Analisi aria per la gestione della ventilazione forzata nelle gallerie stradali

1. Analisi aria per la gestione della ventilazione forzata nelle gallerie stradali A cura di Negherbon Luca www.galleriasicura.com 1

2. Postazioni Base Nelle gallerie stradali superiori a 1 km di lunghezza � obbligatorio un impianto di ventilazione aria forzata Il sistema automatico di ventilazione forzata prevede due fasi di funzionamento: Ventilazione sanitaria Ventilazione in allarme �Incendio� In questa presentazione viene analizzata solo la I� e principale fase di ventilazione sanitaria www.galleriasicura.com 2

3. Nel normale esercizio di una galleria stradale la ventilazione forzata interviene quando la qualit� dell�aria raggiunge livelli di valore inquinamento stabiliti ( valori di soglia ). Il moderno parco veicolare produce in tutte le condizioni di traffico un livello d�inquinamento molto basso, il livello dei gas tossici prodotto dai nuovi motori � ormai a livelli di concentrazione irrilevanti, ben lontani dalle soglie d�intervento. www.galleriasicura.com 3

4. La gestione della ventilazione forzata � essenzialmente gestita da due parametri fisici fondamentali e determinanti per la sicurezza in galleria : Visibilit� dell�aria : (analizzatore usato : Opacimetro ) la diminuzione della visibilit� comporta un immediato innalzamento del livello di rischio di incidenti . E� quindi fondamentale controllare e garantire la trasparenza dell�aria . Velocit� e direzione flusso aria : (analizzatore usato : Anemometro) per pilotare correttamente la ventilazione � importante conoscere la velocit� e direzione dell� aria prima dell� avvio dei ventilatori per evitare di spingere contro flusso Controllo delle masse d�aria in movimento durante la fase �Incendio� E� comunque previsto il monitoraggi dei Gas CO ed NO per gli allarmi di tossicit�,e nelle ultime Linee Guida finalmente si indica anche l�analisi dell�anidride carbonica (CO2) . www.galleriasicura.com 4

5. Opacimetro : principio di funzionamento L�opacimetro misura l�assorbimento della luce tra il trasmettitore e il ricevitore. Un raggio di luce a intensit� nota viene emesso da un trasmettitore (TX) e viene captato da un ricevitore (Rx). Il rapporto tra l� energia luminosa trasmessa ( I0) e quella misurata dal ricevitore (In) determina il livello di trasmittanza. ( Trasmittanza = In/Io) La distanza di misura tra Trasmettitore e Ricevitore di un opacimetro (passo di misura) � importante per : Significativit� della misura ( maggiore distanza = maggiore volume d�aria monitorata direttamente) Errore strumentale ( l�errore degli opacimetri commerciali � del � 1% sul valore della trasmittanza = 0.01 di T) Maggiore distanza = minore errore relativo nel calcolo del fattore K www.galleriasicura.com 5

6. Il livello di visibilit� ha come grandezza di misura il fattore K , che viene determinato con la seguente formula : Fattore K = - LN (T)/d1 Tx-Rx fattore K = 0 - la visibilit� � massima fattore K = 15 (x10-3m-1) � la visibilit� � nulla ( fondo scala strumento ) Dove: LN = logaritmo in base naturale T= In/I0 ( T = 1 = massima trasparenza --- T = 0 = trasparenza nulla) d1 = distanza in misura tra sorgente luminosa(TX) e ricevitore (RX) - in metri La Trasmittanza si misura con uno strumento ottico denominato commercialmente OPACIMETRO o pi� scientificamente TRASMISSIOMETRO. Determinazione della visibilit� www.galleriasicura.com 6

7. Esempio di calcolo del fattore K La I� soglia intervento ventilatori � normalmente a valore K = 3 x 10-3 m-1 Rapporto Trasmittanza misurata dall�opacimetro = 0,74 Distanza TX-RX= 100 m Calcolo Fattore K = -LN (0,74)/100 metri = 0,3/100 metri = 0,003 x m-1 Si scrive cos�: fattore K = 3 x 10-3m-1 In pratica il I� livello di soglia per la partenza dei ventilatori per la diluizione dell�aria inquinata partir� con una decadenza di Trasmittanza di circa il 30 % su 100 metri. Una sorgente luminosa distante 100 metri dai nostri occhi verr� percepita con un intensit� di 2/3 rispetto al livello di visibilit� ottimale. Ecco quindi che l�opacimetro percepisce la caduta di livello di visibilit� e comanda al sistema di ventilazione un intervento di pulizia per riportare l�aria ad una trasparenza accettabile ( T = 0,9 ) www.galleriasicura.com 7

