Indagine sperimentale sui sistemi automatizzati per uso irriguo

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INDAGINE SPERIMENTALE

SUI SISTEMI

AUTOMATIZZATI PER USO

IRRIGUO

IN D A G IN E A P E R IM E N T A L E S U I S IS T E M I A U T O M A T IZ Z A T I P E R U S O I R R IG U O

INDAGINE SPERIMENTALE

SUI SISTEMI

AUTOMATIZZATI PER USO

IRRIGUO

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V o lu m e n o n i n v e n d it a IS B N

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Istituto Nazionale di Economia Agraria

INDAGINE SPERIMENTALE

SUI SISTEMI

AUTOMATIZZATI PER USO

IRRIGUO

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Il presente documento è stato prodotto nell’ambito delle convenzioni stipulate con:

ISTITUTO AGRONOMICO MEDITERRANEO DI BARI - Dipartimento di gestione del suolo e delle risorse idriche

SECONDA UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI NAPOLI - Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione (DII)

Responsabili scientifici: Nicola Lamaddalena e Francesco Palmieri

La stesura del rapporto è stata curata, nelle singole parti, da diversi autori:

Premessa Nicola Lamaddalena e Francesco Palmieri

Capitolo 1 (Componente idraulica) Nicola Lamaddalena e Ciro Apollonio Capitolo 2 (Componente elettronica) Francesco Palmieri e Vincenzo Natale

Capitolo 3 (Indagini di campo) Giacomo Romano e Cinzia Morfino

Capitolo 4 (Considerazioni conclusive) Nicola Lamaddalena, Francesco Palmieri e Giacomo Romano

Disciplinare tecnico Giacomo Romano e Antonino Casciolo

Grafica e impaginazione: Sofia Mannozzi Coordinamento editoriale: Benedetto Venuto Segreteria editoriale: Alexia Giovannetti Foto di copertina: Pasquale Guerriero

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Presentazione

L’irrigazione rappresenta uno dei fattori fondamentali nello sviluppo dell’agricoltura negli ultimi decenni, non solo perché ha consentito di ottenere produzioni elevate e di qualità, ma soprattutto perché ha reso possibile una flessibilità nella scelta degli ordinamenti produttivi da parte degli imprenditori agricoli, svincolandoli dalla scarsità ed incertezza degli apporti idrici derivanti dalle precipitazioni.

L’impiego dell’acqua in agricoltura, quale mezzo tecnico della produzione, pone delle problemati-che peculiari rispetto agli altri fattori produttivi in quanto risorsa naturale non producibile industrial-mente e pertanto soggetta a forte competizione con gli altri usi (civili, industriali, potabili, ricreativi, etc.).

L’INEA, con il servizio “Ricerche su ambiente e risorse naturali in agricoltura” ed in coerenza con gli attuali indirizzi comunitari tesi a garantire un approccio sostenibile alle risorse naturali, realizza studi specifici volti a promuovere un’efficiente gestione delle risorse idriche in agricoltura sia dal punto di vista economico che ambientale. Le attività del servizio, pertanto, sono mirate allo sviluppo di stru-menti agronomico-territoriali di supporto alla pianificazione e programmazione dell’uso delle acque, in un’ottica di contenimento dei consumi, e all’approfondimento degli aspetti di carattere tecnico-ingegne-ristico per quanto riguarda le innovazioni tecnologiche adottate nei sistemi irrigui, a supporto degli Enti gestori della risorsa.

Questo lavoro, in particolare, nasce dalla collaborazione tra INEA e Gestione Commissariale ex Agensud, che hanno dato vita al progetto di “Assistenza tecnica e supporto agli Enti concessionari nel settore dell’uso irriguo delle risorse idriche”.

Il progetto costituisce la prosecuzione e l’approfondimento di precedenti studi effettuati dall’INEA (“Studio sull’uso irriguo della risorsa idrica, sulle produzioni agricole irrigate e sulla loro redditività”, finanziato con le risorse del QCS 1994-1999 nell’ambito del Programma Operativo Multiregionale; “Ampliamento e adeguamento della disponibilità e dei sistemi di adduzione e distribuzione delle risorse idriche nelle regioni dell’Obiettivo 1” – sottoprogramma III, misura 3; studio “Assistenza tecnica nel settore delle risorse idriche” linee C, D ed E del Progetto Operativo, facente parte del “Programma Operativo Nazionale Assistenza Tecnica e Azioni di Sistema QCS Obiettivo 1 2000-2006”- PON ATAS – misura 1.2; Azioni di assistenza tecnica e supporto operativo per l’organizzazione e la realizzazione delle attività di indirizzo, di coordinamento e orientamento delle Amministrazioni Centrali) volti a forni-re supporto scientifico, tecnico e operativo alla Gestione Commissariale ex Agensud per ampliaforni-re e approfondire le conoscenze sull’agricoltura irrigua nelle regioni meridionali, allo scopo di ottimizzare l’uso delle risorse finanziarie disponibili con l’individuazione degli interventi strutturali a maggiore valenza economica.

Dal punto di vista operativo il progetto è rivolto principalmente al sostegno dell’attività degli Enti operanti nel settore irriguo – Consorzi di Bonifica ed altri soggetti pubblici – ed è articolato nelle seguenti quattro linee direttrici:

- Linea A: studi a carattere territoriale sulle aree irrigue; - Linea B: studi ed indagini sull’utilizzo della risorsa idrica;

- Linea C: elementi e linee guida per la progettazione di impianti irrigui;

- Linea D: supporto tecnico agli enti concessionari per l’accelerazione degli interventi e per le atti-vità connesse alla gestione degli impianti.

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Nell’ambito delle diverse Linee del progetto sono state sviluppate le seguenti Azioni:

Azione 1 - Uso della risorsa idrica, strutture di distribuzione e tecniche irrigue nelle aree non ser-vite da reti collettive dei Consorzi di Bonifica;

Azione 2 – Monitoraggio qualitativo dei corpi idrici utilizzati a scopo irriguo;

Azione 4 - Intrusione marina e possibilità di trattamento delle acque con elevato contenuto salino; Azione 5 – Utilizzo delle acque delle reti di bonifica;

Azione 6 - Controllo delle perdite nelle reti in pressione;

Azione 7 - Utilizzazione a fini naturalistici degli invasi a prevalente uso irriguo;

Azione 8 - Linee guida sulla scelta e l’impiego delle apparecchiature idrauliche, sugli impianti di sollevamento, sugli impianti di filtraggio;

Azione 11 - Efficienza e sicurezza delle dighe e piccoli invasi; Azione 12 - Supporto all’attività di rendicontazione;

Azione 14 - Supporto all’attività di progettazione;

Azione 15 - Analisi di rilevanti esperienze di progettazione a livello internazionale.

In particolare con il presente lavoro, inquadrato nell’ambito dell’Azione 8, si è voluto affrontare il tema dei sistemi automatizzati per la distribuzione delle acque irrigue, con dispositivo a tessera o a chia-ve elettronica, diffusisi negli ultimi anni in molti Consorzi di Bonifica dell’Italia Meridionale.

Lo studio è stato organizzato in tre attività che hanno riguardato nello specifico:

la realizzazione di un’indagine conoscitiva e sperimentale sui sistemi automatizzati per la distribu-zione delle acque irrigue, sia per quanto riguarda la componente idraulica che quella elettronica;

un’indagine in campo per verificare il grado di rispondenza dei sistemi automatizzati alle esigenze gestionali e organizzative dei Consorzi, analizzare il livello di utilizzazione ed il gradimento da parte dell’utenza ed infine accertare se la loro introduzione abbia risolto dei problemi, o se viceversa abbia in qualche modo comportato difficoltà o disservizi;

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la messa a punto di un disciplinare tecnico per la fornitura dei sistemi automatizzati, ad uso delle stazioni appaltanti.

In conclusione, anche su questo specifico argomento che riveste diffuso interesse, si vuole sottoli-neare l’importanza di fornire elementi di conoscenza derivanti dall’esperienza maturata, dall’utilizzo, dalle prove e dai raffronti delle diverse apparecchiature, per supportare i soggetti interessati nelle deci-sioni che, in assenza di tali elementi, potrebbero essere condizionate da aspetti solo “commerciali”. Parimenti di interesse, per la Gestione Commissariale ex Agensud in qualità di Amministrazione finan-ziatrice di moderni impianti irrigui, è lo stimolo che il presente lavoro intende fornire ai diversi costrut-tori di gruppi di consegna automatizzati, per uno sviluppo dell’innovazione tecnologica e dell’affidabi-lità dei prodotti, e per una crescente e sana concorrenza tra costruttori con indiretto, ma significativo, vantaggio per le finanze pubbliche.

