Irrigazione a pioggia, massima efficienza

irrigazione
I progressi del comparto per distribuire l’acqua in maniera sempre più uniforme

Sono quasi 300 i milioni di ettari irrigati sparsi per il mondo, il 20% di tutta la superficie coltivata, corrispondenti a circa 10 volte l’estensione dell’Italia. Da questa area proviene il 40% dell’intera produzione agricola. Di tutta la superficie irrigata, sono serviti da sistemi in pressione solo 52 milioni di ettari, 41 dei quali con sistemi a pioggia, sia fissi o stanziali, sia mobili. Quelli mobili, come le grandi ali a spostamento continuo e i semoventi trainati, sono più diffusi in contesti produttivi dove le unità colturali sono ampie, piuttosto regolari e la dotazione di acqua ed energia è sufficiente al loro buon funzionamento. I sistemi mobili richiedono attenzioni specifiche sia per il fatto di andare incontro alle zone da irrigare, sia perché le zone che incontrano possono avere caratteristiche anche molto diverse tra di loro.

Ciononostante, si prestano bene a tutti i tipi di irrigazione, siano esse di soccorso che di produzione, ed è proprio l’ecletticità dell’uso uno dei loro punti di forza. Nel tempo sono migliorate le caratteristiche della distribuzione e la struttura della componentistica si è evoluta, con il risultato che attualmente è possibile irrigare a pioggia e in maniera più efficiente la maggior parte delle colture. Va rilevato che l’acqua destinata all’agricoltura, e quindi in maggior parte all’irrigazione, è in calo e lo sarà sempre di più nel prossimo futuro, proprio mentre cresce l’importanza delle produzioni nel sostentamento del settore agricolo e della vita stessa sul pianeta. L’imperativo è quindi produrre di più utilizzando meno risorse.

 

I grandi numeri dell’irrigazione

Per comprendere quanto ci sia da fare, e in fretta, è bene ricordare che piccole variazioni percentuali nell’uso dell’acqua in agricoltura corrispondono a quantità ingenti di risorsa e, di conseguenza, di altri fattori produttivi tra cui l’energia. L’incremento di efficienza nel conseguire lo stesso risultato comporta un minore uso di risorse che potrebbero così essere destinate ad altri impieghi o su altre superfici. È interessante osservare che ciò si può ottenere non soltanto attraverso la sostituzione dei sistemi tradizionali, ma anche con i miglioramenti delle singole componenti del sistema. Le ricadute positive non sono soltanto gli incrementi diretti di efficienza, ma anche ciò che semplifica o rende più precise le normali procedure nell’uso dell’acqua.

 

Progressi a piccoli passi

Come accade per ogni prodotto che evolve grazie ai progressi della ricerca, così anche i sistemi di irrigazione beneficiano di ciò che la tecnologia mette a loro disposizione, ponendo attenzione all’affidabilità e ai costi. Il progresso dei sistemi a pioggia e della componentistica che li caratterizza procede da oltre 50 anni, in un percorso segnato da picchi di sviluppo in corrispondenza dell’introduzione di nuove tecnologie (come l’elettronica applicata alle centraline di controllo, la sensoristica, i gps) e da un continuo affinamento delle attrezzature esistenti.

Il primo obiettivo è stato quello di distribuire l’acqua in modo uniforme sulla superficie da irrigare, in modo che ogni pianta ne avesse a disposizione la stessa quantità. I moderni irrigatori beneficiano delle conoscenze di fluidodinamica e, nelle corrette configurazioni boccaglio/pressione, consentono distribuzioni uniformi, con getti lunghi e ben polverizzati (fig. 1).

Fig. 1 - Irrigatore di media gittata correttamente funzionante.
Fig. 1 - Irrigatore di media gittata correttamente funzionante.

Irrigazione di precisione

L’irrigazione di precisione è la nuova frontiera nel percorso verso l’uso efficiente delle risorse. Poiché si deve tenere conto della variazione delle caratteristiche dei suoli, ecco che dalla distribuzione uniforme si passa a quella sito specifica, che può essere anche molto diversa all’interno dello stesso appezzamento. Con i sistemi fissi o stanziali la distribuzione precisa è possibile attraverso la definizione di settori irrigui specificamente predisposti.

Gli impianti mobili lavorano utilizzando mappe di prescrizione e costituiscono un sistema geo referenziato, il più delle volte tramite satelliti. Il numero di satelliti agganciati dal sistema influisce sul livello di precisione. Con i sistemi mobili la distribuzione delle quantità di acqua prefissate avviene attraverso la variazione mirata dell’intensità di pioggia, modalità nota come Variable Rate Irrigation (VRI), resa possibile dalle caratteristiche di funzionamento della macchina, tra cui la variazione della velocità di spostamento e la variazione della portata.

