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Anno 2019 Numero 7-9

Tecnica
luglio - settembre 2019

Pneumatici 4.0: le App per ottimizzarne l'uso

Sensori innovativi, spesso integrati da App di controllo e ottimizzazione, permettono di regolare la pressione degli pneumatici ai valori ideali per un corretto uso in ogni condizione

La qualità del contatto tra gli pneumatici dotati di motricità e il terreno definisce l’efficacia trattiva e di autodislocamento di un mezzo agricolo. Come per tutti gli altri veicoli (autovetture in primis), lo scrupoloso e costante controllo della pressione degli pneumatici in agricoltura è una pratica spesso trascurata (e, se va bene effettuata con cadenza non regolare…), nonostante sia un intervento che richiede pochi minuti e una dotazione tecnica minima, a fronte di tangibili vantaggi.

Nonostante i trattori possano lavorare in ben determinate condizioni con gli pneumatici gonfiati a pressioni inferiori a quella standard (che di norma è pari a 1,6-1,8 bar per le ruote da trazione) al fine di massimizzare la capacità di trazione, per i trasferimenti e i trasporti la pressione degli pneumatici deve essere coerente con le specifiche del costruttore, in relazione al massimo carico sopportato e alle velocità massima raggiungibile, specie nella percorrenza su strade aperte al traffico, e obbligatoriamente su quelle pubbliche.

Un’App per controllare la pressione

Da questo punto di vista, purtroppo le uniche informazioni di solito conosciute dagli operatori si limitano al valore standard della pressione di gonfiaggio  e semmai ad un valore più basso, da adottare solitamente per le lavorazioni profonde del terreno.

In realtà, sostanzialmente in funzione della robustezza costruttiva della sua carcassa, ogni pneumatico è caratterizzato da un determinato intervallo di pressioni di gonfiaggio da adottare, in funzione del carico sopportato e della velocità di percorrenza (spesso riferita a quella massima di costruzione del veicolo). Si tratta di variazioni che si rendono necessarie se, ad esempio, la massa che grava sui singoli pneumatici (o su quelli di un asse del mezzo) sia soggetta ad una variazione, in seguito all’installazione più o meno duratura di un accessorio (ad es. il caricatore frontale del trattore).

Gli adeguamenti necessari sono indicati normalmente in tabelle specifiche, consultabili sui siti web dei costruttori. Di recente, il reperimento di questi dati è stato agevolato mediante la creazione di App specifiche, per computer, tablet e smartphone, scaricabili sia direttamente dai siti dei costruttori, sia dai principali app store.

Alcuni tra i principali produttori di pneumatici agricoli (ad esempio Trelleborg Mitas, Michelin, Continental, Firestone, ecc.) hanno messo a punto un’applicazione per l’individuazione della corretta pressione in funzione dei parametri illustrati. Seppur con qualche piccola differenza, dopo aver definito le condizioni costruttive e operative del mezzo in esame (modelli di pneumatici, numero di assi, numero di pneumatici per asse, ecc.) questi software consentono di ricavare i valori più opportuni della pressione, in funzione della velocità massima di lavoro e del carico per  ogni copertura , di fatto facendo riferimento alle cosiddette “curve carico-pressione”.

L’applicazione sviluppata da Trelleborg relaziona il carico gravante su ogni asse del trattore alla pressione di gonfiaggio da adottare, e grazie alle informazioni derivanti dai sensori applicati sulla valvola di ogni pneumatico (si veda più avanti), segnala se la situazione è nella norma oppure se è necessario intervenire.

L’App messa a punto da Michelin richiede inizialmente di introdurre i parametri in gioco (carico gravante su ogni asse, masse delle operatrici accoppiate posteriormente ed eventualmente sul davanti, modello e dimensione degli pneumatici montati). A questo punto, deve essere caricata una foto del trattore (visto lateralmente); grazie ad uno specifico modulo integrato nel software, in pochi passaggi è possibile stabilire graficamente alcune misure in gioco (passo, sbalzi delle attrezzature anteriore e posteriore, diametro dei cerchi), avendo come output i carichi complessivi per ogni copertura, con l’indicazione della pressione più opportuna da adottare.

Sensori di pressione

Negli ultimi decenni, la ricerca si è orientata alla realizzazione di dispositivi in grado di controllare, ma anche di modificare in continuo la pressione degli pneumatici. Nel primo caso si tratta di un monitoraggio passivo, mentre nel secondo si interviene direttamente sulla copertura in modo attivo.