Un convinto ringraziamento va ai professionisti impegnati con serietà e competenza nelle diverse fasi del lavoro, ai collaboratori della Gestione Commissarile per l’efficace coodinamento e supporto tec-nico derivante da una qualificata conoscenza dei problemi, ed all’INEA per la puntuale e professionale assistenza assicurata.

On. Lino Carlo Rava Ing. Roberto Iodice

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INDICE

AbstrACt

1 Introduzione 3 CApItolo

1 CompoNENENtE IDrAulICA

1.1 premessa 7

1.2 Gruppi di consegna della NICotrA 10

1.2.1 Componenti idrauliche del gruppo NICOTRA 11

1.2.2 Componenti non idrauliche del gruppo NICOTRA 12

1.3 Gruppi di consegna della HYDro sYstEms 12

1.3.1 Componenti idrauliche del gruppo HYDRO SYSTEMS 13

1.3.2 Componenti non idrauliche del gruppo HYDRO SYSTEMS 14

1.4 Gruppi di consegna della IDroVErA 15

1.4.1 Componenti idrauliche del gruppo IDROVERA 16

1.4.2 Componenti non idrauliche del gruppo IDROVERA 18

1.5 Gruppi di consegna della AC.mo 18

1.5.1 Componenti idrauliche del gruppo AC.MO 18

1.5.2 Componenti non idrauliche del gruppo AC.MO 19

1.6 Gruppi di consegna della sIGmA-mADDAlENA 20

1.6.1 Componenti idrauliche del gruppo SIGMA-MADDALENA 21

1.6.2 Componenti non idrauliche del gruppo SIGMA 22

1.7 sintesi delle caratteristiche degli involucri esterni di protezione e dei monoblocchi 22

1.8 risultati sperimentali: curve caratteristiche 23

1.8.1 Curve caratteristiche dei gruppi NICOTRA con Qn = 10 l*s-1 24

1.8.2 Curve caratteristiche dei gruppi NICOTRA con Qn = 5 l*s-1 28

1.8.3 Curve caratteristiche dei gruppi HYDRO SYSTEMS con Qn = 10 l*s-1 32 1.8.4 Curve caratteristiche dei gruppi HYDRO SYSTEMS con Qn = 5 l*s-1 36

1.8.5 Curve caratteristiche dei gruppi IDROVERA con Qn = 10 l*s-1 40

1.8.6 Curve caratteristiche dei gruppi IDROVERA con Qn = 5 l*s-1 41

1.8.7 Curve caratteristiche dei gruppi AC.MO con Qn = 10 l*s-1 42

1.8.8 Curve caratteristiche dei gruppi SIGMA con Qn = 10 l*s-1 43

1.8.9 Curve caratteristiche dei gruppi SIGMA con Qn = 5 l*s-1 47

1.9 test sui riduttori di portata 51

1.10 Verifica di resistenza alla pressione interna 54

1.11 Verifica del comportamento a manovre ripetute 55

1.12 Considerazioni finali 58

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CApItolo

2 CompoNENtE ElEttroNICA

2.1 premessa 63

2.2 legenda 63

2.3 I Gruppi di distribuzione irrigua 64

2.4 Caratteristiche desiderabili 67 2.5 Il mercato 68 2.6 le aziende 68 2.6.1 AC.MO. 68 2.6.2 HYDRO SYSTEMS 68 2.6.3 IDROVERA 69 2.6.4 NICOTRA SISTEMI 69 2.6.5 S.I.G.M.A. AQUA 69

2.7 Gli incontri tecnici 70

2.8 le visite ai Consorzi 70

2.9 Documentazione e materiale richiesti 71

2.10 Certificazioni di qualità 72

2.11 utilizzo e penetrazione sul mercato 72

2.12 Il sottosistema elettronico 73

2.13 Considerazioni generali 74

2.14 Condizioni di utilizzo 75

2.14.1 Condizioni termiche 75

2.14.2. Grado di protezione 75

2.14.3 Condizioni per scarso intervento 76

2.14.4 Comunicazioni con il centro 76

2.15 Descrizione generale dei sistemi considerati 76

2.16 ACmo 77

2.17 HYDro sYstEms 77

2.18 IDroVErA 78

2.19 NICotrA 78

2.20 sIGmA 79

2.21 resistenza agli agenti atmosferici 79

2.21.1 Resistenza ACMO 79

2.21.2 Resistenza HYDRO SYSTEMS 80

2.21.3 Resistenza IDROVERA 80

2.21.4 Resistenza NICOTRA 80

2.21.5 Resistenza SIGMA 80

2.22 Caratteristiche dei tasti 80

2.23 Intervallo di temperatura operativa 80

2.24 manutenibilità dell’ elettronica 81

2.24.1. ACMO 81

2.24.2 HYDROSYSTEMS 81

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2.24.4 NICOTRA 82

2.24.5 SIGMA 82

2.25 Analisi comparativa dell’hardware 82

2.25.1 Tecnologia elettronica ACMO 82

2.25.2 Tecnologia Elettronica HYDRO SYSTEMS 84

2.25.3 Tecnologia elettronica IDROVERA 85

2.25.4 Tecnologia elettronica NICOTRA 87

2.25.5 Tecnologia elettronica SIGMA 88

2.25.6 Tabella riassuntiva sulla tecnologia elettronica 90

2.25.7 Affidabilità (MTBF) 90

2.25.8 RoHS Compliance 90

2.25.9 Compatibilità elettromagnetica 91

2.26 Dispositivo di utente per l’addebito del consumo (tessere, carte, chiavi, ecc.); 92

2.26.1 Generalità 92

2.26.2 Dispositivo di utente ACMO 93

2.26.3 Dispositivo di utente HYDRO SYSTEMS 93

2.26.4 Dispositivo di utente IDROVERA 94

2.26.5 Dispositivo di utente NICOTRA 94

2.26.6 Dispositivo di utente SIGMA 95

2.26.7 Tabella riassuntiva e considerazioni generali sui dispositivi di utente 95

2.27 Alimentazione e stima dell’Autonomia elettrica 96

2.27.1 Commenti sul sistema HYDRO SYSTEM 98

2.27.2 Commenti sul sistema IDROVERA 99

2.27.3 Commenti sul sistema NICOTRA 100

2.27.4 Commenti sul sistema SIGMA 100

2.27.5 Stima dell’ autonomia 100

2.27.6 Tabelle riassuntive sull’autonomia 103

2.28 Capacità di memorizzazione dei Dati 104

2.28.1 Capacità di memorizzazione ACMO 104

2.28.2 Capacità di memorizzazione HYDRO SYSTEMS 104

2.28.3 Capacità di memorizzazione IDROVERA 105

2.28.4 Capacità di memorizzazione NICOTRA 105

2.28.5 Capacità di memorizzazione SIGMA 105

2.28.6 Tabella riassuntiva sulla capacità di memorizzazione 105

2.29 Data retention 105

2.30 modalità di accesso al firmware 108

2.31 Estensioni per comunicazione remota 109

2.32 software di gestione 109

2.33 struttura del software 109

2.34 Integrabilità con altro software di gestione 113

2.35 protezione dei codici suscettibili di manomissione 114

2.36 modalità di comunicazione nel rilievo periodico dei dati 115

2.37 Valutazione della robustezza alle frodi 117

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2.39 Analisi funzionale dei gruppi 120

2.40 predisposizione dell’ ambiente di prova 120

2.41. test funzionale ACmo 122

2.42 test funzionale HYDro sYstEms 122

2.43 test funzionale IDroVErA 128

2.44 test funzionale NICotrA 135

2.45 test funzionale sIGmA 140

2.46 Considerazioni riassuntive sui test funzionali 141

2.47 Conclusioni 141 bibliografia 144 Appendici al capitolo 2: A Certificazioni di qualità 145 b Certificazione di EmC 146 C misure di corrente 147 CApItolo

3 INDAGINI IN CAmpo

3.1. premessa 149

3.2. Indagine presso i Consorzi 150

3.2.1 Questionario 150

3.2.2 Scelta del campione 150

3.2.3 Analisi dei risultati 151

3.3. Indagine presso gli utenti 161

3.3.1 Questionari 161

3.3.2 Scelta del campione 162

3.3.3 Analisi dei risultati 162

Appendici al capitolo 3:

A scheda informativa per Consorsi di bonifica 171

b scheda informativa per gli utenti 179

CApItolo

4 CoNsIDErAzIoNI CoNClusIVE

183

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ABSTRACT

The ever-increasing water demand for irrigation, together with the growing difficulties and costs of developing new resources, make it necessary to assist managers of irrigation systems for a better use of water. In this perspective, the new technologies play an important role in improving both sound water use and management activities. In particular, in the last years new delivery devices have been developed basing on microprocessor systems that can regulate water withdrawals. They can be programmed with a number of functions, are mechanically resistant, reliable and not expensive. They consist of a unit instal-led in the field and an electronic card used by the farmer.

