Dispositivi di sicurezza e impianti frenanti nei trattori agricoli

La componentistica può oggi offrire numerosi dispositivi, dal ROPS fino ai sistemi ergonomici e ai sistemi di frenatura, per la sicurezza dell'operatore. Nel campo dei freni, in particolare, le tecnologie si sono sviluppate al passo con l'aumentare delle prestazioni dei mezzi in termini di velocità e di capacità di lavoro

Il trattore agricolo è un veicolo che, per il tipo di impiego e per le condizioni ambientali in cui opera, può risultare pericoloso essendo soggetto al ribaltamento e quindi allo schiacciamento dell’operatore. In merito a questo aspetto – e senza affrontare in questa sede il caso degli infortuni mortali derivanti da altre cause – è opportuno considerare che semplicemente utilizzando macchine fornite dei dispositivi di sicurezza già da anni obbligatori per legge (ROPS) si potrebbero evitare molti incidenti in un comparto, quello agricolo, che ancora mostra una correlazione tra infortuni mortali e numero di addetti più alta rispetto agli altri settori.

Il trattore agricolo, dal punto di vista della sicurezza e del livello ergonomico, è molto migliorato nel corso degli anni, passando dai primi trattori della fine dell’800, per i quali era prassi la presenza di molti organi in movimento (volano in primis) o parti calde completamente sprovviste di protezioni, fino alle moderne macchine che mostrano un livello ergonomico elevato in quanto vengono progettate proprio considerando l’operatore, e ormai offrono un comfort paragonabile in molti casi a quello delle più blasonate autovetture.

I primi trattori infatti avevano ruote in ferro, sedili in ferro (a volte rigidi), ed erano davvero poco maneggevoli (non esisteva il servosterzo), ma si è arrivati in poco più di 100 anni a costruire macchine sulle quali è ormai possibile far si che l’operatore se ne stia comodamente seduto in un ambiente climatizzato, sul quale agiscono gli pneumatici, le sospensioni proprie del trattore, quelle della cabina, e quelle proprie del sedile per smorzare le vibrazioni derivanti dalla marcia su terreni spesso accidentati, e per chi non vuole nemmeno agire su un volante ormai universalmente dotato di servosterzo c’è anche la possibilità di acquistare macchine che grazie al GPS, in campo, sterzano da sole, ed effettuano le lavorazioni mantenendo una precisione nella sovrapposizione tra le varie passate effettuate in campo, ben superiore rispetto a quella che l’operatore più esperto può mantenere basandosi sui propri sensi. Sempre basandosi sull’utilizzo di tecnologie che permettono la georeferenziazione, e con l’aggiunta di mappature che permettono, in base a diversi parametri, di differenziare l’entità d’intervento in campo, molte macchine “a rateo variabile” permettono già di applicare le tecniche dell’agricoltura di precisione, permettendo in base alle scelte effettuate di ottenere risparmi in termini di fattori di produzione e incrementi in termini di produttività.

 

I freni dei trattori agricoli

Anche gli impianti frenanti sono decisivi nell’incremento della sicurezza attiva del trattore agricolo, ed hanno avuto nel tempo una evoluzione enorme. Si è infatti passati in pochi decenni da macchine molto lente, per le quali erano sufficienti dei freni a nastro presenti sul solo assale posteriore, a macchine che per ottenere l’omologazione a 30 km/h necessitavano in sostanza di installare nei semiassi posteriori dei potenti freni multidisco a bagno d’olio. Per le successive omologazioni a 40 km/h, che prevedevano come requisito la frenatura su entrambi gli assi, è stato poi necessario o l’utilizzo dell’inserimento automatico della doppia trazione (per trasferire l’effetto frenante anche sull’asse anteriore) o l’utilizzo di freni a disco in bagno d’olio su entrambi gli assali.

In particolare, sugli assali anteriori possono essere collocati i freni centralizzati che agiscono sull’albero di trasmissione principale (e cioè prima del differenziale) o quelli periferici, che in questo caso vengono posizionati direttamente sulle scatole dei riduttori laterali.

