Corso di Laurea in Scienze e Tecnologie Agrarie

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1 Corso di Laurea in Scienze e Tecnologie Agrarie Corso di Meccanica e Meccanizzazione Agricola Macchine per la distribuzione di fitofarmaci Prof. S. Pascuzzi 1

2 Tipologia fitofarmaci fitoregolatori fisiofarmaci integratori Fitofarmaci Principio Attivo: kg/ha fungicidi insetticidi diserbanti citotropici sistemici translaminari per contatto per ingestione per inalazione ad azione sistemica - assorbimento fogliare - assorbimento radicale di contatto molluschicidi rodenticidi acaricidi nematocidi geosterilizzanti antigerminello

3 Modalità di applicazione dei fitofarmaci Prodotto commerciale tal quale (trattamenti a secco) insetticidi per contatto insetticidi per ingestione (terreno) Prodotto commerciale diluito (trattamenti liquidi polverizzati) tutti i fitofarmaci

4 CLASSIFICAZIONE DELLE MACCHINE IN BASE ALLO STATO FISICO DEL PRODOTTO ANTIPARASSITARIO AL MOMENTO DELLA DISTRIBUZIONE STATO SOLIDO : Polverulento : Macchine impolveratrici Granulare : Macchine distributrici di microgranuli STATO LIQUIDO (Soluzione Emulsione Sospensione) : Le macchine si distinguono in base alle modalità di frantumazione del getto e di trasporto delle gocce STATO GASSOSO (Fumiganti Vapor d acqua surriscaldato) : Pali iniettori Macchine fumigatrici Macchine per aerosol

5 Macchine per la distribuzione di prodotti allo stato solido: impolveratrici

6 Impolveratrici : per la distribuzione di formulati in polvere Modelli più semplici, a funzionamento esclusivamente manuale (soffietto, zaino, carriola e carrello), impiegati per i trattamenti localizzati Classiche impolveratrici di tipo portato, semiportato o trainato Ritrovato interesse da parte del mondo della difesa delle colture, nei confronti dello zolfo in polvere

7 Impolveratrici Si compongono di: - telaio con dispositivi per il collegamento alla pdp, il sollevamento o il traino; - tramoggia per l alloggio della polvere ( kg), in polietilene, acciaio inossidabile o altro materiale resistente alla corrosione. E dotata di: ü agitatore; ü dosatore, di tipo meccanico o pneumatico,; ü frangimassa e coclea per il trasporto del prodotto nel convogliatore; - ventilatore di tipo elicoidale o centrifugo ( giri/min, portata di m 3 /h e velocità aria di m/sec. E chiuso generalmente da un carter; - organi di adduzione e diffusori (a cannoncino a ventaglio, ecc.); quest ultimi sono costituiti da una o più coppie poste su testate di distribuzione variabili.

8 Impolveratrici a - serbatoio polvere; b - ventilatore a - serbatoio polvere; b serbatoio acqua; c - ventilatore Ventilatore elicoidale o centrifugo : giri/min; portate m 3 /min velocità m/s

9 Macchine per la distribuzione di prodotti allo stato liquido: irroratrici

10 Polverizzazione della vena liquida Caratteristiche gocce Diametro φ g (µm) A molto fini <100 ottima B - fini ottima C - medie buona D - grandi mediocre Adesione superficiale Impiego e densità Pericolo deriva Nebulizzazione in serra (>300 gocce/cm 2 ) Acaricidi, fungicidi (> gocce/cm 2 ) Insetticidi, erbicidi postemergenza (> gocce/cm 2 ) Erbicidi pre-emergenza (>20-40 gocce/cm 2 ) altissimo alto medio ridotto E molto grandi >500 scadente concimi nullo φ g = 400 µm φ g = 200 µm φ g = 100 µm φ g = 50 µm A PARITA di VOLUME DISTRIBUITO Le dimensioni ridotte delle gocce consentono: + superficie coperta + probabilità di colpire il parassita + penetrazione nella vegetazione + deriva

11 Polverizzazione della vena liquida Per ottenere la massima efficacia da un trattamento anticrittogamico o antiparassitario, è necessario disporre di attrezzature che permettono l emissione di gocce più possibile uniformi. Abbastanza grandi per non andare soggette a deriva e sufficientemente piccole per coprire la superficie trattata in modo uniforme, senza scorrere, confluire o gocciolare 50 L/ha 150 L/ha 300 L/ha 1500 L/ha

