Pompa Idraulica per Presa di Forza del Trattore: Funzionamento e Caratteristiche

La pompa idraulica, sia manuale che per trattore, è un dispositivo meccanico utilizzato per convertire l'energia meccanica in energia idraulica. La pompa idraulica a seconda che essa sia manuale o per trattore è un dispositivo necessario per agevolare al meglio il lavoro di pompaggio utile nel settore agricolo. Le pompe idrauliche per trattore, al contrario, sono montate su un trattore e azionate da un motore alimentato a combustibile. Entrambi i tipi di pompe idrauliche sono progettati per trasferire l'olio attraverso i tubi in modo da generare pressione e spingere una forza esercitata su un dispositivo.

Tipologie e Applicazioni

Le pompe idrauliche manuali sono più adatte per applicazioni che richiedono una pressione moderata, come il sollevamento di oggetti pesanti o la movimentazione di liquidi. Le pompe idrauliche per trattore, d'altra parte, sono più adatte per applicazioni che richiedono una maggiore pressione, come la movimentazione di materiali pesanti o di macchinari pesanti.

Dal trattamento dei reflui zootecnici alla lavorazione delle biomasse, sino agli interventi fitosanitari e all’irrigazione, le pompe idrauliche sono fondamentali per un gran numero di operazioni agricole. La campagna di irrigazione 2024 è ormai alle porte e quest’anno, perlomeno al Centro-nord, dovrebbe partire con un calendario piuttosto tradizionale, dopo anni in cui la prolungata siccità ha costretto gli agricoltori ad aprire i bocchettoni già a fine marzo, per rendere possibili le semine primaverili.

Le forme di irrigazione sono molteplici e variano talvolta da territorio a territorio. Tuttavia, dallo scorrimento alla sub-irrigazione, dall’aspersione alla fertirrigazione di precisione, hanno un elemento in comune: la pompa idraulica. Un dispositivo che ricorre con una certa frequenza in agricoltura. Lo troviamo infatti in enologia e nella zootecnia da latte, negli impianti di biogas e in suinicoltura, e poi nelle varie attività di campo: distribuzione reflui, trattamenti fitosanitari e, appunto, irrigazione. Ovunque, insomma, si debbano movimentare materiali più o meno fluidi.

Dovendo muovere acqua, la cui viscosità molto bassa, è possibile ricorrere a pompe dal disegno piuttosto semplice, come le centrifughe, riservando soluzioni più complesse (e costose) ad altri settori. È il caso delle monovite, assai utilizzate negli impianti di digestione anaerobica, o delle volumetriche a lobi, che stanno lentamente prendendo piede nel ciclo dei reflui e del digestato. L’irrigazione, invece, è al momento pane per le pompe centrifughe: attrezzi efficienti nel funzionamento e generalmente poco costosi e ingombranti, dal momento che hanno una struttura elementare.

Una pompa centrifuga è infatti composta da un corpo, un albero e un’elica che movimenta il fluido prendendolo dal tubo di aspirazione e inviandolo a quello di mandata. Questo, nella loro forma più semplice. Dal punto di vista progettuale, una pompa centrifuga può essere orizzontale o verticale. Per l’irrigazione si usano quasi esclusivamente le prime, dal momento che il flusso di acqua deve essere pompato in senso orizzontale.

Le caratteristiche della (o delle) giranti dipendono dal materiale movimentato e dall’efficienza ricercata. La girante aperta - né più né meno che un’elica - è meno efficiente di altre soluzioni, ma non si intasa e pertanto è indicata per fluidi abrasivi, molto densi oppure contenenti detriti. La girante semi-aperta, più efficiente della precedente, è adatta per fluidi semi-abrasivi e non eccessivamente densi. La girante chiusa, formata da due dischi e un cilindro, all’interno del quale si trovano le pale dell’elica, è specifica per acqua e gas. Tuttavia, per l’irrigazione, vista la facilità con cui l’acqua può contenere sabbia, piccoli sassi o fango, si impiegano solitamente giranti aperte o semi-aperte. Il cui numero varia essenzialmente in funzione della pressione e della portata richieste: si va da pompe mono-girante a quelle a tre giranti, per portate maggiori.

Le giranti possono essere poste su un albero perpendicolare o parallelo rispetto al flusso del liquido. Nel primo caso si hanno pompe centrifughe radiali, nel secondo assiali.

