Le gomme fanno la differenza

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Certe caratteristiche possono ridurre lo slittamento e aumentare lo sforzo di trazione

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Lavoro difficile, quello dei produttori di pneumatici agricoli, costretti a una continua ricerca dell’innovazione e della tecnologia per i modelli di alta gamma e la necessità di contenere i costi di produzione per i “world tyres”, i modelli per macchine di piccola e media potenza che dominano i mercati emergenti. Mercati dove si può vendere un milione di pezzi all’anno, suddivisi in una manciata di misure standard, e mercati più maturi (o in aperta recessione) che richiedono qualche migliaio di esemplari, assai diversificati e con caratteristiche tecniche d’avanguardia. Allestire un trattore da 400 cavalli può diventare motivo di legittima soddisfazione, quando si presentano problematiche di tenuta, di durata e di aderenza, ma anche di sacrifici e di ricerca applicata che non sempre trovano, comprensibilmente, la piena solidarietà del possessore del trattore. Una macchina da 150 euro all’ora, con una finestra temporale di poche decine di giorni per eseguire la lavorazione principale, pone infatti l’utilizzatore di fronte a un serio dilemma: se scegliere una copertura collaudata, ma non modernissima, o se investire qualche migliaio di euro in più per un treno di gomme ad alte prestazioni, col rischio – sempre presente quando si gioca la carta dell’innovazione – di improvvisi cedimenti strutturali. Ora che il traguardo dei 400 cavalli è stato raggiunto e superato, la sfida si sposta nuovamente in avanti: ma siamo poi sicuri che l’innovazione paghi solo sulle trattrici di gamma alta? Un trattore da 150 cavalli, che il mercato ha ormai confinato fra i “medi”, destinato ai trasporti aziendali e interaziendali, su strada e sul campo, ha bisogno di coperture dedicate ai suoi impieghi prevalenti. Orientarsi sulla scelta di gomme economiche risolve il problema nell’immediato, ma una scelta più coraggiosa – pneumatici più rigidi e con una maggiore portata – potrebbe portare a un significativo risparmio di gasolio. Sulla scala temporale di cinque anni (4.000 ore), un risparmio di soli 2 litri/ora (meno del 10%) porta il conto energetico a ben 8.000 litri in meno: quasi 7.000 euro che possono orientare verso una scelta diversa, che può riguardare sia il controllo della pressione di gonfiaggio sia il tipo di pneumatico.

Slittamento sotto sforzo

La trattrice che opera prevalentemente in campagna, nelle lavorazioni pesanti, può risparmiare assai di più solo riducendo un fattore troppo spesso trascurato, quello dello slittamento sotto sforzo. In passato si sosteneva che, per una gomma in lavoro di aratura, uno slittamento del 15% potesse garantire il raggiungimento del massimo sforzo di trazione: se questo era vero per pneumatici a pressione relativamente elevata, con carcassa radiale di tipo tradizionale e sezioni non troppo ampie, allargando la sezione e riducendo la curvatura del profilo le cose cambiano. Benché un minimo di slittamento sia necessario per mantenere pulito il battistrada e favorire il lavoro delle costole, i valori di 30 anni fa non sono più considerati come ottimali: eppure si vedono ancora trattrici che operano con slittamenti ben superiori, sprecando tempo, energia e gasolio. Il miglioramento dell’aderenza delle gomme passa attraverso l’incremento della sezione attiva, cioè di quella parte del battistrada che riesce a mantenere il contatto con il suolo: un risultato che si può correggere con le zavorre, ma soprattutto per le ruote anteriori. Il treno posteriore, anche operando fuori solco, in condizioni di aderenza similari fra i due pneumatici, è soggetto a tre diverse componenti del carico: la prima, dovuta al peso proprio della trattrice; la seconda, determinata dal peso che grava sul sollevatore in condizioni statiche; la terza, veramente significativa, determinata dal carico dinamico indotto dall’attrezzo. Schematizzando su un foglio di carta millimetrata, per avere una misura diretta e non dover applicare formule ormai dimenticate, la posizione delle ruote posteriori, la resistenza alla trazione determinata dall’attrezzo e la posizione del suo baricentro, è possibile costruire con sufficiente approssimazione il diagramma delle forze in gioco. Lo sforzo di trazione, in via speditiva, si può valutare dividendo la potenza impegnata (desumibile dal computer di bordo), espressa in kW, divisa per la velocità espressa in metri al secondo: una macchina che eroga 150 kW in lavoro a 7,2 km/h (2 m/s) esercita uno sforzo di circa 7.500 kg. Applicando questo valore al diagramma delle forze, è possibile stimare il valore della componente verticale dello sforzo, che va a caricare le gomme: naturalmente, più il baricentro è vicino e profondo, più elevata sarà la componente verticale e quindi maggiore il carico sulle ruote posteriori.

