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Corso di Idraulica AgrariaCorso di Idraulica Agrariaed Impianti Irriguied Impianti Irrigui

Docente: Ing. Demetrio Antonio ZemaDocente: Ing. Demetrio Antonio Zema

Anno Accademico 2011Anno Accademico 2011--20122012

Lezione n. 13: Impianti di microirrigazioneLezione n. 13: Impianti di microirrigazione

11

222222

�� Erogazione idrica localizzata Erogazione idrica localizzata in prossimitin prossimit àà delle delle singole piante o lungo le file di singole piante o lungo le file di piccoli volumi d'acquapiccoli volumi d'acqua

�� Bassi volumi idriciBassi volumi idrici somministrati con somministrati con frequenza frequenza elevata elevata e calcolati per reintegrare le e calcolati per reintegrare le perdite perdite evapotraspirative evapotraspirative del periododel periodo

GeneralitGeneralit àà

333333

�� Sistema che consente di realizzare Sistema che consente di realizzare un'elevata un'elevata efficienza di adacquamentoefficienza di adacquamento , utilizzare razionalmente , utilizzare razionalmente volumi d'acqua ridottivolumi d'acqua ridotti , veicolare facilmente , veicolare facilmente sostanze sostanze fertilizzanti fertilizzanti ed attuare ed attuare l'automazionel'automazione

�� L'L' elevato costo d'impianto elevato costo d'impianto ne limita l'utilizzazione al ne limita l'utilizzazione al settore delle settore delle vivaisticavivaistica , delle , delle colture pregiate colture pregiate (frutteti, (frutteti, orti, serre) e delle orti, serre) e delle piante da giardino e da terrazzopiante da giardino e da terrazzo


4444


44

5555

�� Erogatori di Erogatori di piccola portatapiccola portata e e funzionanti a bassa funzionanti a bassa pressionepressione

�� Localizzazione Localizzazione delldell ’’adacquamentoadacquamento

�� Alta frequenzaAlta frequenza

55

Caratteristiche principaliCaratteristiche principali

666666

ClassificazioneClassificazione

MicroirrigazioneMicroirrigazione

A spruzzoA spruzzo A gocciaA goccia

SuperficialeSuperficiale SubSub --superficialesuperficiale

777777

Microirrigazione a gocciaMicroirrigazione a goccia

888888

Microirrigazione a spruzzoMicroirrigazione a spruzzo

999999

VantaggiVantaggi

�� Risparmio idricoRisparmio idrico�� Localizzazione dellLocalizzazione dell ’’area bagnata area bagnata �� Massima efficienza irrigua (Massima efficienza irrigua ( ηηηηηηηηcc = 0.8= 0.8÷÷÷÷÷÷÷÷0.9)0.9)�� Migliore dosaggio di nutrientiMigliore dosaggio di nutrienti

�� Risparmio energeticoRisparmio energetico�� Basse portateBasse portate�� Basse pressioniBasse pressioni�� Minore manodoperaMinore manodopera

�� Controllo dellControllo dell ’’umiditumidit àà del suolodel suolo�� UmiditUmidit àà sempre prossima alla capacitsempre prossima alla capacit àà di campodi campo�� Variazioni dellVariazioni dell ’’umiditumidit àà contenutecontenute

101010101010

�� PossibilitPossibilit àà di completa automazionedi completa automazione�� Gestione tempi e volumi irriguiGestione tempi e volumi irrigui�� FertirrigazioneFertirrigazione

�� Utilizzo di acque non convenzionaliUtilizzo di acque non convenzionali�� Acque reflue urbaneAcque reflue urbane�� Acque reflue agroAcque reflue agro --industrialiindustriali

�� Utilizzo in terreni difficiliUtilizzo in terreni difficili�� Terreni decliviTerreni declivi�� Suoli argillosiSuoli argillosi

