Ia sección At (rallada diagonalmente) está llena de líquido. El fluido A (gas) proveniente de Ia "cámara de gas" se introduce en Ia línea de inyección a través del espacio comprendido entre el tubo 1 y el tubo 2, por Io que Ia sección Ac (rellena de color gris) está llena de gas. Los tubos 1 y 2 mantienen una posición fija entre ellos de modo que el punto de menor curvatura del tubo 1 está próximo y a una distancia constante al tubo 2. La línea de inyección tiene una serie de taladros dispuestos a Io largo de Ia longitud de Ia misma. Cada uno de esos taladros atraviesa los tubos 1 y 2 los cuales tienen por tanto orificios alineados entre sí y con una sección igual a Aa y Ab respectivamente. El líquido contenido dentro del tubo 1 sale por el orificio de su superficie y es enfocado por el gas para formar un microchorro que sale a través del orificio practicado en el tubo 2 para posteriormente romperse en gotas sustancialmente monodispersas que conforman el aerosol en sí.

Figura 4: Perfil clásico NACA 4412 con curvatura y con un espesor relativo máximo del 12%, en cuya parte inferior, intradós, se encuentra el panel con los nebulizadores dispuestos en sub-paneles con sus correspondientes líneas de inyección. Φi y Φ ₂ son los diámetros de los ejes que se utilizarán para sujetar las alas al helicóptero, I ₁ es Ia distancia entre ellos, I ₂ es Ia anchura del panel, I ₃ es Ia anchura de Ia placa que sirve de soporte al panel (Ia placa es parte de Ia estructura del ala) y c es Ia cuerda del perfil.

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Modo de realización de la invención

Para el control de nubes de mosquitos de gran densidad se estima que se requiere Ia dispersión de un caudal de insecticida de 1.1 litro por minuto en una nube de gotas con un tamaño comprendido entre las 15 y 50 micrómetros. Para Ia presente aplicación se ha seleccionado como insecticida PHERMETRIN de Ia compañía BAYER que se caracteriza por las siguientes constantes físicas de interés para Ia nebulización: Viscosidad =18 centipoise; tensión superficial=3 10-2 N/m y densidad = 1100 kg/m3. Ensayos ejercidos con este líquido han permitido seleccionar 3 condiciones de funcionamiento en las que Ia técnica FF (ver figura 1), empleando un orificio de 150 micrómetros, garantiza un grado suficiente de monodispersidad y estabilidad:

• Condición 1 : Q=O.06 10-3 L/min, ΔP=26.7 10 3 Pa, que da lugar a gotas de 20 micrómetros. • Condición 2 : Q=0.08 10-3 L/min, ΔP=15.8 10 3 Pa con las que se obtiene gotas de 32 micrómetros.

• Condición 3 : Q=0.08 10-3 L/min, ΔP=6.5 10 3 Pa con las que se obtienen gotas de 50 micrómetros. siendo medidos el caudal, Q, en litros por minutos y Ia diferencia de presiones, DP, en paséales.

Restringiéndonos a las condiciones de funcionamiento (2), se requerirían 18.300 puntos de inyección para satisfacer el requerimiento del caudal total de 1.1 L/min que se alojarían, repartidos equitativamente, bajo dos alas dispuestas simétricamente a ambos lados del carenado del helicóptero. Por una mayor simplicidad del montaje y en aras de un ensayo previo de los componentes, se ha ideado un sistema modular. Así, bajo cada ala se inserta un panel de inyectores desmontable siendo formado cada uno de éstos paneles por 5 sub-paneles. Como se observa en Ia figura 2, cada sub-panel consta de un cuerpo central en donde se alojan las cámaras de distribución que alimentan de fluidos las 70 líneas de inyección que están dispuestas simétricamente a ambos lados de las cámaras. Las líneas de inyección se construyen, como se observa en Ia figura 3, a partir de dos tubos uno inserto en el otro y dispuestos de tal manera que a Io largo de Ia generatriz de menor radio de curvatura Ia distancia entre tubos permanezca fija e

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igual a los 150 micrómetros. Por aquél con forma almendrada circula el insecticida a dispersar mientras que por el alojamiento delimitado por ambos tubos circula el fluido enfocante (gas en este caso). Practicando orificios de 150 micrómetros a ambos tubos en Ia generatriz de menor radio de curvatura se crea un punto de inyección de técnica FF si éstos están suficientemente alineados. Una línea de inyección se obtiene realizando múltiples puntos de inyección a partir de un único conjunto de tubo almendrado-tubo exterior. En el presente caso se ha fijado el número de puntos de inyección por línea de 30 separados entre si una distancia de 6mm. Esta distancia de separación obedece a Ia premisa de conseguir condiciones similares del fluido en el entorno de los orificios en todos los puntos así como para evitar fenómenos de coalescencia entre las gotas producidas en puntos de inyección anexos.

Así, cada sub-panel consta de 2100 puntos de inyección dispuesto en dos matrices de puntos de inyección uniformes de 30x35. Las necesidades de caudal vienen satisfechas ensamblando 5 sub-paneles (10.600 puntos) en un solo panel a insertar bajo el intradós de cada ala.

El alargamiento de cada ala debe estar comprendido entre 2 y 3, ya que así se alcanza un buen compromiso entre carga vertical y resistencia inducida. Dado que cada panel ocupa una superficie de 1.25 m x 0.4 m (cada sub-panel ocupa 0.4 m x 0.25 m) se ha seleccionado un ala de 1.5 m x 0.6 m. Para simplificar su fabricación, tanto los paneles como las alas serán rectangulares. Con objeto de acomodar los paneles fácilmente, las alas deben tener una una superficie interior bastante plana, por Io que se ha seleccionado el perfil clásico NACA 4412, perfil con curvatura y con un espesor relativo máximo del 12%, que se representa en Ia figura 4.