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1
I COMPONENTI E I PRINCIPI CHE REGOLANO LA POLVERIZZAZIONE DELLA MISCELA FITOIATRICA E IL TRASPORTO
DELLE GOCCE VERSO IL BERSAGLIO
Come avviene la polverizzazione della miscela fitoiatrica
La funzione del sistema di polverizzazione è quella di produrre gocce di dimensioni idonee al tipo di trattamento fitosanitario
richiesto.
SISTEMI DI POLVERIZZAZIONE IMPIEGATI SULLE MACCHINE IRRORATRICI:
- Per pressione
- Pneumatici
- Centrifughi
- Termici
2
Per pressione La miscela antiparassitaria viene messa in pressione da una pompa e spinta a notevole velocità attraverso uno o più ugelli dove si frantuma in gocce con diametri che oscillano tra 200 e i 600 µm.
Pneumatica La corrente d’aria a forte velocità prodotta da un ventilatore centrifugo fornisce l’energia necessaria a polverizzare finemente (50÷100 µm) la miscela fitoiatrica che arriva a bassa pressione (max 2 bar) ai diffusori pneumatici (che sostituiscono gli ugelli).
I sistemi di polverizzazione
CentrifugaLa polverizzazione avviene grazie ad elementi scanalati e finemente dentellati che ruotano a velocità di 5000-18000 giri/min; il liquido arriva a bassa pressione su tali elementi , scivola verso la periferia e viene proiettato verso l’esterno.
Termica La polverizzazione della miscela avviene grazie alla corrente di gas caldi prodotti dalla combustione di un piccolo motore a reazione; si tratta di irroratrici particolari utilizzate in massima parte in ambiente protetto.
I sistemi di polverizzazione
3
Come si esprime la dimensione delle gocce e come avviene la loro classificazione
Le dimensioni delle gocce sono generalmenteespresse in micron (µm). Il micron risultal’unità di misura appropriata, essendo 1 micronpari a 0,001 mm.
Dal momento che nella realtà la maggior partedegli ugelli producono gocce le cui dimensionivariano moltissimo, risulta molto utile a finipratici l’analisi dello spettro (insieme dellegocce prodotte), al fine di valutare il grado el’efficienza della polverizzazione.
Diametro Mediano Numerico (NMD)si ottiene dividendo le gocce in due parti contenenti lo stesso
numero di particelle senza riferimento al loro volume.
Diametro Mediano Volumetrico (VMD)diametro che divide in due parti uguali il volume di liquido
rappresentato dalla popolazione delle gocce del campione. In pratica, il 50% del volume è costituito da gocce con diametro
inferiore al VMD, mentre l’altro 50% del volume è caratterizzato da gocce con diametro superiore.
Come si esprime la dimensione delle gocce
4
UGELLO
centrifugo
fessura
turbolenza
VMD/NMD
1.2÷3.0
2.0÷8.0
1.8÷8.0
Come si esprime la dimensione delle gocce
Se il VMD è pari a 250 µm (ovvero 0.25 mm), significa che la metà del volume del liquido viene polverizzato in gocce aventi diametro maggiore di 250 µm e
l’altra metà in gocce con diametro inferiore a 250 µm
Come si esprime la dimensione delle gocce
5
d10La dimensione media delle gocce presenti nel getto che arrivano a
rappresentare fino al 10% del volume del getto stesso.d90
La dimensione media delle gocce presenti nel getto che arrivano a rappresentare fino al 90% del volume del getto stesso
Esempi di variazione di VMD, d10 e d90 (ugelli Albuz ad iniezione d’aria)
Come si esprime la dimensione delle gocce
Classificazione delle gocce in relazione alle loro dimensioni
Particella
gocce di pioggia
spray grossolani
spray fini
nebbie
VMD (µm)
> 4000
> 400
100÷400
50÷100
Particella
aerosol
fumi pesanti
fumi leggeri
vapori
VMD (µm)
0.1÷50
0.01÷0.1
0.01÷0.001
< 0.001
piccole medie grandi
VMD < 150 µm VMD = 150÷350 µm VMD > 350 µm
6
Classificazione BCPC delle gocce
Ugello blu ISO
Ugello viola ISO
Come si misurano le gocce
SU BERSAGLIO ARTIFICIALE
IN VOLO
PIASTRE PETRI + LETTORE
D’IMMAGINE
CARTINE IDROSENSIBILI
RAGGI LASER
ULTRASUONI
EVAPORAZIONE
7
I parametri operativi che interagiscono sulla dimensione delle gocce
UGELLI A POLVERIZZAZIONE PER PRESSIONE
- Tipo di ugello (dimensioni foro)
- Pressione di esercizio
UGELLI A POLVERIZZAZIONE PNEUMATICA
- Portata liquido
- Velocità dell’aria
portata
UGELLI A POLVERIZZAZIONE CENTRIFUGA
- Velocità rotazione disco
Parametri che influenzano la dinamica delle gocce sulla superficie fogliare
8
Comportamento delle gocce di differenti dimensioni sulla superficie fogliare
1 mm1910 gocce
0.5 mm15279 gocce
0.2 mm238931 gocce
0.1 mm19083971 gocce
1 ml
Diametro e numero gocce
Superficie coperta
15 cm2
30 cm2
75 cm2
150 cm2
Da 1 ml di soluzione si producono 1910 gocce da 1 mm di diametro che coprono una superficie di 15 cm2
Lo stesso millilitro produce quasi 2 milioni di gocce da 0.1 mm di diametro che coprono una superficie di 150 cm2 (da I.C.T.F.)