Many interesting contributions on water delivery systems have been recently reported in the litera-ture, but little attention has been devoted so far to the technical characteristics and specifications of such devices.

This publication was produced through a collaboration between the National Institute of Agricultural Economics (INEA), the Mediterranean Agronomic Institute of Bari (IAMB) and the Second University of Naples (SUN). It is intended to illustrate and compare the electronic and hydraulic charac-teristics of new types of delivery devices produced by Italian manufacturers.

The publication consists of 3 chapters. The first chapter presents the hydraulic characteristics of the above-mentioned devices as resulting from the laboratory tests carried out by IAMB at the Laboratory of Water Engineering and Chemistry of the Polytechnic of Bari.

The second chapter is dealing with the characteristics of the electronic components of the devices tested at the Second University of Naples (SUN).

The last chapter reports the results of the field surveys performed by INEA in some irrigation schemes of Water users’ organizations (Consorzi di Bonifica) in Southern Italy where such devices were installed to analyse the level of satisfaction of both users and managers.

This study is intended to provide management agencies and irrigation system designers with a helpful decision-support tool to assess and select appropriate technologies to be used in distribution irri-gation systems. It may also give valuable suggestions to manufacturers, so that they can further improve their technology to the benefit of an increasingly rapid growth of the irrigation sector.

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INTRODUZIONE

Negli ultimi decenni l’aumento demografico, l’incremento delle superfici irrigate, la maggiore diffusione di colture ad elevata esigenza idrica e la competizione fra usi domestici, agricoli ed industriali hanno reso il bene acqua sempre più prezioso. Il problema di razionalizzare l’uso della risorsa idrica è diventato, quindi, di vitale importanza nella economia mondiale e per questo ha attratto l’attenzione di numerosi ricercatori ed esperti del settore che hanno messo a punto modelli e tecnologie atte a migliorare le prestazioni dei sistemi irrigui sia dal punto di vista tecnico-gestionale che istituzionale. La gestione razionale della risorsa idrica in agricoltura è, inoltre, di particolare importanza in quanto, specie nel baci-no del Mediterraneo, l’agricoltura assorbe circa l’80% della risorsa idrica totale e, di conseguenza, anche risparmi apparentemente modesti consentono il raddoppio dei volumi da allocare agli altri usi (potabile, industriale e/o turistico).

Grazie all’impegno di tutti gli interessati sia all’uso che alla gestione della risorsa idrica in agri-coltura (detti “stakeholders”), sono stati proposti ed applicati metodi irrigui aziendali di diverso tipo, quali i metodi ad aspersione o metodi a microirrigazione che consentono efficienze di applicazione supe-riori rispetto a metodi tradizionali come la sommersione e lo scorrimento.

Il metodo irriguo più utilizzato in Italia è quello ad aspersione, che si adatta all’irrigazione delle grandi colture di pieno campo (mais, medica, bietola da zucchero, ecc.) e richiede portate continue di una certa importanza (di solito superiori a 10 l/s).

L’istogramma che segue dà un’idea delle proporzioni nell’uso dei vari metodi irrigui in Italia.

Figura A - Utilizzo dei metodi irrigui in Italia

Tuttavia, migliorare la sola efficienza del metodo irriguo aziendale non è sufficiente in quanto il sistema irriguo complessivo è composto in generale da più sottosistemi quali, per esempio, la fonte di approvvigionamento, la rete di adduzione, la rete di distribuzione, la rete aziendale e l’ordinamento col-turale.

Ognuna di queste componenti ha una propria efficienza ed il valore globale è dato dal prodotto di ciascuna di queste. In figura B è riportato, come esempio, una rappresentazione schematica dell’efficien-za globale. Aspersione Goccia Microirrigazione Scorrimento Sommersione Altro 1200000 1000000 800000 600000 400000 200000 0

ettari

(15)

Figura B - Efficienza globale di un sistema irriguo (da: Hsiao T., 2006)

Una prima frazione dell’efficienza globale EG è costituita dalla efficienza di immagazzinamento (Storage Efficiency, Es) data dal rapporto tra il volume di acqua distribuito ed il volume di acqua imma-gazzinato nel serbatoio.

Una seconda frazione è costituita dalla efficienza di adduzione (Conveyance Efficiency, Ec), che esprime il rapporto tra il volume d’acqua consegnato alle aziende agricole e quello prelevato dalla fonte idrica (tipicamente un fiume, un lago o la falda). L’efficienza di consegna rappresenta la fase di trasporto dell’acqua da parte dei Consorzi di bonifica verso le aziende agricole, e può essere molto bassa (40-50 %) nel caso del trasporto tramite canalizzazioni in terra non rivestite o molto elevata nel caso di condotte in pressione con buona manutenzione (90-95 %).

Una terza frazione è data dalla efficienza aziendale (Farm Efffciency, Ef), cioè dal rapporto tra il volume d’acquata che l’azienda distribuisce sui terreni irrigati ed il volume d’acqua consegnata dal Consorzio all’azienda.

Infine, la quarta parte dell’efficienza globale è l’efficienza di applicazione (Application Efficiency, Ea), che dipende dal metodo irriguo impiegato, dall’accuratezza con il quale questo viene progettato e dalla interazione tra le caratteristiche idrauliche dell’idrante e quelle della rete aziendale; essa esprime il rapporto percentuale tra il volume d’acqua trattenuta nello strato di terreno, ed utilizzabile dalle piante, ed il volume di adacquata. La efficienza di applicazione evidenzia le perdite d’acqua che possono avvenire nell’azienda durante l’irrigazione, che possono derivare da:

1. evaporazione durante l’adacquata;

2. percolazione profonda, per applicazione di un volume esuberante la capacità di ritenzione del suolo; 3. ruscellamento superficiale, per una pluviometria irrigua superiore alla permeabilità del terreno; 4. bagnatura di volumi di terreno non interessati dalla coltura.

In figura 2 è riportato, a titolo di esempio, un semplice calcolo che mette in evidenza come possa essere modesta la efficienza globale anche in un sistema irriguo in pressione.

La peggiore efficienza di applicazione è attribuita ai metodi che non impiegano tubazioni in campo, come la sommersione, lo scorrimento e l’infiltrazione laterale da solchi. Viceversa, un’efficienza migliore è attesa per metodi che prevedono il trasporto dell’acqua per mezzo di tubazioni e la successiva distribuzione al suolo mediante irrigatori, gocciolatori, spruzzatori, ecc..

Storage Efficiency Conveyance Efficiency Farm Efficiency Application Efficiency

W

_{reservoir out}

W

_{farm gate}

W

_field

W

_{root zone}

W

_{root zone}

––––––––––––– X –––––––––––– X –––––––––– X ––––––––––– = ––––––––––––

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Tab. A - Efficienza media dei metodi irrigui

Quindi, per migliorare l’efficienza globale è importante migliorare l’efficienza di ciascun anello della catena distributiva; in particolare, sviluppare reti di adduzione e di distribuzione in pressione (in sostituzione dei sistemi irrigui a canali) aiuta ad aumentare l’efficienza globale; perché tale aumento giu-stifichi i maggiori costi di installazione è anche necessario che questi sistemi siano atti a garantire le caratteristiche di pressione e portata agli idranti adeguate per un buon funzionamento delle reti aziendali.

Da un punto di vista gestionale, per venire incontro alle esigenze degli agricoltori che affrontano i rischi maggiori durante la conduzione delle proprie aziende, progettisti e gestori si sono spesso orientati verso esercizi a domanda in modo da garantire una più ampia flessibilità nei prelievi. Tale modalità è, infatti, da preferire rispetto ad altre in cui si impongono il momento dell’intervento irriguo e/o i volumi da somministrare ed in cui, spesso, le disponibilità non coincidono con le effettive necessità sia degli agricoltori che delle colture. Tuttavia, la variazione nel tempo degli ordinamenti colturali verso specie ad elevate esigenze idriche, insieme all’adozione di criteri progettuali che non sempre tengono in conto la variabilità nel tempo e nello spazio della apertura simultanea degli idranti, costringe spesso i gestori a modificare il previsto esercizio a domanda in quanto, specie nei periodi di punta, la richiesta idrica diventa eccessiva rispetto alla disponibilità. Ciò provoca una sostanziale modifica del comportamento degli agricoltori nel prelievo dell’acqua, con inevitabili ripercussioni sul funzionamento di tutto il siste-ma e, spesso, senza le previste riduzioni dei volumi da erogare.

Dettare soluzioni di tipo generale in grado di risolvere i problemi menzionati risulta molto difficile anche perché la maniera di far fronte ai periodi di limitata disponibilità idrica varia da un Ente Gestore all’altro.