Dire irrigazione non è sufficiente: i metodi per attuarla sono tanti e così variabili da condizionare significativamente le caratteristiche della pompa necessaria per ottenere il miglior rapporto tra efficienza, prestazioni e ottimizzazione dei costi. Le specifiche fondamentali cui guardare sono, riassumendo, tre: pressione, portata e prevalenza. La pressione, in sintesi, indica la forza con cui l’acqua è spinta fuori dalla pompa e condiziona la distanza a cui si può far giungere il liquido e la capacità di irrigare a pioggia su ampie superfici. Si misura in Bar.

Con prevalenza si indica l’altezza a cui si può spingere, in verticale, il fluido pompato. Si misura convenzionalmente in metri ed è direttamente proporzionale alla pressione: più alta è la pressione, più in alto si arriva con la prevalenza. Al contrario, la portata è inversamente proporzionale alla prevalenza e rappresenta la quantità di acqua che si può muovere attraverso una pompa. Per questo motivo è misurata in litri al secondo (o al minuto) o in metri cubi/ora.

Un elemento da tenere in considerazione, nella scelta della pompa, è la dimensione delle tubature: con condotte più grandi aumenta la portata della pompa ma si riduce la pressione dell’acqua, per la legge di Poiseuille.

Un rapido elenco aiuta a capire quanto possono variare le condizioni di lavoro delle pompe irrigue. I sistemi di irrigazione più frequenti sono quelli per aspersione (irrigatori a pioggia o rotoloni) o a goccia (manichetta o microirrigazione), sia superficiali sia interrati, ma si usano pompe anche con pivot e ranger, nell’irrigazione delle serre, nel pescaggio delle acque da fossi o laghetti, talvolta nell’irrigazione per scorrimento.

Un’altra variabile è il sistema di alimentazione, che va dal motore diesel (gruppi-pompa o motopompe), al trattore tramite presa di potenza o anche al motore elettrico. In generale, le maggiori richieste in termini di pressione e prevalenza si hanno con gli impianti a pioggia, mentre l’irrigazione a goccia necessita di ampia portata ma con pressioni modeste. Nel primo caso si possono raggiungere i 10 bar, con lunghezze di trasporto che possono raggiungere i 700 metri, mentre per sistemi a manichetta sono sufficienti dai 3 ai 5 bar di pressione, ma con portate superiori ai 4 mila litri al minuto.

Lo stesso vale per le pompe di travaso, ovvero quelle utilizzate per pescare acqua da bacini e trasferirla in vasche o in cisterne per il trasporto.

«Allo stesso modo - prosegue il giovane meccanico - è importante tarare il motore in rapporto alla dimensione della pompa e alle prestazioni richieste a quest’ultima».

Si cerca in altre parole un equilibrio tra le caratteristiche dell’impianto alimentato e gli strumenti per alimentarlo: pompa idraulica da una parte, motore che la aziona dall’altra. Da ciò dipendono sia l’efficienza, sia i costi e non ultimo la sostenibilità ambientale del ciclo di irrigazione.

«Nel caso del motore, dimensione, numero di cilindri e potenza erogata condizionano non soltanto le prestazioni della pompa, ma anche i consumi. Utilizzare un propulsore troppo piccolo comporta maggior uso di gasolio e usure anticipate, in quanto il motore lavora sempre al massimo regime e si surriscalda. In generale, un motore statico per irrigazione dovrebbe girare a un regime compreso tra 1.400 e 1.500 giri al minuto. In quel caso, e se tutto è tarato nel modo giusto, i consumi scendono fino a 8 litri l’ora. Da questo valore fino a, diciamo, 10 l/h si resta in un buon range di efficienza. Sopra i 10 litri l’ora, probabilmente c’è qualcosa di sbagliato».

Va poi notato che minori consumi comportano ovviamente minori emissioni e dunque minor inquinamento atmosferico.

A proposito di emissioni, si deve rilevare che la normativa è controversa: i gruppi-pompa carrellati, al pari degli irrigatori per aspersione dotati di un motore proprio, devono sottostare ai requisiti di Stage V e dunque sono praticamente obbligati ad adottare motori con sistema di abbattimento degli scarichi Scr (Riduzione selettiva catalitica tramite additivo all’urea), mentre i motori stazionari, quindi privi di ruote e timone, sono fermi ai parametri di Stage III.

Tuttavia, anche in questo ambito si comincia a parlare di decarbonizzazione. La strada più promettente è quella dell’elettrificazione, una soluzione praticabile quando si ha a che fare con punti di pompaggio fissi, ovvero tipicamente quelli che pescano da pozzi o invasi di vario genere. Fondi a questo scopo sono previsti dal Pnrr. Molto più difficile, per non dire impossibile, elettrificare i sistemi di irrigazione mobili, per i quali si ragiona invece su motori puliti, come quelli all’idrogeno.