Dimensione delle gocce e superficie coperta
9
La dimensione delle gocce influenza il numero delle gocce disponibili
Diversi gradi di polverizzazione
10
Dimensione iniziale (µm)
50
100
200
Vita utile (s)
Distanza di caduta (m)
Vita utile (s)
Distanza di caduta (m)
14
57
227
0.5
8.5
136.4
4
16
65
0.15
2.4
39
20 °C; ∆T= 2.2 C; UR 80% 30 °C; ∆T = 7.7 C; UR 50%
Vita utile e distanza di caduta di gocce d’acqua a differenti temperature e umidità
(da Matthews, 1992)
50 100 200
5010
0
0
Diametro gocce (µm)
Tempo di vita a 20 °C e 80% UR
Tempo di vita a 30 °C e 50% UR
Tempo di caduta
Tempo di vita o tempo di caduta (s)
Tempo di vitaTempo di caduta
11
MaterialeEsempio:
VS = acciaio
VK = ceramica
VP = plastica
Angolo di apertura
Portata in galloni
Modello Ditta costruttrice
Portata (colore ISO)
La polverizzazione per pressione
ELEMENTI CHE CODIFICANO UN UGELLO (esempio)
Principali tipologie di ugelli impiegate nei trattamenti fitoiatrici alle colture arboree
Turbolenza a piastrina
Turbolenza tradizionale
Fessura tradizionale
Antideriva
Impossibile v isualizzare l'immagine.
Impossibile v isualizzare l'immagine.
12
Doppia fessura
Antideriva
Il diagramma degli ugelli a cono (turbolenza)
cono pieno cono vuoto
13
Il diagramma degli ugelli a fessura (ventaglio)
Ugello tipo “Even” (diserbo localizzato)
Il diagramma degli ugelli a specchio
14
Portata a 10 bar(tolleranza ± 5%) Colore
l/min0.51 violetto
0.67 marrone
1.05 giallo
1.39 arancione
1.97 rosso
2.53 verde
3.49 blu
Portata degli ugelli
Codice colore ISO (ISO 10625)
Codice Albuz ATR
Portata a 3.0 bar Dimensione(tolleranza ± 5%) Ugello Colore Codice
l/min RAL1.2 03 Gentian blue 5010
1.4 035 Wine red 3005
1.6 04 Flame red 3000
2.0 05 Nut brown 8011
2.4 06 Signal grey 7004
3.2 08 Traffic white 9016
4.0 10 Light blue 5012
6.0 12 Yellow green 6018
Portata a 3.0 bar Dimensione(tolleranza ± 5%) Ugello Colore Codice
l/min RAL0.2 0050 Pearl violet 4011
0.3 0075 Light pink 3015
0.4 01 Pure orange 2004
0.6 015 Traffic green 6024
0.8 02 Zinc yellow 1018
1.0 025 Signal violet 4008
È funzione della dimensione dell’ugelloe della pressione di esercizio
Q = k x vpPortata (l/min)
Pressione (bar)
Coefficiente caratteristico
dell’ugello
Portata degli ugelli
15
k =pQ
=p1
Q1
p2
Q2
= p1Q1p2
Q2 x p1=p2
Q2
xQ1
2
Portata degli ugelli
Variazione della portata degli ugelli all’aumentare della pressione
0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0
2 3 4 5 6 8 10 12pressione di esercizio (bar)
port
ata
(l/m
in)
- 0067 - - 01 - - 015 -
- 02 - - 025 - - 03 -
- 04 - - 05 - - 06 -
Codice ISO
16
Ugelli usurati
Impossibile v isualizzare l'immagine.
