LUOGHI

L’importanza di un calcolo rigoroso nel progetto degli impianti di irrigazione

L’agricoltura è il settore che maggiormente sfrutta le risorse idriche di una nazione (più del 70% in Italia). L’irrigazione è il fattore più determinante in agricoltura perché assicura il maggior incremento in quantità e qualità nella produzione, più degli stessi trattamenti adottati per il terreno e per le piante. Per ottenere un sistema di irrigazione efficiente e massimizzare la produttività del raccolto il progetto è l’elemento chiave. Le più diffuse tecniche di irrigazione sono quella a pioggia e la microirrigazione. In particolare la microirrigazione riesce a raggiungere i maggiori vantaggi in termini di efficienza, consumi idrici e produttività agricola. Ma questa tecnica così avanzata ha un tallone d’Achille: richiede una progettazione attenta e rigorosa. Per ottenere il massimo beneficio dall’irrigazione è assolutamente necessario che l’acqua distribuita raggiunga uniformemente ogni erogatore (per dare ad ogni pianta la stessa quantità di acqua). Oggi troppo spesso ci si imbatte in impianti di bassa qualità che comportano: 

* eccesso di acqua e fertilizzanti in certe parti e mancanza in altre 
* condizioni diverse di crescita tra le piante
* differente grandezza
* differente maturazione
* differente qualità dei frutti (con problemi per la raccolta) 
* sotto o sovradimensionamento delle condotte

L’agricoltore tende in genere a soddisfare le esigenze delle piante alle quali arriva meno acqua, rischiando di sovrairrigare di conseguenza le altre, sprecando acqua che scorre in superficie o percola in profondità, danneggiando la coltivazione e consumando più energia per il pompaggio. Per un impianto che presenta il 70% di efficienza un terzo dell’acqua non viene utilizzata dalle radici delle piante. I tecnici in genere non hanno gli strumenti necessari per progettare e verificare l’impianto in maniera corretta e accurata, si affidano molto spesso a programmi di disegno che individuano il percorso delle condotte, calcolano le quantità di condotte ed erogatori da utilizzare e non valutano la qualità dell’irrigazione. Il progetto idraulico di un impianto deve essere invece finalizzato al raggiungimento dei massimi valori di uniformità, il fattore che influenza maggiormente la risposta produttiva delle colture. Per progettare correttamente un impianto e raggiungere la giusta qualità dell'irrigazione occorre ottenere un'uniformità di distribuzione maggiore del 90%. Inoltre, volendo rispettare un criterio più restrittivo di ammissibilità progettuale, si deve contenere la variazione di portata di tutti i punti dell'impianto in un range del 10% della portata nominale. Anche utilizzando gli erogatori auto-compensanti l’impianto deve comunque rientrare all’interno di un intervallo di pressione per rispettare i limiti di funzionamento. Inoltre tali apparecchi, oltre ad avere una minore vita utile, hanno maggiori costi e richiedono più attenzioni. Nella progettazione di un impianto entrano in gioco molte variabili quali le dimensioni e le pendenze del terreno da irrigare, le caratteristiche dell’impianto e dell’erogatore usato: tutti questi fattori e criteri progettuali hanno conseguenze importanti nel comportamento dell’impianto a cui il disegno da solo non può rispondere. 
Progettare un impianto di irrigazione non vuol dire solo disegnare ma anche eseguire un calcolo idraulico per ottenere risultati quantitativi. Senza conoscere come si comporta (idraulicamente) una rete, in ogni punto, come si può sapere quale diametro delle condotte adottare oppure quanti e quali erogatori si possono alimentare? Come si può affermare che un progetto sia ben fatto senza sapere se in ogni punto viene erogata la giusta quantità di acqua? Il progetto corretto prende in considerazione tutti i parametri geometrici, fisici, topografici (come anche le condizioni al contorno dove verrà realizzato l'impianto) e sfrutta tutte le più avanzate metodologie ingegneristiche e formulazioni matematiche per analizzare la qualità dell'irrigazione.
La maggior parte dei software adotta metodi semplificati per calcolare la portata e la pressione: in genere progettano secondo il criterio della velocità costante in condotta o perseguono criteri di minimo costo (economici). In questo modo si ottengono risultati approssimati e il tecnico non è in grado di rispondere alle domande: l'acqua raggiunge tutti i punti dell'impianto? Il sistema di irrigazione funziona bene? L'impianto mi può garantire una qualità di irrigazione accettabile? Con un metodo di calcolo semplificato si può arrivare a commettere fino a un errore del 50% sul valore della pressione, e ciò significa che l'errore commesso non considerando tutte o parte delle componenti del calcolo può diventare significativo. In altre parole un calcolo semplificato non da alcuna garanzia per la buona riuscita di un progetto.

Un calcolo corretto prende in considerazione diversi parametri tra cui:

* Temperatura
* Pendenza variabile
* Velocità variabile
* Perdite di carico continue
* Perdite di carico localizzate

Tutto ciò al fine di arrivare ad un metodo che permetta:

La determinazione contemporanea dei valori di portata e pressione in corrispondenza di ciascun erogatore e di un qualsiasi punto della rete;
La risoluzione contemporanea di tutti gli elementi di cui è composta la rete (condotte principali, secondarie, di testata e ali erogatrici);
Il calcolo dei parametri di portata e pressione per l'individuazione del modello di pompa da utilizzare;
L’impiego anche per terreni in pendenza (con disposizione plano altimetrica qualsiasi), con settori irrigui di forma qualsiasi e composti da diverse decine di migliaia di erogatori;
L’uso delle equazioni di continuità  e principio di conservazione dell'energia dei liquidi reali;
La valutazione di tutte le perdite di carico, sia di tipo continue che di tipo localizzato, che si verificano nelle condotte in pressione;
La presa in considerazione del carico cinetico.

Questi accorgimenti permettono non solo una percentuale di uniformità di distribuzione superiore al 90%, ma anche un risparmio di circa il 5-10% sui costi di installazione dell'impianto di irrigazione nonché un’ottimizzazione dell'uso di acqua e fertilizzanti, salvaguardando le risorse energetiche.

Dott. Ing. Pietro Di Dio


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