Il funzionamento di un dispositivo erogatore dipende dalla sua struttura e dal metodo con cui regola il flusso dell’acqua. Oltre alle caratteristiche costruttive, il funzionamento degli emettitori è fortemente influenzato dalla qualità e consistenza dei materiali utilizzati nella loro realizzazione. Le prestazioni del regolatore vengono valutate misurando le portate effettive di un campione rappresentativo di gocciolatori alla pressione e alla temperatura nominali.
Idealmente, tutti gli emettitori nel campione dovrebbero avere esattamente la stessa portata e questa portata dovrebbe essere esattamente uguale alla portata nominale indicata dal produttore. In realtà la portata dei singoli erogatori varierà da uno all’altro fino ad un certo grado e la portata media misurata varierà leggermente dalla portata nominale a causa delle imperfezioni che si verificano durante i processi produttivi.
Questi processi, infatti, non consentono una perfetta omogeneità tra gli emettitori prodotti a causa di difetti nella taratura delle uscite; le differenze sono imputabili alla qualità dei materiali, alle tecniche costruttive utilizzate e in particolare alle variazioni di pressione e temperatura durante i processi produttivi e al metodo di raffreddamento, all’usura e alla scarsa manutenzione degli stampi [Solomon, 1979].
Molte sono quindi le variabili che possono produrre difetti nella realizzazione degli emettitori, come il tipo di resina utilizzata, le differenze tra le mescole plastiche che variano nelle diverse formulazioni, le temperature ambientali, il materiale dello stampo, l’età e la l’usura degli iniettori e dello stampo, la messa a punto dello stampo e così via. Queste variabili determinano la qualità del prodotto finito e di conseguenza la reale portata erogata dagli erogatori.
La variazione tra i singoli erogatori viene misurata con un valore chiamato coefficiente di variazione Cv, e con la differenza tra la portata media effettiva e la portata nominale e misurata con un valore chiamato scostamento dalla portata media, cioè Qd . Sia lo scostamento dalla portata media (Qd) che il coefficiente di variazione (Cv) sono dati che indicano la precisione con cui vengono prodotti gli erogatori.
Un esempio
In termini di prestazione Qd e Cv devono essere considerati separatamente. Supponiamo, ad esempio, che un certo campione di erogatori con una portata nominale di 4,2 1/h venga sottoposto ad un esame e ciascuno degli erogatori abbia una portata esattamente di 4,9 1/h. Poiché tutti i dispensatori hanno esattamente la stessa portata, il Cv del campione è pari a zero, indicando un’eccellente consistenza. La portata media, tuttavia, è superiore del 18,2% rispetto alla portata nominale indicata dal produttore. D’altra parte, la Qaverage per un campione di gocciolatori può essere esattamente uguale alla portata nominale di 4,2 L/h (dando un Qd pari a 0), ma se il Cv è del 15% tra i singoli gocciolatori ci sono grandi variazioni nella Portata.
Coefficiente di variazione
Il coefficiente di variazione tecnologica CVT o più semplicemente Cv è una misura statistica della qualità dell’emettitore e che esprime la variazione della portata delle uscite campione come percentuale della portata media. Il Cv si calcola dividendo la deviazione standard delle portate di un campione di erogatori per la portata media, ovvero:
dove σ è la deviazione standard e μ è la portata media.
In relazione al valore assunto dal CV, i gocciolatori possono essere classificati [Solomon, 1979] come:
- ottimo se CV< 3%
- accettabile se CV = 4-7%
- mediocre se CV = 8-10%
- scarso se CV = 11-14%
- male se CV> 15%
Deviazione dalla portata media
Lo scostamento dalla portata media (Qd) è la differenza percentuale tra la portata nominale e la portata media effettiva, cioè la portata media misurata sperimentalmente utilizzando un campione rappresentativo di erogatori. La portata nominale Qn è indicata dal produttore per una determinata temperatura e una determinata pressione e la Q media è semplicemente la somma delle portate misurate (Qi) divisa per il numero di erogatori (n) testati.
Pertanto Qd si ottiene da:
La portata media per un campione di gocciolatori dovrebbe essere uguale alla portata nominale Qr specificata dal produttore alla temperatura e pressione nominali. Se la portata media è notevolmente superiore o inferiore alla portata nominale per la quale è stato progettato un sistema di irrigazione, si avranno effetti significativi sulle portate e sulle prestazioni del sistema.
La portata media per un campione di gocciolatori dovrebbe essere uguale alla portata nominale Qr specificata dal produttore alla temperatura e pressione nominali. Se la portata media è notevolmente superiore o inferiore alla portata nominale per la quale è stato progettato un sistema di irrigazione, si avranno effetti significativi sulle portate e sulle prestazioni del sistema.
In condizioni operative, la conoscenza del rapporto q (h) e del coefficiente di variazione tecnologica può essere insufficiente a caratterizzare il funzionamento idraulico del gocciolatore a causa dell’insorgere di diversi fenomeni che influenzano, a parità di tipologia di gocciolatore e carico sullo stesso , l’entità dei flussi erogati. In particolare, i fenomeni che più frequentemente si verificano durante il funzionamento degli impianti di microirrigazione e che possono modificare anche sensibilmente l’entità delle portate erogate sono:
- trasporto sospeso di particelle solide di dimensioni superiori a quelle della sezione minima del dosatore
- trasporto di materiale organico, presente soprattutto dove viene utilizzata acqua proveniente da fonti di approvvigionamento superficiali
- formazione di incrostazioni causate dall’utilizzo di acqua eccessivamente mineralizzata, ricca di ferro, bicarbonato di calcio e ossido di manganese, che riducono la sezione di passaggio dell’acqua nel gocciolatore e di conseguenza modificano la curva caratteristica di erogazione [Nakayama, 1981]; questo problema può essere accelerato dalle variazioni della temperatura dell’acqua o dalle variazioni del pH conseguenti ai trattamenti fertilizzanti [Padmakumari, Sivanappan, 1985]
- presenza di microrganismi che si formano durante i periodi di stasi vegetale dovuti all’utilizzo di sostanze fertilizzanti e che possono facilitare l’agglomerazione e il successivo deposito dei solidi sospesi [Gilbert et Al., 1980].
