In questa pagina verranno trattati i software per la progettazione dell’irrigazione e altri strumenti per la progettazione di impianti di irrigazione. Oggigiorno gli ingegneri coinvolti nella progettazione di impianti di irrigazione si avvalgono di strumenti come abachi, grafici, tabelle forniti dai produttori di materiali per l’irrigazione nei loro cataloghi. Vengono sviluppati anche fogli di calcolo e diverse aziende offrono software per progettare sistemi di irrigazione, ma questi si basano su algoritmi approssimativi. Tipicamente, questi software vengono creati per piccoli progetti di impianti di irrigazione per parchi pubblici e giardinaggio, e fanno uso di ipotesi semplificative valide solo per piccoli impianti per irrigazione. Pertanto, questi strumenti, ed anche i software di irrigazione proposti da terze parti, sono inadeguati per un uso professionale e per la progettazione di impianti di irrigazione di grandi dimensioni. In sintesi, la progettazione degli impianti di irrigazione si basa oggi su:
Metodi empirici, lenti e laboriosi, che consistono nel testare, direttamente in campo, il materiale da adottare nell’impianto di irrigazione; Abaco/grafici o tabelle forniti dai produttori di materiali per l’irrigazione nei loro cataloghi; Noiose procedure matematiche che considerano solo standard e poco realistiche attraverso l’uso di semplici o sofisticati fogli di calcolo; Software di progettazione irrigua, basati su algoritmi approssimativi, nati solitamente per piccoli progetti di verde pubblico e giardinaggio, che sono supportati da presupposti semplificativi validi per piccoli impianti di irrigazione ma meno adatti all’uso professionale e per la progettazione di impianti di irrigazione di grandi dimensioni. Questi software, basati su criteri di calcolo imprecisi, sono più dedicati al disegno CAD di sistemi di irrigazione, piuttosto che a un progetto completo professionale dotato di un calcolo idraulico affidabile.
Esistono altri metodi che combinano le classiche equazioni dell’idraulica, ma non tengono conto delle caratteristiche di funzionamento idraulico dell’erogatore risultando imprecisi o troppo costosi in termini di risorse informatiche e di difficile implementazione nei software per l’irrigazione.
Progettazione dell’impianto di irrigazione: utilizzo di abachi, grafici e tabelle
La progettazione di un impianto irriguo può essere eseguita con l’utilizzo di abachi, grafici e tabelle, predisposti direttamente dalle aziende produttrici di materiale per l’irrigazione, che riportano, per la tipologia di prodotto che si considera (condotto e dosatori), la massima sviluppo planimetrico in determinate condizioni di pressione, portata e pendenza. Ad esempio, per un laterale questi cataloghi mostrano lo sviluppo massimo ammissibile in lunghezza quando si utilizza un certo diametro del tubo e un certo erogatore. Non coprivano le diverse pendenze (che si assumono orizzontali o sub-orizzontali), né l’interazione con le altre parti che compongono l’impianto irriguo (che può avere 5 come 200 laterali). Inoltre i risultati riportati sono validi solo per una ben determinata pressione di alimentazione. Tali presupposti comportano conseguenze negative, sia sull’uniformità di distribuzione delle portate erogate, sia sull’efficienza dell’impianto irriguo stesso, prodotto da un funzionamento, in esercizio, dell’impianto irriguo diverso da quello previsto in fase di progettazione. Naturalmente è possibile usufruire di questi strumenti di dimensionamento, solo con riferimento agli impianti di irrigazione prodotti dalla stessa azienda. Si determina quindi una situazione di incertezza per il professionista che, nella progettazione di un impianto di irrigazione, nel confrontare le soluzioni proposte dalle diverse aziende non riesce a districarsi tra i vari metodi di dimensionamento.
Progettazione del sistema di irrigazione: uso di fogli di calcolo
Quando si utilizzano fogli di calcolo, la progettazione degli impianti di irrigazione viene eseguita o con metodi semplificati (e quindi approssimativi) o con metodi stringenti che sono, in questo caso, molto costosi in termini di risorse umane, tempo e applicabili solo su piccola o piccolissima scala di sistema di irrigazione. Infatti, se si volesse tener conto di tutte le mutue interazioni tra le varie parti dell’impianto irriguo, sarebbe necessario costruire delle tabelle di calcolo troppo complesse da implementare e non gestibili. Anche queste procedure non sono mai state automatizzate, quindi il foglio di calcolo va impostato ogni volta che si progetta un nuovo impianto di irrigazione. Se ad esempio si volesse progettare un piccolo impianto di irrigazione, pensato per servire un’area di un ettaro di estensione dove si prevede di inserire 10.000 erogatori, il calcolo rigoroso con foglio di calcolo richiede la scrittura di 30.000 equazioni, il che renderebbe questo compito arduo anche per i designer più scrupolosi.
