La riduzione dei consumi di carburante è uno degli obiettivi principali nello sviluppo di nuovi trattori, in quanto comporta una riduzione delle emissioni, dei costi operativi e, di conseguenza, una maggiore soddisfazione dei clienti. Negli ultimi trent’anni, il consumo specifico dei motori per trattori (cioè la quantità di carburante bruciato per generare 1 kWh di energia) è stato ridotto di più del 20% e questo obiettivo è stato raggiunto grazie a una continua ottimizzazione.

Infatti, man mano che aumenta il carico motore, ad esempio agendo sull’acceleratore, il motore risulta essere più efficiente. In Fig. - quanto più il punto operativo del motore si avvicina alla curva di coppia, tanto più il consumo specifico si abbassa. Dalle precedenti affermazioni si può arrivare alla considerazione che i motori a combustione interna sono particolarmente efficienti quando vengono utilizzati quasi al limite e pertanto è importante evitare di utilizzare macchine eccessivamente potenti rispetto alla richiesta di potenza della lavorazione.

Quando al motore è richiesta una potenza ben inferiore a quella massima che può erogare, è necessario che l’operatore faccia lavorare il motore nel modo giusto. Nello specifico è consigliabile operare con rapporti lunghi e alto carico motore piuttosto che usare rapporti corti con bassi carichi. Questa regola è applicabile per le lavorazioni con macchine passive (ad esempio gli aratri) o per i trasporti, mentre per le operazioni che richiedono l’uso della presa di potenza (come ad esempio l’irrorazione), l’operatore è costretto a far operare il motore a determinati regimi in modo che la presa di potenza ruoti a una delle velocità nominali (540 o 1.000 rpm).

La presa di potenza economica viene usata al fine di risparmiare carburante e infatti si possono ridurre i consumi fino al 18% [1]. Questi regimi sono solitamente il regime della massima coppia e potenza rispettivamente per la modalità economica e quella standard della presa di potenza (Fig. Il posizionamento delle velocità nominali è ottimale per le attrezzature più pesanti, ma in quelle più leggere, come ad esempio le macchine spandiconcime e le seminatrici, l’operatore è obbligato a far lavorare il motore a regimi eccessivamente alti e quindi con bassi carichi motore. In tali circostanze, il motore opera in un punto di lavoro non efficiente.

Per diminuire il consumo specifico sarebbe opportuna una trasmissione tra motore e presa di potenza con una minore riduzione oppure un cambio di velocità della presa di potenza con un maggiore numero di rapporti per ciascuna velocità nominale. Tuttavia, tale soluzione non è stata mai proposta da alcun costruttore, probabilmente perché avrebbe richiesto modifiche importanti alla scatola della trasmissione che, tra l’altro, in molti trattori funge da elemento portante.

Alternative all'Azionamento Meccanico: L'Idraulica

Recentemente, alcuni costruttori di attrezzature hanno proposto spandiconcime e seminatrici azionati dai distributori idraulici del trattore invece che dalla presa di potenza. Questa soluzione consente all’operatore una maggiore libertà nel fissare il regime motore durante una lavorazione e quindi di poter far operare il motore a un regime inferiore di quello della massima coppia se le condizioni operative lo consentono.

In passato non era possibile introdurre sul mercato attrezzature idrauliche, in quanto la potenza idraulica gestibile dai circuiti idraulici integrati nei trattori era poco più che sufficiente per azionare degli attuatori lineari. I nuovi trattori, invece, hanno pompe e scambiatori che sono capaci di gestire potenze idrauliche considerevoli. A titolo d’esempio, in un moderno trattore da 140 CV i distributori erogano una portata d’olio di 90 l/min e una potenza idraulica di quasi 45 CV [2].

Tuttavia, maggiore è la portata massima erogabile dal circuito idraulico, minore è il regime motore necessario per erogare la portata richiesta dall’attrezzatura e quindi maggiore è il risparmio di carburante ottenibile dall’azionamento idraulico rispetto a quello meccanico. È risaputo che una trasmissione idraulica è meno efficiente di una meccanica; infatti, il 95% della potenza al motore è disponibile alla presa di potenza, mentre non più dell’85% è disponibile ai distributori idraulici.

Tuttavia, l’ottimizzazione del punto di funzionamento del motore può controbilanciare le maggiori perdite dell’azionamento idraulico. Infatti, i benefici sono tanto maggiori quanto più la richiesta di potenza dell’attrezzatura è bassa.

Ulteriori Vantaggi dell'Azionamento Idraulico

La riduzione dei consumi di carburante non è l’unico vantaggio dell’azionamento idraulico. Possiamo annoverare anche una migliore sicurezza per l’operatore e una migliore funzionalità del trattore. È noto che l’albero cardanico è un’importante fonte di rischio visto che, se non ben protetto, può aggrapparsi a lembi o cinghie di tute di lavoro causando incidenti quasi sempre letali.

Infine, l’assenza dell’albero cardanico lascia all’operatore maggiore libertà nelle manovre, come compiere sterzate strette col trattore o sollevare l’attrezzatura con l’albero cardanico in rotazione senza doversi curare che questo possa danneggiarsi. Per i motivi illustrati in questo articolo, si stanno proponendo da tempo soluzioni che consentono di non usare l’albero cardanico per l’azionamento di attrezzature.

Prospettive Future: Verso l'Azionamento Elettrico

L’azionamento idraulico è sicuramente una soluzione disponibile in commercio per alcune attrezzature, ma che in futuro potrà essere sostituita dagli azionamenti elettrici come già proposto dalla New Holland e Nobili (foto 2) che hanno utilizzato la presa elettrica dell’AEF (foto 3). Foto 2 - New Holland e Nobili hanno presentato nell’Eima 2021 il primo cantiere di lavoro elettrificato che ha vinto il concorso novità tecniche nel 2021.

Tabella Comparativa Efficienza Trasmissioni

Tipo di Trasmissione Efficienza
Meccanica (Presa di Potenza) 95%
Idraulica (Distributori Idraulici) 85%

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