Le basi
di ACER
Sintesi dei principali
strumenti di irrigazione
Testo di Lucia Bortolini, Irricentre - Dipartimento Territorio e Sistemi agroforestali, Università degli Studi di Padova
IRRIGATORI STATICI E DINAMICI
a gamma di irrigatori presenti sul mercato è estremamente articolata ed è
possibile trovare l’irrigatore adatto a risolvere qualsiasi necessità
per le diverse condizioni di installazione, potendo scegliere tra
una infinità di modelli che differiscono per prestazioni e caratteristiche di funzionamento.
L
1
costantemente interrata ed emerge solo durante il funzionamento.
Dal punto di vista della modalità
con cui avviene la distribuzione
dell’acqua, si possono distinguere due tipi di irrigatore: statico e
dinamico (tabella 1). Gli irrigatori statici non hanno alcuna parte
in movimento e formano un getto
che distribuisce l’acqua nello
stesso istante in tutta l’area a essi
sottoposta, non necessariamente
circolare. Gli irrigatori dinamici
sono dotati di uno o più getti che
ruotano bagnando un’area circolare. La rotazione avviene per
mezzo di un meccanismo interno
a turbina (irrigatori a turbina) o a
sfera ruotante (irrigatori rotativi a
sfera), o di un meccanismo esterno a deflettore (irrigatori a martelletto) o con braccio circolare
(irrigatori a massa battente).
Quale scelta fare
La scelta tra statici e dinamici si
basa sulle caratteristiche dell’area
da irrigare. Se lo spazio è limitato
La gamma d’irrigatori in commercio è estremamente diversificata.
è preferibile installare gli statici che
evitano di bagnare camminamenti o altre aree poste al di fuori di
quella da irrigare. Quando invece
l’area è di dimensioni maggiori, è
decisamente consigliabile installare irrigatori dinamici, scegliendo eventualmente modelli con
arco di lavoro differente ma prestando attenzione alla proporzionalità dei boccagli.
Una differenza importante è la più
bassa intensità di aspersione degli
irrigatori dinamici rispetto agli statici che ne permette un più corretto utilizzo in terreni caratterizzati da una bassa capacità di infiltrazione del suolo (terreni argillosi)
o in pendenza, al fine di evitare il
ruscellamento di acqua fuori del-
l’area irrigata. Dato che gli irrigatori statici e dinamici differiscono tra
loro, dal punto di vista idraulico, sia
per la pressione di funzionamento
che per la portata, è bene ricordare la necessità di una zonizzazione dell’intera area da irrigare, in
modo da suddividere l’impianto
perlomeno in due zone (idrozone),
una di statici e una di dinamici.
Sia gli irrigatori statici sia quelli
dinamici sono disponibili in due
versioni:
• fuori terra o fissi (stationary);
•sottosuolo o a scomparsa (cosiddetti pop-up).
Gli irrigatori fuori terra restano sempre sopra il livello del terreno, mentre quelli a scomparsa sono dotati di una torretta che rimane
TABELLA 1 - CARATTERISTICHE TECNICO-FUNZIONALI DEGLI IRRIGATORI
STATICI E DINAMICI
Irrigatori
Gittata
Statici
Dinamici
Sotto i 5 m
Dai 5 ai 30 m
99 • ACER 6/2008
Intensità
di aspersione
Elevata
Bassa
Pressione
di funzionamento
Bassa (1-3 bar)
Medio-alta (3-8 bar)
Gli irrigatori stationary
Gli irrigatori stationary sono generalmente irrigatori a martelletto
montati su tubo in postazione fissa. Appositi portaugelli consentono comunque di montare le testine dei pop-up statici per un utilizzo fuori terra. Sono indicati soprattutto nell’irrigazione delle aiuole e
degli arbusti (da qui anche il nome
di shrub), e in tutti i casi in cui risulti difficile l’installazione di irrigatori
a scomparsa (foto 1). Questa tipologia di irrigatori presenta due vantaggi: il costo contenuto e la facilità di variare l’altezza dell’irrigatore in relazione alla crescita delle
piante. Per contro sono poco gradevoli dal punto di vista estetico,
possono essere di ostacolo per le
operazioni di manutenzione del
prato e lo sfalcio, e sono più facilmente soggetti a danneggiamento vandalico.