VantaggiVantaggi

111111111111

�� CostiCosti di acquisto, installazione e manutenzionedi acquisto, installazione e manutenzione

�� Maggior rischio di Maggior rischio di guasti e fuoriguasti e fuori --servizioservizio

�� NecessitNecessit àà di di prefiltrazioneprefiltrazione delle acque irriguedelle acque irrigue

�� DifficoltDifficolt àà di lavorazione del terrenodi lavorazione del terreno

SvantaggiSvantaggi

121212121212

Schemi di impiantoSchemi di impianto

131313131313

Schemi di impiantoSchemi di impianto

141414141414

Interazione con il suoloInterazione con il suolo

151515151515

�� Terreni argillosiTerreni argillosi (permeabilit(permeabilit àà bassa bassa →→→→→→→→ ll ’’acqua tende acqua tende a espandersi prima sulla superficie e poi in profon dita espandersi prima sulla superficie e poi in profon dit àà): ): volume di suolo bagnato grandevolume di suolo bagnato grande →→→→→→→→ possibilitpossibilit àà didiridurre il numero di gocciolatoriridurre il numero di gocciolatori

�� Terreni di medio impastoTerreni di medio impasto (permeabilit(permeabilit àà media media →→→→→→→→ll ’’acqua si distribuisce piacqua si distribuisce pi ùù in profonditin profondit àà): necessit): necessit àà di di aumentare il numero di erogatoriaumentare il numero di erogatori , di , di diminuire i volumi diminuire i volumi di irrigazionedi irrigazione e di e di incrementare il numero di interventi incrementare il numero di interventi irriguiirrigui

�� Terreni sabbiosi o ghiaiosiTerreni sabbiosi o ghiaiosi (permeabilit(permeabilit àà elevata elevata →→→→→→→→ll ’’acqua percola velocemente in profonditacqua percola velocemente in profondit àà): ): elevato elevato numero di gocciolatori, frequenza elevata, basso numero di gocciolatori, frequenza elevata, basso volumevolume

Interazione con il suoloInterazione con il suolo

1616

Risparmio idricoRisparmio idrico

( ) ][mmpHPACCkAD rr ⋅−=

[%]100⋅=A

Ap bagnata

17171717

Tipi e caratteristiche degli erogatoriTipi e caratteristiche degli erogatori

1717

18181818

Tipi di erogatoriTipi di erogatori

Gli erogatori si differenziano per:Gli erogatori si differenziano per:

�� tipo di percorsotipo di percorso che lche l ’’acqua deve seguire al loro acqua deve seguire al loro internointerno

�� dimensioni delle sezioni idrichedimensioni delle sezioni idriche interne e delle luci interne e delle luci dd’’efflussoefflusso

�� valore della portata erogatavalore della portata erogata

�� variabilitvariabilit àà della portata erogata della portata erogata al variare della al variare della pressionepressione

�� modalitmodalit àà di collegamento alla tubazionedi collegamento alla tubazione adacquatriceadacquatrice1818

19191919


�� GocciolatoriGocciolatori ((in linein line e e on lineon line )) →→ frutteti, vivai, serre, frutteti, vivai, serre, giardinaggiogiardinaggio

�� Ali gocciolanti integraliAli gocciolanti integrali ee manichette foratemanichette forate leggere e leggere e pesanti (pesanti ( subirrigazionesubirrigazione ) ) →→ frutteti, ortaggi, fiori, serrefrutteti, ortaggi, fiori, serre

�� Spruzzatori staticiSpruzzatori statici ee dinamicidinamici ((““ aspersioneaspersione ””sottochioma sottochioma o o soprachiomasoprachioma ) ) →→ frutteti, vivai, ortaggifrutteti, vivai, ortaggi

�� Nebulizzatori Nebulizzatori →→ controllo della temperatura, controllo della temperatura, germinazione e radicazione in serragerminazione e radicazione in serra