8. L�ambiente delle gallerie stradali � caratterizzato da un flusso d�aria che per effetto �pistone� dei veicoli � soggetto a repentine e continue variazioni di velocit� e direzione . Per questo motivo si utilizzano anemometri ultrasonici, privi di parti in movimento ( tipo mulinello a coppe rotanti ) che s0no soggetti a inerzie meccaniche che influiscono con errori di analisi piuttosto importanti . Principio di misura Il principio di funzionamento del sistema � basato sulla misura del tempo di transito necessario a un segnale ultrasuonico ad effettuare il percorso fra un trasduttore e l'altro. Il tempo di transito fra il trasduttore A verso il B � confrontato con quello inverso fra B verso A. La differenza dei due tempi determiner� la velocit� e direzione del flusso d�aria. Sono utlilizzati due tipi di anemometri ultrasonici : A Barriera : i due trasduttori sono montati sulle due pareti opposte della galleria con un inclinazione rispetto all�asse della strada di 45�. L�analisi avviene su un percorso di circa 11- 14 metri. Puntiforme : i due trasduttori sono montati su un unico box compatto e l�analisi avviene nel breve percorso tra di essi ( L = circa 20 cm) 8 www.galleriasicura.com Determinazione della velocit� e direzione dell�aria

9. 9 www.galleriasicura.com

10. Negli ultimi 10 anni la tecnologia e l�innovazione hanno fatto passi da gigante. Nel trasporto su gomma l�evoluzione dei motori, ha portato sempre pi� all�ottimizzazione della combustione, con risparmio energetico e riduzione degli inquinanti nell�atmosfera. La concentrazione del gas CO, prodotto secondario della combustione, sia nei motori a benzina che diesel � stata ridotta drasticamente: un veicolo con motore di ultima generazione produce al massimo 1-2 gr/Km di CO, contro i 30-35 gr/Km prodotti dai vecchi motori precedenti agli anni 89�. Da un indagine approfondita in moltissime gallerie si � constatato che la ventilazione forzata viene attivata esclusivamente dal raggiungimento del livello di soglia fornito dall�opacimetro, poich� la concentrazione media del monossido di carbonio rimane sempre a valori molto al di sotto del livello di soglia. Si pu� concludere che oggi l�analisi della CO nelle gallerie stradali ha importanza per il controllo di ALLARME TOSSICITA� ma � poco significativo per la gestione automatica della ventilazione forzata. Lo stesso discorso vale per NO, monossido di azoto. 10 www.galleriasicura.com Analisi Gas Tossici : CO - NO

11. La combustione � una reazione chimica esotermica tra un comburente e ossigeno, i prodotti base stechiometrici risultanti sono acqua (H2O) e anidride carbonica ( CO2). Per quanto si ottimizzi una combustione � impossibile ridurre la quantit� dei prodotti principali legati ai calcoli stechiometrici della reazione base di combustione . Il tenore di anidride carbonica � quindi rappresentativo del livello di traffico veicolare in galleria, indipendentemente dalla tipologia di motore � inoltre significativo in caso d�incendio, che produce ingenti quantit� di gas. Il campo di misura dell�anidride carbonica � da 0 a 5 % in volume di CO2. La soglia utilizzata � definita di �malessere� negli ambienti industriali e del 0,25 % Da prove effettuate si � dimostrato che il controllo del tenore di Anidride Carbonica � rappresentativo e proporzionale al traffico veicolare, infatti anche una utilitaria produce anidride carbonica nell�ordine di �etti� a chilometro . 11 www.galleriasicura.com Gas di Combustione (H2O - CO2)

12. 12 www.galleriasicura.com Disposizione dei sensori in galleria