L'impianto di ventilazione nella sicurezza antincendio delle gallerie stradali

Il 24 marzo 1999 un camion carico di margarina e farina si è incendiato all’interno del traforo del Monte Bianco, tra Chamonix (Francia) e Aosta (Italia). Le fiamme hanno rapidamente coinvolto altri veicoli, con un bilancio di 39 decessi a causa dello sviluppo di un intenso calore e fumo.
Quello che resta di un veicolo coinvolto nell’incidente nel Traforo del Monte Bianco nel 1999
Figura 1: Quello che resta di un veicolo coinvolto nell’incidente nel Traforo del Monte Bianco nel 1999

In Austria si è verificata una collisione nella galleria del Tauern tra un camion, che si è scontrato con quattro veicoli leggeri, e un altro camion in sosta di fronte ad un semaforo all’interno della galleria. La collisione ha causato un incendio, che si è rapidamente propagato. Dodici le vittime: otto a causa della collisione e quattro a causa del fumo.
Benché l’interesse in materia di sicurezza nelle gallerie stradali non sia generato dagli incendi sopradescritti (i progettisti, le società concessionarie e gli operatori avevano già acquisito esperienza nel corso di molti anni prima di tali avvenimenti), questi drammatici incidenti hanno portato in primo piano i rischi presenti nelle gallerie e hanno comportato il coinvolgimento dei leader politici. Parallelamente alle azioni intraprese in seguito a tali incidenti a livello nazionale e presso vari enti professionali è stato creato un Gruppo di Esperti Multidisciplinare ad hoc sulla Sicurezza nelle Gallerie, con il sostegno della Commissione Europea e sotto l’egida del Comitato dei Trasporti Interni della Commissione Economica delle Nazioni Unite per l’Europa. La funzione principale del Gruppo di Esperti è stata quella di sviluppare “raccomandazioni per requisiti minimi di sicurezza nelle gallerie di tipo e lunghezza differenti”.

incidente-galleria.jpgIncidenti stradali e statistiche

Le statistiche effettuate dalla polizia stradale e da altre organizzazioni interessate forniscono una buona visione generale degli incidenti che hanno luogo sulla rete autostradale. Attraverso tali cifre è possibile calcolare il tasso di incidenti stradali e registrare i danni inerenti i vari tipi di incidente, nonché il numero di feriti e di decessi. Generalmente tali dati sono inclusi nelle relazioni annuali. 

Le relazioni redatte dai vari paesi sulle autostrade forniscono cifre differenziate inerenti l’influenza che l’intensità media del traffico giornaliero e il tipo di strada hanno sulle statistiche. In generale, la probabilità di incidenti stradali dipendenti largamente dal volume annuale medio del traffico giornaliero (= numero totale annuale di veicoli su un dato tratto di riferimento diviso per 365).

La probabilità di incidenti è significativamente più bassa sulle autostrade con doppia carreggiata rispetto alle strade con circolazione bilaterale ed è superiore nei raccordi, nelle strade di comunicazione, nei tratti con curve e nei pressi degli imbocchi delle gallerie. Le cifre dei vari paesi indicano una situazione simile.

Incidenti lungo le gallerie: statistiche e cause

Nelle gallerie il numero di incidenti è spesso inferiore rispetto alle strade a cielo aperto, principalmente perché nelle gallerie la strada non è esposta alle condizioni atmosferiche avverse quali neve, ghiaccio, vento e pioggia, soprattutto nei tratti più lunghi. Le relazioni indicano che la probabilità di incidenti nelle gallerie relativamente lunghe è significativamente più bassa rispetto a simili tratti a cielo aperto.

Alcune statistiche indicano che le percentuali di incidenti nelle gallerie bidirezionali sono generalmente molto più alte (fino al 40%) rispetto alle gallerie unidirezionali con canne separate. In molte gallerie, l’assenza di una corsia di arresto di emergenza può avere un impatto negativo sulla circolazione. Se i veicoli in pericolo non sono in grado di raggiungere la piazzola più vicina, bloccano di conseguenza il traffico, dando luogo a ingorghi o manovre rischiose.

Secondo i risultati della Commissione Europea per la Sicurezza nelle gallerie, la frequenza di guasti per chilometri percorsi da 100 milioni di veicoli è la seguente:

  • nelle gallerie sotto i fiumi nelle aree urbane: 1300;
  • nelle gallerie in aperta campagna: 300-600;
  • nelle gallerie sotto le montagne: 900-1900.

La frequenza dei guasti dipende in larga misura dalla pendenza; il numero di panne nelle gallerie con pendenza superiore al 2,5% è fino a cinque volte superiore al numero di panne nelle gallerie in piano.

La frequenza degli incidenti è relativamente bassa, sia nelle strade a cielo aperto che nelle gallerie.

Secondo le statistiche internazionali, la maggior parte degli incidenti dei veicoli non è causata da un incidente ma dall’autocombustione del veicolo o del relativo carico a causa di guasti all’impianto elettrico, surriscaldamento del motore o altri motivi.

