Valente Lab: i Pali in Ferro negli Impianti per Vigneto

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La moderna viticoltura esige un’attenta e precisa valutazione di tutte le variabili che concorrono alla realizzazione degli impianti, per ottenere delle strutture adatte alle attuali tecniche colturali che sempre più prevedono l’utilizzo di macchine per la gestione delle lavorazioni.

Dalla raccolta meccanica, allo sfalcio dell’erba ed al suo diserbo nella fascia di coltivazione, alle perturbazioni climatiche, gli impianti devono sopportare efficacemente ogni tipo di vibrazioni e sollecitazioni, garantendo all’utilizzatore la possibilità di lavorare secondo le proprie esigenze. Ecco quindi che la scelta dei materiali di cui è costituito l’impianto merita un’attenta analisi, in particolare per quanto concerne i pali che rappresentano l’ossatura di tutta la struttura.

Come sappiamo esistono varie tipologie di palo per la realizzazione di un impianto di Vigneto, ma quello maggiormente utilizzato oggi è senza dubbio il palo in metallo (acciaio). Il palo in acciaio è considerato uno dei migliori prodotti per la realizzazione degli impianti moderni, grazie alle caratteristiche intrinseche di elasticità e leggerezza proprie dei questo materiale.

L’acciaio, in verità, è il nome dato ad una lega di ferro contenente carbonio in percentuale non superiore al 2,11%. Sopra questa percentuale le proprietà del materiale cambiano e la lega assume la denominazione di ghisa. Oltre al carbonio possono essere presenti ulteriori elementi alliganti come il rame, il silicio, il piombo, il manganese, ecc..

In base al tasso di carbonio contenuto, gli acciai si dividono in:

EXTRA DOLCI: carbonio compreso tra lo 0,05% e lo 0,15%
SEMIDOLCI: carbonio compreso tra lo 0,15% e lo 0,25%
DOLCI: carbonio compreso tra lo 0,25% e lo 0,40%
SEMIDURI: carbonio tra lo 0,40% e lo 0,46%
DURI: carbonio tra lo 0,60% e lo 0,70%
DURISSIMI: carbonio tra lo 0,70% e lo 0,80%
EXTRADURI: carbonio tra lo 0,80% e lo 0,85%

Minore è il tasso di carbonio, minori saranno la resistenza meccanica e la fragilità, mentre avremo elevati valori di duttilità e saldabilità del ferro.
Al variare del contenuto di carbonio nell’acciaio si modificano quindi alcuni parametri fisico-meccanici importanti.
Per ottenere un palo in acciaio che abbia i massimi valori di resistenza ed elasticità bisogna tenere in considerazione la qualità del materiale, la giusta quantità di carbonio e la sezione.
In funzione della tipologia di acciaio utilizzato si otterranno differenti resistenze dei materiali. Di seguito mostriamo una tabella comparativa tra acciaio per profilatura e formatura e acciaio strutturale.

Possiamo chiaramente notare come il primo abbia un valore Rm (resistenza meccanica) che può spaziare in un range molto ampio, mentre il secondo ha un valore fisso e ben definito.
Questo vuol dire avere dei materiali con resistenze variabili (nel primo caso) o con resistenze garantite (nel secondo caso).

Per i nostri pali la scelta non poteva che ricadere sull’acciaio strutturale, l’unico in grado di garantire un valore di resistenza meccanica definito sul quale poter effettuare tutti i calcoli necessari con grande precisione.

Venendo alle forme dei pali, la tecnica della profilatura permette di ottenere i risultati più disparati partendo da un nastro di acciaio piano (i nostri pali presentano nervature di rinforzo che garantiscono alta resistenza, soprattutto laterale, ma al contempo flessibilità ed elasticità), ma più il contenuto di carbonio nell’acciaio è alto e più sarà difficile sagomarlo secondo la forma voluta.
E’ evidente quindi come l’acciaio utilizzato per la produzione dei pali debba avere il giusto equilibrio tra resistenza e lavorabilità.
Noi, anche questa volta, siamo partiti dallo scegliere i materiali migliori sul mercato (ne parleremo più avanti nell’articolo), riuscendo poi a definire dei valori garantiti di resistenza per i pali in metallo da vigneto che servono da base di calcolo per verificare i limiti dimensionali dello stesso e delle distanze da usare tra i pali.