Gli irrigatori pop-up
Gli irrigatori pop-up sono quelli
che meglio si adattano all’irrigazione del tappeto erboso. Infatti,
oltre a sfuggire alla vista mimetizzandosi perfettamente nel prato
(assicurando anche una certa
protezione contro vandalismi e furti), evitano inutili perdite di tempo
per rifilare l’erba attorno all’irrigatore; nello stesso tempo, se si sceglie un’adeguata altezza sul
▼
Irrigatori
per impianto fisso
Le basi
di ACER
▼
livello del terreno dell’ugello
distributore in fase di funzionamento, essi assicurano una buona distribuzione dell’acqua sull’area bagnata. Per tali motivi i
pop-up sono gli irrigatori più
comunemente impiegati nella realizzazione di impianti per il verde
ornamentale e sportivo.
Dal punto di vista costruttivo sono
composti da tre parti:
• corpo (o carter);
• torretta (o canotto);
• boccaglio (o ugello, negli statici
chiamato anche testina).
Durante l’irrigazione la torretta fuoriesce per effetto della pressione
di esercizio, per poi rientrare completamente nel corpo a fine irrigazione grazie a una molla di richiamo, normalmente in acciaio inossidabile. Il corpo può avere
dimensioni diverse, a cui corrisponde un’altezza di sollevamento della torretta compresa tra 5 e
30 cm, che negli statici è indicata in pollici (2”, 4” ecc.).
Gli irrigatori statici
Gli irrigatori statici sono costituiti
da una torretta vuota nella quale
è inserito il boccaglio (testina) che
regola la portata in uscita e l’ampiezza dell’angolo di lavoro (foto
2). L’estrema semplicità costruttiva li rende poco costosi e molto
affidabili nel funzionamento, in
quanto sono ridotte le possibilità
di occlusione anche con acqua
2
non perfettamente pulita; la presenza di un filtro posto sotto la
testina ne riduce ulteriormente il
rischio. Gli irrigatori statici sono
caratterizzati da una ridotta pressione di esercizio (generalmente
2-3 bar) e da una gittata limitata,
inferiore a 5 m; le sottili gocce di
pioggia prodotte li rendono adatti anche alla vegetazione più delicata, come le aiuole fiorite. Possono essere equipaggiati con
un’ampia gamma di boccagli
intercambiabili a erogazione proporzionale: ad angolo fisso (contraddistinti da lettere acronime
dell’angolo coperto come F per
full 360° o H per half 180°), boccagli Van con regolazione dell’arco da 0° a 360°, boccagli a getti
separati, boccagli con configurazioni speciali (strisce, quadrato
ecc.). Caratteristica peculiare è
l’elevata intensità di aspersione
che, in un’area irrigata con la
sovrapposizione di più getti, può
superare i 50 mm di pioggia per
ora di funzionamento; di conseguenza, si ha un alto fabbisogno
d’acqua alla fonte (portata) al
quale corrispondono però tempi
di irrigazione limitati.
Sebbene il costo del singolo irrigatore sia modesto, anche per
piccoli tappeti erbosi è necessario un numero elevato di componenti e di metri di tubazione, che
possono rendere il costo a metro
quadro dell’impianto relativamente elevato. Un difetto molto importante degli irrigatori statici è la
bassa uniformità di distribuzione,
legata soprattutto all’impossibilità
di bagnare adeguatamente la
zona sottostante al boccaglio.
Una buona omogeneità di bagnatura del tappeto erboso può essere perciò ottenuta solo con una
sovrapposizione spinta dei getti,
che però fa lievitare ulteriormente
i costi d’impianto.
Per una migliore distribuzione si
possono montare testine con
doppio taglio oppure particolari
ugelli rotanti (foto 3) che, pur presentando le caratteristiche di funzionamento tipiche dei boccagli
standard (distribuzione contemporanea su tutta l’area, bassa
pressione di esercizio, limitata gittata, polverizzazione del getto),
sono dotati di un esclusivo meccanismo rotativo che migliora
sensibilmente le prestazioni distributive. La gittata degli ugelli
rotanti varia tra 4 e 7 m.