L’azionamento basico per i freni è di tipo essenzialmente meccanico, ed è ancora utilizzato sui trattori specialistici cingolati, omologati per i 15 km/h di velocità massima. Con questo schema l’operatore agisce tramite tiranti rigidi che collegano direttamente il pedale del freno al dispositivo di carico sui dischi o sui nastri di attrito.

I più diffusi azionamenti idraulici utilizzano una pompa a pistone dove la spinta esercitata dal conducente sul pedale viene convertita in una pressione idraulica tramite un apposito fluido chiamato impropriamente “olio dei freni” in quanto esso ha caratteristiche di densità e resistenza alle basse e alte temperature molto diverse da quelle dei comuni olii lubrificanti.

Gli azionamenti idraulici sono i più vantaggiosi anche perché permettono anche di ripartire in modo semplice la forza frenante sugli assali (quando sull’assale anteriore sono presenti dei freni). In questo caso, anche sui trattori agricoli di medio-grande potenza si assiste alla comparsa del servofreno a depressione, che è già prassi comune in ambito automotive e permette di amplificare la forza esercitata dal conducente sul pedale.

Anche i moderni trattori di medio-bassa potenza sono ormai dotati di frenatura a comando idrostatico con recupero automatico dei giochi dovuti all’usura dei materiali di attrito.

Oltre ai di freni di servizio, utilizzati durante la marcia, sui trattori vi è anche un freno di stazionamento (o di parcheggio) che si utilizza per la sosta in sicurezza del veicolo. Mentre i primi vengono comandati tramite un pedale, per quelli di stazionamento si utilizza di solito una leva manuale o un comando elettroidraulico (che sui trattori più evoluti si aziona automaticamente quando si arresta il motore). A questi si aggiungono spesso i sistemi di frenatura pneumatica o idraulica del rimorchio o di altre macchine operatrici per consentire il traino di masse che in alcuni casi possono raggiungere fino a 4-5 volte la massa del trattore stesso.

 

Dispositivi di collegamento idraulico

Le connessioni possono essere rigide e realizzate con tubi metallici, oppure flessibili e ricoperte con gomma o, in qualche raro caso, anche con una treccia metallica.

In entrambi i casi è opportuno effettuare scrupolosi controlli periodici. Ad esempio, i condotti metallici, soprattutto quando scorrono nella parte inferiore del trattore, possono venire a contatto con ostacoli di vario tipo che li lesionano o li schiacciano, nonché, a causa delle vibrazioni, può venire a mancare la tenuta a livello delle giunzioni, con conseguenti gravi rischi per la sicurezza in fase di frenatura.

Riguardo invece ai tubi flessibili, ad una accurata ispezione visiva va aggiunta un attento controllo delle deformazioni interne, che è però difficile da effettuare senza smontare le stesse, e che può comunque essere sostituito da una valutazione di mantenimento della funzionalità pregressa. Nel caso si verifichino delle frenate irregolari, spesso ciò è dovuto agli elementi flessibili che possono col tempo occludersi in alcune posizioni di lavoro. In tal caso è opportuno procedere celermente alla loro sostituzione con elementi aventi le stesse caratteristiche costruttive, e possibilmente originali.

Occorre inoltre verificare frequentemente il livello del liquido idraulico nell’apposita vaschetta (posizionata solitamente sopra la pompa) e se si riscontrano dei cali di livello (perdite) bisogna procedere immediatamente all’ispezione dell’intero impianto per trovare il guasto.

 

II materiali d’attrito

I materiali d’attrito hanno avuto anch’essi una notevole evoluzione, dai materiali a base d’amianto – comunemente diffusi fino agli anni ’80 – si è infatti passati a componenti che dovevano assicurare le stesse prestazioni fisico-meccaniche con una tossicità per l’uomo inferiore. Dai 7-8 “ingredienti” comunemente utilizzati per i materiali d’attrito a base di amianto si è passati repentinamente ai moderni materiali d’attrito composti anche da più di 20 componenti diversi.