1919

20202020


CaratteristicheCaratteristiche

�� pressioni di esercizio: pressioni di esercizio: 11--2 bar2 bar

�� portate portate (variabili con la pressione, ad esclusione degli (variabili con la pressione, ad esclusione degli erogatori autocompensanti):erogatori autocompensanti):

�� gocciolatori:gocciolatori: 1.51.5--16 L/h16 L/h

�� ali gocciolanti ali gocciolanti e e manichette forate: manichette forate: 22--15 L/h15 L/h --mm

�� spruzzatori: spruzzatori: 2020--500 L/h500 L/h

�� nebulizzatori: nebulizzatori: 2020--100 L/h100 L/h2020

21212121

GocciolatoriGocciolatori

2121

22222222


2222

�� Il Il carico idraulicocarico idraulico allall ’’ interno della tubazione interno della tubazione adacquatrice adacquatrice èè disperso mediante un disperso mediante un lungo percorso di lungo percorso di piccola sezionepiccola sezione (conformato a spirale o a labirinto) (conformato a spirale o a labirinto) oppure mediante una camera in cui si realizza oppure mediante una camera in cui si realizza unun ’’ intensa turbolenzaintensa turbolenza , pertanto l, pertanto l ’’acqua effluisce con acqua effluisce con pressione e velocitpressione e velocit àà nullenulle

23232323


2323

�� I I gocciolatori normali (o ordinari) gocciolatori normali (o ordinari) erogano erogano portateportatesensibilmente sensibilmente dipendenti dalla pressionedipendenti dalla pressione e pertanto e pertanto non sono impiegabili in non sono impiegabili in linee molto lunghelinee molto lunghe

�� Per lo stesso motivo essi sono Per lo stesso motivo essi sono da escludereda escludere nei nei terreni in pendenzaterreni in pendenza , dove sono preferibili i , dove sono preferibili i gocciolatori gocciolatori autocompensantiautocompensanti

24242424


�� On lineOn line

2424

25252525

�� In lineIn line

2525


262626262626


Vantaggi dei gocciolatori in lineVantaggi dei gocciolatori in line

�� Minori costi Minori costi di installazionedi installazione

�� Maggiore velocitMaggiore velocit àà di installazionedi installazione

�� Maggiore sicurezza Maggiore sicurezza contro i contro i distacchi accidentali distacchi accidentali delldell ’’erogatoreerogatore

272727272727

Gocciolatori ad orifizioGocciolatori ad orifizio

28282828

Gocciolatori a lungo percorsoGocciolatori a lungo percorso

2828

29292929


2929

Gocciolatori a Gocciolatori a ““ sigarosigaro ””

30303030

Gocciolatori a Gocciolatori a ““ bottonebottone ””

CodeCode *Discharge*Discharge(Lph)(Lph)

Colour ofColour ofcap & insertcap & insert

Emitter exponent Emitter exponent (x)(x)

**Flow **Flow coefficient kcoefficient k

JTKP02JTKP02 2.002.00 YellowYellow 0.480.48 2.002.00

JTKP04JTKP04 4.004.00 BlackBlack 0.480.48 4.004.00

JTKP08JTKP08 8.008.00 BlueBlue 0.480.48 8.008.00

JTKP14JTKP14 14.0014.00 GreenGreen 0.480.48 14.0014.00

3030


* At operating pressure of 1 kg/cm* At operating pressure of 1 kg/cm ²² (14.22 psi)(14.22 psi)** For pressure head in kg/cm** For pressure head in kg/cm ²²

313131313131

Gocciolatori a Gocciolatori a ““ bottonebottone ””


32323232


3232

33333333

Gocciolatori normali (o ordinari)Gocciolatori normali (o ordinari)

La portata erogata dipende dalla pressioneLa portata erogata dipende dalla pressione 3333

Caratteristica idraulica (relazione Q Caratteristica idraulica (relazione Q –– H o Q H o Q –– P )P )

