Transcript Presentazione
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A cura di Negherbon Luca
www.galleriasicura.com
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Slide 2
Nelle gallerie stradali superiori a 1 km di lunghezza è
obbligatorio un impianto di ventilazione aria forzata
Il sistema automatico di ventilazione forzata prevede
due fasi di funzionamento:
Ventilazione sanitaria
II. Ventilazione in allarme “Incendio”
I.
In questa presentazione viene analizzata solo
la I° e principale fase di ventilazione sanitaria
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Nel normale esercizio di una galleria stradale la
ventilazione forzata interviene quando la qualità
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 è
ormai a livelli di concentrazione irrilevanti, ben lontani
dalle soglie d’intervento.
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Visibilità dell’aria : (analizzatore usato : Opacimetro )
la diminuzione della visibilità comporta un immediato innalzamento
del livello di rischio di incidenti . E’ quindi fondamentale controllare
e garantire la trasparenza dell’aria .
Velocità e direzione flusso aria : (analizzatore usato : Anemometro)
per pilotare correttamente la ventilazione è importante conoscere la
velocità 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
tossicità,e nelle ultime Linee Guida finalmente si indica anche l’analisi
dell’anidride carbonica (CO2) .
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L’opacimetro misura l’assorbimento della luce tra il trasmettitore e il ricevitore. Un raggio di
luce a intensità 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) è
importante per :
Significatività della misura ( maggiore distanza = maggiore volume d’aria monitorata
direttamente)
Errore strumentale ( l’errore degli opacimetri commerciali è del ± 1% sul valore della
trasmittanza = 0.01 di T)
Maggiore distanza = minore errore relativo nel calcolo del fattore K
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Il livello di visibilità 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 visibilità è massima
fattore K = 15 (x10-3m-1) – la visibilità è 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 più scientificamente
TRASMISSIOMETRO.
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La I° soglia intervento ventilatori è 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 così: 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 partirà con una decadenza di
Trasmittanza di circa il 30 % su 100 metri.
Una sorgente luminosa distante 100 metri dai nostri occhi verrà
percepita con un intensità di 2/3 rispetto al livello di visibilità
ottimale.
Ecco quindi che l’opacimetro percepisce la caduta di livello di visibilità
e comanda al sistema di ventilazione un intervento di pulizia per
riportare l’aria ad una trasparenza accettabile ( T = 0,9 )
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L’ambiente delle gallerie stradali è caratterizzato da un flusso d’aria che per effetto “pistone” dei veicoli è soggetto a repentine e
continue variazioni di velocità 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 è 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 è confrontato con quello
inverso fra B verso A. La differenza dei due tempi determinerà la velocità 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)
schema anemometro a barriera
Schema anemometro puntiforme
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Ovviamente il I° sistema è più rappresentativo nella misura poiché analizza tutti i profili
di velocità che compongono il flusso d’aria nella galleria.
Il processo automatico della ventilazione è caratterizzato da tempistiche di
intervento piuttosto lunghe, la reazione di inversione direzione e le varie fasi di
ventilazione sono nell’ordine dei minuti ( da 5 a 15 minuti) e non prevedono
fino ad ora delle regolazioni spinte , infatti si prevedono step a gruppi di
ventilazioni.
In pratica si è provato che entrambi gli anemometri forniscono un dato più che
significativo e rappresentativo per il controllo di processo automatico di
ventilazione forzata nelle gallerie.
Nelle gallerie con morfologia complessa e variegata, con by pass e/o svincoli
con tunnel laterali, disimpegni o aree di emergenza con sezioni particolarmente
difformi dalla sezione principale della galleria si consiglia di utilizzare il sistema
a barriera.
Distribuzione delle velocità dell’aria (u)
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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 più 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 è 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 è constatato che la ventilazione forzata
viene attivata esclusivamente dal raggiungimento del livello di soglia fornito
dall’opacimetro, poiché la concentrazione media del monossido di carbonio rimane sempre
a valori molto al di sotto del livello di soglia.
Si può concludere che oggi l’analisi della CO nelle gallerie stradali ha importanza per il
controllo di ALLARME TOSSICITA’ ma è poco significativo per la gestione automatica della
ventilazione forzata.
Lo stesso discorso vale per NO, monossido di azoto.
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Molecola dell’acqua
Molecola anidride carbonica
La combustione è 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 è impossibile ridurre la quantità dei prodotti
principali legati ai calcoli stechiometrici della reazione base di combustione .
Il tenore di anidride carbonica è quindi rappresentativo del livello di traffico veicolare
in galleria,
indipendentemente dalla tipologia di motore è inoltre significativo in caso d’incendio,
che produce ingenti quantità di gas.
Il campo di misura dell’anidride carbonica è da 0 a 5 % in volume di CO2.
La soglia utilizzata è definita di “malessere” negli ambienti industriali e del 0,25 %
Da prove effettuate si è dimostrato che il controllo del tenore di Anidride Carbonica è
rappresentativo e proporzionale al traffico veicolare, infatti anche una utilitaria
produce anidride carbonica nell’ordine di “etti” a chilometro .