3
5
Gli irrigatori dinamici
Gli irrigatori dinamici distribuiscono l’acqua mediante un getto che
ruota coprendo una circonferenza
intera o l’angolo di lavoro impostato. Come detto in precedenza,
la rotazione del getto può essere
ottenuta con meccanismi diversi;
sicuramente i più diffusi sono
quelli a martelletto e a turbina.
4
Irrigatori a martelletto
L’avanzamento del getto è determinato da un deflettore oscillante
posto di fronte all’ugello che viene
spostato dalla pressione dell’acqua e il cui contraccolpo, causato dalla molla di richiamo, causa
la rotazione progressiva (foto 4).
Gli irrigatori a martelletto sono
dotati di buona resistenza e durata nel tempo e funzionano anche
con acque sporche. Per contro l’elevata rumorosità durante il funzionamento e le dimensioni
ingombranti del corpo e della
superficie visibile ne hanno determinato l’abbandono progressivo,
per cui l’impiego è attualmente
limitato a grandi spazi verdi pubblici e sportivi.
Irrigatori a turbina
Attualmente gli irrigatori dinamici
sono i più utilizzati per l’irrigazione dei tappeti erbosi. La rotazione del getto avviene per il passaggio dell’acqua entro una serie
di ingranaggi (turbina) posti all’interno del canotto dell’irrigatore
(foto 5). La turbina può essere
lubrificata ad acqua o a olio: nel
secondo caso una fuoriuscita dell’olio potrebbe danneggiare il prato, perciò sono preferibilmente
adottate turbine autolubrificate
dall’acqua in transito. Rispetto agli
irrigatori dinamici a martelletto,
quelli a turbina presentano una
maggiore silenziosità, un’ampia
gamma di boccagli e una maggiore economicità dei modelli a
grande gittata. Per contro necessitano di acqua pulita o filtrata, e
in caso di occlusione della turbina occorre sostituire l’intero corpo
dell’irrigatore. A seconda del raggio di gittata gli irrigatori dinamici
a turbina vengono normalmente
differenziati in dinamici per piccole aree verdi (residenziali) e per
grandi aree verdi (professionali),
con caratteristiche prestazionali
differenti (tabella 2).
Irrigatori con cestello
porta zolla
Utilizzato all’interno di campi da
calcio o in altri impianti sportivi
questo tipo di irrigatori a scomparsa è stato studiato in modo da
assicurare la massima sicurezza
agli atleti durante il gioco (foto 6).
6
ACER 6/2008 • 100
Le basi
di ACER
L’azione del vento
Irrigatori
dinamici
Residenziali
Professionali
Impiego
Giardini, parchi e piccole aree sportive
Campi da golf e campi sportivi
Infatti quest’irrigatore è provvisto
di un cestello superiore in gomma
morbida per contenere una zolla
con erba naturale; in questo modo
le parti rigide si trovano sotto il
livello del piano di calpestio.
Proporzionalità della
gamma di boccagli
Nella progettazione di un impianto d’irrigazione è importante verificare che la pluviometria sia uniforme in tutte le zone bagnate. Poiché gli irrigatori, per adattarsi alla
diversa conformazione planimetrica dell’area da irrigare, devono
avere angolo (arco) di lavoro
diverso (quarto di cerchio, cerchio
intero ecc.), affinché in ogni punto
cada la stessa quantità di acqua
(principio dell’uniformità di distribuzione) occorre che al variare
dell’ampiezza dell’angolo sia
variata anche la portata distribuita, ovvero il diametro del boccaglio. Nella scelta del modello di irrigatore dinamico, è particolarmente importante controllare se è assicurato il rispetto della proporzionalità, ovvero se è possibile trovare boccagli, entro la stessa gamma, che si adattino a ogni arco di
lavoro. Per permetterne un più
agevole riconoscimento a colpo
d’occhio i boccagli sono spesso
diversamente colorati.
Gittata
(m)
5-15
15-30
l’intensità di precipitazione (o
intensità di aspersione) a seconda del posizionamento degli irrigatori sul prato, ovvero del loro
schema di avanzamento.