Inoltre, la scarsa disponibilità di dati di campo affidabili sui consumi, spesso limitati ai soli volu-mi globali erogati durante l’intera stagione irrigua, rende difficile la quantificazione di qualsiasi interven-to di modernizzazione.

Uno strumento senz’altro efficace per la gestione razionale della risorsa idrica limitata è rappre-sentato dall’utilizzo di apparecchiature elettroniche di erogazione (a costo contenuto) in grado di garanti-re pgaranti-relievi entro limiti pgaranti-refissati di tempo e/o di volume consentendo un migliogaranti-re aggiustamento fra domanda dell’utenza e disponibilità.

Dette apparecchiature consentono di risolvere una serie di problemi sia gestionali che tecnici: si pensi, per esempio, al caso (molto frequente) in cui più utenti utilizzano lo stesso idrante. Nella tecnolo-gia di idrante classico è presente solo un contatore che contabilizza il volume totale erogato senza speci-ficarne gli utenti. Ciò genera spesso conflitti importanti sia tra gli agricoltori stessi che tra gli agricoltori e il gestore impegnando questo ultimo in complicate mediazioni.

Dette apparecchiature consentono anche di mettere a punto regole di tariffazione adeguate come, per esempio, quelle ripartite per classi di volumi erogati e/o per fasce orarie di erogazione, introducendo prezzi inferiori per le irrigazioni notturne e prezzi più elevati per le irrigazioni diurne.

Dal punto di vista tecnico, l’utilizzo appropriato di queste apparecchiature deve tener conto delle caratteristiche tecniche delle stesse e della loro interazione con i sistemi di monte (rete collettiva) e di valle (rete aziendale). Ciò è però solo possibile se le curve caratteristiche di queste [Portata = f

(pressio-Metodo irriguo Efficienza massima di distribuzione

Sommersione <25% Scorrimento 40-50% Infiltrazione laterale d l hi 55-60% Aspersione 70-80% Goccia 85-90%

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ne)] sono ben note e stabili nel tempo e se il progettista dispone di modelli di calcolo adeguati.

Per adottare le soluzioni su esposte è necessario che le apparecchiature di erogazione proposte siano idonee e affidabili. Risulta necessario, quindi, verificare in idonei laboratori le caratteristiche tecni-che di queste (sia idraulitecni-che tecni-che elettronitecni-che) ed infine è necessario verificarne l’affidabilità in campo e la loro accettazione da parte degli agricoltori.

Per tale studio l’INEA si è avvalso della collaborazione dell’Istituto Agronomico Mediterraneo di Bari per quanto riguarda gli aspetti più strettamente connessi alla parte idraulica. Le attività del DII inve-ce sono rivolte agli aspetti informatici ed elettronici dei dispositivi su indicati.

L’iniziativa ha lo scopo di contribuire alla diffusione dei sistemi automatizzati di distribuzione, per una gestione più razionale ed efficiente della risorsa idrica.

Il lavoro si è basato prevalentemente sulla disponibilità di informazioni e hardware forniti da ditte italiane operanti nel settore, invitate a partecipare su espressa azione del Commissario ad Acta per la gestio-ne delle attività ex Agensud e dell’INEA. Il materiale è stato fornito al DII ed allo IAMB direttamente dalle ditte produttrici degli apparati. In alcuni casi le aziende considerate hanno fornito hardware e/o documenta-zione, in maniera solo parziale. Nei casi di mancata disponibilità le analisi del DII si sono basate solo su let-teratura pubblicata su siti web o su brochure informative. Analogamente, nel caso delle prove idrauliche, le apparecchiature mancanti non sono state, ovviamente, testate.

Qui di seguito si riporta una tabella riassuntiva delle lettere scritte, dalla gestione commissariale ex-AGENSUD, alle ditte al fine di sollecitare quest’ultime a fornire il materiale necessario alle sviluppo di questa campagna sperimentale. Le prove sono state effettuate sulle forniture ricevute entro 10 giorni dalla data dell’ultima lettera di sollecito.

Tab. B -Lettere di sollecito alle ditte

Fonte: Ministero delle Politiche Agricole, Alimentari e Forestali (2007-2008)

n° Protocollo Data del protocollo Ditta destinataria

188 21 Febbraio 2007 AC.MO – HydroSystems – DI NICOLA – IDROVERA – NICOTRA - SIGMA 327 15 Marzo 2007 _{AC.MO – HydroSystems – DI NICOLA – IDROVERA – NICOTRA - SIGMA}

595 15 Maggio 2007 _IDROVERA 596 15 Maggio 2007 _{DI NICOLA} 597 15 Maggio 2007 AC.MO 598 15 Maggio 2007 HydroSystems 599 15 Maggio 2007 SIGMA 600 15 Maggio 2007 NICOTRA 962 26 Luglio 2007 SIGMA 963 26 Luglio 2007 _AC.MO 964 26 Luglio 2007 _{DI NICOLA} 965 26 Luglio 2007 _IDROVERA 413 7 Maggio 2008 SIGMA 414 7 Maggio 2008 AC.MO

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CAPITOLO 1

COMPONENTE IDRAULICA

1.1 Premessa

Nel presente studio vengono descritte le attività svolte nell’ambito della Convenzione INEA-IAMB (Istituto Nazionale di Economia Agraria – Istituto Agronomico Mediterraneo di Bari) per l’analisi comparativa di alcuni sistemi automatizzati per la distribuzione di acqua ad uso irriguo. Per tale studio l’INEA si è avvalso della collaborazione dello IAMB per quanto riguarda gli aspetti strettamente connes-si alla parte idraulica di tali connes-sistemi.

Le prove sperimentali relative alle apparecchiature disponibili delle ditte HYDRO SYSTEMS (ex. Elettromeccanica CMC S.r.l.), Nicotra Sistemi S.p.a., Idrovera S.r.l., AC.MO S.p.A. e MADDALENA S.p.A. sono state effettuate presso il Laboratorio del Dipartimento di Ingegneria delle Acque e Chimica, del Politecnico di Bari.

I tests sono stati effettuati nei mesi di Novembre e Dicembre del 2007, per gli idranti della HYDRO SYSTEMS e della Nicotra, nel mese di Marzo 2008 per gli idranti dell’Idrovera, nel mese di Aprile è stato testato l’unico idrante fornito dall’AC.MO, infine nei mesi di Maggio e Giugno 2008, sono state eseguite le prove sulla fornitura di idranti della ditta SIGMA - MADDALENA S.p.A.. Nel presente capitolo, i risultati delle prove sono riportati, seguendo l’ordine cronologico dei test.

I principali scopi perseguiti nella sperimentazione possono essere così sintetizzati:

• costruzione della curva caratteristica del gruppo di consegna effettuata con 2 diverse condizioni al contorno;

• determinazione dell’errore di misura del contatore; • verifica di resistenza alla pressione interna;

• valutazione della durezza dell’elastomero relativo ai riduttori di portata, laddove presente.

Le prove sono state condotte con l’assistenza tecnica di personale qualificato. Ogni gruppo è stato montato sul circuito di prova visualizzabile in figura 1.1. Lo schema di detto circuito è riportato in alle-gato 1.

Fig. 1.1 - Circuito idraulico

Tale circuito è stato alimentato sia da un torrino di carico (fig. 1.2), situato in prossimità del labo-CAP1_azione 8 3-05-2010 13:14 Pagina 7

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ratorio, sia attraverso un impianto di rilancio posto all’interno dello stesso laboratorio.

Fig. 1.2 – Torrino piezometrico del laboratorio

L’acqua viene prelevata da un’elettropompa (fig. 1.3), tramite una condotta di aspirazione in acciaio del diametro φ 150 mm, direttamente dalla rete del laboratorio.

Fig. 1.3 – Elettropompa

La mandata è rappresentata da una tubazione del diametro φ 150 mm, sempre in acciaio, che dopo un paio di curve a 90°, confluisce in una tubazione del diametro φ 200 mm la quale, dopo circa 25 m, si collega al circuito di prova.

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Le condizioni di portata e pressione nel circuito sono state regolate attraverso tre saracinesche, due poste a monte ed una a valle delle apparecchiature oggetto dell’indagine. Le distanze (circa 20 m la prima e circa 5 m la seconda) che separano le saracinesca di monte dalle apparecchiature in prova sono tali da poter garantire il ripristino della linearità della corrente, in prossimità delle sezioni di misura, per qualunque grado di apertura della saracinesca e in qualsiasi condizione di moto.

