Meccanica e Meccanizzazione

Temi e progetti di ricerca

Salvaguardia del suolo
La ricerca, certamente interdisciplinare, coinvolge numerosi fattori variamente interconnessi, dipendendo i fenomeni erosivi e più in generale, la conservazione del suolo e dell’acqua, da tecniche colturali, modalità di gestione del terreno, condizioni pedo-climatiche, input chimici ed energetici, e altri ancora. In tal senso si confrontano non solo tecniche e attrezzature diverse per la preparazione del letto di semina, ma si valutano anche sistemi di minima lavorazione e di semina su sodo al fine di studiarne gli effetti sui fenomeni erosivi tramite simulatore di pioggia e piogge naturali. Allo stesso tempo vengono valutati gli impieghi di energia e le emissioni inquinanti per l’ambiente.

Distribuzione di agrofarmaci
La linea di ricerca riguardante la distribuzione di agrofarmaci alle colture, in particolare agrumeti, mandorleti, colture protette, vigneti a spalliera e a tendone, può essere inquadrata sempre nel comparto della salvaguardia dell’ambiente e delle produzioni alimentari. Vengono studiate macchine irroratrici, sia commerciali, sia prototipi opportunamente adattati alle esigenze delle colture, al fine di minimizzare le perdite nell’ambiente (terreno e atmosfera) e di ottimizzare l’uniformità di deposizione sul bersaglio. Le valutazioni effettuate riguardano non solo la quantità di prodotto che raggiunge la pianta, ma anche la qualità della deposizione in termini di numero di impronte per unità di superficie e copertura superficiale. Si valuta altresì il rischio per l’operatore, misurando la sua esposizione cutanea durante la distribuzione degli agrofarmaci. Infine, un banco prova da laboratorio, appositamente progettato e realizzato, permette di analizzare gli spray erogati dagli ugelli al variare delle condizioni di lavoro, misurando le caratteristiche dimensionali della popolazione di gocce.
In questo settore la Sezione è attivamente coinvolta nella redazione di Linee Guida ENAMA per la messa a punto dei protocolli da adottare duranti i controlli funzionali delle irroratrici e svolge attività di formazione sul territorio.

Difesa biologica
La ricerca in questo ambito riguarda la valutazione tecnica e funzionale relativa all’impiego di antagonisti naturali nelle colture protette e in pieno campo in regime biologico e/o integrato tramite l’impiego di prototipi di macchine appositamente realizzati A tal fine, la Sezione ha progettato e brevettato prototipi idonei al rilascio meccanizzato di antagonisti naturali su fragola, peperone, melanzana e colture floreali, valutando l’efficacia della distribuzione meccanica rispetto a quella manuale in termini di uniformità di distribuzione e di riduzione dei tempi di lavoro.

Meccanizzazione dell’ortoflorovivaismo
La ricerca interessa sia il vivaismo floricolo sia quello orticolo, caratterizzati da specifiche peculiarità. Si tratta di analizzare le varie operazioni colturali, determinanti ai fini produttivi, già meccanizzate o potenzialmente meccanizzabili, esaminando l’organizzazione del lavoro dei cantieri e le macchine impiegate al fine di evidenziarne eventuali punti critici e suggerire le modifiche da apportare.

Raccolta delle piante arboree
Questo tema di ricerca riguarda lo studio e l’ottimizzazione di cantieri di raccolta di agrumi, olive, mandorle, pistacchi e nocciole; per i primi, prevalentemente destinati al consumo fresco, la ricerca riguarda ormai marginalmente le macchine agevolatrici e si rivolge sempre più verso sistemi automatici (robot). Per le drupacee, invece, si valuta non solo l'impiego di grandi scuotitori, muniti anche di telai intercettatori, ma anche di piccole attrezzature operatrici affidate ai singoli addetti per migliorarne la produttività. Fra l’altro le valutazioni comprendono, di norma, l’influenza delle modalità e delle macchine impiegate per la raccolta sulla qualità del prodotto.