Di recente, e analogamente a quanto è già diffusamente applicato da qualche anno su altre categorie di veicoli, anche sugli pneumatici agricoli è possibile applicare dei sensori sulle valvole di gonfiaggio. In modalità wireless (di solito via bluetooth), i segnali vengono inviati ad una centralina posta a bordo macchina; il software  dedicato (spesso gestibile anche con un’app sullo smartphone) identifica la pressione di ogni copertura, segnalando eventuali anomalie. Un esempio di tale realizzazione è il TPMS (Tyre Pressure Monitoring System) di New Holland, che consente di controllare e memorizzare in continuo con due livelli di allarme differenziati la pressione di gonfiaggio fino ad un massimo di 16 pneumatici, riuscendo quindi anche a verificare il corretto funzionamento delle coperture di eventuali operatrici trainate, anche dotate di ruote gemellate su più assi, come ad esempio accade per alcuni modelli di rimorchi dumper.

Oltre al controllo passivo descritto sopra, ormai da molti anni sui trattori agricoli è possibile intervenire direttamente per modificare la pressione degli pneumatici, grazie a uno o più compressori installati a bordo, che unitamente ad un opportuno serbatoio di aria compressa sono in grado di ripristinare le condizioni ottimali di pressione. Si tratta di una soluzione adottata principalmente su trattori di potenza medio-alta, che traggono notevole vantaggio in termini di capacità di trazione dalla riduzione della pressione degli pneumatici (e conseguente aumento dell’area di contatto) in caso di lavorazioni pesanti del terreno. La modifica della pressione può avvenire a punto fisso o anche in movimento.

Nel primo caso il gonfiaggio (o lo sgonfiaggio) avviene con modalità tradizionali, ma è evidente che la lavorazione deve essere interrotta, per un tempo che è anche in funzione del volume interno (di solito notevole) di ognuna delle coperture del trattore.

Per ovviare a tale noiosa incombenza, già a partire dai primi anni ’90 del secolo scorso sono stati messi a punti dispositivi di variazione della pressione a veicolo in movimento. Pioniere in tal senso è stata la tedesca PTG di Nuess, di recente acquisita da Michelin. In questo caso, il compressore è collegato simultaneamente a tutti gli pneumatici mediante tubazioni che fanno confluire l’aria in pressione al cuore del sistema, dei “raccordi” rotanti solidali al mozzo di ogni ruota. I raccordi sono collegati infine alle valvole di gonfiaggio installate direttamente sul cerchio.

La Fendt ha implementato tale soluzione nel suo VarioGrip, che consente la regolazione via monitor della più opportuna pressione di gonfiaggio degli pneumatici del trattore sia da fermo che in movimento. I modelli della casa tedesca dotati del VarioGrip montano un doppio compressore, per poter variare la pressione nel più breve tempo possibile, anche con pneumatici di elevate dimensioni e per elevate escursioni tra i minimi e i massimi da adottare.

In pochissimi minuti e a macchina in movimento, la pressione degli pneumatici può essere variata da 0,6 bar, valore consono per ottenere la massima capacità di trazione, a 2,5 bar, una pressione ottimale per ridurre la resistenza all’avanzamento  e l’usura nel trasporto su strada.

Per esaltare le prestazioni dell’intero sistema, in collaborazione con Trelleborg Mitas (che l’ha definito “AirCell”), il Vario Grip è stato implementato nella versione Pro: in pratica, è stato introdotto uno pneumatico aggiuntivo interno a quello principale; tale applicazione riduce del 30% il volume interno, ma costituisce un efficace serbatoio “locale” di aria in pressione, funzionale al riempimento dell’intera copertura. La copertura interna non è a contato diretto con quella principale, per cui non genera attrito aggiuntivo e pertanto non provoca surriscaldamento.

Fendt dichiara che con la versione Pro del Vario Grip il tempo di adeguamento della pressione è ridotto di oltre l’80%, potendo ottenere ad esempio sulla misura 710/75R42 variazioni di 1 bar in soli 30 secondi.


Per ogni lavorazione la corretta pressione di gonfiaggio

Oltre ad essere importante per la sicurezza operativa, l’adozione di una corretta pressione di gonfiaggio degli pneumatici comporta numerosi vantaggi.  Infatti, far lavorare le coperture a pressioni insufficienti può provocare: usura accentuata, con una vita utile abbreviata rispetto allo standard; aumento del rischio di danni al fianco dello pneumatico, a causa dei più intensi cicli di isteresi (ovvero il passaggio ripetuto tra compressione e distensione della gomma); aumento dei consumi di gasolio, specie nei trasporti, causa di una più elevata resistenza all’avanzamento.

Viceversa, una pressione superiore a quella più opportuna comporta: ridotta tenuta di strada e una minor efficienza in fase di frenata; maggior sensibilità alle sollecitazioni dinamiche (buche, cunette, pietre, ecc.); più accentuato compattamento locale del terreno; maggiore stress alla carcassa, cioè della struttura portante della copertura.

Invece, uno pneumatico con un’adatta pressione di gonfiaggio può garantire: maggiore capacità trattiva; minore compattamento del terreno; riduzione dello slittamento, con una conseguente riduzione dei consumi di combustibile; corretta usura.