Ovviamente, ancora di là da venire.

Un aspetto che si potrebbe considerare marginale, ma che ha comunque un suo rilievo, anche per la serenità dell’agricoltore e di chi abita in aree rurali, è l’inquinamento sonoro prodotto dai gruppi-pompa alimentati da motori termici. Sono infatti sistemi che funzionano 24 ore su 24, in un periodo - quello estivo - in cui si vive all’aria aperta o comunque con le finestre aperte, in particolare durante le ore notturne. Ridurre le emissioni sonore dei motori diventa quindi prioritario, sia per non arrecare disturbo agli abitanti delle aree trattate, sia per evitare le prevedibili proteste da parte di questi ultimi.

Si è così iniziato a schermare i motori diesel con cofani insonorizzati, composti da pannelli fono-assorbenti di diverso spessore (e costo). I risultati sono buoni: una buona schermatura riduce la rumorosità a livelli compresi tra i 70 e gli 80 decibel (più o meno lo stesso rumore che si avverte stando alla guida di un trattore di ultima generazione).

In materia di rumore (e consumi) esistono sul mercato anche soluzioni coperte da brevetto, che prevedono uno scambiatore di calore a monte della pompa, sul tubo di aspirazione dell’acqua.

Sistemi di raffreddamento e isolamento, doppio serbatoio per gasolio e urea… le motopompe di ultima generazione sono decisamente diverse da quelle, obsolete e chiassose, dei decenni scorsi. Questo perché la tecnologia, inclusa quella digitale, ha ormai colonizzato anche questa nicchia della meccanizzazione agricola, migliorandone efficienza, impatto ambientale e comfort di impiego.

Per esempio, sono disponibili argani elettrici oppure movimenti idraulici per il pescante, ovvero la proboscide che si inserisce nel canale d’irrigazione o nell’invaso, e in qualche caso anche per i piedi di stazionamento.

È però nella gestione della pompa che si sono fatti i maggiori passi avanti. Il controllo è delegato a una centralina elettronica, che può avere diversi livelli di sofisticatezza e automazione: si va dal semplice allarme via sms in caso di malfunzionamento a sistemi che tengono memoria delle irrigazioni effettuate e possono essere programmati anche a distanza, per avviare o interrompere l’erogazione o modificare la portata oraria.

Una macchina che deve funzionare 24 ore al giorno - in una stagione in cui il tempo scarseggia e un fermo-macchina non è ipotizzabile a meno di non compromettere il delicato calendario delle irrigazioni - deve forzatamente richiedere una manutenzione molto ridotta. Le pompe centrifughe, ampiamente maggioritarie in questo campo, hanno per l’appunto il pregio della semplicità. A inizio stagione devono essere preparate con un’adeguata pulizia, controllo delle guarnizioni e cambio dell’olio negli ingranaggi. Fatto questo, è sufficiente intervenire con la sostituzione del premistoppa o della tenuta meccanica se si notano trafilamenti dal corpo pompa o perdite di pressione e con la pulizia periodica del girante nel caso si lavori con acqua inquinata da sabbia o alghe.

La meccanica agricola è ormai completamente globalizzata, ma, ciò nonostante, l’irrigazione resta una faccenda prettamente italiana, perlomeno nei sistemi di alimentazione. È infatti prodotta lungo lo “stivale” la larghissima parte delle pompe centrifughe utilizzate in irrigazione, mentre in altri ambiti, vedi gestione dei reflui e depurazione, si è assistito a una penetrazione di marchi stranieri, principalmente tedeschi.

Presa di Forza (PTO) del Trattore

Le prese di forza (PTO, Power Take-Off) dei trattori sono componenti cruciali che consentono di trasferire la potenza meccanica dal motore del trattore ad attrezzature agricole e industriali.

Esistono principalmente due tipi:

PTO a 540 giri/min: Questo è il tipo più comune di PTO utilizzato sui trattori agricoli.
PTO a 1.000 giri/min: Questa PTO ruota a una velocità di 1.000 giri/min ed è più comune nei trattori di dimensioni maggiori o ad alte prestazioni.

Il movimento rotatorio dell’albero della presa di forza viene quindi trasmesso all’attrezzatura collegata tramite un albero di trasmissione, una cinghia o un’altra forma di trasmissione.

Materiali dei Dischi Frizione PTO

Nelle frizioni delle PTO sono usati dischi di frizione rivestiti con materiali che offrono buone caratteristiche di attrito e resistenza all’usura.

