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Un monitoraggio ambientale per ogni galleria

Durante l'attività di scavo di gallerie, monitorare significa prevenire e lavorare in sicurezza: la Trolex e la sua rappresentata Timeco Srl dedicano un settore della loro attività a questo specifico aspetto

Il continuo sviluppo tecnologico/ingegneristico, la semplicità di utilizzo, le caratteristiche di modularità dei sistemi offerti ha portato la Società inglese Trolex a installare ovunque i suoi prodotti diventando sempre più leader mondiale del settore “monitoraggio ambientale di cantieri di gallerie e miniere”. In Italia oggi si contano decine di cantieri attivi che installano differenti sistemi di monitoraggio Trolex; questa presenza nel settore è stata possibile grazie anche alla Società Timeco Srl attraverso il suo know how e alla stretta collaborazione con le più importanti Società di infrastrutture e ingegneria italiane. 

Immagini

  • La galleria urbana del Colle, della lunghezza di 330 m, a Barberino di Mugello, FI (progetto ed esecuzione dei lavori a cura di Pavimental SpA, Società del Gruppo Autostrade per l’Italia SpA) 
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    La galleria urbana del Colle, della lunghezza di 330 m, a Barberino di Mugello, FI (progetto ed esecuzione dei lavori a cura di Pavimental SpA, Società del Gruppo Autostrade per l’Italia SpA) 
  • Il sensore per metano (Sentro1)
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    Il sensore per metano (Sentro1)
  • Il Sentro8 con la batteria tampone e il trasformatore presso la galleria Boscaccio, della lunghezza di 300 m, a Barberino di Mugello, FI (progetto ed esecuzione dei lavori a cura di Pavimental SpA, Società del Gruppo Autostrade per l’Italia SpA)
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    Il Sentro8 con la batteria tampone e il trasformatore presso la galleria Boscaccio, della lunghezza di 300 m, a Barberino di Mugello, FI (progetto ed esecuzione dei lavori a cura di Pavimental SpA, Società del Gruppo Autostrade per l’Italia SpA)
  • La centralina di acquisizione dati, la batteria tampone e il trasformatore
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    La centralina di acquisizione dati, la batteria tampone e il trasformatore
  • I sensori CH4 e CO2 installati su una TBM
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    I sensori CH4 e CO2 installati su una TBM
  • La calibrazione dei sensori
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    La calibrazione dei sensori
  • Lo schema di monitoraggio dello scudo di una TBM
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    Lo schema di monitoraggio dello scudo di una TBM
  • Il sistema di monitoraggio per TBM
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    Il sistema di monitoraggio per TBM

Sono stati progettati sistemi di monitoraggio, più o meno complessi, in funzione del tipo di classificazione della galleria (riferimento ATEX94/9/CE), della tipologia di scavo – meccanizzato con TBM o tradizionale – e delle particolari richieste dei Clienti a implementare sistemi dedicati rispondenti alle specifiche esigenze (soglie di allarme, gradualità e tipologie di allarmi, visualizzazione, gestione e analisi storica dei dati, ecc.).

La scelta di utilizzare i sistemi Trolex è stata favorita dalla semplicità di gestione e dalla ampia possibilità di implementazione del sistema stesso anche in fasi successive (modularità dei sistemi proposti): queste caratteristiche rendono gli strumenti utilizzabili in svariate situazioni ambientali, sfruttando al massimo le caratteristiche offerte dagli stessi. 

Di seguito sono citati alcuni esempi di monitoraggio ambientale – in tunnelling projects – la cui progettazione è stata affidata ai Tecnici Timeco. Sempre in collaborazione con i Responsabili della sicurezza e in conformità alle Norme vigenti, è stata installata una rete di strumenti Trolex, il cui controllo in cantiere è spesso affidato a Società terze di consulenza esterna.

Trolex per lo scavo in tradizionale: la galleria urbana del Colle (Barberino di Mugello, FI)

Da progetto, i due imbocchi delle gallerie molto ravvicinati (distanza in linea d’aria inferiore ai 150 m) hanno fatto propendere per la soluzione più logica: utilizzare un’unica centralina di acquisizione dati (Sentro8) che ricevesse i dati dei sensori addetti al monitoraggio pressione e portata posti alle partenze delle corrispettive condotte di aerazione (monitoraggio dell’aria di ventilazione).

Questa centralina, alimentata a 24 Vdc, è collegata attraverso una linea dedicata RS485 alla stazione fissa di monitoraggio (PC + software gestionale SCADA) posta nell’ufficio esterno di cantiere dell’addetto al controllo, situato a circa 500 m di distanza dall’imbocco delle gallerie. All’interno di ciascuna galleria, al fronte di scavo è stata richiesta – secondo la Normativa – l’installazione di un sistema di monitoraggio (monitoraggio gas) alimentato a 12 Vdc dotato di gruppo di continuità.