 

Ulteriori opzioni

Oggigiorno, dato che in alcuni paesi è già possibile omologare i trattori per velocità di 50, 60 e in alcuni casi 65 km/h, è stato necessario anche introdurre nell’ambito dei trattori agricoli dei sistemi frenanti simili a quelli dei camion, ovvero freni esterni raffreddati quindi dall’aria, ma generosamente dimensionati e talvolta provvisti anche di ABS. Si tratta di soluzioni che divengono obbligatorie per ottenere omologazioni per velocità elevate, ma che i costruttori giustamente offrono come opzione anche per coloro che, pur viaggiando a soli 40 km/h al massimo, magari trainano spesso pesi gravosi in ambiti collinari e ci tengono ad avere sul proprio mezzo un impianto frenante generosamente dimensionato.

 

Freno motore

Alcuni trattori sono oggi dotati anche del cosiddetto “freno motore”, un dispositivo presente da molto tempo sugli autocarri, e che permette di rallentare senza intervenire sui pedali dei freni di servizio. Si tratta di un dispositivo che permette di “strozzare” (parzializzare) il flusso dei gas di scarico agendo su di un apposito pedale (o dispositivo a mano) che comanda la chiusura di una valvola a farfalla che causa una diminuzione del regime del motore. Agendo sul comando viene anche chiusa la mandata di combustibile. Si tratta di un comando che permette di decelerare senza usurare e riscaldare i freni, ma che ha una efficacia elevata soltanto ai regimi di rotazione del motore più elevati.

 

Impianti ausiliari di frenatura pneumatici

La necessità di trainare rimorchi ed attrezzature caratterizzati da masse sempre maggiori ha portato i costruttori a realizzare impianti di frenatura ausiliaria per il rimorchio sia di tipo pneumatico sia di tipo idraulico. Gli impianti misti di tipo automatico-pneumatico sono prodotti generalmente da ditte specializzate e funzionano con pressioni massime nell’ordine dei 7-8 bar. Sono costituiti da un compressore azionato dal motore tramite cinghia o ingranaggi, valvole regolatrici della pressione dell’aria, valvole di spurgo dell’acqua di condensazione, uno o due serbatoi dell’aria compressa (con capacità 12-15 litri ciascuno), manometro, distributore e presa pneumatica.

Mentre in Italia è molto utilizzata la presa a innesto doppio combinato che utilizza una tubazione di alimentazione collegata all’innesto sinistro e quella di comando che è allocata in quello destro, all’estero sono invece diffusi gli impianti a due vie che prevedono un innesto colorato di giallo per fornire aria al distributore del rimorchio, e un innesto rosso che serve per caricare il serbatoio e alimentare i freni. Quando invece il rimorchio è dotato di un impianto a una sola via si utilizza l’innesto aggiuntivo colorato di nero. Spesso tali impianti prevedono anche la presenza di una presa ausiliaria che permette ad esempio di gonfiare gli pneumatici o soffiare i radiatori.

 

Impianto ausiliari di frenatura idraulici

Per i trattori sono anche disponibili impianti di frenatura dei rimorchi che sfruttano la pressione dell’olio del circuito idraulico di frenatura del trattore. Questi impianti prevedono un’apposita presa che fornisce olio a una pressione di circa 150 bar e assicura un’azione frenante proporzionale alla spinta esercitata dal conducente sui pedali dei freni. L’entità della forza frenante agente sul rimorchio può essere in genere modificata agendo su un’apposita valvola di registrazione.

 

Elettronica

E’ comunque il settore relativo all’elettronica di bordo, che ha fatto le sue prime timide apparizioni negli anni ’80, quello che ha mostrato negli ultimi anni l’evoluzione più marcata. Grazie allo sviluppo di sensoristica dedicata al trattore agricolo oggi la macchina è in grado di rilevare particolari condizioni dell’ambiente circostante, che correlate alle informazioni desunte dal funzionamento del trattore stesso permettono di avvertire il conducente del trattore dell’imminente pericolo o di situazioni di lavoro non ottimali e, in alcuni casi, di “correggere” in modo autonomo gli errori riscontrati e le anomalie causate anche involontariamente dall’operatore.