34343434

Gocciolatori autocompensantiGocciolatori autocompensanti

La portata erogata La portata erogata nonnon dipende dalla pressionedipende dalla pressione 3434


35353535


La La capacitcapacit àà di autocompensazione di autocompensazione èè determinata dalla determinata dalla presenza di una presenza di una membrana in plastica membrana in plastica che, sotto la che, sotto la pressionepressione delldell ’’acqua, si deforma ampliando o riducendo acqua, si deforma ampliando o riducendo ll ’’area dellarea dell ’’orifizio di uscita orifizio di uscita

3535


36363636


3636

37373737

Features and specifications:Features and specifications:�� Made of virgin plastic for stable Made of virgin plastic for stable

performance.performance.�� Take apart construction for easy Take apart construction for easy

cleaning.cleaning.�� Locking arrangement prevents insert Locking arrangement prevents insert

snapsnap--off during pressure fluctuations.off during pressure fluctuations.�� Manufacturing coefficient of variation, Manufacturing coefficient of variation,

CV CV ≤≤ 5%.5%.�� Unique design facilitates horizontal or Unique design facilitates horizontal or

vertical installation of the emitter.vertical installation of the emitter.�� Coloured insert facilitates easy Coloured insert facilitates easy

identification of flow rate.identification of flow rate.�� UV stabilised.UV stabilised.�� No environmental effects.No environmental effects.�� Required punch diameter 2.9 mm.Required punch diameter 2.9 mm.

Applications:Applications:�� Suitable for vegetables, closely spaced Suitable for vegetables, closely spaced

row crops, glass/green houses & row crops, glass/green houses & nurseries.nurseries.

Code Code *Discharge *Discharge (Lph) (Lph)

Colour of cap Colour of cap & insert & insert

JL04 JL04 4.0 4.0 Black Black

JL08 JL08 8.0 8.0 Blue Blue

JL16 JL16 16.0 16.0 Green Green

Gocciolatori regolabiliGocciolatori regolabili

3737* At operating pressure of 1kg/cm* At operating pressure of 1kg/cm ²² (14.22 psi)(14.22 psi)** For pressure head in kg/cm** For pressure head in kg/cm ²²

38383838

Tubazioni adacquatriciTubazioni adacquatrici

Le Le tubazioni adacquatrici tubazioni adacquatrici sono posizionate:sono posizionate:

�� parallelamente alle file delle colture parallelamente alle file delle colture ed ed adagiate sulla adagiate sulla superficie del suolo superficie del suolo (eventualmente sotto la (eventualmente sotto la pacciamatura) pacciamatura)

�� sospesesospese (per colture arboree, serre, ecc.) (per colture arboree, serre, ecc.)

�� interrate interrate (nel caso di sub(nel caso di sub --irrigazione a goccia)irrigazione a goccia)

3838

39393939

17,1

85,1

1 D

VkJ =

gD

VJ

2

2λ=

nm

m

n

m

D

Qk

D

VkJ +==

21

(moto laminare)(moto laminare)

(tubo liscio)(tubo liscio)

(moto turbolento)(moto turbolento)

Perdite di carico continuePerdite di carico continue

JLFJLH Neq ==∆

25,0Re316,0 −=λ

+−=D

ελ

λ71,3

1

Re

51,2log2

Perdite di carico localizzate Perdite di carico localizzate

g

VkH e 2

2

=∆

1Re64 −=λ

(Hazen(Hazen--William)William)

3939

JLH =∆

Tubazioni adacquatriciTubazioni adacquatrici

40404040

Ali gocciolanti integraliAli gocciolanti integrali

4040

41414141

Manichette forateManichette forate

4141

42424242

Spruzzatori e nebulizzatoriSpruzzatori e nebulizzatori

4242

43434343

SpruzzatoriSpruzzatori

�� Hanno Hanno ugelli calibrati con diametro tra 0.8 e 2.3 mm ugelli calibrati con diametro tra 0.8 e 2.3 mm (si (si intasano quindi meno frequentemente dei gocciolator i) e intasano quindi meno frequentemente dei gocciolator i) e dispositivi frangigetto dispositivi frangigetto per la realizzazione dello spruzzoper la realizzazione dello spruzzo