Le misure di portata sono state eseguite con due strumenti differenti, ovvero con una vasca di misura (cfr. All. 2) precedentemente tarata e con un misuratore elettromagnetico. Tra le due misure quella presa come riferimento per la costruzione delle curve caratteristica degli idranti è ovviamente quella della vasca di misura; a tal proposito si riporta il grafico di taratura che mette in relazione i tiranti con i volumi (fig 1.4). Quindi, misurando il tirante raggiunto con un tempo di riempimento di quattro minuti, sia per i contatori da 10 l*s-1sia per i contatori da 5 l*s-1_{, si è calcolata la portata.}

L’altra misura di portata, consiste in una semplice lettura. Poiché la misura effettuata con la vasca è sicuramente più precisa quest’ultima non è stata riportata nelle tabelle.

Graf. 1.1 - Vasca di misura

Le misure di pressione sono state effettuate con i manometri in figura (Salmoiraghi S.p.A.) con un fondo scala di 10 bar, installati a monte ed a valle dell’apparecchiatura in esame.

Fig. 1.4 – Manometro di precisione 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 3800 4000 4200 4400 4600 4800 5000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 h (mm) V (l)

1 Si è scelto di utilizzare tale tipo di misura diretta per la determinazione della portata in quanto non è in nessun modo condizionata da eventuali mal funzionamenti di apparecchiature elettroniche.

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1.2 Descrizione dei gruppi di consegna della NICOTRA

La fornitura messa a disposizione dalla Nicotra Sistemi S.p.A. è così composta: • numero 4 idranti aventi portata nominale Q_n= 10 l*s-1_;

• numero 4 idranti aventi portata nominale Q_n= 5 l*s-1_.

La descrizione delle componenti dell’idrante qui esposta è stata effettuata grazie alla documenta-zione tecnica messa a disposidocumenta-zione dalla suddetta ditta; per ciò che concerne i risultati sperimentali oggetto del presente studio si rimanda il lettore ai successivi paragrafi.

Il gruppo di consegna NICOTRA è chiamato ACQUACARD. L’ACQUACARD in esame ha rac-cordo di consegna dritto in acciaio zincato a caldo, flangiato inferiormente con attacco rapido semi-sferi-co superiore del diametro DN 80 o DN 100.

È facilmente intuibile come l’attacco rapido semi sferico superiore sia del diametro DN 80 per gruppi di consegna aventi portata nominale Q_n= 5 l*s-1_{, mentre si ha un attacco del diametro DN 100 per} acquacard aventi portata nominale di 10 l*s-1_.

Tutti gli Acquacard hanno certificazione ISO 9001:20002_{. Nella figura seguente si riportano delle} foto in campo ed in laboratorio del gruppo di consegna.

Fig. 1.5 – Foto del gruppo di consegna NICOTRA

Il gruppo di consegna è composto delle seguenti componenti: • guscio di protezione in acciaio inox;

• limitatore di portata; • idrovalvola a membrana;

2 La nuova Norma ISO 9001:2000 sostituisce le precedenti ISO 9001, 9002 e 9003:1994. La Norma specifica i requisiti che un sistema di gestione per la qualità deve possedere per costituire dimostrazione della capacità di un' organizzazione di fornire prodotti conformi ai requisiti dei clienti ed alle prescrizioni regolamentari applicabili ed è finalizzata ad accrescere la soddisfa-zione del cliente.

Essa costituisce il riferimento per la valutazione e certificazione di conformità dei sistemi di gestione per la qualità aziendali, conservando, pertanto, carattere "contrattuale".

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• elettrovalvola bi-stabile a tre vie con doppio avvolgimento; • contatore a trasmissione magnetica a mulinello tangenziale; • tessera AcquaMob;

• unità elettronica.

Tali componenti sono illustrate dalla figura seguente.

Fig. 1.6 – Componenti del gruppo di consegna NICOTRA

1.2.1 Componenti idrauliche del gruppo NICOTRA

Le componenti idrauliche sono costituite da un contatore volumetrico, un’idrovalvola ed un ridut-tore di portata assemblate in un monoblocco in ghisa GG253_{biflangiato UNI 2223, PN 16, verniciato a} polvere in forno a 200º C.

Il Contatore è del tipo a Trasmissione Magnetica (TECNIDRO S.r.l.), con mulinello tangenziale, quadrante asciutto, lettura su 6 rulli numerati e indicatori a lancetta, il gruppo orologeria è estraibile con condotta in pressione. Nel quadrante è presente un emettitore di impulsi con contatti a secco (un impulso ogni 100 litri).

L’Idrovalvola a Membrana, ha molla in acciaio inox e membrana NBR, circuito idraulico di con-trollo con tubi tipo rilsan nero PN 40, attacchi rapidi a pressione in ottone, filtro a dito in ottone con rete in acciaio inox a protezione dello stesso circuito idraulico. Comando manuale a tre vie posto frontalmen-te e di facile accesso.

Infine, il riduttore di portata interflangia ad anello modulante è composto da: • corpo in ghisa verniciato a polvere a forno a 200 °C;

• anello modulante in elastomero antinvecchiamento e antiusura, da 5 e 10 l*s-1_; • diffusore in PVC per recupero pressione ed anticavitazionale.

Fig. 1.7 – Riduttore di portata del gruppo di consegna NICOTRA

Fonte: dati NICOTRA Sistemi S.p.A.

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Per i riduttori di portata di questa tipologia sono state verificate la durezza dell’elastomero e le dimensioni del diffusore in PVC; tali risultati saranno esposti più avanti nel paragrafo 1.9.

1.2.2 Componenti non idrauliche del gruppo NICOTRA

Pur facenti parte di una relazione dettagliata e separata svolta dalla seconda Università di Napoli, si riassumono, qui di seguito, le caratteristiche del guscio di protezione e dell’unità elettronica desunte dalle schede tecniche fornite dalla Nicotra S.p.A..

Il guscio di protezione è in acciaio inox AISI 304 di spessore 12 decimi; lo sportello è dotato di serratura con chiave e di fori per la piombatura. Le ultime versioni prevedono anche un contatto antintru-sione.

Presenta un regolare funzionamento fra 0° e 70°C, mentre è non funzionante a -20°C ed oltre 80°C.

L’unità elettronica ha un microprocessore a basso consumo che gestisce fino a 10 utenti. Esso memorizza le ultime 1280 operazioni di prelievo precisando data ed ora di apertura, minuti di apertura, volumi prelevati (m3_{), data, ora e modalità di chiusura.}

Tale unità è fornita di sistemi di sicurezza che impediscono accessi indebiti e la modifica dei para-metri di funzionamento. Ha batteria al Litio con durata minima di 10 anni e tutte le componenti elettroni-che ed elettrielettroni-che hanno protezione IP 654_.

1.3 Gruppi di consegna della HYDRO SYSTEMS

La fornitura messa a disposizione dalla HYDRO SYSTEMS è così composta: • numero 4 idranti aventi portata nominale Qn = 10 l*s-1_;

• numero 4 idranti aventi portata nominale Qn = 5 l*s-1_.

La descrizione delle componenti dell’idrante qui esposta è stata effettuata grazie alla documenta-zione tecnica messa a disposidocumenta-zione dalla suddetta ditta; per ciò che concerne i risultati sperimentali oggetto del presente studio si rimanda il lettore ai successivi paragrafi.

Il gruppo in esame ha raccordo di consegna in acciaio zincato a caldo, con flangia inferiore del diametro DN 100 PN16 ed attacco rapido semi-sferico superiore del diametro DN 80/100.

L’attacco rapido semi sferico superiore ha diametro del DN 80 per gruppi di consegna aventi por-tata nominale Qn = 5 l*s-1_{, mentre si ha un attacco del diametro DN 100 per gruppi aventi portata} nomi-nale di 10 l*s-1_.

Tutti i gruppi di questa fornitura hanno certificazione ISO 9001:2000. Nella figura seguente si riportano delle foto in campo del gruppo di consegna.

4 Il Grado di Protezione IP (International Protection) è una convenzione definita nella norma EN 60529 (recepita dal CEI come norma CEI 70-1) per individuare il grado di protezione degli involucri dei dispositivi elettrici ed elettronici (tensione nominale fino a 72.5 kV) contro la penetrazione di agenti esterni di natura solida o liquida. Al prefisso IP vengono fatte seguire due cifre, la prima individua la protezione contro il contatto di corpi solidi esterni e contro l'accesso a parti pericolose, la seconda cifra individua la protezione contro la penetrazione dei liquidi.

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Fig. 1.8 – Foto del gruppo di consegna HYDRO SYSTEMS

Fonte: dati ELETTROMECCANICA – CMC S.r.l.

Il gruppo di consegna è composto delle seguenti componenti:

• guscio di protezione in acciaio inox con sensore magnetico antintrusione; • limitatore di portata;

• idrovalvola a membrana; • elettrovalvola;

• contatore a trasmissione magnetica a mulinello tangenziale; • tessera di prelievo;

• circuteria elettronica.

