Meccanizzazione agricola

Meccanizzazione agricola:

Introduzione:

Per meccanizzazione si intende l’introduzione e l’impiego delle macchine all’interno del lavoro.

L’introduzione delle macchine, soprattutto in agricoltura, ha aumentato la produttività del lavoro, definita

come rapporto fra la quantità di prodotto (chili, euro, ecc.) e la quantità di lavoro impiegato (ore).

L’aumento della produttività in agricoltura ha fatto sì che servisse sempre meno lavoro, e quindi meno

addetti, a parità di area. La produttività del lavoro umano è definita come la quantità di prodotto fratto

l’unità di lavoro (es. ore). A riguardo dell’agricoltura, la produttività del lavoro è data dalla formula:

dove PLV è il prodotto lordo vendibile, SAU è la superficie agricola utilizzata e UL è l’Unità lavorativa. La

componente PLV/SAU è aumentata dal 1900 in Italia di 5.7 volte grazie a diversi avanzamenti in campi

come la genetica (selezioni di sementi e razze), la chimica (concimi e fitofarmaci), l’agronomia (tecnica

colturale e irrigazione), aumento delle colture intensive e la meccanizzazione. La componente SAU/UL è

aumentata di 5.4 volte esclusivamente grazie alla meccanizzazione e quindi l’aumento del rapporto

PLV/UL è spiegato per metà dalla meccanizzazione. La meccanizzazione ha avuto una fortissima espansione

fino al 1980, dopo questo anno il mercato interno è rimasto stabile (investimento di sostituzione da parte

delle aziende e quindi minori vendite rispetto al periodo precedente dove le aziende necessitavano

l’introduzione di macchine nuove); in ogni caso l’esportazione di macchine agricole e rimasta sempre molto

dinamica.

Capacità di lavoro e dimensionamento:

Quando si parla di qualunque macchina è necessario conoscere alcuni parametri per comprenderla: il primo

di questi è la capacità di lavoro, ossia la quantità di lavoro svolto (espresso solitamente come superficie

lavorata per ettaro o come quantità di raccolto, pezzi prodotti, piante potate) nell’unità di tempo (di solito

l’ora): quanto lavoro fa una macchina in un’ora. La capacità di lavoro si calcola attraverso la formula: C=S/T

dove S è la superficie e T è il tempo.

È necessaria una distinzione: macchine operatrici che direttamente eseguono una certa operazione o

motrici che forniscono potenza per l’azionamento delle operatrici e fra queste troviamo la trattrice che è

una macchina polivalente ossia adatta all’accoppiamento con qualsiasi operatrice, e le portattrezzi ossia

motrici specializzate. È necessario definire, in quanto ci fornisce dove operano le macchine, anche il

cantiere di lavoro: l’insieme di addetti, macchine e attrezzature impiegate per svolgere un’operazione.

L’efficienza di un cantiere di lavoro è definita dalla capacità di ridurre il costo dell’operazione eseguita,

rispetto alle alternative disponibili dove il parametro costo dell’operazione è dato da: C = C /C + C dove

ha h T A

C è la capacità di lavoro del cantiere (ha/h), C è il costo orario di esercizio del cantiere (€/h), C sono i

T h A

costi accessori o indiretti (€/ha).

La capacità di lavoro teorica è (velocità ∙ larghezza)/10 dove velocità della macchina è espressa in km/h e

la larghezza della barra dell’organo operatore è in metri mentre la capacità di lavoro è espressa in ha/h.

Questo valore è solo teorico proprio perché oltre al tempo di lavoro effettivo la macchina avrà anche delle

fasi di lavoro improduttivo. Nonostante sia troppo ottimistica questa capacità teorico è utile per

comprendere l’efficienza della macchina. Per calcolare la capacità di lavoro totale si usa la formula:

dove C (ha/h) è la capacità di lavoro totale, L (m) ossia larghezza effettiva di lavoro, V (km/h) ossia la

T e e

velocità effettiva di avanzamento e R definito come rendimento totale del cantiere.

t

La larghezza effettiva si definisce come distanza media fra due passate adiacenti che corrisponde alla

larghezza del campo diviso per il numero di passate. In alcuni casi corrisponde quasi con la larghezza del

fronte di lavoro. Un caso è quando la macchina opera in colture a file dove la larghezza lavorata dalla

macchina si calcola moltiplicando il numero delle file per la distanza fra le file stesse: L = L ∙ n . Anche in

e f f

colture permanenti come i vigneti si trovano file e la distanza fra le file è sempre la stessa: la larghezza di

lavoro effettiva corrisponde alla larghezza della striscia lavorata che corrisponde alla distanza fra due file

