Criteri di selezione della pressione per le pompe agricole nell'irrigazione delle colture in serra

Perché la costanza della pressione è fondamentale per la salute e la resa delle colture in serra

In che modo le fluttuazioni di pressione influenzano l’uniformità degli erogatori e la distribuzione dell’acqua nella zona radicale

Quando la pressione fluttua oltre il ±10%, viene compromessa l’uniformità con cui l’acqua viene distribuita attraverso quei piccoli fori degli emettitori. Cosa accade successivamente? In alcune zone l’acqua è eccessiva, aumentando il rischio di insorgenza di malattie; in altre parti del campo il terreno rimane secco, causando stress alle piante e riducendo in modo significativo la loro capacità di assorbire i nutrienti, come dimostrato da una ricerca della FAO del 2023 che ha rilevato cali compresi tra il 15% e il 30%. Gli agricoltori che investono in pompe in grado di stabilizzare effettivamente la pressione ottengono generalmente risultati migliori, poiché questi dispositivi garantiscono un flusso idrico costante. Ciò contribuisce ad evitare problemi come l’accumulo di sali intorno alle radici e la carenza di ossigeno nel suolo, entrambi in grado di rallentare sensibilmente la crescita delle colture se non vengono tempestivamente gestiti.

Impatto nella pratica: Studio di caso — aumento del 12% della resa in una serra olandese di pomodori con controllo della pressione entro ±5 kPa

I ricercatori di un prestigioso impianto olandese hanno osservato un aumento della produzione di pomodori da insalata di circa il 12% mantenendo costante la pressione dell'acqua entro un range di circa 5 kPa, grazie a curve di pompaggio ottimizzate. Con questo tipo di controllo, hanno eliminato quelle fastidiose zone asciutte che si formavano lungo le linee di gocciolamento e la fessurazione dei frutti è diminuita di quasi il 20%. Ciò che rende particolarmente interessante questo risultato è come una pressione effettivamente costante migliori la qualità finale del prodotto. Il loro sistema era in grado di regolarsi automaticamente durante l’intera giornata, compensando la perdita d’acqua delle piante attraverso la traspirazione e garantendo così che le colture ricevessero esattamente la quantità di umidità necessaria nel momento più critico del ciclo vegetativo. Questo dimostra i benefici concreti derivanti da un investimento in sistemi di controllo più intelligenti per le pompe utilizzate nei sistemi di irrigazione in serra.

Calcolo della prevalenza dinamica totale (TDH) per dimensionare correttamente la pompa agricola

Scomposizione della TDH: prevalenza statica, perdite per attrito e requisiti di pressione di esercizio del sistema

La prevalenza dinamica totale (TDH) quantifica l'energia che la pompa agricola deve fornire per muovere l'acqua attraverso il sistema di irrigazione. Essa è composta da tre componenti interdipendenti:

• Prevalenza statica : Sollevamento verticale dalla sorgente d'acqua al punto di scarico più elevato (ad esempio, 15 metri dal serbatoio alla tubazione sopraelevata della serra)
• Perdita di carico per attrito : Caduta di pressione causata dal movimento dell'acqua nelle tubazioni e nelle raccorderie, determinata dalla portata, dal materiale, dal diametro e dalla lunghezza delle tubazioni (ad esempio, nei sistemi in PVC si ha una perdita di 2–3 psi ogni 30 metri a una portata di 20 L/min)
• Pressione di funzionamento : Pressione minima richiesta agli erogatori per garantirne il corretto funzionamento (ad esempio, 10–15 bar per ugelli nebulizzatori)

Trascurare qualsiasi elemento comporta il rischio di un’errata corrispondenza della pompa: le unità sottodimensionate non riescono a soddisfare la domanda massima, mentre quelle sovradimensionate sprecano energia e accelerano l’usura meccanica.

Errori comuni nel calcolo della TDH e le loro conseguenze sui sistemi di irrigazione a goccia e a nebulizzazione

Quando le persone sottovalutano le perdite di carico per attrito nei sistemi di irrigazione, ciò provoca effettivamente circa il 40% di tutti i guasti dei sistemi a goccia. Ciò significa che l'acqua non raggiunge correttamente gli emettitori a valle. Per i pomodori coltivati in regioni aride, in particolare, se la pressione scende al di sotto di 1,2 bar, gli agricoltori tendono a registrare una riduzione della produzione pari a circa il 18%. Un altro grave problema si verifica quando si trascura il dislivello statico. Le serre situate su pendii soffrono di continui problemi di cavitazione della pompa, che possono ridurre la durata degli impellenti fino al 70%. Forse l’errore peggiore? Non tenere conto delle differenze di altitudine durante la regolazione della compensazione della pressione nei sistemi di nebulizzazione suddivisi in più zone. Ciò genera aree secche nell’ambiente della serra, che diventano terreno fertile per varie malattie fogliari. Gli operatori agricoli che dedicano tempo alla mappatura precisa del carico dinamico totale (TDH) hanno riscontrato miglioramenti concreti. Alcune aziende agricole olandesi hanno iniziato a utilizzare software di modellazione digitale già nel 2023 e, secondo i test sul campo condotti quell’anno, sono riuscite a ridurre lo stress sulle colture causato dalle pompe di circa il 34%.