Altrettanto importante, però,
sarebbe conoscere i parametri
relativi alla modalità e uniformità
di distribuzione dell’acqua sul
suolo. La loro conoscenza, infatti, è estremamente interessante
nella progettazione, in quanto
questi parametri sono in grado di
fornire indicazioni sulla qualità
dell’irrigatore, ma anche sulla
distanza e posizionamento che
assicurano la più elevata uniformità di distribuzione d’acqua.
Particolarmente interessante per
il corretto posizionamento degli
irrigatori è la curva di caduta
(detta anche diagramma di distribuzione) prodotta da ogni irrigatore sull’area interessata dal suo
getto. Si tratta di un grafico che
riporta sull’asse delle ascisse la
distanza dall’irrigatore e sull’asse
delle ordinate l’intensità di aspersione (mm/h o litri all’ora per
metro quadro) e in pratica per-
Pressione
(bar)
2-4
4-7
Portata
(l/min)
10-40
Fino a 300
mette di visualizzare la variazione di tale intensità sulla superficie bagnata dall’irrigatore; anche
la curva di caduta varia notevolmente con la pressione di funzionamento.
Ancora più accurata e significativa è la visualizzazione bidimensionale o tridimensionale della
pluviometria delle mappe di
distribuzione.
Un’elaborazione precisa e attendibile di questi dati può essere
ottenuta presso laboratori specializzati, come il Laboratorio
nazionale per l’irrigazione di Pisa.
Alcune case produttrici, in base
alle curve di caduta e ai valori del
coefficiente di uniformità (Cu)
ottenuti nella fase di test, consigliano le distanze massime d’installazione, espresse in percentuale del diametro di lavoro e
diversificate per tipo di avanzamento, a quadrato o a triangolo.
Vi sono inoltre in commercio particolari software che possiedono
un database con i dati (curve di
caduta, Cu ecc.) di molti dei più
diffusi irrigatori per il verde.
Un fattore che può influenzare le
caratteristiche distributive di un irrigatore è il vento. Quest’ultimo agisce sul getto d’acqua modificando la forma e la posizione della
zona bagnata, che assume una
forma ovoidale allungata in direzione del vento, e alterando l’andamento della curva di caduta. È
evidente che in condizione di vento forte anche l’uniformità di distribuzione viene decisamente pregiudicata per cui, in fase di progettazione, dovrà essere attentamente valutata l’opportunità di
scegliere irrigatori a getto teso,
caratterizzati da minore gittata, ma
anche maggiore resistenza al vento, e/o di modificare lo schema di
avanzamento. Resta comunque
sempre valido il principio di riservare all’intervento di irrigazione
momenti della giornata normalmente con minore presenza di
vento (alba e tramonto).
Gli schemi
di avanzamento
Nello stabilire la distanza tra gli irrigatori, in mancanza delle curve di
caduta, è necessario conoscere la
gittata utile, ovvero il raggio dell’area effettivamente bagnata dall’irrigatore. Questo valore può essere desunto dai valori di gittata
riportati nelle tabelle pubblicate
dalle ditte costruttrici, scegliendo
quello corrispondente alla pressione a cui verrà fatto funzio▼
TABELLA 2 - CARATTERISTICHE DELLE DUE PRINCIPALI CLASSI
DI IRRIGATORI DINAMICI
TABELLA 3 - ESEMPI DI PARTICOLARI DISPOSIZIONI DI IRRIGATORI
Aiuole strette o strisce di terreno
Confini regolari o irregolari
Presenza di alberi o arbusti
Irrigatori statici disposti in
doppia fila a quadrato, una
soluzione che evita fuoriuscite
d’acqua ma necessita di un
numero elevato di irrigatori.
Due soluzioni irrigue per
aree dai confini regolari.
Una soluzione per
l’irrigazione di un’albero.
L’importanza della
sovrapposizione dei getti
L’intensità di aspersione di un irrigatore diminuisce all’aumentare
della distanza dallo stesso. Questo è dovuto al fatto che l’irrigatore bagna superfici con aree sempre maggiori a mano a mano che
ci si allontana da esso.
