Lo sviluppo dell’incendio e gli impianti di ventilazione

Fenomenologia dell’incendio in galleria

Il carico di incendio è quasi esclusivamente imputabile ai veicoli coinvolti nell’incendio. Tra i materiali combustibili si possono in particolare annoverare:

  • materiali costitutivi del veicolo stradale: sedili, pneumatici e materiali plastici (il cui impiego si fa sempre più consistente con il passare degli anni). La combustione di questi materiali genera una ingente quantità di fumi estremamente densi;
  • il carburante contenuto nel serbatoio dei veicoli: in caso di combustione viene rilasciata energia termica in quantità estremamente rilevante;
  • il carico dei veicoli: la natura del carico è estremamente variabile. Il rischio maggiore si ha evidentemente con il trasporto delle merci pericolose (ad esempio la rottura di un’autocisterna per il trasporto di un liquido altamente infiammabile).

In quest’ultimo caso è ben evidente che ogni ragionevole contromisura può effettivamente garantire una assai modesta mitigazione delle conseguenze.

La potenza termica emessa e la durata dell’incendio dipendono considerevolmente dalla natura e dalla quantità del carburante fuoriuscito, dalla superficie coperta dal materiale combustibile e dalla disponibilità locale di comburente. Trovandoci ad operare in sotterraneo lo sviluppo di incendio risente dello spazio confinato e dipende in modo sensibile dalla velocità longitudinale dell’aria.

Il tempo necessario per lo sviluppo dell’incendio è generalmente molto limitato: dall’innesco all’istante in cui tutto un veicolo stradale è in fiamme (“flash over” – secondo la dizione anglosassone) può trascorrere un tempo generalmente non superiore ai 7-10 minuti. Nella, fortunatamente limitata, esperienza di incendi in galleria ci sono diversi casi in cui il tempo disponibile per l’evacuazione è risultato estremamente limitato: infatti, la massiccia produzione di fumi può provocare un rapido degrado della visibilità; si possono verificare problemi di comunicazione tra soccorritori e la sala radio e difficoltà a far pervenire le informazioni agli utenti.

Tutti questi fattori possono dilatare i tempi di un intervento rendendo ancora più stringenti i vincoli temporali.

Per dare un’idea della limitatezza del tempo disponibile si consideri che le esercitazioni dei soccorritori hanno mostrato che 10 minuti possono essere necessari per il solo montaggio di 100 metri di tubazione per l’acqua  antincendio.

Le persone presenti in galleria durante un incendio non sono, generalmente, in pericolo a causa delle temperature elevate, quanto a causa dei gas tossici e dei fumi densi (circa 80-100 m3di volume per ogni kg di materiale bruciato) dovuti alla combustione; per questa ragione è particolarmente importante conoscere le modalità con cui il fumo si sviluppa in galleria.

Il più importante risultato ottenuto dalla ricerca e dalle prove di incendio in galleria è la verifica dell’effetto della stratificazione. Nel caso di particolari condizioni al contorno (ridotta velocità longitudinale dell’aria, modesta pendenza, ecc.) i fumi caldi tendono a riempire la sezione superiore della galleria, mantenendo la sezione inferiore libera dai fumi per diversi minuti e per una sensibile estensione longitudinale.

La stratificazione, però, può essere perturbata da molti fattori, quali:

  • la velocità longitudinale, la turbolenza ed il moto rotatorio dell’aria;
  • le perturbazioni indotte dalla presenza dei veicoli in galleria;
  • la pendenza longitudinale della galleria, specie se l’aria procede in contropendenza.

Ci sono tuttavia dei limiti all’applicazione della ventilazione longitudinale. Se è ben vero che, nel caso in cui l’impianto sia in grado di sviluppare una velocità dell’aria superiore alla velocità critica, gli utenti a monte dell’incendio sono effettivamente al sicuro, è altrettanto vero che un’elevata velocità dell’aria comporta una turbolenza che ben presto distrugge la stratificazione dei fumi, creando un grave pregiudizio alla sicurezza degli utenti a valle dell’incendio.

La ventilazione longitudinale è pertanto un ottimo sistema di ventilazione delle gallerie monodirezionali in ambito extraurbano, mentre per le gallerie monodirezionali soggetti a frequenti congestioni e, a maggior ragione, per le gallerie bidirezionali altre soluzioni possono essere preferibili.

