ITFI960191A1 - Impianto di micronizzazione dell'anidride carbonica e/0 altri gas, nell'acqua impiegata per l'irrigazione in ortoflorovivaismo - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo:

IMPIANTO DI MICRONIZZAZIONE DELL'ANIDRIDE CARBONICA, E/O ALTRI GAS, NELL'ACQUA IMPIEGATA PER L’IRRIGAZIONE IN ORTOFLOROVIVAISMO

La presente invenzione concerne un impianto da impiegare nelle coltivazioni ortofrutticole e/o florovivaistiche, per assorbire anidride carbonica (CO2) nell'acqua d'irrigazione, utilizzata per realizzare la cosiddetta concimazione carbonica.

Alla base di questa tecnica sussiste un processo biologico fondamentale per la vita delle piante e cioè la fotosintesi clorofilliana, mediante la quale partendo da acqua, CO2 ed energia si attua la sintesi delle sostanze organiche.

Originariamente l'atmosfera della serra veniva arricchita con CO2 attraverso l'usó di bruciatori o diffusori di CO2 tal quale, con costi d'applicazione notevoli. L'applicazione dell'anidride carbonica per via idrica ha comportato un primo effetto positivo risolvendo il problema fisico della occlusione dei microirrigatori ed il più importante miglioramento dei risultati raggiunti con la concimazione carbonica per via aerea ottenuti con costi d'applicazione decisamente inferiori. Questo miglioramento è legato al fatto che la presenza di CO2 e soprattutto di acido carbonico (H2CO3) favorisce l'abbassamento del ph fino a 5,5 e la solubilità dei sali minerali contenuti nell'acqua e nel suolo.

I mezzi usualmente impiegati per addizionare anidride carbonica (CO2) nell'acqua sono di solito costituiti da dispositivi che la introducono a pressione nella condotta di circolazione o alternativamente da diffusori di gas che la addizionano prima che l'acqua stessa venga immessa nelle tubazioni. Ne risulta generalmente una soluzione liquido-gassosa non omogenea e contraddistinta da una formazione di bollicine con dimensioni rilevanti che possono anche raggiungere svariati millimetri.

Queste dimensioni delle bollicine rendono l'anidride carbonica molto volatile; ne consegue che il gas raggiunge velocemente la superficie libera del liquido, dal momento in cui diffondendosi dai beccucci degli irrigatori l'acqua cade a goccia nel terreno disperdendosi rapidamente nell'atmosfera. Inoltre a fronte di ciò si ha una ridotta formazione di acido carbonico (H2CO3) nella soluzione.

Un primo inconveniente causato dalla eccessiva volatilità dell'anidride carbonica consiste nel notevole consumo di gas, che va ad incidere sui costi di produzione.

Un altro inconveniente è rappresentato dal fatto che l'instabilità della soluzione e la sua disomogeneità riducendo la formazione di acido carbonico (H2CO3), limitano la solubilità dei sali minerali contenuti nell’acqua e nel suolo riducendo l'efficacia dell'acidificazione dell'acqua.

Un ulteriore inconveniente risulta dal fatto che l'anidride carbonica disperdendosi velocemente viene solo parzialmente assimilata dalle foglie della pianta, risultando scarsamente influente sul processo fotosintetico.

Uno scopo della presente invenzione è quello di realizzare un impianto di micronizzazione atto a realizzare una miscela liquido-gassosa tale che l'anidride carbonica abbia ima volatilità ridotta in modo che il suo consumo possa essere contenuto.

Altro scopo è quello di realizzare un impianto capace di produrre una soluzione stabile ed omogenea che a parità di anidride carbonica (CO2) impiegata consenta la formazione di una maggior quantità di acido carbonico (H2CO3).