Più è grande la sezione del palo, più si ottiene un prodotto ad alta resistenza e con maggiore stabilità nel terreno ma, a causa del costo della materia prima, le sezioni dei pali in acciaio sono ancora sottili e quindi nel terreno sono soggette a muoversi più facilmente. Per risolvere questo problema i pali in acciaio devono essere piantati ad una profondità maggiore rispetto a quelli prodotti con altri materiali.

A questo proposito, uno dei fattori fondamentali per comprendere la statica delle strutture è senz’altro il vento, ed è quindi necessario conoscere tutte le sue caratteristiche in modo da poter utilizzare i dati in fase di calcolo statico e preliminare per verificare la stabilità di un impianto.

La velocità e la penetrazione del vento all’interno del vigneto sono state studiate a fondo usando la tecnica della misurazione delle ombre. I dati così ricavati, una volta eseguite le opportune verifiche da parte degli ingegneri, hanno fornito informazioni molto interessanti.

Tali informazioni risultano fondamentali per la successiva verifica statica degli impianti perché attraverso il calcolo ingegneristico forniranno indicazioni precise su come dobbiamo usare i pali, a che distanze, che lunghezze di filare, che dimensioni di impianto.
La verifica strutturale prevede l’utilizzo di parametri dove sono identificati le dimensioni d’impianto, gli sforzi a cui è sottoposto e le distanze tra i filari e tra i pali.
Elenchiamoli velocemente:

ANALISI CARICHI E PESO PROPRIO

per le funi si adotta un peso specifico di 78.5 kN/m3 (7,85 kg/dm3)
Le funi pretensionate con precarico pari a 2.50 kN (250 kg)

GRANDINE

Il carico dovuto alla grandine considerato è pari a 0.06 kN/m2 (6 kg/m2)

VENTO

L’impianto può essere soggetto ad una massima velocità di picco del vento pari a: Vmax = 33.0 × 3.6 = 119 km/h

Dimensione impianto: 150 mt di larghezza x 150 mt di lunghezza
Distanza max tra file: mt 4,00
Distanza max tra pali: mt 5,00
Altezza max impianto fuori terra: mt 2,20

Riportiamo l’esempio di calcolo di un filare di vigneto con i parametri sopra descritti e con le caratteristiche tecniche dei nostri materiali.

L’obiettivo è che il coefficiente di sicurezza (denominato in tabella FS) sia >=1. Tale risultato attesterebbe la capacità dei filari di vigneto di reggere le sollecitazioni prima descritte.


Nella seguente tabella riassuntiva vengono invece riportati i risultati dei coefficienti di sicurezza dei pali utilizzati in diverse situazioni e con diverse percentuali di penetrazione del vento.

Tornando alle caratteristiche dei pali, una questione largamente dibattuta è quella relativa al loro rivestimento.
L’acciaio, come abbiamo visto, ha infatti ottime caratteristiche di resistenza meccanica ma ha anche un grande problema: l’ossidazione. Infatti, l’acciaio sottoposto alle sollecitazioni atmosferiche, tende ad ossidarsi, ed ha quindi bisogno di essere adeguatamente rivestito per garantirne la durata.
Il trattamento più utilizzato per la protezione dell’acciaio dall’ossidazione e dalla corrosione è la zincatura che può essere effettuata in due modi: per immersione (anche definita “a caldo” o “a bagno”) e/o in continuo (norma UNI-EN-ISO 1461, UNI EN 10042, UNI EN 10147).

Nel primo caso il palo viene immerso nello zinco fuso a 450° dopo un trattamento di sgrassaggio, lavaggio e preriscaldamento. Tale tecnica consente di applicare uniformemente uno strato di zinco dello spessore variabile tra i 45 e i 55 micron su tutta la superficie.

Nel secondo caso, invece, per rivestire i nastri d’acciaio si utilizza la zincatura in continuo dove il metallo da proteggere scorre in “continuo” all’interno della vasca di zinco. La tecnica consente di applicare uniformemente uno strato di zinco dello spessore variabile tra i 20 e i 50 micron, a seconda della velocità di immersione, su tutta la superficie.