Le misure di sicurezza

Al fine di garantire la sicurezza del traffico stradale, devono essere applicate le necessarie misure strutturali, tecniche e organizzative. Le misure di sicurezza devono essere conformi alle tecnologie più avanzate e devono interessare tutti gli elementi coinvolti, cioè gli utenti, i servizi di controllo del traffico e di soccorso, l’infrastruttura e i veicoli. Al fine di raggiungere un livello ottimale di sicurezza nelle gallerie stradali, devono essere definiti i seguenti obiettivi:

Obiettivo primario: prevenzione.

Prevenire gli avvenimenti critici che possono mettere in pericolo gli utenti, l’ambiente e gli impianti delle gallerie.

Obiettivo secondario: riduzione delle conseguenze degli incidenti e degli incendi;
creare i requisiti ideali per:

  1. garantire il salvataggio delle persone coinvolte nell’incidente;
  2. garantire l’intervento immediato degli utenti per evitare conseguenze maggiori;
  3. garantire un intervento efficiente da parte dei servizi di soccorso;
  4. proteggere l’ambiante;
  5. limitare i danni materiali.

Il livello di sicurezza nelle gallerie è influenzato da molti fattori, che possono essere schematizzati nei seguenti quattro gruppi principali:

  • utenti;
  • esercizio;
  • infrastruttura;
  • veicoli.

Il D.Lgs. n. 264 del 05/10/2006 ha lo scopo di garantire un livello minimo sufficiente di sicurezza agli utenti della strada nelle gallerie della rete stradale transeuropea mediante la progettazione e l’adozione di misure di prevenzione atte alla riduzione di situazioni critiche che possono mettere in pericolo la vita umana, l’ambiente e gli impianti della galleria, nonché mediante misure di protezione in caso di incidente.
Esso si applica a tutte le gallerie situate nel territorio italiano appartenenti alla rete stradale transeuropea, di lunghezza superiore a cinquecento metri già in esercizio, in fase di costruzione o allo stato di progetto.

Sono fatte salve le disposizioni vigenti in materia di valutazione di impatto ambientale in relazione alle nuove strutture ricadenti nell’ambito di applicazione del presente decreto, ovvero alle modifiche eventualmente apportate alle strutture esistenti.

Nell’Allegato II del D. Lgs. 264/2006 sono definiti:

  • Criteri per decidere sulle misure di sicurezza
  • Parametri di sicurezza (lunghezza, numero di fornici, geometria delle sezioni, tipo di costruzione, larghezza delle corsie, etc.)
  • Requisiti minimi di sicurezza
  • Volumi di traffico
  • Vie di fuga e uscite di emergenza
  • Accesso per i servizi di pronto intervento
  • Piazzole di sosta
  • Drenaggio di liquidi infiammabili e tossici
  • Resistenza al fuoco delle strutture
  • Illuminazione
  • Ventilazione
  • Stazioni di emergenza
  • Erogazione idrica
  • Segnaletica stradale
  • Centro di controllo
  • Impianti di sorveglianza
  • Impianto per chiudere la galleria
  • Sistemi di comunicazione
  • Alimentazione elettrica e circuiti elettrici
  • Resistenza e reazione al fuoco degli impianti e sistemi e dei loro componenti
  • Misure riguardanti l’esercizio
  • Mezzi di esercizio
  • Piani in caso di emergenza
  • Lavori nelle gallerie
  • Gestione degli incendi
  • Attività del centro di controllo
  • Chiusura della galleria per breve o lungo periodo
  • Trasporto di merci pericolose
  • Sorpassi nelle gallerie da consentire ai mezzi pesanti
  • Distanza tra i veicoli e velocità
  • Compagne di informazione

Nell’Allegato III del Decreto è definita:

  • L’Analisi di Rischio quantitativa degli eventi considerati critici nello specifico ambiente confinato delle gallerie

Nell’Allegato IV del Decreto sono definiti:

  • Approvazione del progetto
  • Documentazione di sicurezza
  • Messa in esercizio della galleria
  • Modifiche
  • Esercitazioni periodiche

Il Decreto prevede inoltre:

  • Art. 4: La Commissione permanente per le gallerie istituita c/o il Consiglio Superiore dei LL.PP.;
  • Art. 5: Il Gestore della Sicurezza;
  • Art. 6: Il Responsabile della Sicurezza.

In virtù del Decreto, le gallerie stradali dovrebbero disporre delle più moderne tecnologie di controllo ad assistenza al traffico, quali:

Impianto TVCC corredato di telecamere a circuito chiuso distribuite sull’intero tracciato, per mezzo del quale può essere rilevato ogni evento anomalo o di potenziale turbativa della circolazione;

Colonnine per la chiamata di soccorso meccanico e sanitario, dotate di canale telefonico che consente all’utente il colloquio diretto con il Centro Radio;

Le stazioni di rilevamento dell’inquinamento all’interno delle gallerie (opacità e CO/ossido di carbonio) in grado di pilotare in automatico gli impianti di ventilazione per ripristinare le condizioni ottimali di qualità dell’aria;

  • Apparati di ventilazione;
  • Apparati di illuminazione;
  • Sensori antincendio;
  • Colonnine SOS;
  • Cartelli a messaggio variabile e pittogrammi che indicano all’utente la situazione meteorologica che troverà all’uscita;
  • Rete antincendio.

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 fattore tempo

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.

La formazione dei fumi e gas tossici

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 m3 di 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.

L'articolo continua con la trattazione degli impianti di ventilazione > scarica il PDF