La distribuzione dei prodotti fitosanitari sulle colture erbacee di pieno campo è attuata mediante irroratrici a barra. Trattandosi di macchine concettualmente piuttosto semplici, la loro evoluzione a oggi ha riguardato soprattutto la componentistica, mentre è rimasta sostanzialmente immutata la struttura di base: un telaio, semovente oppure unito a un trattore mediante accoppiamento portato, semiportato o trainato, un serbatoio, un circuito idraulico per la circolazione della miscela fitoiatrica dal serbatoio al sistema di distribuzione, costituito dagli ugelli collocati su una barra orizzontale (Fig. 1). Lo schema costruttivo generico di queste irroratrici e illustrato nella Fig. 2.
In questa tipologia di irroratrice, la pompa fa circolare in pressione la miscela aspirata dal serbatoio, la quale viene filtrata e immessa nel circuito idraulico. Il sistema di regolazione invia la quantità di miscela eccedente quella erogata verso il serbatoio (circuito di ritorno); tale ricircolo permette di tenere in agitazione la miscela nel serbatoio, garantendo che la concentrazione si mantenga costante.
Superato da tempo il problema dell’uniformità di distribuzione longitudinale grazie ai regolatori proporzionali, i pochi problemi di operatività delle barre riguardavano più che altro il non lasciare fasce scoperte o sovrapposizioni tra una passata e quella contigua, problema che è stato risolto dapprima con l’introduzione dei tracciafila schiumogeni, e oggi con i moderni sistemi di guida assistita da satellite.
Aspetti quali la sicurezza dell’ambiente e dell’uomo, in passato poco considerati, hanno acquisito solo negli ultimi anni un’importanza crescente fino a costituire un parametro almeno paritario con l’efficacia fitosanitaria nella valutazione della qualità di un trattamento. Oggi caratteristiche quali il dosaggio automatico della miscela, il lavaggio dell’impianto idraulico e delle mani dell’operatore, la possibilità di riempire il serbatoio senza che l’operatore venga a contatto con il prodotto sono largamente diffuse tra le irroratrici nuove immesse sul mercato.
Caratteristiche costruttive
L’elemento caratterizzante delle irroratrici per le colture erbacee è la barra, costituita da una struttura reticolare metallica che sostiene gli ugelli e le tubazioni di adduzione del liquido agli stessi. La larghezza di lavoro può arrivare a 48 metri, ma nel nostro Paese in genere ci si orienta su modelli larghi al massimo 24 metri. Il trasporto su strada è consentito dalla costruzione in sezioni ripiegabili (Fig. 3), manualmente nei modelli più piccoli e leggeri (tipicamente al di sotto dei 10-12 m di larghezza), e idraulicamente in quelli più grandi. L’altezza di lavoro è anch’essa regolabile (Fig. 4).
Le sezioni meccaniche in cui è suddivisa la barra corrispondono in genere alle sezioni idrauliche, ciascuna delle quali è alimentata da un tubo proveniente dal gruppo di comando e regolazione, a sua volta munito di valvole di ritorno calibrate che consentono il mantenimento della pressione anche in caso di chiusura dell’erogazione di una o più sezioni di barra. La configurazione delle sezioni è tale da fare in modo che la larghezza massima della macchina quando la barra è ripiegata rientri nel limite dei 2,50 m per consentire il trasporto su strada senza permessi di circolazione o scorta tecnica.
Il gruppo di comando e regolazione della pressione è ad azionamento manuale nelle macchine più semplici ed economiche, elettroattuato ed eventualmente asservito a un computer di bordo nei mezzi via via più grandi e complessi, dove il sistema provvede alla regolazione in tempo reale della portata degli ugelli, compensando le variazioni di velocità di lavoro e mantenendo quindi costante il volume di miscela erogato (Dpa, distribuzione proporzionale all’avanzamento).
Alla struttura si richiedono caratteristiche di leggerezza e allo stesso tempo rigidità in posizione di lavoro, nonché stabilità longitudinale e trasversale necessaria per garantire l’uniformità, contrastando le oscillazioni orizzontali e verticali che inevitabilmente vengono trasmesse alla struttura durante il lavoro, determinando irregolarità di distribuzione e fenomeni di deriva.
Distribuzione
Per quanto riguarda la distribuzione, nella quasi totalità dei casi, le irroratrici a barra sono del tipo a polverizzazione per pressione idraulica, dove le dimensioni delle gocce prodotte dipendono solo dal tipo di ugello e dalla pressione. L’evoluzione dei sistemi di regolazione e filtrazione, nonché l’introduzione di ugelli qualitativamente migliorati ha consentito di ottenere la massima versatilità in tal senso, per cui oggi è possibile effettuare qualsiasi tipo di trattamento utilizzando unicamente ugelli a ventaglio, mentre si è molto ridotto l’impiego degli ugelli a turbolenza (a cono). Questi ultimi, infatti, non consentono di ottenere un diagramma di distribuzione uniforme, oltre a produrre una considerevole frazione di gocce molto fini, per cui il loro impiego è da riservare ai trattamenti in post emergenza che richiedono irrorazioni di tipo coprente, avendo cura di non superare i 5 bar di pressione per contenere i fenomeni di deriva.