Questo elemento, in caso di superamento delle due soglie di allarme previste (0,15% e 0,35% del volume di gas sul volume d’aria, v/v), e quindi sgancio (interruzione) dell’alimentazione secondo la Normativa, permette di continuare il monitoraggio anche in presenza di gas e con tutte le altre alimentazioni non dedicate interrotte per sicurezza.

La centralina quindi prosegue il rilievo, la visualizzazione dei dati, la loro trasmissione all’ufficio esterno e il comando degli allarmi previsti. In questo modo, si è in grado di conoscere quando la percentuale di gas in galleria è rientrata al di sotto delle soglie di sicurezza e si è in grado anche di determinare il decadimento della concentrazione di gas rilevata. 

Il software SCADA_Trolex che gestisce l’intero monitoraggio di entrambe le gallerie in fase di scavo permette la lettura dei dati trasmessi dai sensori e l’elaborazione dei dati in serie storica e anche in forma grafica; il controllo auto-referenziale di eventuali malfunzionamenti del sistema di monitoraggio; la gestione output d’allarme (allarmi acustici/visivi variamente dislocati; comando impianti semaforici e controllo dell’accesso in galleria tramite barriere automatiche).

Il software viene adattato alle esigenze specifiche in termini di frequenza di scansione dei sensori, soglie di allarme, gestione allarmi e visualizzazione dati e relativi grafici: riunioni tecniche pre-consegna (Cliente-Fornitore) sono necessarie per l’ottimizzazione del sistema. La consegna, l’istruzione al Personale e la taratura dei sensori avvengono durante la fase di “commissioning” finale in cantiere durante la quale viene rilasciata anche la certificazione del sistema.

Un altro esempio di installazione in cantiere

A cura del Consorzio FER.GEN (composto da Unieco, CLF e CMB Carpi), in provincia di Genova presso le gallerie Fegino (classificazione 1a) e Brignole (classificazione 0), per alcuni chilometri è stato posto rilievo all’installazione del monitoraggio della ventilazione sia all’imbocco che al fronte.

In questo caso, mancando la linea dati in galleria, è stata scelta una centralina semplificata che – pur gestendo analogamente alla precedente allarmi e sganci – consentisse il download dei dati dalla stessa tramite una porta RS485 e un comune PC.

Monitorare l’aria in partenza e in uscita del sistema di ventilazione ha significato – oltre a garantire l’aria necessaria per il lavoro in sicurezza – monitorare anche eventuali perdite di carico dovute a rotture del tubo, brusche deviazioni della linea del ventolino, sfiati per fascette mal fissate o nel peggiore dei casi mal funzionamento dei ventilatori, evitando costi di energia inutili.

Il monitoraggio nello scavo meccanizzato con TBM

Come per lo scavo con metodo tradizionale, anche per lo scavo di gallerie con TBM il sistema di monitoraggio ambientale risulta indispensabile e non può essere lasciato al caso; punto di partenza rimane la classificazione della galleria secondo la vigente Normativa e il diametro di scavo. Da questi dati progettuali deriva una attenta scelta del numero e del posizionamento dei sensori da installare in fresa assieme a tutto l’impianto accessorio (linee di comunicazione, gestione allarmi, ecc.).

Partendo dalla “testa di scavo”, arrivando fino alla “coda” dello scudo e addirittura lungo il back up della fresa, si monitorano i punti più critici dove i vari gas hanno possibilità di stagnazione e di accumulo e quindi di raggiungere concentrazioni pericolose per le condizioni di sicurezza.

Tali sensori sono collegati ad una centralina con batteria-tampone, opportunamente posizionata. Alla centralina, inoltre, vengono collegati gli allarmi visivo-acustici (output di allarme) a seconda della classificazione della galleria, che verranno azionati quando la concentrazione dei gas supererà le soglie previste. Trattandosi di un sistema installato a bordo TBM, la centralina di acquisizione dati viene collegata al PLC posto in cabina di comando risultando così facilmente leggibile anche dall’operatore; da qui, i valori – come per il sistema descritto per lo scavo tradizionale – vengono trasmessi tramite linea RS485, fibra ottica o ethernet alla stazione esterna di controllo dove viene installato il PC contenente il gestionale SCADA, permettendo anche da remoto la gestione dell’intero sistema. In caso di superamento delle soglie di allarme previste, il sistema Trolex presiede in automatico all’attivazione di tutti gli allarmi e allo sgancio dell’alimentazione principale a esclusione del sistema stesso che, grazie alla batteria tampone, consente il suo funzionamento con una autonomia fino a 20 ore.