Per avere una distribuzione
costante l’irrigatore dovrebbe erogare una portata d’acqua progressivamente maggiore verso le
zone più distanti. Normalmente le
ditte produttrici riportano nei propri cataloghi i valori di gittata, portata e pressione ottimale di funzionamento, e in alcuni casi
anche un valore indicativo del101 • ACER 6/2008
Irrigatori statici disposti in
doppia fila a triangolo, una
soluzione che presenta
qualche fuoriuscita d’acqua
ma necessita di minori elementi.
Due soluzioni per confini
concavi e convessi.
Il posizionamento degli
irrigatori deve evitare
l’intercettazione del getto
da parte dei tronchi.
7
nare l’irrigatore e apportando riduzioni a seconda delle condizioni di
ventosità in cui normalmente verrà
fatto operare l’impianto. Le riduzioni saranno pari a circa: 10%
con assenza di vento; 20% con
ventosità fino a 10 km/h; 30% con
ventosità superiore a 10 km/h.
Fondamentalmente gli irrigatori
possono essere posizionati sull’area da irrigare secondo uno schema di avanzamento che li pone ai
vertici di due diverse figure geometriche: quadrato e triangolo.
Disposizione a quadrato
Nella disposizione a quadrato
(foto 7) ogni irrigatore è posizionato ai vertici di un quadrato; questo schema di avanzamento è
consigliato nei piccoli giardini, con
Le basi
di ACER
aree molto regolari dove normalmente si utilizzano irrigatori statici
o piccoli dinamici residenziali. La
distanza massima tra gli irrigatori
si determina moltiplicando la gittata utile per un valore pari a 1,41.
Così, per esempio, se la gittata
dichiarata dalla ditta produttrice è
pari a 5 m, prevedendo di installare l’impianto in zone caratterizzate generalmente da calma di
vento, la gittata utile sarà 4,5 m e
la distanza massima tra gli irrigatori risulterà pari a 4,5x1,41, ovvero circa 6 metri e mezzo.
Nelle zone ventose in presenza di
venti dominanti di precisa direzione, si può passare dalla disposizione a quadrato a quella a rettangolo, avvicinando gli irrigatori
posti sulle file perpendicolari alla
direzione del vento. In genere,
comunque, con un vento superiore a 20 km/h è preferibile non irrigare perché, come già detto, la
disomogeneità di aspersione
diventa troppo elevata e si rischia
di bagnare fuori dall’area stabilita.
8
La disposizione a rettangolo può
essere anche adottata nell’irrigazione di aree irregolari nelle
quali è necessario posizionare
lungo le zone perimetrali irrigatori a settori variabili.
Disposizione a triangolo
La disposizione a triangolo (foto
8) si adatta maggiormente a prati di ampie dimensioni, dove si utilizzano irrigatori dinamici con gittata superiore a 10 m e dove lungo le zone perimetrali non siano
necessari molti irrigatori a settore variabile, ovvero sia possibile
debordare o bagnare un po’ “fuori”. In questo caso gli irrigatori
sono posti a una distanza maggiore rispetto al quadrato, con
una riduzione dei costi d’impianto. Naturalmente, in pratica, le
superfici da irrigare difficilmente
si presentano regolari. In tal caso
si dovrà adottare un tipo di avanzamento misto passando, per
esempio, da uno a triangolo a uno
a rettangolo, variando legger-
mente le distanze tra gli irrigatori
e creando particolari disposizioni
in base alla diverse destinazioni
d’uso e caratteristiche dell’area
nonché al tipo di vegetazione da
irrigare (tabella 3, pag. 101).
Al fine di assicurare un’elevata
uniformità di distribuzione le ditte
produttrici consigliano normalmente una distanza tra gli irrigatori pari quasi alla gittata. Prove eseguite in laboratorio hanno però
dimostrato che tali sovrapposizioni “spinte” non garantiscono
necessariamente una distribuzione uniforme. In realtà, solo conoscendo l’effettiva curva di caduta
è possibile calcolare sia l’esatto
raggio di gittata utile sia la distanza più idonea ad assicurare la
massima uniformità di bagnatura.