Gli ugelli a fessura (o ventaglio), oggi i più usati, possono essere convenientemente utilizzati per tutti i tipi di trattamento regolando opportunamente la pressione di esercizio: tra 4 e 5 bar per ottenere una polverizzazione fine (gocce di diametro medio VMD inferiore a 200 micron) e tra 2 e 3 bar per una polverizzazione media (200-400 micron). In sostituzione degli ugelli a cono si possono utilizzare polverizzatori a doppio ventaglio, che consentono una migliore penetrazione delle gocce (come si avrebbe con l’ugello a cono) mantenendo il diagramma di distribuzione regolare tipico dell’ugello a ventaglio. Questo tipo di ugello si presta molto bene anche all’applicazione della tecnologia a erogazione intermittente (Pwm).
Da ricordare anche gli ugelli specifici per l’irrorazione a bande (tipo Even), la cui impronta a terra del getto e a forma rettangolare anziché lenticolare come nel caso degli ugelli a ventaglio normali, e gli ugelli di fine barra, a getto tagliato, specifici per l’operatività lungo i bordi dell’appezzamento. Per i trattamenti su terreno nudo o allagato, o per la distribuzione di concimi liquidi si prestano bene gli ugelli a specchio, che operano a pressioni molto basse (1-2 bar) creando gocce molto grosse, praticamente insensibili alla deriva. Il getto, ampio e a forma di trapezio, consente di disporre gli ugelli distanziati di 100 cm lungo la barra e di operare a bassi volumi, senza problemi di intasamento dell’ugello e mantenendo una buona uniformità di distribuzione trasversale. Le caratteristiche di impiego degli ugelli più comuni sono riportate nella tab.1 (da Enama).
In ogni caso, è sempre opportuno dotarsi di portaugelli multipli – a tre o quattro posti – per poter effettuare rapidamente il cambio di ugelli adeguando la distribuzione alle esigenze del momento (Foto 1). Esistono anche portaugelli multipli azionati elettricamente, ma sono estremamente costosi e trovano impiego in alcune tipologie di regolatore proporzionale.
Regolazione
Per quanto riguarda la regolazione, oggi i computer di bordo sono largamente diffusi anche su macchine di medie dimensioni. Essi utilizzano dati impostati dall’operatore (il volume e la larghezza di lavoro) e acquisiti durante l’avanzamento mediante sensori elettronici di portata e velocità per adeguare in tempo reale la portata alla velocità, in modo da mantenere il volume impostato.
L’azione di feedback per effettuare regolazione viene attuata per lo più sulla regolazione della pressione mediante una valvola motorizzata; in questo sistema, il problema riguarda la sensibilità della polverizzazione alle variazioni di pressione. Come noto, la pressione non è un modo efficace per modificare le portate: aumentare la velocità di lavoro (e quindi la portata, cui è direttamente proporzionale) di un fattore 2 richiede un intervento sulla pressione di entità pari a quattro volte; di conseguenza, in un Dpa impostato su una pressione minima di 2 bar e una massima di 6 bar, la possibilità di variazione della portata è limitata a un fattore massimo di 1,73. Per questo, i Dpa basati sulla correzione della pressione consentono variazioni di velocità di lavoro piuttosto contenute, che possono risultare limitanti su macchine ad alta capacità di lavoro come le moderne semoventi.
Per ovviare a questo limite, sono stati proposti altri sistemi di regolazione della portata durante l’avanzamento, come i portaugelli multipli a selezione automatica o la tecnologia a erogazione intermittente (Pwm).
Precision farming
Altre tecnologie sempre più presenti sulle irroratrici riguardano l’implementazione dei concetti dell’agricoltura di precisione e della guida semiautonoma. Questi sistemi sfruttano la geolocalizzazione satellitare con correzione della posizione mediante stazioni a terra (Rtk, Real-Time Kinematics), che consente il posizionamento con precisione centimetrica, offrendo una serie di importanti vantaggi, primo tra i quali la possibilità di ottenere una perfetta contiguità delle passate, oltre alla chiusura delle singole sezioni di barra (nelle macchine più avanzate fino ai singoli ugelli) durante le passate parzialmente sovrapposte o lungo le testate trasversali di fine campo. Inoltre, se è disponibile una mappa digitale della localizzazione delle infestanti, questa può essere caricata nel computer dell’irroratrice (mappa di prescrizione); in tal modo, la macchina è in grado di distribuire dosi differenziate tra diverse zone dell’appezzamento, in funzione appunto del tipo e grado di infestazione, anche in maniera completamente automatica, qualora il trattore sia equipaggiato di sistemi di guida (semi)autonoma ad assistenza satellitare.