Tali componenti sono illustrate nella figura seguente.

Fig. 1.9 – Componenti del gruppo di consegna HYDRO SYSTEMS

1.3.1 Componenti idrauliche del gruppo HYDRO SYSTEMS

La componente idraulica è costituita da una idrovalvola e contatore DN 100 monofuso in ghisa GS 4005_{, biflangiato UNI 2223, PN 16.}

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Il contatore è del tipo a Trasmissione Magnetica (Alpe Hydraulic Systems S.r.l.), con mulinello tangenziale, quadrante asciutto, lettura su 6 rulli numerati e indicatori a lancetta, il gruppo orologeria è estraibile con condotta in pressione. Nel quadrante è presente un emettitore di impulsi con contatti a secco (un impulso ogni 100 litri).

L’idrovalvola a membrana ha molla in acciaio inox e membrana NBR, circuito idraulico di con-trollo con tubi tipo rilsan nero PN 40, attacchi rapidi a pressione in ottone, filtro a dito in ottone con rete in acciaio inox a protezione dello stesso circuito idraulico. Comando manuale a tre vie posto frontalmen-te e di facile accesso.

Infine, il riduttore di portata interflangia ad anello modulante è composto da: • corpo in ghisa verniciato a polvere a forno a 200 °C;

• anello modulante in elastomero antinvecchiamento e antiusura, da 5 e 10 l*s-1_; • diffusore in PVC per recupero pressione ed anticavitazionale.

Fig. 1.10 – Riduttore di portata del gruppo di consegna HYDRO SYSTEMS

Fonte: dati ELETTROMECCANICA –CMC S.r.l.

Per i riduttori di portata di questa tipologia sono state verificate la durezza dell’elastomero e le dimensioni del diffusore in PVC; tali risultati saranno esposti più avanti nel paragrafo 1.9.

1.3.2 Componenti non idrauliche del gruppo HYDRO SYSTEMS

Pur non rientrando tra le componenti idrauliche si riassumono qui di seguito le caratteristiche del guscio di protezione e dell’unità elettronica desunte dalle schede tecniche fornite dalla HYDRO SYSTEMS.

Comunque, per ciò che riguarda le componenti elettroniche si rimanda alla relazione elettronica svolta, parallelamente a questa, dal gruppo di lavoro della Seconda Università di Napoli.

Il guscio di protezione è in acciaio inox AISI 304 di spessore 12 decimi; lo sportello è dotato di serratura con chiave e di fori per la piombatura.

Esso presenta un regolare funzionamento fra 0° e 70°C, mentre è non funzionante a -20°C ed oltre 80°C. La scatola di protezione è dotata di sensore magnetico antintrusione.

L’unità elettronica ha un microprocessore a basso consumo che gestisce fino a 15 utenti. Esso memorizza le ultime 1912 operazioni di prelievo precisando codice utente, data ed ora di apertura, minuti di apertura, volumi prelevati (in m3)_{, data, ora e modalità di chiusura.}

Tale unità è fornita di sistemi di sicurezza che impediscono accessi indebiti e la modifica dei para-metri di funzionamento. Inoltre il reed blocca l’erogazione all’apertura dello sportello. È dotato di batte-ria al Litio con durata minima di 10 anni e tutte le componenti elettroniche ed elettriche hanno protezione IP 65.

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1.4 Gruppi di consegna della IDROVERA

La fornitura messa a disposizione dalla IDROVERA S.r.l. è così composta: • numero 1 idrante avente portata nominale Qn = 10 l*s-1_;

• numero 1 idrante avente portata nominale Qn = 5 l*s-1_.

La descrizione delle componenti dell’idrante qui esposta è stata effettuata grazie alla descrizione tecnica messa a disposizione dalla suddetta ditta; per ciò che concerne i risultati sperimentali oggetto del presente studio si rimanda il lettore ai successivi paragrafi.

Tutti i gruppi della IDROVERA hanno certificazione ISO 9001:2000. Nella figura seguente si riporta una foto scattata in laboratorio del gruppo di consegna in esame.

Fig. 1.11 – Foto del gruppo di consegna IDROVERA

Il gruppo di consegna è composto dalle seguenti componenti: • scatola di contenimento e protezione in acciaio inox;

• display LCD 2x16 caratteri; • connettore Smartcard ISO 7816;

• volantino per la regolazione della sezione;

• valvola idraulica a doppia camera con chiusura a pistone; • elettrovalvola;

• contatore a mulinello tangenziale; • scheda di prelievo;

• circuteria elettronica.

Tali componenti sono illustrate dalla figura seguente.

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1.4.1 Componenti idrauliche del gruppo IDROVERA

La componente idraulica è racchiusa in un corpo unico con rinvio a squadra; in ghisa grigia, verni-ciata con polveri epossidiche in accordo con le procedure di Akzonobel. L’apparecchiatura subisce anche un trattamento di pallinatura.

Fig. 1.13 – Componenti idrauliche del gruppo di consegna IDROVERA

Fonte: dati IDROVERA S.r.l.

Il corpo presenta 4 flange: partendo dal basso c’è la flangia di entrata, la flangia per il collegamen-to del contacollegamen-tore, poi un’uscita filettata o flangiata in funzione delle esigenze di impiancollegamen-to o di capicollegamen-tolacollegamen-to ed infine, sull’estremità superiore, si trova la flangia per il collegamento dell’attuatore.

Fig. 1.14 – Componenti idrauliche del gruppo di consegna IDROVERA

Nel corpo è inserito il contatore a mulinello tangenziale (Dorot Italia S.r.l.) autopulente espressa-mente realizzato per impieghi irrigui. È possibile avvertire il passaggio di piccolissime portate visualiz-zando il sensore di portata posto al centro della orologeria.

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Fig. 1.15 – Contatore tangenziale del gruppo di consegna IDROVERA

Il corpo della valvola idraulica viene ricavata nella colonna del gruppo di consegna dove è allog-giata la sede in acciaio Inox 304 resistente alla cavitazione.

L’attuatore a doppia camera è realizzato in una speciale plastica extra dura denominato Nylon 6.

Fig. 1.16 – Attuatore a doppia camera del gruppo di consegna IDROVERA

Le due camere sono separate da una membrana in gomma naturale rinforzata con tessuto in nylon. La membrana viene supportata da 2 dischi guida in ottone.

Fig. 1.17 – Particolare dell’attuatore a doppia camera del gruppo di consegna IDROVERA

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1.4.2 Componenti non idrauliche del gruppo IDROVERA

Pur non rientrando tra le componenti idrauliche si riassumono qui di seguito le caratteristiche del guscio di protezione desunte dalle schede tecniche fornite dalla IDROVERA S.r.l.. Per ciò che riguarda le componenti elettroniche si rimanda alla relazione separata.

Il guscio di protezione è in acciaio al carbonio rivestito con vernice epossidica di spessore 15 decimi; lo sportello è dotato di serratura con chiave.

1.5 Gruppi di consegna della AC.MO

La fornitura messa a disposizione dalla AC.MO S.p.A. è così composta: • numero 1 idrante avente portata nominale Qn = 10 l*s-1;

Nella figura seguente si riportano due foto scattate in laboratorio del gruppo di consegna, denomi-nato HIDROPASS, in esame.

Fig. 1.18 – Foto del gruppo di consegna AC.MO

Il gruppo di consegna è composto dalle seguenti componenti: • guscio di protezione in acciaio inox;

• limitatore di portata; • idrovalvola a membrana;

• valvola solenoide montata sull’idrovalvola per i comandi di attuazione; • contatore a trasmissione meccanica a mulinello assiale;

• tessera di prelievo; • unità elettronica.

1.5.1 Componenti idrauliche del gruppo AC.MO

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GGG40 verniciato con vernice epossidica, con ingresso ed uscita in linea. Sul monoblocco sono montati: • un contatore tipo Woltmann per la contabilizzazione dei volumi di acqua erogata, in speciale

esecu-zione per acque irrigue;

• un limitatore di portata a rondella auto-modulante; • un’idrovalvola a membrana di intercettazione.

Sul corpo sono impressi in modo leggibile ed indelebile: • marchio di fabbrica;

• DN, diametro nominale; • PN, pressione nominale;

• sigla indicante il materiale del corpo

Nel corpo è inserito il contatore volumetrico per acqua irrigua, del tipo in linea con la tubazione, con elemento di misura del tipo a mulinello autopulente a tre pale espressamente studiato e realizzato per l’impiego con acque del tipo irriguo contenenti generalmente trasporto solido in sospensione.