Per la sua struttura, il pivot è la macchina che meglio si presta a questo tipo di irrigazione, riuscendo a differenziare la distribuzione dell’acqua in un numero elevatissimo di zone irrigue, anche molto piccole. Attraverso la variazione di velocità, il sistema VRI di Valley consente settori stretti fino a 2°, potendo in questo modo differenziarne fino a un massimo di 180 su un giro completo (fig. 2).

Fig. 2 - Zone irrigate in modo diverso da un pivot variando la velocità di rotazione (Valley).
Fig. 2 - Zone irrigate in modo diverso da un pivot variando la velocità di rotazione (Valley).

La variazione di portata è permessa dall’apertura e chiusura delle elettrovalvole che controllano gli irrigatori posizionati sull’ala (fig. 3).

Fig. 3  - Variazione di portata tramite il controllo con elettrovalvole (Valley).
Fig. 3 - Variazione di portata tramite il controllo con elettrovalvole (Valley).

La combinazione dei controlli velocità e zona, possibile tramite il software di Valley che gestisce le VRI prescritte, permette di differenziare fino a 5000 zone (fig. 4).

Fig. 4 - Irrigazioni sito specifiche combinando variazione di velocità e portata.
Fig. 4 - Irrigazioni sito specifiche combinando variazione di velocità e portata.

I più recenti sistemi semoventi ad ala avvolgibile (rotoloni) con irrigatore trainato permettono la pratica dell’irrigazione di precisione con modalità diverse rispetto alle grandi ali mobili. La VRI può essere ottenuta sia attraverso la variazione della velocità di recupero del carrello, sia differenziando la velocità di rotazione dell’irrigatore nella percorrenza del settore bagnato, ovvero coprendo angoli diversi durante rotazioni successive. Le aziende italiane impegnate nella VRI con i semoventi, in particolare Casella, Idrofoglia e Ocmis, utilizzano irrigatori di ultima generazione. Il loro funzionamento è controllato da sistemi a guida satellitare (fig. 5) che ogni azienda sviluppa autonomamente in un complesso lavoro di affinamento.

Fig. 5 - Irrigatore a controllo  satellitare (Ocmis).
Fig. 5 - Irrigatore a controllo satellitare (Ocmis).

I grandi irrigatori

Negli impianti stanziali con irrigatori a lunga gittata, l’uniformità della distribuzione (ovvero l’efficienza potenziale) dipende dalla configurazione boccaglio/pressione e dalla spaziatura all’interno dello schema di avanzamento adottato. Le cose cambiano quando gli irrigatori vengono trainati da una macchina, a cominciare dal momento in cui il carrello inizia la fase di rientro. Per irrigare correttamente la zona di partenza ed evitare sprechi di acqua, Sime produce da tempo il dispositivo Rotorkit, dotato di timer e di morsetti per la regolazione dell’angolo di bagnamento. L’irrigatore inizia la distribuzione rivolto verso la macchina, potendo bagnare o no la corsia di transito del carrello, e dopo un periodo di tempo scelto in base alla gittata e alla velocità di rientro, ruota di 180° e continua la distribuzione sul settore impostato.

Durante il percorso può essere necessario modificare di nuovo il settore bagnato e ciò è possibile grazie a un ulteriore timer. Per migliorare la precisione degli angoli e facilitare il settaggio da parte dell’operatore, i morsetti mobili – molto più piccoli – non sono più agganciati al bordo della piastra porta irrigatore, ma si trovano sopra la piastra stessa, lungo guide su cui possono scorrere per la regolazione del settore (fig. 6).

Fig. 6 - Rotorkit  slideway e con morsetti  a bordo piastra (Sime).
Fig. 6 - Rotorkit
slideway e con morsetti
a bordo piastra (Sime).
Fig. 6 - Rotorkit  slideway e con morsetti  a bordo piastra (Sime).
Fig. 6 - Rotorkit
slideway e con morsetti
a bordo piastra (Sime).

Poiché la distribuzione dell’acqua avviene sulla striscia bagnata dall’irrigatore durante il suo rientro, è importante che le altezze di pioggia trasversali rispetto al senso di marcia del carrello siano il più possibile simili.

L’abbattimento della curva pluviometrica, tipicamente pronunciata lungo la mezzeria del settore, è consentito da Uniform, un dispositivo meccanico proposto da Sime in accoppiamento all’irrigatore Explorer. I risultati misurati in campo ne hanno dimostrato la bontà, sia in termini di efficienza potenziale dovuta alla elevata uniformità di distribuzione, sia rispetto all’incremento della capacità di lavoro, quantificata in un 5% grazie alla distribuzione appiattita e quindi meno bisognosa di sovrapposizioni. Pur con i margini di miglioramento che di solito caratterizzano le novità, Uniform si è rivelato efficace migliorando sistematicamente le prestazioni dell’irrigatore. Questo dispositivo, innovativo e semplice al tempo stesso, è proposto a un costo di poche decine di euro, facilmente recuperabili con il risparmio di risorse consentito.

*Dipartimento di Gestione dei Sistemi Agrari, Alimentari e Forestali (Gesaaf) - Università di Firenze

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