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Impossibile v isualizzare l'immagine.
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17
Materiali di costruzione degli ugelli
18
Influenza dell’usura degli ugelli sulla portata
• Impiegare ugelli certificati e, possibilmente, in ceramica
• usare attrezzi idonei per la loro pulizia (NO chiodi, punte, cacciaviti, fili di ferro)
• effettuare una loro sostituzione periodica
Sovradosaggi (per incremento della portata)Distribuzione non uniforme sul bersaglio (non corretta
sovrapposizione dei getti)Minore copertura del bersaglio (gocce + grandi = minore
numero di impatti)
Conseguenze dell’usura degli ugelli
Soluzioni
19
I diffusori pneumatici
arialiquido
Disco dosatore
Diffusori a tromboncino
Piastrina dosatrice antigoccia
alimentazione
I diffusori pneumatici
20
Gli ugelli a polverizzazione centrifuga
• Migliore uniformità dimensione gocce
• Possibilità variare dimensione gocce (da 150 a 500 µm) solo variando il numero dei giri del disco
• Possibilità di operare con volumi di distribuzione ridotti (< 100 l/ha)
carter
disco
alimentazione
140°iniettore
elettrovalvola
Evoluzione del diametro delle gocce in funzione del regime di rotazione del disco (girojet)
0
100
200
300
400
500
600
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500Regime disco (giri/min)
VMD
(µm
)
21
Funzioni dell’aria prodotta dal ventilatore
• Trasporto gocce verso il bersaglio
• Movimento della vegetazione
• Penetrazione gocce nella vegetazione
MACCHINE AEROASSISTITE
Impossibile v isualizzare l'immagine.
• Formazione delle gocce
• Trasporto delle gocce verso il bersaglio
• Far penetrare le gocce all’interno della vegetazione
MACCHINE PNEUMATICHE
Funzioni dell’aria prodotta dal ventilatore
22
Principali caratteristiche funzionali dei ventilatori assiali
0
10 000
20 000
30 000
40 000
50 000
60 000
70 000
1000 1500 2000 2500
regime rotazione ventilatore (giri/min)
port
ata
(m3/
h)
diametro 800
diametro 900
Synthesis diametro 800
23
Principali caratteristiche funzionali dei ventilatori centrifughi
4000
6000
8000
10000
12000
14000
1000 1500 2000 2500 3000
regime rotazione ventilatore (giri/min)
port
ata
(m3/h
)
430 mm
450 mm
Ventilatori assiali: problemi
FLUSSO D’ARIA ASIMMETRICO
Senso di rotazione
24
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
2.25
2.50
2.75
3.00
alte
zza
da te
rra
(m)
SX DX
0.50
0.75
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
2.25
2.50
2.75
3.00
alte
zza
da te
rra
(m)
Diagramma della velocità dell’aria asimmetrico
-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.40.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.40.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
-0.4 -0.2 0.0 0.2 0.40.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
9500 m3/h 15000 m3/h 21000 m3/h
Variazione della velocità dell’aria misurata a 1.5 m dal centro della macchina all’aumentare della
portata erogata (ventilatore assiale)
m/s
25
15 m/s
Variazione della velocità dell’aria mano a mano che ci allontana dal punto di
erogazione
0 2 4 6 8 10 12
0.6
1.2
1.8
2.4
3.0
3.6
Velocità aria (m/s)
Variazione della velocità dell’aria in funzione della quota di rilievo
26
• trasporto delle gocce oltre il bersaglio (deriva)
• eccessivo movimento della vegetazione
• rimozione delle gocce già presenti sul bersaglio
Effetti negativi imputabili all’aria
Parametri legati al flusso d’aria prodotto dal ventilatore che interagiscono sul trasporto e
sul deposito delle gocce sul bersaglio
• Portata utile d’aria
• Direzione del flusso d’aria