�� Sono Sono montati sulla tubazione adacquatricemontati sulla tubazione adacquatrice o sono ad o sono ad essa collegati tramite un essa collegati tramite un tubo di piccolo diametro (5 tubo di piccolo diametro (5 ÷÷ 7 7 mm)mm)

�� Bagnano Bagnano un'area circolare un'area circolare o o a settore di cerchioa settore di cerchio

�� Trovano largo impiego nell'irrigazione di Trovano largo impiego nell'irrigazione di piante da piante da fruttofrutto , specie in terreni sciolti, specie in terreni sciolti

4343

44444444


Caratteristiche principaliCaratteristiche principali

�� gittata: gittata: 1 1 -- 4 m 4 m

�� portata: portata: 20 20 -- 200 L/h 200 L/h

�� pressione di esercizio: pressione di esercizio: 1.5 1.5 -- 2.5 bar2.5 bar

4444

45454545


TipologieTipologie

�� statici statici ((““ spraiersspraiers ”” ) ) →→ irrigano irrigano un'area di forma un'area di forma circolare od a settore di cerchiocircolare od a settore di cerchio

�� dinamici dinamici ((““ sprinklerssprinklers ”” ) ) →→ presentano un presentano un organo in organo in movimentomovimento e bagnano e bagnano un'area circolareun'area circolare

4545

46464646

Spruzzatori staticiSpruzzatori statici

4646

47474747

Spruzzatori dinamiciSpruzzatori dinamici

�� Si suddividono in:Si suddividono in:

�� micromicro --sprinklerssprinklers

�� minimini --sprinklers, sprinklers,

a seconda delle a seconda delle portate erogateportate erogate

�� Sono dotati di un Sono dotati di un organo di lancio in movimento organo di lancio in movimento (es.(es.turbina, martellettoturbina, martelletto )) che dche d àà una una forma forma sempresempre circolare circolare allall ’’area bagnataarea bagnata

�� Generalmente gli spruzzatori dinamici hanno un Generalmente gli spruzzatori dinamici hanno un raggio dellraggio dell ’’area bagnata superiore a quelli staticiarea bagnata superiore a quelli statici

4747

48484848

Spruzzatori dinamiciSpruzzatori dinamici

4848

49494949

H H

[bar][bar]

QQ

[L/h] [L/h]

QQoo

HHoo00 2

1

2

2

2

21

=

=

⋅=

==

x

gAk

hgA

ghAQ

µ

µ

µ

--33σσσσσσσσ

+3+3σσσσσσσσ

xkHQ =Caratteristica idraulica degli erogatoriCaratteristica idraulica degli erogatori

]/[ hLQ = ][][ baroppuremH =

50505050

�� LL’’esponente esponente xx può assumere valori diversi da può assumere valori diversi da 1/2, 1/2, in in relazione al relazione al regime di moto regime di moto che si realizza nellche si realizza nell ’’erogatore:erogatore:

�� x = 1 x = 1 →→ regime di moto laminare regime di moto laminare (molto raro, si realizza (molto raro, si realizza in qualche capillare di piccolissimo diametro)in qualche capillare di piccolissimo diametro)

�� x = 0.5 x = 0.5 →→ regime di moto turbolento regime di moto turbolento (irrigatori, (irrigatori, spruzzatori, tubi disperdenti, alcuni tipi di gocci olatori)spruzzatori, tubi disperdenti, alcuni tipi di gocci olatori)

�� x = 0.4 x = 0.4 -- 0.8 0.8 →→ regime di transizione regime di transizione (molti tipi di (molti tipi di gocciolatori)gocciolatori)