(L =L ), o ad un suo multiplo o sottomultiplo. Per questi ultimi casi prendiamo per esempio le cimatrici per

e i

vigneti che esistono in versioni monolaterali (mezza fila per passata), bilaterali (1 fila) e scavallanti (2 file):

nel primo caso consideriamo L =L /2, nel secondo caso L =L mentre nel terzo caso L =2L .

e f e f e f

Il secondo aspetto è la velocità di avanzamento: la velocità di avanzamento ottimale è sempre la più alta

possibile ma è sempre limitata da diversi fattori come la potenza meccanica della motrice. La potenza

richiesta dipende dalla forza dell’attrezzo per la velocità di avanzamento (naturalmente il trattore

necessiterà di più velocità rispetto a quella richiesta). In molte operazioni la potenza è limitante ma lo sono

anche le condizioni del terreno: in caso di macchine irroratrici è necessario che la barra sia sempre

perpendicolare al terreno e quindi la velocità di avanzamento deve essere limitata. Un altro motivo per

limitare la velocità è che molte macchine devono lavorare di precisione: per esempio la seminatrice da

mais deve seminare il seme sempre alle stesse distanze e sempre alle stesse profondità e quindi

normalmente la velocità si aggira sui 5 km/h. Un’altra operazione di precisione è quella svolta dalla

sfogliatrice che serve per arieggiare i grappoli ed è una operazione lenta in quanto andando troppo veloci si

rischia di danneggiare la pianta. Tutte le operazioni hanno quindi una velocità ottimale che dipende da

fattori come colture, terreno e precisione necessaria oltre che altri fattori che possono dipendere anche

dall’operatore e dalla velocità con cui esso compie i lavori che esso deve svolgere in contemporanea con la

macchina.

Il terzo elemento che influisce sulla capacità di lavoro è il rendimento del cantiere che ci dice l’efficienza

del lavoro stesso. Per calcolarla si devono eseguire delle analisi dei tempi di lavoro attraverso una

metodologia ufficiale. I tempi di lavoro sono diversi:

- T : Tempo effettivo di lavoro;

E

- T : tempi accessori che comprendono T ossia il tempo di voltata e manovre (dipende dalla

A AV

manovrabilità delle macchine e dallo spazio di manovra in testata: per questo motivo, e in casi

particolari come l’aratura, vengono ideati, soprattutto per macchine grandi, degli schemi di lavoro),

T tempo di manutenzione e regolazione della macchina (di solito vengono svolti interrompendo

AC

il lavoro per brevissimo tempo o a volte il lavoro non viene quasi interrotto in quanto i costruttori

hanno previsto questo tempo) e il T ossia il tempo di rifornimento e scarico. L’incidenza del

AS

tempo di voltata sul tempo totale dipende dalla lunghezza del campo e dalla forma degli

appezzamenti e per questo si cerca di avere sempre campi molto lunghi e con forme regolari.

- T : tempi morti che sarebbero da evitare e comprendono rotture, fermate, attese, trasferimenti

M

durante il lavoro.

Sommando T , T e T troviamo T ossia il tempo di utilizzazione in campo che utilizziamo per calcolare il

E A M U

rendimento di utilizzazione: R = T /T

U E U

Oltre ai tempi in campo è necessario calcolare anche quelli fuori dal campo:

- Preparazione e manutenzione delle macchine in azienda T (montaggio e collegamento

PH

attrezzature, lavaggio e ingrassaggio). Ora per minimizzare i tempi viene usato l’ingrassaggio

centralizzato.

- Trasferimenti T dovuti al concetto di dispersione degli appezzamenti (distanza dal centro

I

aziendale), frammentazione (tanti appezzamenti di piccole dimensioni) e viabilità (10-15 km/h su

sterrato, 20-40 km/h su strada).

Calcoliamo quindi il tempo di lavoro totale T sommando questi due tempi a T che utilizziamo per

T U

calcolare il rendimento giornaliero: R =T /T . Il rendimento totale della macchina viene calcolato con la

g U T

formula: R =T /T

T E T

La capacità di lavoro totale è riferita al rendimento totale dove:

Talvolta si utilizzano anche:

- La capacità di lavoro effettiva: C = (V L )/10 ed è il valore limite o potenziale di un’operatrice (a

E e e

prescindere dai tempi accessori).

- La capacità di lavoro utile: C = (V L )/10 ∙ R e viene utilizzato per caratterizzare un cantiere

U e e u

indipendentemente dalla situazione aziendale.

