come avviene la polverizzazione della miscela fitoiatrica · sulle macchine irroratrici:-per...

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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La dimensione delle gocce influenza il numero delle gocce disponibili

Diversi gradi di polverizzazione

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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

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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

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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.

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Doppia fessura

Antideriva

Il diagramma degli ugelli a cono (turbolenza)

cono pieno cono vuoto

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Il diagramma degli ugelli a fessura (ventaglio)

Ugello tipo “Even” (diserbo localizzato)

Il diagramma degli ugelli a specchio

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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

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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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Materiali di costruzione degli ugelli

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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

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I diffusori pneumatici

arialiquido

Disco dosatore

Diffusori a tromboncino

Piastrina dosatrice antigoccia

alimentazione

I diffusori pneumatici

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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

)

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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

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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

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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

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• 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

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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.

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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?

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CONTROVENTOLA

DOPPIA VENTOLA

FLUSSO D’ARIA FACILMENTE REGOLABILE

Parametri costruttivi per ottimizzare il flusso d’aria

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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’

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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

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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