Tutti sappiamo quanto il ricircolo d’aria in galleria sia importante.
I tunnel stradali, in termini di sicurezza e funzionalità, hanno però qualche difficoltà in più rispetto ad altre infrastrutture stradali, prima tra tutte la ventilazione. In un ambiente chiuso la qualità dell’aria, il controllo dei fumi e la dispersione di gas inquinanti sono importantissimi per garantire un ambiente sicuro sia per i conducenti che per le strutture.
Tuttavia, non c’è da preoccuparsi in merito: le tecnologie e i processi per la ventilazione dei tunnel sono a un buon grado di avanzamento, che vedremo nel corso di questo articolo.
A cosa serve la ventilazione in galleria
La ventilazione nei tunnel stradali ha il compito di garantire una qualità dell’aria accettabile per chi attraversa il tunnel, gestendo i livelli di inquinanti prodotti dai veicoli, e di controllare i fumi in caso di incendio.
Le principali fonti di contaminazione dell’aria in un tunnel provengono dalle emissioni dei veicoli.
Abbiamo ad esempio il monossido di carbonio (CO), gli ossidi di azoto (NOx) e le PM10 e PM2.5, che possono accumularsi rapidamente in un ambiente chiuso.
Tutte sostanze che , senza un buon sistema di ventilazione, possono raggiungere livelli pericolosi, con tutte le conseguenze correlate: dai problemi respiratori, alla riduzione della visibilità, una delle maggiori cause di incidenti stradali.
Ma non solo: in caso di incendio, i fumi tossici prodotti dai veicoli e dai materiali combustibili rappresentano una minaccia concreta.
Tipologie di ventilazione nei tunnel stradali
I sistemi di ventilazione nei tunnel stradali possono essere suddivisi in diverse categorie. Le prime saranno classificazioni in base alla tipologia fisica della ventilazione, le ultime due invece in base al suo obiettivo.
La ventilazione naturale è il metodo più semplice, che sfrutta le differenze di pressione tra le due estremità del tunnel per far circolare l’aria. È applicabile solo nei tunnel corti, dove la quantità di veicoli è ridotta e non è richiesto un sistema di ventilazione attivo.
In questo sistema, l’aria viene spinta lungo il tunnel nella direzione del traffico mediante ventilatori assiali posti all’interno del tunnel. La ventilazione longitudinale è molto comune nei tunnel di media lunghezza ed è efficiente dal punto di vista energetico.
Questa strategia richiede particolare attenzione nelle gallerie con traffico bidirezionale o congestionato. La velocità dell’aria necessaria per gestire efficacemente il fumo dipende dalla grandezza dell’incendio e dalla conformazione del tunnel, come pendenza e area di sezione.
La ventilazione trasversale e semi-trasversale sono usate di norma in tunnel più lunghi o ad alto traffico.
Nel sistema trasversale, l’aria fresca viene introdotta attraverso condotti posti lungo tutto il tunnel, mentre l’aria inquinata viene estratta separatamente attraverso condotti di scarico.
Invece la ventilazione semi-trasversale combina elementi della ventilazione longitudinale e trasversale, con un sistema che introduce aria fresca e spinge i fumi nella direzione opposta al traffico in caso di emergenza.
I tipi di ventilazione espressi in precedenza sono stati suddivisi in base alle caratteristiche fisiche della ventilazione. Ma vi è un’ulteriore distinzione della ventilazione in un tunnel stradale, che si basa sulla funzione: la ventilazione sanitaria nei tunnel ha principalmente l’obiettivo di mantenere bassi i livelli di inquinanti, assicurando la respirabilità e visibilità all’interno della galleria, sia durante il traffico che in condizioni di arresto.
Questa diluizione deve rispettare le stime sulle emissioni dei veicoli e le normative vigenti, considerando volumi di traffico e inquinanti per un periodo di circa 20 anni.
Nonostante i progressi nella riduzione delle emissioni dei veicoli, in molti casi l’effetto pistone creato dai veicoli in movimento non è sufficiente a garantire un’adeguata qualità dell’aria.
La seconda funzione che può avere una ventilazione è quella di tamponare un’emergenza, come si è detto.
In caso di incendio, il sistema di ventilazione di emergenza deve permettere l’evacuazione sicura delle persone e l’intervento dei soccorsi. Il suo obiettivo è mantenere bassi i livelli di fumo e le temperature all’interno del tunnel.
Esempi di sistemi di ventilazione avanzati
Un esempio molto interessante è il sistema di ventilazione del Tunnel del Frejus, tra Italia e Francia. Questo tunnel, lungo 12,9 km, utilizza una ventilazione trasversale avanzata, con aria fresca immessa in modo controllato lungo tutto il tunnel e fumi e gas inquinanti estratti attraverso un condotto separato.
Oppure, vi è il Tunnel del Mont Blanc, che dopo l’incendio del 1999 è stato dotato di un sistema di ventilazione longitudinale e semi-trasversale potenziato, in grado di invertire il flusso d’aria in caso di emergenza per confinare i fumi e facilitare l’evacuazione.
In questi tunnel, il monitoraggio continuo dell’inquinamento dell’aria e dei parametri di sicurezza, come la temperatura e la concentrazione di CO, è garantito da sensori distribuiti lungo tutto il percorso. Questi sensori forniscono dati in tempo reale che consentono al sistema di ventilazione di rispondere rapidamente alle variazioni nelle condizioni ambientali.
Considerazioni energetiche ed economiche
La ventilazione nei tunnel stradali non riguarda solo la sicurezza, ma anche l’efficienza energetica e la gestione dei costi, e quindi la sostenibilità.
I sistemi di ventilazione devono essere progettati per operare in modo efficiente, minimizzando il consumo di energia. In molti casi, vengono adottati sistemi di controllo intelligenti che regolano la potenza dei ventilatori in base al traffico e alle condizioni atmosferiche, e che riducono l’uso di energia quando il traffico è ridotto o quando la qualità dell’aria è ottimale.
Inoltre, l’investimento iniziale per un sistema di ventilazione avanzato è compensato dal miglioramento della sicurezza e dalla riduzione dei rischi legati a incidenti gravi, come gli incendi, configurando quindi un vantaggio anche economico.
La progettazione attenta e l’adozione di tecnologie all’avanguardia possono ridurre anche significativamente i costi di manutenzione dei componenti di una galleria e garantire la sostenibilità delle infrastrutture.
In sostanza, la scelta delle tecniche di ventilazione all’avanguardia e di comprovata efficacia e sostenibilità è un passaggio importante. Per questo è fondamentale compierlo oculatamente, onde evitare sprechi e potenziali rischi futuri.