Adattamento delle prestazioni della pompa agricola alle esigenze specifiche di portata e pressione delle colture

Finestre di pressione per tipologia di coltura e stadio fenologico: Lattuga (8–12 bar) vs. cetriolo (12–16 bar)

Diverse piante richiedono pressioni idriche differenti in vari momenti del loro ciclo vegetativo. Ad esempio, la lattuga necessita generalmente di una pressione compresa tra 8 e 12 bar durante la formazione della testa, poiché ciò favorisce una crescita rapida delle foglie e garantisce il corretto funzionamento degli stomi. I cetrioli, invece, richiedono una pressione più elevata, pari a circa 12–16 bar nella fase di sviluppo dei frutti, per mantenere un adeguato flusso idrico all’interno della pianta e assicurare che il calcio venga trasportato nelle zone in cui è necessario. Tuttavia, superare questi intervalli di pressione può causare problemi: una pressione eccessiva sulla lattuga provoca disturbi radicolari dovuti alla carenza di ossigeno, mentre sui cetrioli possono comparire antiestetiche macchie nere sulla parte inferiore del frutto. Ciò dimostra perché la scelta di una pompa basata sulle esigenze di una singola coltura non si traduce automaticamente in un’ottimale resa per altre colture.

Allineamento delle curve delle pompe con i picchi giornalieri di evapotraspirazione (ETc) e le finestre di programmazione dell’irrigazione

Applicare con precisione l’irrigazione significa far coincidere le prestazioni delle pompe con gli andamenti giornalieri di ETc, che di solito raggiungono il loro valore massimo intorno a mezzogiorno, generalmente tra le 10:00 e le 14:00 ora locale. Quando i pomodori passano dalla fase di sviluppo fogliare a quella di produzione dei frutti, il loro fabbisogno idrico aumenta di circa il quaranta percento rispetto alle fasi precedenti di crescita. È in questo contesto che le pompe centrifughe risultano particolarmente utili, poiché gestiscono efficacemente gli improvvisi incrementi della domanda, mantenendo la pressione entro una tolleranza di circa il cinque percento in più o in meno. Ciò consente di evitare situazioni in cui l’acqua non raggiunge gli emettitori più distanti del sistema e rende possibile automatizzare in modo efficace gli orari di irrigazione. Il risultato? Un minor spreco di energia elettrica nelle fasce orarie in cui il fabbisogno idrico è limitato, pur garantendo comunque alle colture un apporto idrico adeguato durante l’intera giornata.

Bilanciamento tra efficienza energetica, durata e costo totale di proprietà nella scelta delle pompe per serra

Nella scelta di una pompa agricola, vi sono effettivamente tre fattori principali da considerare: il consumo energetico, la durata nel tempo e l'affidabilità giornaliera. Lo scorso anno l'Hydraulic Institute ha pubblicato alcuni risultati interessanti che dimostrano come, per la maggior parte dei sistemi di pompaggio, i costi energetici e quelli di manutenzione rappresentino complessivamente circa due terzi della spesa effettiva sostenuta dagli agricoltori nel corso del tempo. Questa percentuale è di gran lunga superiore al costo iniziale, che tipicamente rappresenta soltanto circa il 10%. Gli agricoltori che investono in pompe dotate di azionamenti a velocità variabile spesso registrano una riduzione delle bollette elettriche pari a quasi un terzo quando le pompe funzionano a regime inferiore alla piena capacità. Inoltre, quelle realizzate con materiali resistenti alla corrosione, come l'acciaio inossidabile, tendono a garantire una vita utile molto più lunga in ambienti umidi, ad esempio nelle serre. Ciò è particolarmente rilevante per colture che richiedono un'irrigazione ad alta pressione, come pomodori e cetrioli, poiché questi sistemi vengono accesi e spenti così frequentemente che le pompe tradizionali si usurano più rapidamente. Alcuni nuovi regolatori intelligenti aggiustano automaticamente la portata in base alle effettive esigenze idriche delle piante, misurate in tempo reale. Sebbene molti produttori commerciali riferiscano di recuperare l'investimento entro 18 mesi grazie ai minori costi energetici e a una ridotta frequenza di guasti, i risultati possono variare in funzione delle condizioni climatiche locali e delle dimensioni dell'azienda agricola.

Domande frequenti

Perché la costanza della pressione è importante per le colture in serra?

La costanza della pressione garantisce una distribuzione uniforme dell'acqua a tutte le piante, prevenendo zone asciutte e annaffiature eccessive, che possono causare malattie e problemi di assorbimento dei nutrienti.

Cos'è il Carico Dinamico Totale (TDH) e perché è importante?

L’altezza manometrica totale (TDH) è l’energia richiesta da una pompa per convogliare l’acqua attraverso un sistema di irrigazione, tenendo conto del dislivello e delle esigenze di pressione. Un calcolo accurato della TDH evita il mismatch tra pompa e sistema e possibili guasti.

In che modo gli agricoltori possono massimizzare l’efficienza energetica nella scelta delle pompe per serra?

Gli agricoltori possono scegliere pompe dotate di azionamenti a velocità variabile e di materiali resistenti alla corrosione, che riducono i costi energetici e le esigenze di manutenzione, rendendo il sistema più duraturo ed economicamente vantaggioso.

Quali sono le conseguenze di un’errata corrispondenza tra le esigenze di irrigazione e le prestazioni della pompa?

Tale errata corrispondenza può causare la cavitazione della pompa, una riduzione della resa e la formazione di zone asciutte, portando a malattie vegetali e stress delle piante. Un’adeguata corrispondenza migliora la distribuzione dell’acqua e la salute delle colture.