Rivestimento sinterizzato: Questo è uno dei materiali più utilizzati per i dischi delle PTO. Il rivestimento sinterizzato è costituito da particelle metalliche sinterizzate che creano una superficie dura e resistente all’usura. Questo permette al disco frizione di mantenere le sue prestazioni anche in condizioni di utilizzo intensivo e prolungato nel tempo.

La scelta del materiale dipende dalle esigenze specifiche dell’applicazione, dalla potenza del trattore e dall’uso previsto dell’attrezzatura.

Funzionamento della Presa di Forza Idraulica

Se si collega una pompa idraulica idonea alla presa di potenza o di forza, è possibile far funzionare un sistema idraulico. Le pompe ad ingranaggi sono spesso utilizzate a questo scopo, in quanto queste ultime sono potenti e robuste.

Le prese di forza possono essere attivate manualmente tramite paranco a fune e leva manuale oppure pneumaticamente o elettricamente con un apposito interruttore. Modificando il numero di giri del motore o un rapporto di trasmissione nella presa di forza, è possibile variare la portata della pompa.

Applicazioni della Presa di Forza Idraulica

L’impianto idraulico può essere utilizzato per azionare un verricello, sollevare un cassone ribaltabile, alimentare una gru di carico, estendere e ritrarre una piattaforma oppure azionare uno sgombraneve. Questi sono solo alcuni esempi dei molti requisiti per l’utilizzo di sistemi idraulici su camion, trattori, furgoni o macchine semoventi.

Elettrificazione della Trasmissione di Potenza

Negli ultimi anni, grazie ai livelli di affidabilità ed efficienza raggiunti dagli attuali azionamenti elettronici, è iniziato un progressivo ed inarrestabile processo di elettrificazione della trasmissione di potenza. In una attrezzatura elettrificata i carichi sono direttamente accoppiati a motori elettrici alimentati da un generatore collegato al motore diesel.

Inoltre:

la velocità dell’attrezzatura può essere facilmente legata a informazioni relative alla posizione dell’attrezzatura sul campo o provenienti da sensori che rilevano lo stato del terreno o delle piante.
gli azionamenti introdotti per il controllo dei motori sono anche una fonte di dati sul funzionamento della macchina.

Vantaggi dell'Utilizzo delle Pompe Idrauliche

Uno dei principali vantaggi dell'utilizzo delle pompe idrauliche è che consentono di eseguire lavori che richiedono una maggiore pressione, come la movimentazione di materiali pesanti o di macchinari pesanti. Le pompe manuali sono anche più economiche rispetto a quelle alimentate a combustibile, e possono essere utilizzate in una varietà di applicazioni per lavori meno pesanti. Inoltre, le pompe idrauliche manuali e alimentate a combustibile sono più affidabili rispetto ai dispositivi idraulici tradizionali, poiché utilizzano una tecnologia più avanzata.

Inoltre, sono più facili da installare e richiedono una minore manutenzione rispetto ai dispositivi idraulici tradizionali. Infine, le pompe idrauliche manuali e alimentate a combustibile sono più sicure da utilizzare rispetto ai dispositivi idraulici tradizionali. È importante utilizzare questi strumenti con cautela per evitare danni a noi stessi e alle cose che ci circondano.

Fattori da Considerare nella Scelta di una Pompa Idraulica

Quando si sceglie una pompa idraulica, è importante considerare tutta una serie di fattori, tra cui: la pressione richiesta dall'applicazione, la portata, la temperatura dell'olio e la potenza del motore. È anche importante considerare i requisiti di manutenzione della pompa, in modo da garantire che sia adeguatamente curata e mantenuta. È inoltre necessario considerare la durata della vita utile della pompa, in modo da poter prevedere eventuali problemi in futuro.

Manutenzione della Pompa Idraulica

Agrigarden consiglia di eseguire regolarmente la manutenzione della pompa idraulica per assicurare che funzioni correttamente. La prima cosa da fare è controllare i livelli di olio. Se i livelli dell’olio sono troppo bassi, è necessario aggiungere olio alla pompa. Se i livelli di olio sono troppo alti, è necessario rimuovere l'olio in eccesso. Inoltre, è importante controllare i filtri e le guarnizioni della pompa. Se i filtri sono sporchi o usurati, è necessario sostituirli. Vi ricordiamo che è importante verificare che il motore sia in buone condizioni e che non ci siano perdite o fughe.

tag: #Idraulica #Pompa