5050

Caratteristica idraulica degli erogatoriCaratteristica idraulica degli erogatori

51515151

�� x > 1 x > 1 →→ erogatori con membrana elastica erogatori con membrana elastica (nei quali (nei quali ll ’’aumento della pressioneaumento della pressione provoca un provoca un aumento della aumento della sezione erogantesezione erogante ))

�� x = 0 x = 0 →→ erogatori autocompensanti erogatori autocompensanti (hanno (hanno portata portata costantecostante in un certo campo di pressioni) in un certo campo di pressioni)

5151


52525252

�� PoichPoich éé risulta risulta poco realisticopoco realistico , nell, nell ’’ambito di un ambito di un impianto irriguo, mantenere impianto irriguo, mantenere costante la pressionecostante la pressione , anche , anche la la portata portata dei singoli erogatori sardei singoli erogatori sar àà variabilevariabile

�� Al crescere di Al crescere di xx diminuisce la variazione di carico diminuisce la variazione di carico ∆∆∆∆∆∆∆∆H H tollerabile (a parittollerabile (a parit àà di portata); di portata); valori inferiori di x valori inferiori di x consentono lconsentono l ’’adozione di adozione di tubazioni di diametro inferioretubazioni di diametro inferiore

�� Esempio: Esempio:

per per ∆∆∆∆∆∆∆∆Q/QQ/Qmaxmax == 10% 10% →→→→→→→→

5252


∆∆∆∆∆∆∆∆H/HH/Hmaxmax = = 23% 23% perper x = 0.4x = 0.4

∆∆∆∆∆∆∆∆H/HH/Hmaxmax = = 20% 20% per per x = 0.5 x = 0.5

∆∆∆∆∆∆∆∆H/HH/Hmaxmax = = 10% 10% perper x = 1.0x = 1.0

53535353

H H

[bar][bar]

Q Q

[l/h][l/h]

QQoo

HHoo00

--33σσσσσσσσ

+3+3σσσσσσσσ

HHmaxmax

QQmaxmax

HHminmin

QQminmin

[%]9427,1

1100 min ≥

−=

ou Q

Q

N

CVE

0

2

QCV

σ=

Coefficiente di uniformitCoefficiente di uniformit ààxkHQ =

( )

0

1

20

1QN

QQ

CV

n

ii

−

−

=

∑=

54545454

Portata effettiva degli erogatori Portata effettiva degli erogatori ed uniformited uniformit àà di distribuzionedi distribuzione

Dipendono principalmente da:Dipendono principalmente da:

�� caratteristiche costruttive caratteristiche costruttive degli erogatori (valori di degli erogatori (valori di kk ed ed xx della della caratteristica idraulicacaratteristica idraulica ))

�� variazioni di pressione lungo la tubazione variazioni di pressione lungo la tubazione ((perdite di perdite di carico idraulico carico idraulico e e dislivelli del terrenodislivelli del terreno ))

�� accuratezza e disuniformitaccuratezza e disuniformit àà di fabbricazionedi fabbricazione

�� fenomeni di occlusione fenomeni di occlusione differenziata differenziata

5454

55555555

Al fine di ottenere una Al fine di ottenere una buona uniformitbuona uniformit àà di erogazionedi erogazione , , èènecessario pertanto:necessario pertanto:

�� dimensionare correttamente l'impiantodimensionare correttamente l'impianto

�� acquistare acquistare materiale di buona qualitmateriale di buona qualit àà

�� adottare, quando necessario, adottare, quando necessario, gocciolatori o gocciolatori o spruzzatori autocompensantispruzzatori autocompensanti

�� effettuare una effettuare una corretta filtrazione dell'acqua irriguacorretta filtrazione dell'acqua irrigua

5555

Fattori che influiscono sullFattori che influiscono sull ’’uniformituniformit àà di erogazionedi erogazione

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