• Velocità dell’aria in prossimità del bersaglio
• Velocità di avanzamento
27
ventilatore assiale senza deflettori
superiori
aria utile - 60%
aria inutile - 40%
aria utile - 100%
ventilatore assiale con deflettori
superiori
Interazione flusso d’aria dimensione gocce nelle irroratrici ad aeroconvezione
• Le gocce più piccole sono più facilmente catturate dal flusso d’aria
• Velocità dell’aria elevate provocano una riduzione della dimensione delle gocce (-10-20%)
• In condizioni di temperatura elevata e ridotta umidità relativa le gocce più piccole (VMD < 100 µm) possono evaporare già durante il tragitto dall’ugello alla vegetazione
• La vegetazione funge da filtro e riduce le dimensione delle gocce
190 µm280 µm
28
Portata aria (m3/h)
depo
sito
(µl/c
m2 )
3
4
5
6
7
8
9
15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000
R2 =0.9
R2 =0.9
Prodotto sul bersaglio in funzione della portata dell’aria (prove DEIAFA su melo)
Sup. fogliare > 10000 m2/ha
Sup. fogliare = 4000 m2/ha
Interazione velocità dell’aria e deposito sul bersaglio (prove DEIAFA su vite in laboratorio)
A parità di condizioni operative si ottengono migliori risultati con velocità dell’aria in prossimità del bersaglio pari a 8 m/s (vite)
R2 = 0.99
R2 = 0.90
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
0 2 4 6 8 10 12
velocità aria (m/s)
prod
otto
sul
ber
sagl
io (µ
l/cm
2 )
barberamoscato
29
2,6
2,8
3,0
3,2
3,4
3,6
3,8
4,0
4 6 8 10 12 14
velocità aria (m/s)
depo
sito
tota
le (µ
l/cm
2)
Interazione velocità dell’aria e deposito sul bersaglio (prove DEIAFA su vite in campo)
Utilizzo irroratrice con diffusori orientabili
Interazione volume dell’aria e velocità di avanzamento
A parità di portata del ventilatore, > è la velocità di avanzamento, < è la velocità dell’aria in prossimità del
bersaglio e il tempo di permanenza sullo stesso.
Impossibile v isualizzare l'immagine.
30
Calcolo del teorico volume d’aria
A (m3/h) =1000 x velocità (km/h) x interfila (m) x altezza piante (m)
K
Dove K è un coefficiente che varia da 3.0 a 3.5 in presenza di una vegetazione poco densa e tra 2.5
e 3.0 in presenza di una vegetazione molto sviluppata
Volume =1000 x 4 (km/h) x 2.8 (m) x 2.4 (m)
2.5
Esempio (vigneto)
= 10752 m3/h
Come va regolata l’aria?
• Direzionandola il più possibile all’interno della vegetazione
• Modificandola in funzione di:
Tipologia di macchina irroratrice
Sesto d’impianto (> aria negli impianti fitti)
Forma d’allevamento (> aria nelle forme espanse)
Epoca vegetativa (> aria in piena vegetazione)
Condizioni ambientali (> aria in presenza di brezze)
Velocità di avanzamento
31
ottimale
0 2 4 6 8 10 12
0.6
1.2
1.8
2.4
3.0
3.6
Quo
ta d
i rili
evo
(m)
Velocità aria (m/s)
standard
0 2 4 6 8 10 12
0.6
1.2
1.8
2.4
3.0
3.6
Quo
ta d
i rili
evo
(m)
Velocità aria (m/s)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
esterno - basso
esterno - medio
interno - medio
esterno - alto
interno - alto
deposito (µl/cm2)
standardottimaleprodotto
sulle foglie in funzione del tipo di
ventilatore
Deposito sul bersaglio e qualità del ventilatore
Frutteti con superficie fogliare > 10000 m2/ha:
portata aria: 25-30000 m3/h
velocità avanzamento: 6 km/h
volume aria: 12-14000 m3/ha
Frutteti con superficie fogliare ≅ 4000 m2/ha:
portata aria: 20000 m3/h
velocità avanzamento: 8 km/h
volume aria: 8-10000 m3/ha
Vigneto in piena vegetazione
portata aria: 7-12000 m3/h
velocità avanzamento: 2-3, 4-6 km/h
Vigneto nelle prime fasi vegetative
portata aria: 3-6000 m3/h
velocità avanzamento: 2-3, 4-6 km/h
Come va regolata l’aria?