Progettazione del sistema di irrigazione: il software di irrigazione
Il software di progettazione del residenziale vengono utilizzati da architetti paesaggisti e progettisti di giardini per creare planting, softworks, groundworks and hardworks (vedere le definizioni di seguito) prima di progettare un paesaggio.
Sono disponibili due livelli di software, amatoriale e professionale. Il primo è solitamente finalizzato alla semplice visualizzazione di un progetto di giardino, mentre il secondo fornisce strumenti che consentono di etichettare e dimensionare accuratamente le rappresentazioni stilistiche di un progetto affinché gli appaltatori possano interpretarlo e le autorità territoriali o il governo locale possano vedere e approvare o meno. Dall’avvento del personal computer, sono nati diversi pacchetti software, i principali software professionali sono CS Artisan di CS Design Software, Realtime Landscaping Architect di Idea Spectrum, LANDWorksCAD, LandCADD, Landmark, PRO Landscape, VizTerra di Structure Studio, VirtualProperty Architect di VisionScape e Paesaggi terrestri di impatto visivo.
Il software professionale per la progettazione del paesaggio richiede l’output di informazioni dettagliate per la documentazione del contratto, che di solito consiste in disegni, specifiche e relazioni (schede/dichiarazioni di quantità). Le più sofisticate soluzioni software per la progettazione del paesaggio automatizzano il processo di generazione di report (pianificazioni/dichiarazioni di quantità) da dati intelligenti nel disegno; tale intelligenza è solitamente contenuta all’interno di etichette (annotazioni) che includono, in caso di impianto, routine di calcolo automatico per determinare il numero di singole piante in base alle intercapedini (centri) delle piante per area o lunghezza. Quando le aree etichettate o le lunghezze vengono modificate (allungate o ridotte), le etichette associate vengono ricalcolate contemporaneamente ai report (schedula/distinta metrica) contenuti o associati allo stesso disegno.
Di seguito è riportato un elenco di alcune funzionalità fornite da tale software:
- Tutorial video
- Importazione di foto digitali
- Creazione di viste 3D
- Enciclopedia delle piante
- Selettore piante Plant
- Zone di crescita e mappe di robustezza
- Immagini di piante e oggetti
- Stampa liste della spesa
- Stampa design
- Visualizza la crescita delle piante
- Illuminazione per esterni
- Progettazione di irrigazione
- Mobili da esterno
- Rapporti/Programmi/Distinte di quantità
- Etichette/Annotazione
- Presentazioni di design fotorealistiche
- Generazione di preventivi, fatture, report, informazioni sull’impianto
I software per l’irrigazione più avanzati oggi sul mercato sono poco accessibili al grande pubblico, costituito dalla maggioranza di tecnici che si occupano della progettazione di impianti di irrigazione. Il più delle volte questi sono eccessivamente costosi, con un’interfaccia molto complicata e difficile da usare. In genere hanno una laboriosa gestione degli input e forniscono risultati poco pratici nella gestione dell’installazione reale del sistema di irrigazione. La maggior parte dei software di irrigazione studia la soluzione approssimata: considerando solo le equazioni di continuità e moto e non la terza equazione che caratterizza il funzionamento degli erogatori. Inoltre, queste applicazioni calcolano solo le perdite di carico continue (dovute all’attrito del fluido contro le pareti delle tubazioni e che determinano variazioni di pressione lungo le varie parti costituenti l’impianto) e non considerano le perdite di carico localizzate (che incidono fortemente le variazioni di pressione lungo le laterali) determinate dalla presenza di numerosi emettitori che provocano continui allargamenti e costrizioni della sezione di passaggio dell’acqua.