I pali prodotti con tale tecnica vengono anche definiti “pre-zincati”, perché vengono profilati utilizzando una lamiera fornita dall’acciaieria già zincata.

Il dibattito su quale sia la tecnica migliore è molto acceso, ma se vogliamo analizzare la situazione da un punto di vista oggettivo bisogna tenere a mente alcuni concetti chiave:

  • Nell’acciaio pre-zincato in acciaieria la quantità di zinco applicata sulla lamiera che servirà per produrre i pali (e quindi lo spessore che ne deriva) dipende dalla richiesta del committente (nel nostro caso il produttore dei pali), mentre i produttori di pali in acciaio zincato a caldo (o a bagno) non sono in grado di regolare a piacimento (aumentandola o diminuendola) la quantità della zincatura (e di conseguenza lo spessore) che è quindi standard e comune per tutti.
  • Le acciaierie moderne sono in grado di offrire rivestimenti fatti con leghe di metalli più resistenti e durature del solo zinco, come le leghe in zinco-alluminio e zinco-alluminio-magnesio, che conferiscono all’acciaio una maggior protezione e una più alta durata nel tempo. Tali rivestimenti speciali possono essere applicati esclusivamente in acciaieria.
  • Le leghe in zinco-alluminio-magnesio, nello specifico, oltre ad essere più resistenti alla corrosione rispetto al solo zinco, hanno anche una particolare caratteristica di auto cicatrizzazione che permette al rivestimento di rigenerarsi dopo la profilazione, andando a coprire quelle parti che, a causa della tranciatura, risultavano essere prive di zincatura.

A seguito delle considerazioni di cui sopra, e sulla base di numerose analisi scientifiche e test di laboratorio, per i nostri pali in ferro EVO abbiamo scelto di puntare al top utilizzando l’Evoluzinc (Magnelis®), un acciaio al carbonio rivestito su entrambi i lati con una lega di zinco-alluminio-magnesio.

Le sue caratteristiche, certificate dal produttore, sono:

  • Eccellente resistenza alla corrosione (almeno 3 volte migliore dell’acciaio zincato per applicazioni esterne)
  • Protezione completa dei bordi grazie alle proprietà di autoprotezione sui bordi tagliati
  • Resistenza straordinaria in ambienti molto difficili (ambienti marini, presenza di prodotti chimici – come quelli che vengono comunemente usati in viticoltura)

Qui un breve video del produttore a testimonianza di quanto affermato.

Le eccellenti proprietà di resistenza alla corrosione di Magnelis® sono state misurate con una Valutazione Tecnica Preliminare di Materiale (ETPM) da parte del CSTB (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment) e certificate da un numero di laboratori esterni, tra cui il SP (Science Partner) e il DIBT (Deutsches Institut für Bautechnik).

Inoltre, i risultati dei nostri test di laboratorio su materiali rivestiti con differenti zincature (pubblicati qui) ci danno ulteriore conferma a quanto già evidenziato.

Il palo pre-zincato standard (rivestimento Z275) dopo le prove è risultato molto rovinato.

Il palo zincato a caldo (o a bagno) si è comportato meglio, ma è risultato ampiamente cosparso di tracce di ruggine.

Il nostro palo EVO è risultato privo di tracce di ossidazione.

Dalle prove emerge quindi in maniera evidente la superiorità, in termini di resistenza a ossidazione e corrosione, del palo pre-zincato rivestito con la speciale lega Evoluzinc (Magnelis®).
Tornando al focus iniziale, quali conclusioni possiamo quindi trarre da questa disamina sulle specifiche caratteristiche e modalità di utilizzo dei pali in acciaio per Vigneto?
Di certo abbiamo capito che per essere sicuri della stabilità di un impianto dobbiamo in primis esserlo delle caratteristiche tecniche dei pali che lo sostengono e dei calcoli strutturali effettuati per progettarlo.

E la scelta dei migliori pali di sostegno non può che passare attraverso un’attenta valutazione tecnica dei materiali e di quello che si vuole costruire. Solamente così avremo la certezza che i risultati saranno all’altezza delle aspettative.