12 Caratteristiche richieste alle macchine irroratrici Polverizzare la miscela in gocce di dimensioni compatibili con il tipo di intervento richiesto Dosare la quantità di miscela fitoiatrica da distribuire Trasportare le gocce al bersaglio, dotandole di energia cinetica Distribuire uniformemente la miscela fitoiatrica

13 Classificazione delle macchine irroratrici secondo le modalità di polverizzazione Polverizzazione meccanica una pompa mette in pressione la miscela che, attraversando uno o più ugelli, si frantuma in gocce di diametro µm getto proiettato getto portato Polverizzazione pneumatica un ventilatore centrifugo genera una corrente d aria che polverizza la miscela antiparassitaria in gocce di diametro µm getto portato

14 Modalità di trasporto di trasporto delle gocce getto proiettato La pressione sul liquido fornisce l energia necessaria alla polverizzazione e al trasporto delle gocce sul bersaglio. Maggiore è la pressione, maggiore è l energia per polverizzare (gocce più piccole) e per trasportare (velocità di uscita più elevata). L aria oppone resistenza che preclude sia la gittata sia la forza di penetrazione, frenando bruscamente le gocce. Con il getto proiettato gli erogatori devono essere posti vicino al bersaglio (terreno, vegetazione) evidenziando, in ogni caso, difficoltà nel portare la miscela fitoterapica all interno di vegetazioni molto sviluppate.

15 Modalità di trasporto di trasporto delle gocce getto portato L aria che investe il liquido, uscendo dagli erogatori, cede parte della sua energia al liquido; l aria si umidifica, caricandosi di goccioline poco sensibili a fenomeni di evaporazione in quanto immerse in un flusso umido e omogeneo. Il getto può quindi stare lontano dal bersaglio ed è anche dotato di turbolenze tali da garantire il raggiungimento della parte più interna della chioma ed entrambe le pagine fogliari. Tuttavia, si riscontra la forte sensibilità alla presenza di vento che può trasportare il prodotto oltre il bersaglio (fenomeno della deriva).

16 Polverizzazione per pressione e trasporto mediante energia cinetica Irroratrici a barra orizzontale Serbatoio < 3000 dm 3 Ugelli (50-70 cm) trainata

17 Polverizzazione per pressione e trasporto mediante corrente d aria Irroratrici a barra con manica d aria Serbatoio < 6000 dm 3 semovente

18 Polverizzazione meccanica a getto proiettato La pompa muove e carica di energia di pressione la miscela che, aspirata dal serbatoio, viene filtrata e immessa nel circuito. Con pompe volumetriche (a pistone, a membrana) la miscela passa nell ammortizzatore idraulico, riducendo l andamento pulsante del flusso. Il sistema di regolazione controlla che la portata agli organi di distribuzione corrisponda al valore desiderato, inviando la quantità di miscela in eccesso verso il serbatoio (circuito di ritorno). Il ricircolo mantiene in agitazione la miscela nel serbatoio, garantendo la sua costante concentrazione.

19 Componenti: serbatoio e filtri SERBATOIO Capacità (V; dm 3 ): (portate); < 3000 (trainate); < 6000 (semoventi). Maggior capacità = meno tempi accessori Materiale: vetroresina, possiedono indicatori di livello (elettronici, a galleggiante, tubo esterno), angoli smussati Riempimento: rapido (mediante idroiniettore: H < 5 m; Q = dm 3 /min; pompa centrifuga Q = dm 3 /min) Agitazione: per mantenere costante la concentrazione del P.A. mediante sistemi meccanici (Q p = Q d ), idraulici (Q p = Q d + Q r ) con portata ritorno pari a Q r = 5-10% di V; idromeccanici (turbina azionata da pdp) FILTRI Intasamento degli ugelli: compromette l uniformità di distribuzione e, quindi, l efficacia del trattamento Scelta: in funzione del tipo di ugello Disposizione: serbatoio (a paniere); tubo aspirazione idroiniettore (cilindrici, a T); tubo aspirazione; tubo distribuzione

20 Componenti: pompa Trasforma l energia meccanica (prelevata dalla pdp del trattore) in energia di pressione fornendola a un volume di miscela nell unità di tempo (portata del fluido Q p ; dm 3 /min) volumetriche con girante A pistoni A pistone-membrana centrifughe n = 540 giri/min Q p = dm 3 /min p < 100 bar n = 540 giri/min Q p = dm 3 /min p < 40 bar n = giri/min Q p = dm 3 /min p < 12 bar Occorre un ammortizzatore idraulico P m = Q p p η 600 η = [kw] ESEMPIO: calcolare la potenza assorbita da una pompa di una irroratrice azionata dalla pdp del trattore in grado di fornire una portata Q p = 120 dm 3 /min e una pressione p = 5 bar P m = Q p p η 600 = =1.3 [kw]