L’avvento sul mercato degli pneumatici agricoli a larga sezione, idonei a lavorare a bassa pres­sione (caratterizzati dalla marcatura IF, Improved Flexion tyre, e VF, Very high Flexion tyre) ha comportato tutti i progressi illustrati, con un vantaggio notevole delle loro prestazioni, specie quando montati su trattori di grande potenza e su operatrici semoventi di elevata capacità di lavoro.


Maggiore trazione, minor pressione

Per rendere possibile il traino di una macchina operatrice, il trattore deve sviluppare una forza di trazione, che in gergo tecnico viene definita “aderenza”.

L’aderenza dipende sostanzialmente da due fattori: dal peso aderente, cioè quello che grava sulle ruote motrici, e dall’efficacia del contatto tra gli organi di propulsione (pneumatici o cingoli) e la superficie di appoggio, il cosiddetto “coefficiente di aderenza”, che a sua volta dipende dall’ampiezza della superficie di appoggio, a parità delle altre condizioni al contorno.

Per massimizzare l’aderenza è quindi possibile aumentare il peso del mezzo, applicando delle zavorre. Un’alternativa (o un’implementazione), consiste nel migliorare l’efficacia del contatto tra l’organo di propulsione e il suolo, riducendo la pressione degli pneumatici, o ancora di più, adottando anche coperture a sezione larga e fianchi flessibili.

Il miglioramento è ottenuto grazie alla massimizzazione della superficie di contatto; infatti, riducendo ad esempio la pressione dai valori standard (1,6-1,8 bar) fino a 0,6-0,8 bar, si ottiene una maggior flessione della cosiddetta spalla (o fianco) dello pneumatico, che comporta un incremento della superficie di appoggio tra pneumatico e suolo (sia in larghezza, ma soprattutto in lunghezza), anche per carichi relativamente limitati. Infatti, questa elevata elasticità del fianco dello pneumatico, unita ad una maggiore rigidezza della zona del battistrada, è la principale caratteristica esaltata nei recenti modelli radiali marcati IF (Improved Flexion tyre), e ancor di più nei VF (Very high Flexion tyre).

Più in dettaglio, a parità di velocità massima ammissibile, rispetto ai corrispondenti modelli precedenti le coperture IF portano circa il 20% in più di carico alla medesima pressione di gonfiaggio (oppure al contrario lo stesso carico ad una pressione diminuita del 20%), mentre le VF incrementano del 40% circa questi benefici.


La zavorratura ad acqua

La soluzione più comunemente adottata per aumentare il peso aderente di un trattore è la zavorratura, attuata di norma applicando delle masse aggiuntive a sbalzo sull’asse anteriore (in ghisa o in calcestruzzo) e/o sui cerchi delle ruote posteriori (solo in ghisa).

Un’alternativa, peraltro ormai non molto praticata, consiste nella zavorratura ad acqua degli pneumatici, ovvero il riempimento della copertura con una quantità d’acqua pari al 75% del suo volume interno, gonfiando poi a pressione standard il rimanente 25%.

In ogni caso, si tratta di un’opzione che comporta alcune limitazioni (ad es. è proibito circolare su strade pubbliche con la zavorratura ad acqua, a causa di una maggior difficoltà nel controllo del mezzo, specie nel caso di manovre improvvise) e una certa accortezza operativa.

Oltre ad una particolare attenzione nel riempimento e soprattutto nello svuotamento dello pneumatico, bisogna considerare che nella stagione invernale l’acqua può gelare, compromettendo gravemente l’integrità della carcassa. è pertanto indispensabile addizionare una sostanza cosiddetta “antigelo”, ovvero in grado di abbassare la temperatura di solidificazione per congelamento. Ideale sarebbe il ricorso ai comuni liquidi proficuamente adottati allo scopo per i circuiti di raffreddamento degli autoveicoli, ma la quantità necessaria (parecchie decine di litri per ogni copertura) rende tale soluzione economicamente non sostenibile. L’additivazione del comune sale da cucina (NaCl) oppure di alcool è da scartare, data l’aggressività chimica di queste sostanze sul­la gomma.

Una soluzione plau­sibile è il ricorso al cloruro di calcio, disponibile in grandi quantità a basso costo, perché talvolta usato per la correzione del pH dei terreni agricoli.

Alcuni produttori di pneumatici, tra cui Trelleborg, hanno approntato a tale proposito degli abaci (reperibili sul sito Trelleborg), che definiscono il corretto quantitativo di cloruro di calcio da mettere in combinazione con l’acqua per garantire il desiderato effetto antigelo alle diverse temperature minime di volta in volta considerate. Si tratta di quantità riferite singolarmente ai diversi modelli di pneumatico e definiti in base alle sue misure (sezione, rapporto d’aspetto, diametro e quindi volume interno).

di Domenico Pessina e Lavinia Eleonora Galli

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