Post-raccolta
Nel comparto delle colture arboree l’attività di ricerca nel post-raccolta riguarda la selezione automatica dei frutti per dimensione, colore, difetti esteriori, utilizzando tecniche che sostanzialmente si rifanno all’analisi di immagine, ma che, oggi, tendono sempre più a comprendere anche le qualità interne dei frutti e le loro caratteristiche organolettiche. Per quanto concerne la qualità degli interventi, proficuo si è dimostrato l’impiego di “misuratori d’urto” nelle linee di lavorazione di agrumi, pesche, patate novelle, fichi d’india, etc.

Ergonomia, sicurezza ed igiene del lavoro
Questa linea di ricerca riguarda l’analisi dei rischi cui sono sottoposti gli addetti negli ambienti di lavoro (aziende agricole, magazzini di lavorazione, industrie agroalimentari, aziende zootecniche). L’analisi si incentra particolarmente sulle operazioni che richiedono l’impiego di macchine agricole e negli impianti agroalimentari. Fra l’altro si affrontano studi sulle vibrazioni cui è sottoposto il corpo umano nel suo insieme o il sistema mano-braccio durante l’utilizzo di attrezzi vibranti, studi sui livelli di esposizione quotidiana personale al rumore, sul rischio muscolo scheletrico, sull’esposizione a polveri e composti organici volatili (VOC).

Impianti di mungitura e caseificazione
Con lo spirito di contribuire al mantenimento della pastorizia tradizionale delle aree interne siciliane, ove sono diffusi allevamenti bradi e/o transumanti, allocati spesso all’interno di aree protette ove vige l’assoluto divieto di edificabilità, la Sezione ha condotto ricerche finalizzate alla realizzazione di prototipi trasportabili idonei per la mungitura meccanica di ovicaprini e per la caseificazione del latte. Sono stati realizzati due prototipi pienamente funzionali che, pur in assenza di infrastrutture e servizi, quali strade, fabbricati, acquedotti, energia elettrica, etc., permettono di operare nel rispetto delle normative vigenti.

Meccanizzazione dei prodotti di IV gamma
La Sezione ha condotto ricerche anche in questo settore, con particolare riferimento alle insalate con lattuga e finocchio, al fine di ottimizzare il livello di meccanizzazione dei processi.

Energia e Ambiente
In questo ambito la Sezione conduce ricerche sul trattamento e il recupero dei reflui e dei sottoprodotti agro-industriali e forestali a fini energetici, come pure sulla valutazione di bilanci energetici ed ambientali della coltivazione e trasformazione in biodiesel di colture oleaginose su terreni marginali. In particolare, è oggetto di studio il potenziale metanigeno di matrici “mediterranee” (pastazzo di agrumi, sulla, scarti agricoli e agroindustriali) da utilizzare negli impianti di digestione anaerobica per la produzione di biogas. Infine, in un’ottica di economia circolare, sono anche allo studio cantieri per la redistribuzione in agrumeti e vigneti delle frazioni liquida e palabile del digestato.

Sensoristica e Automazione
La ricerca in questo settore, in collaborazione con altri Dipartimenti dell’Ateneo, riguarda la progettazione di macchine innovative ad alto contenuto tecnologico in tema di sensori, robotica e tecniche di controlli automatici, al fine di aumentare il grado di sicurezza degli operatori e la produttività delle macchine. Si segnalano la progettazione di differenti climbing robot per ispezione in ambito industriale, lo sviluppo di differenti sistemi di adesione tra robot e parete, lo sviluppo di modelli matematici, di tipo lineare e non, utilizzando tecniche standard (ARX – NARX) o più specifiche (modelli Direction Dependant). Questi modelli trovano applicazioni in architetture Hardware In the Loop (HIL) o Software In the Loop (SIL) al fine di tarare opportuni sistemi di controllo di tipo PID, Neuro-Fuzzy o controllori predittivi. Sono anche stati sviluppati differenti robot di tipo UGV – UAV (Wheeleg, Morduc, Surfy, Volcan, Robovolc, U-Go), contribuendo alla progettazione delle macchine e delle architetture di sistema con relativa sensoristica. Sono in corso attività di ricerca nel campo dei bio-sensori per applicazioni di monitoraggio agronomico-ambientale e di Precision Farming.