L’asse del mulinello coincide con l’asse della tubazione (mulinello assiale), esecuzione del tipo estraibile a carcassa installata. La trasmissione del movimento dall’orologeria sommersa a quella asciutta è di tipo meccanico. Il quadrante di lettura è del tipo a rulli protetti, con rulli numerati fino a 999999 m3_e sottomultipli con indicazione mediante lancette; vi è un emettitore di impulsi con contatti a secco (1 impulso ogni 100 litri).

L’idrovalvola a membrana garantisce, in caso di mancanza di pressione in rete, automaticamente la chiusura per effetto di una molla. Tale molla è in acciaio inox, la membrana in NBR. Il circuito idrauli-co è idrauli-costituito da tubi Rilsan PN 40 idrauli-con racidrauli-corderia rapida a pressione, filtro a dito in ottone idrauli-con rete in acciaio inox, comando manuale a tre vie. Tale circuito è completato dalla valvola solenoide di tipo LATCH per il comando utente.

Il limitatore di portata a rondella auto-modulante ha il corpo in ghisa GGG40 ad inserzione inter-flangia, mentre la sede è disegnata secondo un profilo venturimetrico ad elevato recupero di energia, in ottone antiusura a elevata durezza.

La sede alloggia nel suo interno la rondella elastica realizzata in una speciale mescola di gomma antiusura e antinvecchiante a struttura differenziata, trattenuta da apposito coperchietto di ottone, contro la fuoriuscita, per flusso o per manomissione. A valle il dispositivo modulante si prolunga in un diffusore ad alto rendimento idraulico.

A completamento delle componenti idrauliche si cita il raccordo di erogazione, che risulta realiz-zato in acciaio zincato a caldo, diritto, dimensionato PN 16, con attacco di ingresso flangiato ed uscita a semigiunto sferico per attacco rapido all’ala mobile.

1.5.2 Componenti non idrauliche del gruppo AC.MO

Pur non rientrando tra le componenti idrauliche si riassumono, qui di seguito, le caratteristiche del guscio di protezione desunte dalle schede tecniche fornite dalla AC.MO S.p.A. Per ciò che riguarda le componenti elettroniche si rimanda alla relazione dedicata.

Il guscio di protezione è in acciaio inox AISI 304 di spessore 12 decimi con sportello dotato di serratura con chiave. La chiusura di tale elemento protettivo è assicurata da viti antimanomissione ed è piombabile.

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1.6 Gruppi di consegna della SIGMA-MADDALENA

La fornitura messa a disposizione dalla SIGMA S.p.A. è così composta: • numero 4 idranti aventi portata nominale Qn = 10 l*s-1_;

• numero 4 idranti aventi portata nominale Qn = 5 l*s-1_.

Il guppo di consegna della SIGMA si chiama HYDROBLOC. Nella figura seguente si riporta una foto scattata in laboratorio del gruppo di consegna in esame.

Fig. 1.19– Foto del gruppo di consegna SIGMA

Il gruppo di consegna consta delle seguenti componenti: • componenti idrauliche;

• componenti elettroniche; • chiave di prelievo.

Tutte le componenti sono ben illustrate nella figura seguente.

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Fig. 1.21– Gettone di prelievo del gruppo di consegna SIGMA

Fonte: dati SIGMA S.p.A.

1.6.1 Componenti idrauliche del gruppo SIGMA-MADDALENA

Il corpo del contatore con connessioni flangiate UNI 2223 è realizzato in ghisa grigia GG20 ed è adatto a operare con una pressione nominale di 16 bar.

Il contatore per acqua irrigua ha dispositivo di misura a mulinello Woltmann assiale a 3 pale di tipo autopulente.

Il mulinello è realizzato in tecnopolimero semirigido in grado di assorbire senza subire danni gli urti causati da solidi di grosse dimensioni che potrebbero essere trasportati dalla corrente.

Il contatore ha il totalizzatore dei volumi su rulli numerati con capacità fino a 999999 m3_e lancet-te per l’indicazione dei sottomultipli del metro cubo.

L’idrovalvola è a flusso avviato, avente PN16, T_max85°C, P_minimadi esercizio 1,5 bar. È composta dalle seguenti 5 componenti (cfr. figura 1.23):

1. cappello in ghisa trattato con vernice epossidica; 2. molla in acciaio inox;

3. sede molla abs;

4. membrana in neoprene rinforzato con fibre di Nylon; 5. corpo in ghisa trattato con vernice epossidica.

Fig. 1.22– Componenti dell’idrovalvola del gruppo di consegna SIGMA

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Il limitatore di portata è a rondella modulante in cloroprene ad ampio orifizio che garantisce il deflusso regolare anche in presenza di materiali solidi o filiformi in sospensione. L’ugello è realizzato in ottone antiusura ad elevata durezza. Sulla bocca di uscita è posizionato un dispositivo anti intrusione.

Fig. 1.23 – Riduttore di portata del gruppo di consegna SIGMA

Fonte: dati SIGMA S.p.A.

1.6.2 Componenti non idrauliche del gruppo SIGMA

Non sono stati forniti dati inerenti il guscio di protezione dei gruppi di consegna appartenenti alla fornitura della SIGMA.

1.7 Sintesi delle caratteristiche degli involucri esterni di protezione e dei monoblocchi

Di seguito, a conclusione della parte relativa alla descrizione delle caratteristiche tecniche dei gruppi di consegna desunte dal materiale fornito dalle ditte, si riporta una tabella di sintesi, con la relati-va legenda, al fine di riassumere gli elementi distintivi delle seguenti due componenti:

• involucro esterno di protezione; • monoblocco o corpo unico

Tab. 1.1 - Tabella di sintesi delle caratteristiche tecniche desunte dalle schede tecniche

Materiale Dispositivi di protezione Resistenza termica Tipologia Materiale

Nicotra acciaio inox AISI 304,s = 12 decimi serratura con chiave + foripiombatura + s.m.a. Te = 0÷70°C Tnf ≤ -20°C e≥ 80°C biflangiato/ UNI 2223/ PN 16 GG 25 Hydro Systems acciaio inox AISI 304,s = 12 decimi serratura con chiave + foripiombatura + reed Te = 0÷70°C Tnf ≤ -20°C e≥ 80°C biflangiato/ UNI 2223/ PN 16 GS 400

Sigma ? serratura con chiave ? a squadra/ UNI 2223/ PN 16 GG 20

AC.MO. acciaio inox AISI 304,s = 12 decimi

serratura con chiave + fori piombatura + viti

antimanomissione ? biflangiato/ ?/ PN 16 GGG 40 Idrovera acciaio al C con v.e., s= 15 decimi serratura con chiave ? a squadra/ ?/ PN 16 GG ?

Corpo Unico Involucro esterno di protezione

Ditte

Legenda simboli:

s = spessore

? = caratteristica non verificabile in quanto non descritta nel materiale fornito

AISI 304 = Cr (18%) Ni (10%) C (0,05%) C = carbonio

v.e. = vernice epossidica T_e= temperatura di esercizio

T_nf= temperatura non funzionamento GG = ghisa grigia

GGG = ghisa sferoidale GS = ghisa sferoidale

UNI 2223 = norma del 1967 ritirata e sostituita dalla norma UNI EN 1092–1:2007

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È da notare, come quasi tutte le schede tecniche facciano riferimento, nella descrizione del corpo unico, alla norma UNI 2223 del 1967, ritirata e sostituita dalla norma UNI EN 1092-1:2007.

1.8 Risultati sperimentali: curve caratteristiche

Ciascun gruppo è stato montato su un tronco di tubazione verticale, della lunghezza di 1.20 m e del diametro nominale DN100 uguale a quello dei gruppi in prova, opportunamente raccordato al circuito idraulico sopra descritto.

Il tronco di tubazione verticale è stato predisposto al fine di : • simulare le reali condizioni di esercizio in campo;

• evitare che i raccordi di monte potessero influenzare le misure dei contatori.

• La tubazione di scarico predisposta a valle del gruppo, munita di saracinesca di regolazione, consente il collegamento ad un misuratore di portata costituito da una vasca di calma con curva volume-livello predeterminata.

Oltre alle prove con pressione 2 bar a valle, sono state effettuate, su tutti i gruppi, prove con pres-sione atmosferica a valle. Per tutte le prove è stata costruita la curva caratteristica (H= f(Q)), con 11 punti individuando la soglia minima di pressione alla quale si verifica l’apertura della valvola.

Durante le prove sono stati rilevati contemporaneamente i valori della portata Q (espressa in l*s-1₎ e delle perdite di carico ∆H (espresse in m) indotte tra monte e valle dal gruppo di consegna.

Le differenze di carico indotte tra monte e valle dei singoli gruppi tengono conto della differente altezza da terra dei due manometri.

