Siamo abituati a interpretare il significato di questa parola in modo negativo: ovvero, quando in una partita di calcio (ma non solo…) un giocatore millanta chissà quali conseguenze fisiche per un normale contrasto di gioco, accentuando oltremisura il danno subito, nella speranza di riceverne indebiti vantaggi, tentando di ingannare l’arbitro. In realtà, il concetto di simulazione può essere applicato anche in senso positivo, ovvero per cercare di riprodurre il più fedelmente possibile ciò che accade nella realtà quando non è possibile (o troppo complicato) sperimentare direttamente. Tutto ciò per studiare il fenomeno simulato nei minimi dettagli, in modo da aumentarne il livello di conoscenza, con lo scopo di ottimizzare una prestazione.
Il concetto di simulazione è stato di recente (ri)applicato da due costruttori leader nel settore dei trattori agricoli, non a caso entrambi tedeschi, Claas e Fendt, che hanno allestito alcuni banchi prova per trattori e macchine agricole semoventi, entrambi in grado di poter riprodurre nei minimi dettagli le più varie condizioni di funzionamento delle macchine in campo… ma senza il campo! Eh si, la novità sta proprio in questo aspetto fondamentale; in pratica, i trattori sono provati a punto fisso, cioè senza che il veicolo fisicamente si sposti su una superficie (strada o campo che sia), e soprattutto al chiuso. Ciò risolve alla radice una delle questioni più stringenti (forse la più pressante) di questo tipo di prove, ovvero l’instabilità climatica tipica del centro e nord Europa, che rende l’esecuzione delle prove all’aperto un enigma difficile da risolvere in tempi certi, per via dei frequenti periodi piovosi che, oltre all’innegabile fastidio operativo, rendono la superficie di prova (ovvero la pista) impraticabile fino alla sua completa asciugatura, specie per ciò che concerne la funzione primaria del trattore, che è logicamente quella di sviluppare una forza di trazione.
Se ne sono da tempo accorti anche gli ingegneri della DLG, la nota associazione degli agricoltori tedeschi, che dopo il successo del loro “PowerMix”, un protocollo prestazionale comparativo che in un unico dato riassume l’efficienza di un dato trattore dopo averlo fatto lavorare appunto in una serie di simulazioni delle più comuni operazioni colturali, hanno messo a punto il cosiddetto “PowerMix 2.0”, una versione aggiornata concettualmente del tutto simile alla precedente, ma con la fondamentale differenza che il trattore opera a punto fisso, in un sito al chiuso. E’ singolare che tecnicamente Claas e Fendt (ma anche DLG, sempre tedesca) abbiano scelto soluzioni concettualmente simili, ma con significative differenze proprio nella simulazione dello sforzo di trazione. Infatti, in Claas si applicano direttamente su ogni semiasse del trattore (privato delle ruote) dei freni idraulici, che riproducono le forze e i momenti che agiscono su di essi durante le varie lavorazioni, mentre in Fendt (e in DLG) il trattore “viaggia” su dei rulli, che fungono da freni in modo da far generare alle ruote (che in questo caso sono presenti) sforzi di trazione regolabili.
Qualche dato tecnico può dare un’idea dell’importanza degli investimenti sostenuti per la realizzazione di questi impianti. Quello di Claas, installato nel sito produttivo di Trangè, in Francia, è costato ben 6,5 milioni di euro, e comprende un banco prova trazione agli assi e alla PTO, per una potenza totale frenabile di 2,5 MW, ovvero 500 kW per ruota, più altrettanti alla presa di potenza, con la possibilità di una fedele riproduzione dei più comuni cicli operativi che un trattore (ma anche una macchina operatrice semovente) possono affrontare nelle più diverse condizioni su scala mondiale, includendo ovviamente anche le prestazioni dell’impianto idraulico. Ma non è tutto: a Trangè hanno installato anche un possente banco prova vibrazioni a 4 punti di input (uno per ogni ruota) che può simulare le tipiche sollecitazioni subite da macchine fino a 25.000 kg di massa, con frequenze di vibrazione sino a 25 Hz e ampiezze di oscillazione sino a 400 mm. L’impianto è in grado di stressare così intensamente la struttura di una macchina, che la sua intera vita dal punto di vista vibrazionale è simulata in appena 4 settimane!
Fig. 1 – L’impianto di Claas installato a Trangè in Francia comprende un banco prova di trazione agli assi, e di potenza alla PTO e idraulica (sopra), e un banco prova vibrazioni (sotto), in grado si simulare le sollecitazioni dinamiche subite nell’intera vita utile di una macchina in appena 4 settimane.
Viceversa, su quello di Fendt le macchine agricole (anche in questo caso si possono infatti provare non solo trattori, ma anche grandi operatrici semoventi, quali mietitrebbiatrici e falcia-trincia-caricatrici) vengono collocate su 4 grandi rulli d’acciaio lisci Ø 2 m che possono essere longitudinalmente distanziati tra loro da 2 a ben 6 m, ciascuno frenato da un generatore elettrico, in grado di far sviluppare ad ogni ruota sino a 60 kN (6000 kgf di trazione, per un totale quindi di 24.000 kgf), con il contestuale carico verso il basso di ulteriori 15.000 kgf totali, per poter riprodurre le condizioni di una reale aratura in campo. Infatti, il carico verticale simula il peso proprio della macchina e, nel caso dell’aratura, l’azione dell’attrezzo sull’asse posteriore. Per dare un’idea delle potenzialità del banco prova, in condizioni ottimali il Fendt 939 Vario tira al max 120 kN, ovvero “solo” la metà di ciò che il nuovo impianto può simulare. L’ambiente confinato dove è installato il banco prova è ovviamente condizionato, in modo da poter riprodurre efficacemente i climi più diversi, da temperature molto basse fino a 45 °C. Per realizzare ciò, è presente un enorme ventilatore, in grado di produrre un flusso d’aria di ben 320.000 m³/h, con una bocca di uscita di 4×4 m a forma di alveare.
Fig. 2 – L’impianto della Fendt si basa su 4 rulli d’acciaio pilotati da altrettanti freni elettrici (sopra), mentre un quinto freno dello stesso tipo crea coppia resistente alla PTO (sotto).
Ciò che cambia tra i banchi Claas e Fendt e quello DLG è che i due dei costruttori sono stati pensati per ottimizzare l’evoluzione tecnica dei trattori, mentre quello di DLG ha un significato probante, ovvero viene impiegato per prove codificate, che hanno valore comparativo. In ogni caso, la simulazione è applicata ai massimi livelli. Ciò comporta un innegabile svantaggio (è una simulazione, appunto, che non tiene del tutto conto dell’estrema variabilità del terreno agrario e delle diversissime condizioni che si possono riscontrare in comprensori anche adiacenti), ma possiede l’altrettanto innegabile pregio di poter rappresentare un valido temine di paragone, non solo per condizioni diverse di funzionamento della medesima macchina, ma anche, al contrario, di condizioni uguali di lavoro per macchine diverse.
D1