Ulteriore scopo è quello di disporre di un impianto che produca acqua arricchita di anidride carbonica tale che la dispersione progressiva del gas nell'atmosfera circostante la pianta possa creare un microclima ricco di CO2 che aumenti l'attività fotosintetica.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti secondo l'invenzione da un impianto di micronizzazione delfanidride carbonica e/o altri gas nell'acqua impiegata per l'irrigazione in ortoflorovivaismo nel quale da una condotta di approvvigionamento idrico in cui un iniettore immette CO2 fornito da un alimentatore di anidride carbonica mediante un getto in contro corrente al flusso viene introdotta la miscela nella base inferiore di una camera di omogenizzazione mediante mezzi che aumentano la velocità del liquido dirigendolo contro un mezzo disgregatore realizzante una turbolenza nel flusso il quale a sua volta attraversa una pluralità di mezzi filtranti posti lungo l'altezza di detta camera presentante nella zona superiore una imboccatura di una condotta di ricircolo posta al di sopra del primo mezzo filtrante considerato dall'alto e atta a prelevare una frazione della portata totale ed ad reimmettere detta frazione nella zona inferiore di detta camera mediante uno sbocco tangenziale posto poco al di sopra del primo di detti mezzi filtranti in modo da generare un vortice, detto impianto dotato di un analizzatore del PH collegato elettronicamente ad un quadro di comando e di un tubo di uscita posto in detta zona superiore di detta camera collegabile ad un impianto di irrigazione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione, preferita ma non esclusiva dell'impianto illustrato a titolo indicativo ma non limitativo negli uniti disegni in cui:

- la figura 1 illustra una vista frontale dell’impianto con evidenziati schematicamente i vari dispositivi e i flussi di funzionamento;

- la figura 2 illustra una vista assonometrica in spaccato della zona inferiore della camera di omogemzzazione;

- la figura 3 illustra una vista in sezione del condotto dove avviene l'iniezione di anidride carbonica.

Un impianto di micronizzazione 1, secondo la presente invenzione, è costituito da una camera di omogenizzazione 2 alimentata mediante una condotta di approvvigionamento 30 allacciata alla rete idrica, da un alimentatore di anidride carbonica 40 regolabile secondo la portata e dotato di un iniettore 56 inserito in detta condotta di approvvigionamento e da una condotta di ricircolo 60 atta a sottrarre una frazione della portata totale alla zona superiore 3 della camera 2 ed a reimmetterla nella zona inferiore 4; un telaio 70 sorregge la camera 2 e le condotte 30 e 60 alloggiando in un apposito pannello scatolare 71 l'alimentatore 40, un dispositivo analizzatore del ph 50 ed un quadro di controllo 20.

La camera di omogenizzazione 2 è costituita da un corpo di camera 5, di forma cilindrica, chiuso superiormente da una base 6 ed inferiormente da ima base 7; dette basi sono dotate rispettivamente di un tubo di uscita 8 che fornisce l'acqua addizionata con anidride carbonica all'impianto d'irrigazione e di un rubinetto di scarico 9. Detto rubinetto è innestato su un manicotto 12 e viene utilizzato per svuotare il corpo di camera 5 quando non viene effettuata l'irrigazione, mentre durante il funzionamento dell'impianto 1 rimane chiuso.

La camera 2 è munita di una valvola di sicurezza 36 e di un manometro 37 per controllare e mantenere la pressione interna su valori consentiti. Lungo l’altezza del corpo di camera 5 sono disposti una pluralità di diaframmi che nella realizzazione qui descritta sono in numero di due, il 10a e il 10b (come illustrato nella figura 1).

Il numero di detti diaframmi dipende dalla portata di acqua che deve essere assorbita di CO2 e dalle sue caratteristiche fisico-chimiche; i diaframmi 10a e 10b sono di forma conica con una altezza limitata e presentano in tutta la loro estensione una pluralità di piccoli fori 11 che consentono il flusso nel corpo 5. Questo flusso segue il percorso indicato nelle figure dalle frecce 13 immettendosi dal condotto di approvvigionamento 30 nella camera di omogenizzazione 2 e fuoriuscendo alla fine del trattamento dal tubo 8; l'immissione da detto condotto di approvvigionamento prevede che l'acqua, proveniente dalla rete idrica, si incanali in un primo ramo 32 di una diramazione 31 ed aumenti la sua velocità con il passaggio attraverso un tubo 33, il quale s'inserisce nel corpo di camera 5 tra la base inferiore 7 ed il diaframma 10a ed è munito di un terminale tronco conico 34, come illustrato nella figura 2. Detto terminale é coassiale al manicotto 12 e dirige il flusso d'acqua al suo interno dove è presente una filettatura 16; detto manicotto sporge di circa 2 cm dal fondo 14 della base 7 e consente la formazione di una turbolenza indicata negli uniti disegni dalle frecce 17.