21 Pompa a pistone-membrana Attualmente sono le più diffuse; la membrana separa la miscela, spesso aggressiva, dal pistone metallico. Quindi, ottime caratteristiche di resistenza. La corsa è limitata (< 10 mm) ma l alesaggio è elevato. Portata Q: è proporzionale al regime di rotazione n diminuisce all aumento della pressione p (causa deformazioni della membrana)

22 Pompa a pistoni 1. filtro; 2. stantuffo di comando; 3.stantuffo tuffante; 4. valvola di aspirazione; 5. valvola di mandata Portata Q: è proporzionale al regime di rotazione n è indipendente dalla pressione p

23 Schema di funzionamento di una pompa a pistone a semplice effetto e del compensatore

24 Pompa a pistone: andamento pulsante di Q Nelle pompe alternative la portata Q (dm 3 /min), istante per istante, varia per ciascun cilindro da un valore nullo a un valore massimo. Pompe pluricilindriche rendono più continua l erogazione del flusso di miscela.

25 Pompa centrifuga Camera all interno della quale gira un rotore munito di pale. La camera possiede un foro di aspirazione in prossimità dell asse di rotazione e di una luce di uscita, tangenziale. Di solito sono impiegate come pompe ausiliarie di elevata portata (Q p < 900 dm 3 /min) e limitate pressioni (2-12 bar). Possono essere impiegate come pompe principali per le MO espressamente realizzate per la distribuzione dei concimi liquidi in sospensione 1. Collettore di aspirazione; 2. Condotto statorico spirale (voluta); 3. Girante a pale radiali; 4. Piastra laterale; 5. Corpo; 6. Supporto Portata Q: è proporzionale al regime di rotazione n e si riduce drasticamente all aumento della pressione p

26 Calcolo della portata La portata (volume di miscela nell unità di tempo; dm 3 /min) dipende dal numero di pistoni n p di cui è dotata la pompa, dalla cilindrata unitaria (superficie pistone x corsa b c ), dal numero di giri effettuati per ogni minuto n e dal rendimento volumetrico della pompa η v. # Q p =n p π % $ Φ 2 & ( ' 2 b c n η v [dm 3 /min] ESEMPIO: calcolare la portata di una pompa di una irroratrice a n p = 3 pistoni, di 4 cm di alesaggio, 5 cm di corsa, azionata dalla pdp del trattore (n = 540 giri/min) e con rendimento volumetrico η v = 0,95 # Q p =n p π % $ Φ 2 & ( ' 2 # b c n η v = 3 π % $ & ( ' = 96.7 [dm 3 /min]

27 Polverizzazione meccanica a getto portato Le macchine a polverizzazione meccanica a getto portato (atomizzatori ad aeroconvezione) trasportano le gocce verso il bersaglio grazie a un flusso d aria a elevata velocità generato da un ventilatore. La polverizzazione è ottenuta anche in queste macchine mediante il passaggio della miscela da ugelli montati su una barra circolare montata in prossimità della bocca di uscita del ventilatore. Ugelli Capacità serbatoio: litri per attrezzature portate litri per attrezzature portate Fino a 6000 litri e oltre per semoventi ventilatore

28 macchina irroratrice a getto portato ugelli ventilatore Accesso al serbatoio Serbatoio lavamani Serbatoio principale

29 Schema di funzionamento

30 Atomizzatori portati VENTILATORE N pale : 6-14 Velocità: giri/min Portata : m3/h Velocità aria: m/s POMPA Portata: dm3/min Pressione: bar Volume serbatoio: dm3 Potenza assorbita: kw Velocità avanzamento = 5-10 km/h

31 Polverizzazione per pressione e trasporto mediante corrente d aria (irroratrici con ventilatore assiale convenzionale)

32 Sistemi automatici di regolazione della quantità erogata Il sistema di regolazione deve provvedere a distribuire la stessa quantità di miscela per unità di superficie. Possono essere schematicamente suddivisi in: - regolatori a concentrazione costante - regolatori a concentrazione variabile I regolatori a concentrazione costante si suddividono in: - regolatori a pressione e velocità costanti [DPC] (portata barra costante) - regolatori a pressione e velocità variabili [DPA e DPM] (portata barra variabile)