Un altro componente che viene trascurato è l’energia cinetica posseduta dal fluido in movimento, che comporta, soprattutto quando le portate convogliate nelle tubazioni sono elevate, delle semplificazioni che aumentano ulteriormente il livello di approssimazione dei risultati. Sempre nel caso di questi software per l’irrigazione il calcolo viene effettuato isolando il ramo di tubo che si vuole calcolare dal resto della rete irrigua (che non viene conteggiato nella sua interezza), e poi trascurando inopportunamente le reciproche interazioni tra i varie parti della rete irrigua. L’adozione di una serie di ipotesi semplificative determina differenze sostanziali tra le grandezze (in termini di pressione e portata) calcolate in fase di progettazione e quelle ottenute in campo durante il funzionamento dell’impianto, con evidenti ripercussioni sull’uniformità del flusso consegnati e quindi la resa qualitativa e quantitativa delle colture agricole. I software di progettazione per impianti di irrigazione attualmente in commercio consentono solo il calcolo di reti irrigue con un numero di nodi molto limitato. In molte applicazioni i criteri di convergenza utilizzati si basano sul costo minimo e ciò non garantisce l’uniformità di distribuzione dell’acqua. Usano l’equazione del moto imponendo la velocità e non considerano l’equazione caratteristica (che mostra le caratteristiche dell’emettitore utilizzato). Il criterio della velocità utilizzato spesso si basa sull’ipotesi non vera che la velocità rimanga costante durante tutto lo sviluppo delle laterali e in tutti i tubi dell’impianto di irrigazione, mentre in realtà è molto variabile lungo la direzione in cui si muove l’acqua , da un valore massimo di pochi metri al secondo a zero. I risultati di questo approccio vengono quindi approssimati. In definitiva tutti questi strumenti comportano vari problemi e limitazioni:
Il rischio di risultati errati; Costi e sprechi più elevati: spesso si tende a sovradimensionare per motivi di sicurezza, parti di un impianto e l’utilizzo delle risorse idriche non è efficiente; Produzione agricola limitata dal fattore irriguo non ottimizzato; Contese legali, che spesso si verificano tra l’azienda agricola in cui è installato l’impianto di irrigazione e il professionista o l’azienda che gestisce l’impianto.
Progettazione del sistema di irrigazione: software di irrigazione IrriPro
Il software per la progettazione degli impianti di irrigazione IrriPro grazie al suo “cuore di calcolo” che si avvale delle equazioni fondamentali dell’idraulica, è in grado di analizzare le reti irrigue con un metodo nuovo e rigoroso. La formulazione delle equazioni classiche dell’idraulica utilizzate nell’algoritmo esclude forme di empirismo e assunzioni semplificative che si discostano dal risultato finale atteso. Il software, infatti, utilizza un algoritmo di calcolo che risolve le equazioni che governano il moto delle correnti in pressione (equazioni di continuità ed equazione del moto) a partire dalle condizioni idrauliche e geometriche al contorno, dalla distribuzione plano-altimetrica della rete irrigua. , nonché le caratteristiche idrauliche e geometriche delle tubazioni e degli erogatori installati.
IrriPro consente inoltre, anche nel caso di impianti per microirrigazione, di valutare le perdite di carico di tipo continuo lungo il tubo, e di tipo localizzato causate da erogatori installati lungo le laterali. Tali perdite sono solitamente trascurate dai progettisti in fase di dimensionamento degli impianti idraulici, anche se è ormai universalmente riconosciuto dalla comunità scientifica che queste possono rappresentare un’alta percentuale (tra il 30% e il 50%) delle perdite di carico totali e quindi deve essere preso in considerazione in un calcolo idraulico corretto e rigoroso, come riconosciuto dalla comunità scientifica e tecnica internazionale. Infine, viene considerato anche il carico cinetico. IrriPro è un software di progettazione per impianti irrigui in grado di calcolare tutti i parametri idraulici (portata, velocità, pressione, perdite di carico continue e localizzate, uniformità di distribuzione) in qualsiasi punto della rete irrigua, rappresentando l’andamento di ogni parametro fisico, e progettare tutti i tipi di irrigazione (rete di irrigazione a pioggia o microirrigazione) di qualsiasi complessità e dimensione in modo facile, potente e innovativo. Il software dispone di una procedura guidata per l’inserimento dei dati, semplice ed intuitiva che accompagna efficacemente il tecnico attraverso le funzionalità del programma, dal rilievo fino al calcolo, alla presentazione dei risultati così da coprire tutte le fasi della progettazione. L’ambiente user-friendly, che lo rende alla portata di tutti, consente un rapido utilizzo, con tempi di formazione ridotti, e il raggiungimento di risultati accurati attraverso procedure semplici e veloci. Attraverso l’utilizzo di IrriPro il professionista ha quindi la possibilità di:
realizzare una rete di irrigazione su qualsiasi terreno; garantire l’efficienza degli impianti; facendo risparmiare acqua e fertilizzanti; migliorare la qualità e la quantità della produzione e quindi la redditività dell’azienda; facendo risparmiare circa il 5-10% sul costo di installazione dell’impianto.
Il progettista è supportato nella ricerca di modifiche da apportare per migliorare il progetto, in quanto dispone di strumenti di analisi e diagnostica necessari per valutare le conseguenze di ogni scelta progettuale.