Una categoria importante dei tempi accessori è quella dei rifornimenti: è importantissima quando la

macchina si occupa di distribuzione di prodotto in campo in quanto le macchine hanno, ovviamente, una

capacità del serbatoio limitata. Questi interventi comprendono i trattamenti fitosanitari (necessaria

ricarica di acqua e sostanza attiva), distribuzione di concime, ecc. Un parametro importante è il numero di

rifornimenti per ettaro che dipende dalla capacità del serbatoio (in L), più grande il serbatoio minori i

rifornimenti necessari, e dal volume di distribuzione (in L/ha), cioè la quantità di acqua usata per ettaro per

migliorare la distribuzione. A seconda della combinazione di questi due valori si nota come il rendimento

migliori con serbatoi più grandi e valori di volumi di distribuzione più piccoli. Quando si parla di volumi di

distribuzione quindi la tecnica dei bassi volumi è molto importante.

Ci sono anche altre operazioni come lo scarico dove ci sono tempi di trasferimento e quindi tempi

accessori. Ci possono essere diverse modalità di scarico:

- Continuo: rimorchio a fianco (T =0 ma più macchine utilizzate. Eliminare i tempi accessori è

AS

fondamentale in quanto nelle colture agrarie bisogna essere tempestivi per evitare problemi come

piogge o eseguire i trattamenti nel periodo utile.

- Discontinuo: rimorchio in capezzagna (T >0 ma meno calpestamento)

AS

- Trasporto con l’operatrice (T >0; T >0; R =0.2 – 0.4)

AS M u

Utilizzazione annua:

L’utilizzazione annua (U h/anno) è un parametro fondamentale che influenza enormemente il costo

a

d’esercizio e per questo deve essere sempre essere la più elevata possibile. Un altro motivo per

aumentare questo fattore è quello di evitare una più rapida obsolescenza. Il numero di ore che una

macchina può lavorare in un anno è condizionato da:

- Dall’operare con tempestività, rispettando il periodo utile per effettuare l’operazione.

- Dalla superficie aziendale.

Un buon livello di utilizzazione di una macchina (anche se in teoria deve essere sempre la più alta possibile)

si può definire con l’utilizzazione tecnicamente ottimale (h/anno):

U = N / N dove N (h) è la durata fisica e N (anni) è la durata economica della macchina.

t f e f e

Si usa definire durata fisica di una macchina il numero di ore trascorse dopo le quali la macchina ha

raggiunto un determinato grado di usura per cui questa non funziona più ottimamente. Questa usura è

determinata da vari fattori:

- Danni al telaio che derivano da incidenti o dall’uso stesso;

- Componenti costosi consumati (non è quindi vantaggioso cambiare solo il pezzo);

- Non sono più disponibili pezzi di ricambio;

- La macchina può avere capacità di lavoro ridotta, il motore può consumare di più, è necessaria più

manutenzione, ecc. tanto che i costi di esercizio sono troppo alti.

Nella media le macchine agricole:

- 1500-3000 h per le operatrici;

- 12000-16000 h per le trattrici;

Il concetto di durata economica, invece, è detta anche obsolescenza tecnica perché è l’età più probabile,

oltre la quale la macchina verrà sostituita perché obsoleta, ossia tecnicamente superata, anche se ancora

funzionante. Esistono diversi fattori che influenzano questo valore:

- Esistenza di nuovi modelli più efficienti (GPS, guida automatica, nuovi principi di funzionamento);

- Nuove tecniche agronomiche e nuove colture (diversi tipi di lavorazioni del terreno, trattamenti

fitosanitari meno dannosi per l’ambiente, nuove forme di allevamento)

- Nuovi requisiti legali (dal punto di vista della sicurezza e del rispetto dell’ambiente).

L’obsolescenza è legata molto alla velocità del progresso tecnologico e possiamo distinguere dei settori in

cui lo sviluppo è relativamente lento e settori di sviluppo veloce:

- Veloce (8-10 anni): macchine in rapido sviluppo tecnologico (es. macchine da vigneto);

- Media (12-15 anni): trattrici, la maggior parte delle operatrici;

- Lenta (20 anni): rimorchi, spandiconcime, erpici a dischi, ecc.

Un buon livello di utilizzazione annua, quindi, è quella che fa coincidere la durata fisica e la durata

economica con la formula U = N / N come per esempio nel caso di una trattrice: U = 16000/15 =1066

t f e f

h/anno. Questo valore è però molto difficile da raggiungere proprio per aspetti intrinseci dell’agricoltura

come i periodi utili o le dimensioni del campo.