La diramazione 31 presenta un secondo ramo 35 su cui è inserito l'iniettore 56 dell'alimentatore di anidride carbonica 40; detto alimentatore si approvvigiona di CO2 allo stato gassoso dall'ingresso 41 su cui può essere posto un rubinetto d'arresto (quest'ultimo non illustrato nelle figure), successivamente al quale si trova un preriscaldatore 42 che impedisce al gas di condensarsi prima del suo passaggio attraverso un riduttore di pressione 43. Successivamente, da detto riduttore, il gàs passa in una serpentina 44 situata all'interno del pannello scatolare 71 che mantiene {'anidride carbonica in stato aeriforme per effetto dello scambio termico a temperatura ambiente; la serpentina 44 immette il gas in un rotametro 45 che ne misura la portata prima del passaggio attraverso una elettrovalvola 46 e un rubinetto micro-metrico 47. Detta elettrovalvola con un collegamento 48 al quadro 20 riceve i comandi di chiusura o apertura, mentre il rubinetto 47 consente la regolazione manuale della portata di CO2; inoltre è realizzato un circuito di by-pass 49 allorquando per anomalie di funzionaménto si verificasse il blocco della elettrovalvola 46 a causa del congelamento del gas al suo interno.

Dall'alimentatore 40 l'anidride carbonica viene fornita all'iniettore 56 con un tubo di collegamento 57; come illustrato nella figura 3 detto iniettore è dotato di un ugello 58 che posiziona un diffusore 59 al di sotto del ramo 32 in modo che il getto di gas, rappresentato dalle frecce 29, sia in controcorrente con il flusso di acqua 13. Detto diffusore presenta alcune alternative di realizzazione a seconda del tipo di aggregazione fra liquido e gas che si vuole realizzare e delle portate; ad esempio può essere realizzato in ottone poroso od in materiale ceramico microporoso od ancora essere costituito da più canali d'uscita.

Tornando a considerare la figura 1, la condotta di ricircolo 60, come precedentemente anticipato, sottrae al flusso principale una frazione della portata mediante l’azione di una pompa 61, che provvede a realizzare il flusso indicato con le frecce 18, attraverso un primo tubo 62 dotato di un rubinetto 63 e un secondo tubo 64 anch'esso munito di un rubinetto 65. Detto primo tubo presenta una imboccatura 66 situata nella zona superiore 3 al di sopra del diaframma 10b e si allaccia alla pompa 61 in una bocchetta d'ingresso 67; da una bocchetta d'uscita 68 di detta pompa si dirama il secondo tubo 64 che termina con uno sbocco 69, tangenzialmente al corpo di camera 5 e leggermente al di sopra del diaframma IOa come mostrato in figura 2 provocando un vortice indicato con le frecce 19. Detto vortice combinato alla precedente azione della turbolenza 17 e del getto controcorrente 29 favorisce il disgregamento delle bollicine di gas e l'omogenizzazione della soluzione che influenzando i processi aggregativi variano il valore del ph; la misura del ph viene effettuata dall'analizzatore 50 che preleva un campione d'acqua dalla zona superiore 3. Detto analizzatore è costituito da una elettrovalvola 51 fissata nella base superiore 6, dalla quale si sviluppa un tubo 53 atto a convogliare il campione d'acqua in un ph-metro 52 che mediante l'uso di un elettrodo (non illustrato nel disegno) misura l'acidità dell'acqua ed invia i dati con un collegamento elettrico 54 ad un ph-metro programmabile 2 1 alloggiato nel quadro di controllo 20; successivamente il campione d'analisi viene espulso con uno spurgo 55 dal ph-metro 52.

