L’elettrificazione delle attrezzature agricole a supporto della sostenibilità

Andanatore senza trasmissione meccanica con motori coppia indipendenti su ognuna delle giranti.

Le attrezzature agricole sono tradizionalmente collegate al trattore mediante trasmissione meccanica diretta (presa di forza, PTO) o attraverso un circuito idraulico. Negli ultimi anni, grazie ai livelli di affidabilità ed efficienza raggiunti dagli attuali azionamenti elettronici, è iniziato un progressivo ed inarrestabile processo di elettrificazione della trasmissione di potenza.

In un’attrezzatura elettrificata i carichi sono direttamente accoppiati a motori elettrici alimentati da un generatore collegato al motore diesel. Il disaccoppiamento dei carichi comporta una notevole semplificazione della catena cinematica ed introduce notevoli vantaggi in termini di flessibilità sia a livello meccanico che di utilizzo dell’attrezzatura.

Flessibilità meccanica:

  • La disposizione dei motori elettrici, senza vincoli dovuti al sistema di trasmissione del moto, permette di aumentare ergonomia e sicurezza e di progettare macchine che non si potrebbero realizzare in modo tradizionale.
  • La semplificazione della meccanica aumenta l’affidabilità e riduce le attività di manutenzione.
  • La riduzione di olii per la lubrificazione o la trasmissione di potenza riduce la possibilità di contaminazione dell’ambiente.
  • La possibilità di far funzionare il motore a combustione interna al regime di rotazione più efficiente, consente una riduzione del carico sul motore con conseguente riduzione dei consumi di carburante.

Flessibilità di utilizzo:

  • Velocità e coppia dell’attrezzatura possono essere regolate indipendentemente dalla velocità della PTO, il sistema durante il funzionamento assorbirà solo l’energia richiesta dalla lavorazione mantenendo costante la velocità dell’attuatore.
  • Il moto dei componenti dell’attrezzatura può essere variato, invertito e arrestato via SW permettendo una semplice realizzazione di nuove funzionalità.
  • La velocità dell’attrezzatura può essere facilmente legata a informazioni relative alla posizione dell’attrezzatura sul campo o provenienti da sensori che rilevano lo stato del terreno o delle piante. Opzione indispensabile per la realizzazione  dell’agricoltura di precisione con conseguente impatto positivo sulla resa della coltivazione e sull’ambiente permettendo l’ottimizzazione dell’impiego di sostanze fertilizzanti o antiparassitari.
  • Gli azionamenti introdotti per il controllo dei motori sono anche una fonte di dati sul funzionamento della macchina. La raccolta sistematica e l’analisi di tali dati può fornire interessanti informazioni sia all’utilizzatore che al costruttore dell’attrezzatura allo scopo di innescare processi di ottimizzazione della coltivazione e della progettazione.

Il drive modulare Keb Combivert T6

È una soluzione pensata per l’elettrificazione delle attrezzature agricole grazie alle sue caratteristiche di:

  • Robustezza: resiste a urti, vibrazioni, temperature e condizioni ambientali estreme IP67   – IP6k9k Raffreddato a liquido. Certificato CE – E1.
  • Modularità e scalabilità: dimensioni compatte, peso ridotto, non necessita di quadro elettrico, riduzione cablaggio HVDC e semplificazione del circuito di raffreddamento. Un sistema T6 può gestire fino a 6 motori per 60kW totali. I drive sono disponibili in  3 taglie di potenza (7,5 kW, 15 kW e 30 kW).
  • Prestazioni Drive Control Unit DCU: controllo di coppia e velocità sensor-less (SCL)  ad alte prestazioni dinamiche e di efficienza per tutti i tipi di motore asincrono, brushless, riluttanza, ..
  • Flessibilità Main Control Unit MCU: controllore integrato IEC61131 disponibilità di applicazioni e strumenti SW facili da utilizzare per start-up e diagnostica.
  • Connettività: due porte CANbus con protocolli personalizzabili ( J1939, CANopen, ISOBUS) per facile integrazione con il sistema di controllo del trattore.
  • Immunità ai disturbi EMC: i Filtri EMC DC integrati e le caratteristiche costruttive adottate garantiscono la conformità alle normative per la compatibilità elettromagnetica ECER 10 Rev5 – EN61800-3 no disturbi.

La collaborazione con l’azienda Caffini

Caffini Srl nell’ambito del progetto Optima, inserito nel programma di finanziamento Horizon 2020, ha realizzato Smart Syntesis, un atomizzatore per frutteti dotato di ventilatore elettrico ed ugelli a modulazione di impulso.

Tale atomizzatore è dotato di un motore elettrico per il ventilatore che permette di controllare con precisione anche il flusso d’aria a seconda delle caratteristiche locali della chioma da trattare rilevata da sensori. Inoltre, gli ugelli PWM aumentano la controllabilità del liquido spruzzato.

Il risultato complessivo è una riduzione dell’impatto ambientale nonché un più efficiente utilizzo dell’antiparassitario. L’energia necessaria per la movimentazione del motore elettrico viene prodotta da un generatore a bordo dell’attrezzatura collegato alla PTO del trattore.

Ventola e generatore sono motori sincroni a magneti permanenti gestiti da un sistema modulare Keb Combivert T6 fornito da Keb costituito da due drive da 30 kW ciascuno.

Il drive collegato al generatore modula la coppia resistente in modo da mantenere costante a circa 650V DC  il livello del bus DC al quale è collegato il drive che regola la velocità della ventola.

Keb ha affiancato e supportato Caffini nel processo di elettrificazione dell’attrezzatura occupandosi in particolare della efficace gestione dei motori con lo scopo di rendere l’esperienza d’uso dell’attrezzatura elettrificata equivalente a quello dell’attrezzatura meccanica.

Il riferimento di velocità della ventola, elaborato dal controllore dell’attrezzatura in funzione dei dati provenienti dai sensori di densità del fogliame presenti sull’atomizzatore, viene inviato sistema T6 tramite interfaccia CANbus J1939.

Le innovazioni introdotte sull’atomizzatore Smart Syntesis hanno conquistato al recente Eima il premio novità tecniche ed il premio blu legato alla sostenibilità.

Caffini Smart Syntesis in azione in vigneto presso DISAFA università di Torino.

Innovation Post

Innovation Post è un portale di informazione e approfondimento dedicato alle politiche e alle tecnologie per l'innovazione nel settore manifatturiero. Il portale è nato alla fine di settembre 2016 e in poche settimane si è già affermato come riferimento d’elezione per chi vuole informarsi su industria 4.0, automazione, meccatronica, Industrial IT, Cyber security industriale, ricerca e formazione, domotica e building automation. Innovation Post è un’idea di Franco Canna, che ne è direttore, e Armando Martin, entrambi giornalisti di lungo corso nel settore delle tecnologie per l’industria.

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