32
CONTROVENTOLA
DOPPIA VENTOLA
FLUSSO D’ARIA FACILMENTE REGOLABILE
Parametri costruttivi per ottimizzare il flusso d’aria
33
Variazione della portata dell’aria in seguito alla presenza della controventola (valori medi)
600 mm -2.9%
700 mm -2.9%
800 mm -4.5%
4.3%
8.4%
4.4%
+
+
+
ATTENZIONE!
SU VENTILATORI BEN COSTRUITI LA CONTROVENTOLA NON E’ VANTAGGIOSA, MA PUO’
ADDIRITTURA ESSERE DELETERIA, OLTRE AD AUMENTARE LA RUMOROSITA’
34
Potenza acustica in funzione della presenza della controventola (prove DEIAFA)
104
106
108
110
112
114
116
118
120
122
124
15000 20000 25000 30000 35000
Portata (m3/h)
LwA
(dB
(A))
controventola NOcontroventola SI
28000
115
• Rumorosità ventilatori irroratrici elevata (potenza acustica max misurata 123 dB(A))
• Rumorosità strettamente legata alla portata (> portata > rumorosità) che a sua volta è legata al n° di giri
Il problema della rumorosità dei ventilatori
• Per ridurre la rumorosità generata dal ventilatore è necessario:
a) impiegare ventilatori con diametri elevati utilizzando un ridotto numero di giri
b) non utilizzare portate elevate quando non servono
c) indirizzare l’aria solo dove serve
35
Principio di funzionamento di una doppia ventola
Distribuzione dell’aria ottenibile con doppia ventola
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30
0.5
0.9
1.3
1.7
2.1
2.5
2.9
alte
zza
(m)
velocità aria (m/s)
36
1.Rapporto di trasmissione
2.Inclinazione pale
3.Diffusori orientabili (macchine a gettoproiettato)
Possibilità di regolazione della portata dei ventilatori assiali
Influenza del rapporto di trasmissione e dell’inclinazione delle pale
37
1a marcia 2a marcia
Influenza del rapporto di trasmissione e dell’inclinazione delle pale
3.7 m/sI – 500 rpm
6.2 m/sI – 500 rpm
10.3 m/sI – 500 rpm
LE REGOLAZIONI DEL VENTILATORE
38
13.8 m/sI – 500 rpm
17.0 m/sI – 500 rpm
23.0 m/sII – 500 rpm
LE REGOLAZIONI DEL VENTILATORE
Regolazione del flusso d’aria nelle macchine scavallanti
Entrambi i lati del filare sono trattati in contemporanea
1 2
39
Regolazione del flusso d’aria nelle macchine scavallanti
Entrambi i lati dei filari 1 e 2 sono trattati in contemporanea, mentre il lato esterno dei filari 3 e 4 viene trattato in un
secondo tempo rispetto al lato interno
1 23 4
Confronto tra distribuzione simultanea e non
distribuzione simultanea
distribuzione non simultanea
40
Confronto fra diverse inclinazioni flussi(prove DEIAFA)
0° Opzione 1
+15°Opzione 2
-15° Opzione 3
Inclinazione flussi
Risultati ottenuti (prove DEIAFA)
0.96
0.84
1.08
0.83
0.920.91
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
1.20
non simultaneo simultaneo
depo
sito
med
io (µ
l/cm
2)
perpendicolare15° avanti15° indietro
41
• il solo parametro portata del ventilatore nonfornisce sufficienti indicazioni sul corretto impiegodella macchina
• irroratrici caratterizzate da valori della portatanominale del ventilatore considerevolmentedifferenti presentano uguali velocità dell’aria inprossimità della vegetazione
• la velocità dell’aria in prossimità della vegetazionevaria in funzione delle condizioni di utilizzodell’irroratrice
Alcune considerazioni sulla scelta della velocità dell’aria
• la quantità di aria utilizzata durante la distribuzionedei fitofarmaci deve essere modificata in funzionedelle condizioni operative
• le portate d’aria generalmente impiegate sonoconsiderevolmente superiori a quelle ottimali (ènecessaria una capillare azione di formazione esensibilizzazione in tal senso nei confronti degliagricoltori)
Alcune considerazioni sulla scelta della velocità dell’aria