Dimensionare un impianto a goccia: dal fabbisogno alla condotta

Un impianto a goccia si progetta in un ordine preciso: prima si stabilisce quanta acqua serve alla coltura, poi quanta acqua deve portare l'impianto in un'ora, e solo alla fine si scelgono i diametri delle condotte. Fare il percorso inverso — partire dal tubo che «di solito si usa» — è il modo più rapido per ritrovarsi con settori che non arrivano in fondo al campo.

1. Il fabbisogno della coltura

Il consumo idrico della coltura si stima a partire dall'evapotraspirazione di riferimento ET₀ e dal coefficiente colturale Kc:

ETc = ET₀ × Kc

Il fabbisogno netto giornaliero è la differenza tra ETc e le precipitazioni efficaci del periodo. Nei mesi di punta, che sono quelli che determinano il dimensionamento, la pioggia efficace in Sicilia è spesso trascurabile.

Il volume netto da distribuire a ogni pianta si ottiene moltiplicando il fabbisogno espresso in millimetri per la superficie di competenza della pianta:

V (litri/pianta) = fabbisogno (mm) × superficie di competenza (m²)

dove la superficie di competenza è il prodotto delle distanze sulla fila e tra le file.

2. Dal netto al lordo

Nessun impianto distribuisce con efficienza piena. Per un impianto a goccia ben progettato e ben mantenuto si lavora con un'efficienza dell'ordine del 90%, tenendo conto delle perdite per percolazione ed evaporazione e della disuniformità di distribuzione:

V lordo = V netto ÷ efficienza

A questo si aggiunge, dove l'acqua è salina, una frazione di lisciviazione per allontanare i sali dal bulbo bagnato.

3. Portata e durata dell'irrigazione

Definito il volume lordo per pianta, la durata dell'intervento dipende dalla portata nominale dei gocciolatori e da quanti ne serve ogni pianta:

t (ore) = V lordo (litri) ÷ [n. gocciolatori per pianta × portata (l/h)]

La portata richiesta da un settore è invece:

Q settore (l/h) = n. totale gocciolatori del settore × portata unitaria

Da qui si verifica la compatibilità con la fonte: un pozzo che eroga 5 m³/h non può alimentare un settore che ne richiede 12, e la soluzione non è aumentare la pressione ma ridurre l'ampiezza dei settori e allungare i turni.

4. La regola del 20%

All'interno di un settore la pressione non è uniforme: cala lungo la condotta per attrito e cambia con la pendenza. Poiché la portata del gocciolatore segue una relazione del tipo

q = k × H^x

con esponente x prossimo a 0,5 per i gocciolatori turbolenti, una variazione di pressione del 20% produce una variazione di portata di circa il 10%. È il limite comunemente accettato: il settore va dimensionato in modo che la differenza di pressione tra il gocciolatore più favorito e quello più sfavorito resti entro il 20% della pressione nominale.

Con i gocciolatori autocompensanti il vincolo si allenta, ma solo entro l'intervallo di compensazione dichiarato dal costruttore: fuori da quello, il problema torna.

5. Dimensionamento delle condotte

Le perdite di carico continue si calcolano con una formula di resistenza. Per tubazioni in polietilene si usa comunemente Hazen-Williams:

J = 10,67 × Q^1,852 ÷ (C^1,852 × D^4,87)

con J perdita di carico unitaria (m/m), Q portata (m³/s), D diametro interno (m) e C coefficiente di scabrezza, dell'ordine di 140–150 per il PE nuovo.

Due accortezze rendono il calcolo realistico:

• le derivazioni lungo il percorso. In un'ala gocciolante la portata diminuisce man mano che si avanza, quindi la perdita reale è una frazione di quella calcolata a portata costante: si applica il coefficiente di Christiansen, che con molte uscite vale circa 0,36–0,38;
• la pendenza. In discesa il dislivello recupera parte della perdita, in salita la somma. Va sempre considerato nel bilancio, non trascurato.

Per la velocità, è buona pratica restare indicativamente tra 0,5 e 2 m/s: sotto si favorisce la sedimentazione, sopra crescono perdite e rischio di colpo d'ariete. La velocità si ricava da

v = Q ÷ A, con A = π × D² ÷ 4

6. Prevalenza e gruppo di pompaggio

La prevalenza richiesta alla pompa è la somma di: dislivello geodetico, pressione di esercizio richiesta ai gocciolatori, perdite di carico nelle condotte, perdite nel sistema di filtrazione (che vanno considerate a filtro sporco, non pulito) e perdite localizzate in valvole e raccordi. Solo a questo punto si sceglie la pompa, incrociando prevalenza e portata sulla curva caratteristica.

7. Filtrazione e manutenzione

Il gocciolatore si occlude per tre motivi: particelle solide, alghe e precipitati calcarei o ferrosi. Per un impianto a goccia la filtrazione si attesta di norma sui 120–130 mesh, con scelta del tipo di filtro in base all'acqua: idrociclone dove c'è sabbia, filtri a graniglia con acque superficiali ricche di sostanza organica, filtri a dischi o a rete come protezione finale.

Vanno previsti fin dal progetto: manometri a monte e a valle del filtro (la loro differenza dice quando lavare), valvole di lavaggio a fondo linea e un piano di manutenzione stagionale.

Controlli prima di comprare

1. La fonte idrica regge la portata del settore più grande?
2. La differenza di pressione nel settore resta entro il 20%?
3. La velocità in condotta è compresa nell'intervallo di buona pratica?
4. La prevalenza è stata calcolata con il filtro sporco?
5. Il turno irriguo copre il fabbisogno di punta con margine?

Se una sola risposta è «no», il problema non si risolve in campo: si risolve tornando al calcolo.