Il quadro di controllo 20 oltre ad alloggiare il ph-metro programmabile 21, che oltre a ricevere i valori rilevati dall'analizzatore 50 consente l'impostazione del valore di acidità desiderato ed esegue le varie funzioni per il suo mantenimento, è dotato di quattro interruttori 22,23,24, e 25 che consentono rispettivamente l'attivazione o la disattivazione della i

pompa 61, del ph-metro 52 e delle elettrovalvole 51 e 46.

Sempre nel quadro 20 trovano alloggiamento un interruttore generale 26, un relè di sicurezza 28 e una presa 27 per la connessione di un eventuale dispositivo ausiliario ad alimentazione elettrica.

L'impianto di micronizzazione 1, per consentire una razionale disposizione dei vari dispositivi e dei condotti sopra descritti e per agevolare la loro movimentazione, è provvisto del telaio 70 costituito da una base 72 su cui risiede la pompa di ricircolo 61, da un supporto 73 fissato su detta base e che sorregge la camera di omogenizzazione 2 e da due montanti 74 e 75 che sostengono il pannello scatolare 71.

Il funzionamento dell’impianto di micronizzazione prevede inizialmente l’impostazione del valore del ph, che si desidera abbia la soluzione di acqua e anidride carbonica, sul ph-metro programmabile 21. Al termine della programmazione si chiude il rubinetto 9 permettendo il riempimento del corpo di camera 5 di acqua proveniente dalla rete idrica 15 attraverso il condotto di approvvigionamento 30.

Quando l'acqua incomincia a defluire dal tubo di uscita 8 andando ad irrigare le coltivazioni si attiva la pompa 61 attuando la ricircolazione dell'acqua attraverso la condotta 60 e si principia rimmissione di anidride carbonica mediante l'alimentatore 40.

Automaticamente si apre la elettrovalvola 51 che fa affluire il campione di analisi al ph-metro 52 e successivamente invia i dati sull'acidità al quadro 20; dalla visualizzazione del ph-metro e dalla portata d'acqua d’irrigazione necessaria, l'operatore determina la portata di anidride carbonica da impiegare e ne regola conseguentemente l'afflusso agendo sul rubinetto micro-metrico 47 controllando sul rotametro 45 la portata effettiva. Ad ogni variazione di acidità la elettrovalvola 46 azionata automaticamente dal quadro 20, provvede a regolare il flusso di CO2 ripristinando il valore del ph programmato. Si è rilevato, mediante prove empiriche condotte in aziende ortoflorovivaistiche, l'uso vantaggioso dell'impianto di micronizzazione, oggetto della presente invenzione, nella concimazione carbonica in particolare su olivo, fragola, gerbera, rosa e altre fioriture in vaso. I risultati hanno evidenziato un maggiore ed armonico sviluppo vegetale pari al 10% ed il miglioramento dei caratteri qualitativi come il colore, le dimensioni dei fiori e dei frutti, il profumo etc. etc. La coltura della fragola ha mostrato un incremento del gusto e dell'aroma del frutto, nonché un aumento pari al 7% del tenore zuccherino. In generale la robustezza degli organi vegetali ed in particolare degli steli dei fiori è cresciuta con la maggiore tendenza dei fiori e dei frutti a conservarsi.