33 Sistema di distribuzione a pressione e velocità costanti (DPC) Quando la pressione nel circuito supera il valore corrispondente alla dose da distribuire una valvola tarata (pressostato) si apre permettendo a una parte della miscela di ritornare -attraverso il circuito di ritorno al serbatoio. Un aumento della portata vince la resistenza della molla e una maggior quantità di miscela torna al serbatoio. Nel circuito di distribuzione si instaura così una pressione di esercizio p e (bar) costante, verificabile sul manometro che mantiene invariata la polverizzazione. E IMPRECISO al VARIARE della VELOCITA di AVANZAMENTO (esempio: terreno scivoloso, in pendenza)

34 Regolatori di portata a pressione e velocità costanti (DPC)

35 DPA (Distribuzione Proporzionale all Avanzamento) Agisce sulla Q d proporzionalmente alla velocità di avanzamento v a (km/ h), assicurando una D ( dm3 /ha) costante anche con slittamento delle ruote motrici del trattore. Si ottiene variando la portata della pompa Q p (dm 3 /min) oppure quella di ritorno Q r (dm 3 /min). 1 serbatoio 2 pompa 3 valvola chiusura 4 valvola regol. motor. 5 manometro 6 flussometro 7 distributore 8 sezioni di barra 9 sensore velocità 10 computer

36 Sistema di distribuzione proporzionale alla velocità di avanzamento (DPA)

37 Ugelli Gli ugelli che polverizzano la miscela per pressione sono costituiti da un corpo cilindrico raccordato con la tubazione di alimentazione generalmente portata da un telaio-e munito di una filettatura alla quale avvitare una ghiera contenente la punta di spruzzo. Sulla stessa ghiera possono essere montate punte di spruzzo di diverso tipo e diversa portata. I sistemi di polverizzazione per pressione presentano sempre un dispositivo antigoccia. Un supporto rotante consente di montare ugelli di diversi tipi, consentendo la rapida Dispositivi antigoccia sostituzione per le differenti esigenze

38 Tipi di ugelli A TURBOLENZA (cono vuoto) angolo spruzzo: sovrapposizione: 20-25% distanza: cm pressione esercizio: 6-20 bar Il liquido passando attraverso un rompiflusso a elica (plastica, acciaio) entra nella camera di turbolenza con elevata velocità di rotazione e fuoriesce dall orifizio della punta di spruzzo dotata di pastiglia con foro calibrato (ceramica, acciaio). Gocce: µm A FESSURA (ventaglio) angolo spruzzo: sovrapposizione: 50% distanza: cm pressione esercizio: > 3 bar La polverizzazione si attua con il passaggio nella punta di spruzzo (ottone, ceramica, acciaio, plastica) costituita da un canale cilindrico con foro di uscita ellittico o rettangolare. Gocce: µm

39 Tipi di ugelli A SPECCHIO angolo spruzzo: sovrapposizione: 10% distanza: cm pressione esercizio: 0,7-2,5 bar Il foro calibrato è sostituito da un canale di diametro sufficientemente grande che indirizza la vena di miscela su un deflettore levigato; l impatto determina la polverizzazione. Angoli molto ampi, quindi minor numero di ugelli. Gocce: µm; adatti per concimi. A GETTI RETTILINEI angolo spruzzo: sovrapposizione: 10% distanza: cm pressione esercizio: 0,5-1 bar Realizzati per la distribuzione di concimi liquidi azotati in postemergenza. La punta di spruzzo è dotata di 2-3fori (Ø= 1-1,5 mm) dai quali il liquido fuoriesce a pressione ridotta

40 Ugelli antideriva I cosiddetti ugelli antideriva, sono caratterizzati da accorgimenti tecnici mirati a indurre un calo di pressione nel corpo dell ugello, con conseguente aumento delle dimensioni medie delle gocce prodotte a parità di portata. Dai tradizionali ugelli a ventaglio si è passati dapprima a quelli con preorifizio, poi a quelli a inclusione d aria. Attualmente la maggior parte di tali polverizzatori mantiene la forma del getto a ventaglio, ma esistono anche versioni con getto a cono. Gli ugelli con pre-orificio sono ugelli a ventaglio in cui vi è un pre-orifizio che dosa la miscela e riduce la velocità prima della formazione del getto. Qust ultima avviene invece in corrispondenza del tradizionale orifizio a fessura localizzato sulla parte terminale. Mentre nei tradizionali ugelli a ventaglio il dosaggio e la polverizzazione sono contemporanei e avvengono all uscita del liquido, negli ugelli con preorifizio le due fasi si svolgono in tempi e localizzazioni separate. La frazione di gocce fini è così drasticamente ridotta.