Contemporaneamente alle suddette prove, è stata verificata l’efficienza del contatore montato sul gruppo di consegna confrontando la portata indicata sul display della tessera elettronica e quella misurata dal contalitri analogico del gruppo di consegna, con la portata misurata nella vasca volumetrica di valle e con il misuratore elettromagnetico di monte.

A conferma di quanto detto in precedenza sui misuratori di portata, si è deciso di determinare l’er-rore di misura del gruppo confrontando la portata misurata al conta-litri analogico con quella determinata con la vasca di misura.

La scelta di utilizzare come portata del gruppo di consegna quella del conta-litri, è stata fatta per omogeneizzare le misure dei diversi gruppi in esame; infatti, ogni ditta ha dispositivo digitale con una propria approssimazione (numero di cifre decimali leggibili sul display) ed una propria frequenza (tempo di ritardo dovuto al reed di lettura).

Qui di seguito si riportano le tabelle riepilogative dei risultati ottenuti ed i grafici pressione- porta-ta (cioè le curve caratteristiche dell’idrante per quella condizione al contorno).

Si nota come la pressione di valle sia leggermente superiore a quelle sopra citate (0 bar e 2 bar), ciò è dovuto al fatto che i due manometri sono stati posti a quote geodetiche differenti.

Prima di mostrare i risultati delle prove è necessario dare le seguenti definizioni, al fine di rendere facilmente comprensibili i dati riportati nelle tabelle seguenti.

Hmonte: quota piezometrica6_{a monte del gruppo di consegna [m];} Hvalle: quota piezometrica a valle del gruppo di consegna [m]; ¢H: Hmonte-Hvalle [m];

Qvasca: portata misurata nella vasca di misura nell’intervallo di tempo pari a 240 secondi [l*s-1_];

6 Si ricorda che per quota piezometrica si intende la somma di due grandezze, aventi le dimensioni di una lunghezza, che sono rispettivamente la quota geodetica z (quota del punto dove è installata la presa manometrica) e l’altezza piezometrica P/Á misurata con il manometro.

(35)

Qcontatore: portata misurata nell’intervallo di tempo dal contalitri analogico. Tale intervallo è stato posto uguale a 240 secondi [l*s-1_];

Qtessera: portata letta sul display della tessera del gruppo di consegna [l*s-1_]; n.d. : misura non disponibile;

Scarto: indica di quanto la Qvasca si discosta dalla portata nominale (5 l*s-1_{o 10 l*s}-1_{a seconda} dei casi) del gruppo di consegna; è espressa in percentuale e se tale valore è negativo vuol dire che sta passando una portata inferiore a quella nominale.

Scarto = [(Qvasca - Qnominale)/Qnominale] %

Errore: indica di quanto la Qcontatore si discosta dalla portata transitante nel circuito di prova (Qvasca); è espressa in percentuale e se tale valore è negativo vuol dire che il contalitri segna una portata inferiore a quella transitante.

Errore = [(Qcontatore - Qvasca)/Qvasca] %

1.8.1 Curve caratteristiche dei gruppi NICOTRA con Qn = 10 l*s-1

Graf. 1.2

Tab. 1.2 - Gruppo Idrante NICOTRA 484160 (0 bar)

Gruppo Idrante NICOTRA 484160

0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Q (l/s) DDH _{Prova a 2 bar} Prova a 0 bar

H monte H valle Q vasca Q tessera Q contatore Scarto Errore (m) (m) (m) (l*s-1) (l*s-1) (l*s-1) (%) (%) 14,01 2,10 11,91 9,01 8,60 8,67 -9,91 -3,80 20,13 2,10 18,03 9,57 9,00 9,38 -4,32 -2,02 26,24 2,10 24,15 9,46 8,90 8,92 -5,42 -5,73 31,34 2,10 29,25 9,20 8,55 8,58 -8,05 -6,65 36,95 2,10 34,85 8,94 8,35 8,33 -10,57 -6,82 41,54 2,10 39,44 8,83 8,40 8,38 -11,67 -5,19 46,63 2,10 44,54 8,77 8,15 8,21 -12,32 -6,38 51,73 2,10 49,64 8,60 8,05 8,00 -13,97 -7,01 56,83 2,10 54,73 8,44 8,01 8,00 -15,61 -5,20 64,47 2,10 62,38 8,27 8,00 7,75 -17,26 -6,33 73,14 2,10 71,04 8,15 7,70 7,75 -18,46 -4,95

(36)

Graf. 1.3

H monte H valle Q vasca Q tessera Q contatore Scarto Errore (m) (m) (m) _(l*s-1₎ _(l*s-1₎ _(l*s-1₎ (%) (%) 11,97 2,10 9,87 1,22 0,60 n.d. -87,76 n.d. 21,15 2,10 19,05 9,56 9,00 9,92 -4,43 3,76 27,77 2,10 25,68 9,27 9,00 8,75 -7,28 -5,63 34,40 2,10 32,30 8,95 8,60 8,75 -10,46 -2,28 39,50 2,10 37,40 8,83 8,40 8,75 -11,67 -0,94 45,10 2,10 43,01 8,70 8,30 8,33 -12,98 -4,23 49,69 2,10 47,60 8,64 8,20 8,33 -13,64 -3,50 54,79 2,10 52,69 8,57 8,00 8,37 -14,30 -2,28 59,89 2,10 57,79 8,49 8,00 7,92 -15,07 -6,79 64,98 2,10 62,89 8,32 8,00 7,92 -16,82 -4,82 72,12 2,10 70,03 8,33 8,10 8,12 -16,71 -2,45

H monte H valle Q vasca Q tessera Q contatore Scarto Errore (m) (m) (m) _(l*s-1₎ _(l*s-1₎ _(l*s-1₎ (%) (%) 25,22 22,49 2,74 9,77 9,30 9,42 -2,35 -3,57 30,32 22,49 7,84 9,94 9,45 9,29 -0,59 -6,53 36,44 22,49 13,95 9,46 8,95 8,92 -5,42 -5,73 41,29 22,49 18,80 9,25 8,45 8,75 -7,50 -5,41 45,88 22,49 23,39 8,73 8,20 8,17 -12,65 -6,50 50,98 22,49 28,49 8,50 8,00 7,88 -14,96 -7,40 56,83 22,49 34,34 8,19 7,70 7,83 -18,14 -4,31 61,42 22,49 38,93 8,18 7,70 7,71 -18,25 -5,71 66,51 22,49 44,03 8,05 7,65 7,62 -19,45 -5,34 72,63 22,49 50,14 8,04 7,70 7,96 -19,56 -1,06 77,22 22,49 54,73 7,93 7,60 7,50 -20,66 -5,47

(37)

Graf. 1.4

H monte H valle Q vasca Q tessera Q contatore Scarto Errore (m) (m) (m) (l*s-1) (l*s-1) (l*s-1) (%) (%) 23,18 22,49 0,70 1,20 0,50 n.d. -87,98 n.d. 24,20 22,49 1,72 7,63 7,20 7,50 -23,73 -1,67 29,10 22,49 6,61 8,99 9,70 9,58 -10,13 6,64 35,93 22,49 13,44 9,80 9,20 9,17 -2,02 -6,45 43,06 22,49 20,58 9,04 8,90 9,58 -9,58 5,99 48,67 22,49 26,19 8,71 8,40 8,33 -12,87 -4,35 54,79 22,49 32,30 8,70 8,10 8,33 -12,98 -4,23 60,40 22,49 37,91 8,52 8,00 8,12 -14,85 -4,58 64,47 22,49 41,99 8,45 8,10 7,92 -15,50 -6,31 69,06 22,49 46,58 8,35 8,00 8,96 -16,49 7,27 74,67 22,49 52,18 8,24 7,80 7,92 -17,59 -3,94

H monte H valle Q vasca Q tessera Q contatore Scarto Errore (m) (m) (m) (l*s-1) (l*s-1) (l*s-1) (%) (%) 14,01 2,10 11,91 9,01 8,60 8,67 -9,91 -3,80 20,13 2,10 18,03 9,57 9,00 9,38 -4,32 -2,02 26,24 2,10 24,15 9,46 8,90 8,92 -5,42 -5,73 31,34 2,10 29,25 9,20 8,55 8,58 -8,05 -6,65 36,95 2,10 34,85 8,94 8,35 8,33 -10,57 -6,82 41,54 2,10 39,44 8,83 8,40 8,38 -11,67 -5,19 46,63 2,10 44,54 8,77 8,15 8,21 -12,32 -6,38 51,73 2,10 49,64 8,60 8,05 8,00 -13,97 -7,01 56,83 2,10 54,73 8,44 8,01 8,00 -15,61 -5,20 64,47 2,10 62,38 8,27 8,00 7,75 -17,26 -6,33 73,14 2,10 71,04 8,15 7,70 7,75 -18,46 -4,95