Area di contatto

A parità di carico, tuttavia, la differenza si valuta in termini di superficie di contatto con il terreno e di numero di costole che “lavorano”: sgonfiando la gomma, l’area di contatto e l’aderenza aumentano e con esse anche lo sforzo di trazione. In condizioni ottimali, lo slittamento non dovrebbe superare il 10%: ma una gomma non può essere arbitrariamente sgonfiata a proprio piacimento. Per lavorare a pressioni estremamente basse (al di sotto di 1 bar) sono infatti necessarie alcune condizioni, che dipendono sia dalla struttura della copertura sia dalla mescola adottata: –   il tallone (punto di contatto fra pneumatico e cerchio) deve garantire la perfetta tenuta, per evitare che il copertone ruoti rispetto al cerchio o esca di sede e si sgonfi; –   il fianco del pneumatico deve flettersi senza che diminuisca la capacità di “reggere” il carico che grava sulla ruota; –   la struttura interna deve essere progettata per sopportare un flessione maggiore del solito; –   la mescola impiegata nella costruzione deve avere un attrito interno minimo, per ridurre il dispendio di energia e quindi il surriscaldamento della copertura; –   infine, lo pneumatico deve essere in grado di sopportare una pressione di gonfiaggio maggiore, per esempio durante il trasferimento su strada o nelle lavorazioni che richiedono una maggiore velocità operativa. Pneumatici con queste caratteristiche possono ridurre considerevolmente lo slittamento e determinare un netto aumento dello sforzo di trazione, che si traducono in minori consumi di gasolio a parità di superficie lavorata. Recentemente (giugno 2013) un’esperienza condotta da Michelin su pneumatici con queste caratteristiche, ha mostrato che, anche in condizioni di campo critiche, il risparmio di gasolio può superare il 25%. Senza arrivare a questi estremi, l’impiego di pneumatici costruiti per lavorare a pressione variabile può condurre a un risparmio significativo sui costi energetici: una riduzione media del 15% potrebbe comportare, per una macchina da 250 cavalli che lavora un migliaio di ore all’anno, oltre 4.500 litri di gasolio in meno. Se una parte di queste economie di gestione deve necessariamente essere investita nell’acquisizione delle relative tecnologie, impiegare meno tempo per unità di superficie permette di liberare risorse umane (costi del personale) e consente di essere più tempestivi, in un mercato in cui arrivare tardi significa spesso perdere opportunità di lavoro. L’esperienza delle semine primaverili nelle ultime due annate, in condizioni di forte umidità e con finestre temporali ridotte dal maltempo, ha dimostrato che le gomme a bassissima pressione, o ad assetto variabile in funzione dell’impiego, consentono di ridurre l’affondamento delle ruote della trattrice.

Galleggiamento

Un buon galleggiamento, specialmente su terreni cedevoli, presenta innegabili vantaggi: –   anticipo di qualche giorno sull’entrata in campo dopo una pioggia; –   maggior velocità di lavoro; –   riduzione del rischio di impantanarsi; –   minore danneggiamento della struttura del suolo; –   sviluppo rapido ed omogeneo della coltura, soprattutto su file ravvicinate (sotto i 70 cm), che può essere ritardato dalla costipazione e deformazione del profilo superficiale. In situazioni climatiche estreme, le gomme ad assetto variabile rappresentano il miglior compromesso anche rispetto a quelle a sezione maggiorata (tipo terra tyres), che presentano qualche limitazione in fase di semina delle colture più delicate. È evidente che queste considerazioni, valide per i professionisti della meccanizzazione, sembrano assai meno giustificate per chi ha minori esigenze e tende a orientarsi verso prodotti più economici. Non dobbiamo dimenticare che molte piccole aziende agricole riescono a totalizzare, nell’arco dell’anno, non più di 150-200 ore di effettivo lavoro: in queste realtà una serie di pneumatici può durare quanto il trattore, tenuto conto che gli sforzi di trazione sono in genere piuttosto contenuti. L’impiego di gomme ad alte prestazioni, in termini di aderenza e di resistenza al rotolamento, non determina differenze sensibili sull’economia di esercizio, per diversi motivi. In primo luogo, la potenza impegnata è assai modesta: un risparmio di gasolio del 10% può essere interessante su una macchina da 30 litri/ora, mentre è trascurabile su una da 6; se poi ragioniamo su sole 150 ore all’anno, la cifra in gioco è davvero modesta. Bisogna aggiungere che il maggior investimento sostenuto per l’acquisto della trattrice comporta un costo per interessi molto sensibile, perché deve essere computato sulla scala temporale di decenni, come ben sanno coloro che hanno contratto mutui fondiari a lungo termine. Confrontando oneri e risparmi, si comprende facilmente che sulle macchine di questa classe di potenza, quando sono usate poco, la gomma di alto livello non si paga mai: meglio puntare allora su coperture più economiche, destinate a un impiego polivalente, tali da contenere l’investimento iniziale. Come per ogni altra scelta aziendale, una precisa valutazione dei costi e dei benefici, che tenga conto delle reali esigenze operative, è fondamentale per individuare il tipo di pneumatico più adatto per ogni azienda, per ogni macchina, per ogni impiego.