41 Ugelli antideriva ad inclusione d aria hanno un corpo allungato con due fori laterali che collegano con l esterno il condotto dell ugello per aspirare aria (effetto Venturi). L aria e il liquido vengono miscelati nel corpo dell ugello e si ottengono gocce contenenti bolle d aria, di dimensioni maggiori rispetto alla polverizzazione tradizionale. Queste gocce quando impattano sulla superficie fogliare si frammentano dando luogo a una superficie di contatto più grande rispetto alle gocce prive dell aria, ottenendo una copertura maggiore e un adesione ottimale alla superficie inclinata delle foglie. Se impiegato su atomizzatori, è necessario aumentare la pressione rispetto a un polverizzatore tradizionale, altrimenti le gocce ottenute risultano troppo grosse con possibili problemi di copertura. La pressione di esercizio appropriata risulta di bar. Sono sconsigliabili volumi molto bassi, proprio per la copertura: si dovrebbe quindi adottare un volume indicativo di L/ha per metro di altezza della parete vegetale.

42 Regolazione dell irroratrice Volume da distribuire [l/ha] Velocità di avanzamento [km/h] Interfila [m] Numer o filari Portata singolo ugello [l/min] Q = V v I f n f n u 600 Numero ugelli attivi

43 Ventilatori Classificazione: - Ventilatori assiali - Ventilatori centrifughi

44 Ventilatori radiali (centrifughi) Portata: m 3 /h Velocità aria: m/s Velocità rotazione: giri/min Potenza assorbita: CV (25-30 kw)

45 Ventilatori assiali Portata: m 3 /h Velocità aria : m/s Velocità rotazione: giri/min Potenza assorbita: CV (11-15 kw)

46 Irroratrici pneumatiche (nebulizzatori) Le irroratrici pneumatiche o nebulizzatori, costruite nelle versioni portate o trainate dal trattore, sono dotate di ventilatore centrifugo o apposito compressore che eroga, lungo l arco di 180, una corrente d aria attraverso diffusori multipli fissi oppure orientabili, a ventaglio unico o doppio.

47 Irroratrici pneumatiche (nebulizzatori) Il liquido, mediante una pompa generalmente centrifuga, o in alcuni casi aspirato direttamente dal serbatoio dalla stessa corrente d aria, attraverso un tubo di Venturi, perviene a bassissima pressione all interno dei suddetti diffusori, costituiti da condotti convergenti-divergenti. Il liquido, arrivando nella sezione ristretta di tali condotti, viene investito dalla corrente d aria ad elevata velocità; pertanto a causa dell impatto e dell attrito che avviene tra i due fluidi si verifica la polverizzazione della miscela (polverizzazione pneumatica). Quindi l aria oltre alla funzione di trasportare le gocce al bersaglio, fornisce anche l energia necessaria per la polverizzazione del liquido da distribuire. 1. Serbatoio; 2. Filtro al riempimento, 3. Ventilatore centrifugo; 4. Sistema di agitazione; 5. Pompa a bassa pressione; 6. Tubazione di adduzione; 7. Valvola di regolazione del volume e ritorno al serbatoio; 8. manometro; 9. Filtri; 10. Diffusore

48 Irroratrici pneumatiche (nebulizzatori) La portata dell aria ( m 3 /h) è minore rispetto a quella degli atomizzatori. La velocità è notevolmente superiore ( m/s), in funzione delle caratteristiche costruttive del ventilatore: numero di giri della girante, forma e dimensioni delle sezioni di passaggio dell aria, forma e sezioni dei diffusori. La polverizzazione è fine e piuttosto uniforme, con un diametro mediano volumetrico intorno a µm. In generale, le irroratrici pneumatiche manifestano una buona uniformità di distribuzione, assenza di asimmetria destra-sinistra dello spruzzo, ma anche una scarsa adattabilità alle mutevoli esigenze della chioma e dei trattamenti.

49 Irroratrici pneumatiche con carica elettrostatica dello spruzzo Sono in commercio irroratrici dotate di dispositivo che carica elettrostaticamente lo spruzzo, messe a punto con lo scopo di migliorare la copertura, di contenere le perdite per gocciolamento e per deriva e di ridurre i volumi distribuiti. Viene generato un campo elettrico ad alto potenziale (~10 kv) che carica le goccioline, prodotte con le modalità proprie dell irroratrice (polverizzazione per pressione o pneumatica), all uscita degli ugelli o del diffusore. Le goccioline trascinate dalla corrente d aria, pertanto, vengono attratte e si attaccano alla vegetazione avente carica di segno opposto.