A titolo di esempio, possono essere citati i grandi trafori internazionali che risultano un’evidente eccezione all’interno della rete autostradale, in quanto caratterizzati da un traffico di tipo bidirezionale: in queste gallerie, vista l’estensione, la presenza di traffico generalmente molto pesante e bidirezionale, è possibile ipotizzare scenari incidentali di eccezionale gravità: scenari tali da giustificare la messa in opera di misure di sicurezza antincendio estremamente articolate e complete, oltre evidentemente alla messa in servizio di impianti di ventilazione di tipo trasversale o pseudotrasversale.

 

Impianti di ventilazione

La ventilazione delle gallerie è di estrema importanza in termini di prevenzione o limitazione della propagazione di fumi e gas tossici in caso di incendio. Negli ultimi anni, data la riduzione dell’emissione di agenti inquinanti da parte dei veicoli a motore, il pericolo di sviluppo di incendi non rappresenta più il criterio principale per scegliere e dimensionare i sistemi di ventilazione. Con la drastica diminuzione dei livelli di emissione, soprattutto da parte degli automezzi pesanti, in caso di incendio il fattore determinante per la scelta e il dimensionamento dei sistemi di ventilazione è rappresentato dalla portata. I meccanismi di controllo della ventilazione devono includere la determinazione della corrente d’aria longitudinale e, in casi specifici, il rilevamento di incendio.

I sistemi di ventilazione comprendono:

  • elementi strutturali(condotte al soffitto, condotti di emissione e immissione, centrali di ventilazione, condotte);
  • elementi meccanici(ventilatori, deflettori, silenziatori, valvole di estrazione);
  • elementi elettronici ed elettrici(unità di controllo motore, sensori di monitoraggio, scatole switch per alimentatori).

A seconda della lunghezza della galleria, delle presenza di circolazione unidirezionale o bidirezionale e dell’intensità del traffico, sono utilizzati i seguenti quattro sistemi di ventilazione:

  • ventilazione naturale(assenza di ventilatori). Utilizzata nelle gallerie brevi; la lunghezza accettabile dipende dal tipo di circolazione (unidirezionale o bidirezionale) e dall’intensità del traffico;
  • ventilazione longitudinale. La ventilazione artificiale longitudinale produce una corrente d’aria longitudinale uniforme lungo tutta la canna, generalmente attraverso l’utilizzo di ventilatori a getto. Tale sistema è particolarmente adatto per le gallerie unidirezionali, ma in determinate circostanze può essere utilizzato anche in gallerie bidirezionali con lunghezza limitata.
  • ventilazione semitrasversale. Nei sistemi semitrasversali e trasversali, l’aria ventilata è fornita e/o estratta attraverso apposite condotte. Nei sistemi semistrasversali tradizionali, durante il normale esercizio l’aria fresca è alimentata lungo tutta la galleria per diluire le sostanze inquinanti emesse dai veicoli; l’aria viziata non è estratta ma scorre longitudinalmente verso gli imbocchi. In caso di incendio è realizzata l’estrazione dei fumi al soffitto.

Nei sistemi semistrasversali reversibili è utilizzata la stessa condotta per fornire l’aria fresca durante il normale esercizio ed estrarre il fumo in caso di incendio. Dato il tempo necessario per invertire il fumo nelle condotte in caso di incendio, questo sistema non dovrebbe più essere utilizzato e dovrebbero essere costruite condotte separate per fornire aria fresca ed estrarre i fumi.

Alcuni paesi utilizzano un sistema semitrasversale di sola estrazione, con estrazione dell’aria dalla canna mediante una condotta separata, mentre l’aria fresca è immessa nella canna attraverso gli imbocchi, sia durante il normale esercizio che in caso di incendio.

In tutti i sistemi trasversali, le serrande di estrazione dell’aria, che collegano la canna con la condotta di estrazione, possono essere aperte o chiuse meccanicamente. Ciò significa che, in caso di incendio, è possibile estrarre i fumi dalla sezione interessata evitando di conseguenza la propagazione degli stessi lungo la galleria.

  • ventilazione trasversale. A differenza dei sistemi semitrasversali, durante il normale esercizio allo stesso tempo è fornita aria fresca ed estratta quella viziata (attraverso due condotte separate) lungo la galleria. Questo sistema è utilizzato soprattutto nelle gallerie lunghe con traffico intenso.

Molte sono le possibilità disponibili per adattare e combinare i sistemi di ventilazione sopra descritti. Per il dimensionamento della ventilazione in caso di incendio è stato stabilito un incendio con potenza pari a 30 MW (incendio di un automezzo pesante con carico non altamente combustibile).

 

Impianti antincendi

  • Sono previsti idranti ogni 250 m di galleria.
  • Non sono state né fissate né raccomandate le condizioni di utilizzo di sistemi di estinzione automatica degli incendi in galleria.

Prof. Ing. Leonardo Corbo

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