Ventilazione nelle gallerie stradali

Il sistema di ventilazione è un elemento determinante nell’esercizio di una galleria stradale e diventa fondamentale in caso di incidente.

In situazione di incendio l’impianto deve essere in grado di spostare completamente la nube di fumo lungo la galleria fino al punto di uscita più vicino, mantenendo libere le vie di fuga. In condizioni di servizio deve invece diluire gli inquinanti prodotti dai veicoli entro i livelli consentiti dalla normativa applicabile.

Quadro normativo di riferimento

In Italia la sicurezza delle gallerie stradali è regolata dal D.Lgs. 264/2006, che recepisce la Direttiva 2004/54/CE relativa ai requisiti minimi di sicurezza per le gallerie della rete stradale transeuropea (TEN-T) di lunghezza superiore a 500 metri. Il decreto disciplina, tra gli altri aspetti, i casi in cui è richiesto un impianto di ventilazione meccanica e le condizioni di impiego della ventilazione longitudinale. Per le gallerie non ricomprese nella rete TEN-T si applicano i riferimenti tecnici di settore e la normativa vigente in materia di prevenzione incendi.

Sul piano tecnico il dimensionamento integra questo quadro con riferimenti internazionali consolidati: la NFPA 502, norma per le gallerie stradali, con particolare riferimento al capitolo dedicato alla ventilazione di emergenza, la NFPA 92 sui sistemi di controllo del fumo e le linee guida PIARC.

La scelta della soluzione dipende soprattutto da due variabili: la lunghezza del tratto in sotterraneo e il tipo di traffico, unidirezionale o bidirezionale. La ventilazione rientra in ogni caso in una più ampia strategia di protezione antincendio dell’opera.

Tipi di ventilazione in galleria

Tra le diverse alternative, le configurazioni più utilizzate sono tre:

• Longitudinale: genera un flusso d’aria lungo l’asse della galleria, spingendo fumi e inquinanti verso un imbocco.
• Trasversale: immette aria fresca ed estrae aria viziata attraverso condotti dedicati e indipendenti.
• Semi-trasversale: combina elementi delle due precedenti, con immissione o estrazione distribuita.

Gli impianti si basano su ventilatori tipo jet fan e su ventilatori assiali, anche in configurazione combinata. La ventilazione a impulsi nasce proprio dall’esperienza delle gallerie e si è successivamente diffusa in altri ambienti: ne abbiamo parlato in caratteristiche e vantaggi della ventilazione a impulso e nei sistemi di ventilazione per parcheggi.

Per lo sviluppo dell’ingegneria di dettaglio interviene il team S&P APL (Applied Projects), che integra competenze di ingegneria meccanica dei fluidi, ingegneria elettrica, ingegneria di controllo, simulazione, RAMS e architettura.

Obiettivi della ventilazione

• Mantenere in ogni momento una qualità dell’aria adeguata, evitando che la tossicità dell’ambiente interno comprometta la sicurezza o la salute degli utenti, e mantenendo la nube di fumo il più lontano possibile dalle persone e dai percorsi di evacuazione.
• Garantire una visibilità sufficiente e sicura per la guida.
• In caso di emergenza, controllare i fumi riducendo al minimo la gravità dell’evento.
• Salvare vite umane, facilitando l’evacuazione delle persone.
• Mantenere liberi da fumo gli accessi ai servizi di sicurezza e le zone di evacuazione.
• Facilitare le operazioni di soccorso e di spegnimento.
• Evitare il rischio di esplosioni.

Metodologia di calcolo

Il processo parte dai dati forniti dal committente, sotto forma di variabili o specifiche di progetto. L’area di architettura sviluppa quindi un’analisi dell’opera civile — sagome limite, pendenze, progressive chilometriche, altezze — e realizza gli elaborati grafici che costituiscono la base dell’intero studio.

Per il calcolo del sistema di ventilazione in caso di emergenza (incendio) si seguono, in linea generale, i passaggi seguenti:

• Calcolo della velocità critica dell’aria all’interno della galleria, ovvero il valore oltre il quale non si verifica il ritorno dei fumi in direzione contraria al flusso del sistema. Determinata per ciascuna direzione di marcia, consente di ottenere il trascinamento completo dei fumi e di definire successivamente la portata critica.
• Quantificazione delle perdite di carico che l’impianto deve vincere per raggiungere velocità critica, portata e spinta totale del sistema.
• Determinazione del numero di ventilatori da installare, jet fan o assiali, in funzione delle caratteristiche geometriche della galleria, della spinta necessaria e delle prestazioni dell’apparecchio selezionato.

Soler & Palau dispone di jet fan nelle taglie da 560 a 1.600 mm e di ventilatori assiali da 1.250 a 2.800 mm, con certificazione TÜV e inseriti negli elenchi AMCA.

Simulazione CFD

I risultati delle relazioni di calcolo costituiscono i dati di ingresso per l’area di simulazione, che applica il metodo dei volumi finiti tramite ANSYS CFD e Fluent, software utilizzato per modellare diverse applicazioni ingegneristiche, tra cui l’incendio in galleria e le sue implicazioni sulla sicurezza.

Questi risultati permettono di validare e confrontare i dati tra le diverse aree e, successivamente, di definire la logica di funzionamento del sistema di controllo

Progettazione elettrica e sistema di controllo

Una volta validato il sistema, si lavora insieme all’area elettrica per la progettazione elettrica, sviluppata in conformità alla normativa elettrica vigente, con verifica delle specifiche tecniche dei conduttori mediante software di calcolo dedicato (ETAP).

L’area di ingegneria di controllo seleziona apparecchiature e componenti in funzione della problematica e della soluzione individuate, impiegando sensori di CO e CO2 e un sistema di rilevamento delle condizioni di rischio. Questo permette di gestire la ventilazione in modalità comfort ed emergenza attraverso un sistema SCADA, che automatizza il funzionamento dell’impianto.

A completamento vengono sviluppati i manuali di manutenzione, installazione ed esercizio, redatti, verificati e approvati insieme a tutte le aree coinvolte e specifici per ciascun progetto.

Produzione, installazione e collaudo

Definita la selezione di apparecchiature e componenti, si procede alla produzione negli stabilimenti del Gruppo S&P, dove i ventilatori vengono sottoposti a prove di dettaglio in laboratorio accreditato AMCA, alla presenza del cliente, per garantire il funzionamento ottimale degli apparecchi.

Segue la pianificazione logistica, che assicura il trasporto efficiente e sicuro di tutti i componenti dell’impianto.

L’esecuzione dell’opera è affidata a specialisti dell’installazione, supervisionati dai team tecnici delle aree coinvolte. L’installazione di questi sistemi richiede un elevato grado di precisione e si basa costantemente sulla documentazione elaborata in fase di ingegneria di dettaglio.

Al termine dell’installazione, gli specialisti di S&P forniscono formazione teorica e pratica al personale incaricato della gestione dell’impianto.

A chiusura della verifica si esegue una prova finale di fumo in sito, con l’obiettivo di validare il funzionamento del sistema di evacuazione. La prova consiste nel simulare il fumo di un incendio, misurare le velocità dell’aria e i tempi di risposta dell’impianto di ventilazione e individuare un percorso di fuga efficace per le persone, confermando la validità dello scenario simulato.

Hai un progetto di ventilazione in galleria?

La progettazione della ventilazione di una galleria stradale richiede calcolo, validazione prestazionale e coordinamento tra discipline diverse. Il team di assistenza tecnica di S&P Italia è a disposizione per supportarti nel dimensionamento, nella validazione con simulazioni CFD e nella selezione degli apparecchi.