Nel caso l’utilizzazione annua reale sia minore di quella calcolata si ha che la macchina è obsoleta ma

ancora funzionante: la macchina supera la durata economica prima di avere esaurito la sua durata fisica.

In questi casi:

- La macchina viene sostituita comunque per obsolescenza verso i 15 anni ma si perde parte

dell’investimento;

- Si continua ad usare la macchina ma si diventa meno competitivi a causa delle minori prestazioni.

Ci sono degli ostacoli ad una utilizzazione annua elevata e uno di questi è il periodo utile di intervento (in

giorni): qualsiasi operazione da compiere in campagna deve essere eseguita in un certo periodo per un

certo numero di giorni che di fatto limitano il periodo di utilizzo della macchina. Questi giorni possono

essere determinati da:

- Ciclo vegetativo della coltura (es. semina del mais dal 15/4 al 5/5 = 20 giorni; se anticipata rischio di

ritorni di freddo, se ritardata c’è perdita di produzione)

- Ordinamento colturale (lavorazioni del terreno: es. per frumento dopo il mais, 2° raccolto dopo

orzo, mais dopo frumento, ecc.)

- Ciclo riproduttivo del patogeno (trattamenti nel periodo adatto), rischi climatici (piogge, ecc.)

- Qualità del lavoro o del prodotto

Nella media il periodo utile (P ) è ridotto, proprio a causa dei “tempi persi”, al periodo disponibile:

u

Dove α (=0.4-0.8) è il coefficiente di riduzione e dipende da: giorni di pioggia, terreno impraticabile,

terreno non in tempera, altri motivi imprevisti (rotture, incidenti, mancanza di personale, ferie, ecc.). D g

(h/giorno) è la giornata lavorativa che normalmente è di 8 ore al giorno ma si può arrivare anche alle 10-

12 h/giorno (caso dei trattamenti) ma anche 16-20 h (caso della vendemmia). Per aumentare U a

(utilizzazione annua in h/anno) conviene usare la stessa operatrice:

- Su più varietà (con diversa epoca di semenza o maturazione);

- Su più colture (es. mietitrebbiatrice con testata da mais, frumento, girasole, ecc.);

- Allungando la giornata lavorativa D (lavorando di notte, ecc.): è il tipico caso dei contoterzisti

g

(aziende agricole che si occupano delle lavorazioni di altre aziende: possiedono grandi macchinari e

si possono anche occupare anche dell’intera gestione del raccolto. Il vantaggio dei contoterzisti è

che è come se lavorassero su terreni molto grandi. Sono competitivi perché utilizzano molto le

macchine e quindi riducono molto i costi).

Dimensionamento:

per dimensionamento si intende la dimensione della macchina agricola ottimale per il lavoro, in generale

la larghezza di lavoro. La capacità di lavoro può anche essere legata ad altri aspetti come le dimensioni del

serbatoio o della tramoggia. Anche se è difficile dimensionare una macchina in base alle esigenze

dell’azienda uno sbaglio si riflette immediatamente sui costi:

- Una macchina troppo piccola ha una perdita di produzione;

- Una macchina troppo grande è più difficile da ammortizzare (si può comunque diventare

contoterzisti)

Per dimensionare una macchina si usano due metodi:

- In base alla tempestività richiesta o alla superficie dominabile:

S =C ∙ P dove C (ha/h) è la capacità di lavoro e P (h) è il periodo disponibile

d T d T d

- In base ai costi d’esercizio

I costi d’esercizio delle macchine agricole:

Per l’analisi dei costi d’esercizio si applicano due tipi di bilancio:

- Bilancio consuntivo: che si occupa di calcolare il costo della macchina a seconda della

registrazione delle spese. Serve per conoscere il costo effettivo di esercizio e si basa sulla

contabilità aziendale attraverso la registrazione delle spese (i costi variano nel corso degli anni a

causa di riparazioni e manutenzioni ad esempio).

- Bilancio preventivo: che si occupa di prevedere il costo che la macchina avrà nel futuro. Si usa per

confrontare diverse opzioni e prendere decisioni sulla base del costo medio riferito a tutta la durata

prevista della macchina; si basa su previsioni e dati statistici: i dati effettivi (es. registro aziendale)

vanno utilizzati con cautela.

Lo schema del calcolo dei costi d’esercizio comprende:

- Costi fissi ossia indipendenti dall’utilizzazione annua e sono sempre gli stessi ogni anno (non

cambia