Con questa tecnologia, una volta percorso il perimetro dell’appezzamento, la macchina è in grado di gestire le passate successive in totale autonomia, anche lungo traiettorie non rettilinee e, se equipaggiata con ugelli a erogazione intermittente Pwm che possono essere controllati singolarmente, è anche possibile la compensazione di portata lungo traiettorie non rettilinee (turn compensation). Infatti, quando l’irroratrice segue un percorso curvilineo, se tutti gli ugelli erogano la stessa portata, quelli collocati nella parte della barra più lontana percorrono un tratto più lungo rispetto a quelli più vicini al centro della curva, e ciò si traduce in un diverso volume erogato lungo la barra (Fig. 5). Il controllo individuale sugli ugelli consente di regolare la portata in modo da compensare la diversa velocità di percorrenza della traiettoria.
La Foto 2 mostra un esempio di schermata del monitor di una macchina che implementa l’irrorazione di precisione. Nelle varianti più evolute è possibile l’irrorazione selettiva a spot attivata da appositi sensori ottici in grado di “vedere” le infestanti e aprire gli ugelli solo nelle aree interessate (Foto 3).
Anche la possibilità di regolare l’altezza della barra rispetto alla coltura è fondamentale per il corretto posizionamento alla giusta distanza dal bersaglio in modo da ottimizzare la regolarità di distribuzione.
Al riguardo, grazie all’uso ormai generalizzato, come si è detto, degli ugelli a ventaglio il diagramma di distribuzione complessivo della barra risulta meno sensibile alle variazioni di altezza dovute alle inevitabili oscillazioni, soprattutto nel caso di barre molto larghe. Tuttavia, per contrastare le oscillazioni, sono disponibili sistemi che vanno dai semplici ammortizzatori, ai sistemi di supporto pendolare, fino agli stabilizzatori idraulici attivi, anche a controllo elettronico, per le barre di grandi dimensioni. Nelle realizzazioni più complete, questi ultimi sono in grado anche di mantenere il parallelismo della barra rispetto al terreno per sezioni indipendenti grazie a sensori di altezza e attuatori idraulici (Fig. 6).
Atomizzatori con manica d’aria
Nelle tradizionali irroratrici a barra il getto è di tipo proiettato, per cui il trasporto delle gocce fino al bersaglio avviene solo grazie alla loro energia cinetica. Ciò può determinare problemi di deriva e/o scarsa penetrazione delle gocce nella vegetazione in particolari condizioni, in presenza di vento oppure quando si trattano colture ad elevato sviluppo fogliare.
La risposta è data dalle irroratrici aeroassistite mediante manica d’aria (Foto 4). Queste macchine, che rappresentano una delle più importanti evoluzioni degli ultimi anni per i trattamenti per colture di pieno campo, utilizzano un sistema di polverizzazione meccanica, assistito dal trasporto attivo delle gocce mediante una corrente d’aria prodotta da un ventilatore assiale, montato centralmente sopra la barra orizzontale. L’aria, aspirata superiormente dal ventilatore, viene inviata lungo la barra attraverso un tubo, in genere in materiale plastico flessibile (per consentire il ripiegamento della barra), provvisto inferiormente di una fessura oppure di una serie di fori, in modo da investire dall’alto verso il basso il flusso di miscela polverizzata idraulicamente. La direzione del getto d’aria è regolabile in avanti o all’indietro inclinando opportunamente il bordo di uscita. Anche la portata d’aria è regolabile agendo sul motore idraulico che aziona il ventilatore. In tal modo la lama d’aria investe e indirizza il getto prodotto dagli ugelli, aprendo la vegetazione sottostante e trasportando le gocce sulle lamine fogliari (Foto 5).
La portata del ventilatore deve essere tale da imprimere una velocità all’aria di 25-35 m/s in prossimità degli ugelli. L’azione dell’aria determina maggiore copertura, migliore penetrazione e la possibilità di trattare anche in presenza di vento di moderata intensità, riducendo i fenomeni di deriva; anche su questo tipo di barre è consigliabile utilizzare, quando possibile, ugelli antideriva. Va però sottolineato che non sempre azionare il ventilatore è la scelta migliore: infatti, in caso di trattamento su terreno nudo e in assenza di vento, la turbolenza creata dal getto d’aria che investe il suolo causa la permanenza in aria delle gocce per un tempo più lungo e in tal modo si può ottenere l’effetto contrario (ossia un aumento della deriva), come si vede in Foto 6. In questi casi conviene affidarsi agli ugelli a inclusione d’aria, che in assenza di vento garantiscono un ottimo lavoro. Infine, i principali svantaggi delle irroratrici a manica d’aria riguardano il costo elevato e la massa dell’irroratrice, dovuto al ventilatore a sbalzo, che comporta l’impiego di trattori di potenza piuttosto elevata anche per le attrezzature portate.
Articolo tratto dal manuale “Irroratrici – Scelta, manutenzione ed uso in campo” di Cristiano Baldoin, Edagricole (3a edizione)