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Sezione galleria
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Nelle gallerie stradali superiori a 1 km di lunghezza è
obbligatorio un impianto di ventilazione aria forzata
Il sistema automatico di ventilazione forzata prevede
due fasi di funzionamento:
Ventilazione sanitaria
II. Ventilazione in allarme “Incendio”
I.
In questa presentazione viene analizzata solo
la I° e principale fase di ventilazione sanitaria
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Nel normale esercizio di una galleria stradale la
ventilazione forzata interviene quando la qualità
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 è
ormai a livelli di concentrazione irrilevanti, ben lontani
dalle soglie d’intervento.
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Visibilità dell’aria : (analizzatore usato : Opacimetro )
la diminuzione della visibilità comporta un immediato innalzamento
del livello di rischio di incidenti . E’ quindi fondamentale controllare
e garantire la trasparenza dell’aria .
Velocità e direzione flusso aria : (analizzatore usato : Anemometro)
per pilotare correttamente la ventilazione è importante conoscere la
velocità 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
tossicità,e nelle ultime Linee Guida finalmente si indica anche l’analisi
dell’anidride carbonica (CO2) .
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L’opacimetro misura l’assorbimento della luce tra il trasmettitore e il ricevitore. Un raggio di
luce a intensità 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) è
importante per :
Significatività della misura ( maggiore distanza = maggiore volume d’aria monitorata
direttamente)
Errore strumentale ( l’errore degli opacimetri commerciali è del ± 1% sul valore della
trasmittanza = 0.01 di T)
Maggiore distanza = minore errore relativo nel calcolo del fattore K
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Il livello di visibilità 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 visibilità è massima
fattore K = 15 (x10-3m-1) – la visibilità è 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 più scientificamente
TRASMISSIOMETRO.
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La I° soglia intervento ventilatori è 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 così: 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 partirà con una decadenza di
Trasmittanza di circa il 30 % su 100 metri.
Una sorgente luminosa distante 100 metri dai nostri occhi verrà
percepita con un intensità di 2/3 rispetto al livello di visibilità
ottimale.
Ecco quindi che l’opacimetro percepisce la caduta di livello di visibilità
e comanda al sistema di ventilazione un intervento di pulizia per
riportare l’aria ad una trasparenza accettabile ( T = 0,9 )
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L’ambiente delle gallerie stradali è caratterizzato da un flusso d’aria che per effetto “pistone” dei veicoli è soggetto a repentine e
continue variazioni di velocità 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 è 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 è confrontato con quello
inverso fra B verso A. La differenza dei due tempi determinerà la velocità 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)
schema anemometro a barriera
Schema anemometro puntiforme
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Ovviamente il I° sistema è più rappresentativo nella misura poiché analizza tutti i profili
di velocità che compongono il flusso d’aria nella galleria.
Il processo automatico della ventilazione è caratterizzato da tempistiche di
intervento piuttosto lunghe, la reazione di inversione direzione e le varie fasi di
ventilazione sono nell’ordine dei minuti ( da 5 a 15 minuti) e non prevedono
fino ad ora delle regolazioni spinte , infatti si prevedono step a gruppi di
ventilazioni.
In pratica si è provato che entrambi gli anemometri forniscono un dato più che
significativo e rappresentativo per il controllo di processo automatico di
ventilazione forzata nelle gallerie.
Nelle gallerie con morfologia complessa e variegata, con by pass e/o svincoli
con tunnel laterali, disimpegni o aree di emergenza con sezioni particolarmente
difformi dalla sezione principale della galleria si consiglia di utilizzare il sistema
a barriera.
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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 più 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 è 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 è constatato che la ventilazione forzata
viene attivata esclusivamente dal raggiungimento del livello di soglia fornito
dall’opacimetro, poiché la concentrazione media del monossido di carbonio rimane sempre
a valori molto al di sotto del livello di soglia.
Si può concludere che oggi l’analisi della CO nelle gallerie stradali ha importanza per il
controllo di ALLARME TOSSICITA’ ma è poco significativo per la gestione automatica della
ventilazione forzata.
Lo stesso discorso vale per NO, monossido di azoto.
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Molecola dell’acqua
Molecola anidride carbonica
La combustione è 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 è impossibile ridurre la quantità dei prodotti
principali legati ai calcoli stechiometrici della reazione base di combustione .
Il tenore di anidride carbonica è quindi rappresentativo del livello di traffico veicolare
in galleria,
indipendentemente dalla tipologia di motore è inoltre significativo in caso d’incendio,
che produce ingenti quantità di gas.
Il campo di misura dell’anidride carbonica è da 0 a 5 % in volume di CO2.
La soglia utilizzata è definita di “malessere” negli ambienti industriali e del 0,25 %
Da prove effettuate si è dimostrato che il controllo del tenore di Anidride Carbonica è
rappresentativo e proporzionale al traffico veicolare, infatti anche una utilitaria
produce anidride carbonica nell’ordine di “etti” a chilometro .
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