L'invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo inoltre tutti i dettagli sono sostituibili con altri tecnicamente equivalenti.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto di micronizzazione dell'anidride carbonica e/o altri gas nell'acqua impiegata per l'irrigazione in ortoflorovivaismo caratterizzato dal fatto che da una condotta di approvigionamento idrico (30) in cui un iniettore (56) immette CO2 fornito da un alimentatore di anidride carbonica (40) mediante un getto in contro corrente (29) al flusso (13) viene introdotta la miscela nella base inferiore (7) di una camera di omogenizzazione (2) mediante mezzi che aumentano la velocità del liquido dirigendolo contro un mezzo disgregatore realizzante una turbolenza (17) nel flusso (13) il quale a sua volta attraversa una pluralità di mezzi filtranti posti lungo l'altezza di detta camera presentante nella zona superiore (3) una imboccatura (66) di una condotta di ricircolo (60) posta al di sopra del primo mezzo filtrante considerato dall'alto e atta a prelevare una frazione della portata totale ed ad reimmettere detta frazione nella zona inferiore (4) di detta camera mediante uno sbocco tangenziale (69) posto poco al di sopra del primo di detti mezzi filtranti in modo da generare un vortice (19), detto impianto dotato di un analizzatore (50) del PH collegato elettronicamente ad un quadro (20) di comando e di un tubo di uscita (8) posto in detta zona superiore di detta camera collegabile ad un impianto di irrigazione.
2. 2. Impianto di micronizzazione secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta condotta di approvigionamento (30) collegabile alla rete idrica presenta una diramazione (3 1) munita di un primo ramo (32) su cui sono posti detti mezzi che aumentano la velocità del liquido a loro volta costituiti da un tubo (33) dotato di un terminale troncoconico (34), detta diramazione presentante inoltre un secondo ramo (35) su cui è inserito detto iniettore.
3. 3. Impianto di micronizzazione secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta camera di omogenizzazione (2) di forma cilindrica e chiusa nelle estremità da dette due basi superiore (6) ed inferiore (7) presenta in detta base inferiore detto mezzo disgregatore costituito da un manicotto (12) sporgente all'interno di detta camera dal fondo (14) della base e dotato internamente di una filettatura (16) detta camera dotata di una valvola di sicurezza (36) e di un manometro (37).
4. 4. Impianto di micronizzazione secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti mezzi filtranti sono costituiti da almeno due diaframmi (10a) (10b) di forma conica con altezza limitata presentanti in tutta la loro estensione una pluralità di piccoli fori (11) atti a consentire il flusso dell'acqua.
5. 5. Impianto di micronizzazione secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto alimentatore di anidride carbonica (40) è costituito da un ingresso (41) sul quale sono disposti sequenzialmente un preriscaldatore (42), un riduttore di pressione (43), una serpentina (44) posta all'interno di un pannello scatolare (71), un rotametro (45), una elettrovalvola (46) collegata elettricamente al quadro (20) e un rubinetto micrometrico (47) detto alimentatore dotato di un circuito di by-pass (49) atto a deviare il flusso di gas dalla elettrovalvola (46) e dal rubinetto (47) in caso di anomalie di funzionamento.
6. 6. Impianto di micronizzazione secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto iniettore (56) fornito di gas da detto alimentatore mediante un tubo di collegamento (57) è dotato di un ugello (58) atto a posizionare un diffusore (59) del getto (29) al di sotto di detto primo ramo (32) internamente alla condotta di approvvigionamento (30).
7. 7. Impianto di micronizzazione secondo la rivendicazione 6 caratterizzato dal fatto che detto diffusore è realizzato secondo soluzioni alternative in ottone poroso o in materiale ceramico microporoso o può essere costituito da più canali di uscita.
8. 8. Impianto di micronizzazione secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta condotta di ricircolo è costituita da un primo tubo (62) dotato di detta imboccatura (66) detto primo tubo allacciato in una bocchetta d'ingresso (67) di una pompa (61) a sua volta munita di una bocchetta d'uscita (68) da cui si dirama un secondo tubo (64) terminante in detto sbocco (69).
9. 9. Impianto di micronizzazione secondo la prima ed una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto analizzatore (50) è costituito da una elettrovalvola (5 1) fissata sulla base superiore (6) atta a prelevare dalla zona superiore (3) della camera (2) un campione di acqua e a fornirlo attraverso un tubo (53) ad un ph-metro (52) che ne misura l'acidità ed invia il valore rilevato al quadro di controllo (20) detto analizzatore dotato di uno spurgo (55) per eliminare il campione di analisi.
10. 10. Impianto di micronizzazione secondo la prima ed una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detto quadro di controllo (20) presenta un ph-metro programmabile (21) su cui viene impostato il valore di acidità della soluzione e che provvede a confrontarlo con quello misurato dall'analizzatore (50) azionando eventualmente la elettrovalvola (46) onde ripristinare il valore desiderato, detto quadro munito di una pluralità di interruttori (22) (23) (24) (25) per attivare / disattivare rispettivamente la pompa (61), il ph-metro (52) e le elettrovalvole (51) e (46), di un interruttore generale (26), di un relè di sicurezza (27) e di una presa elettrica (28).