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Firestorm, il fuoco sulla strada per la “disfatta” di neve e ghiaccio

Dal 41° Meeting internazionale di Agristrade una rivoluzionaria soluzione per sconfiggere neve e ghiaccio sulle strade

Dal 10 al 13 Dicembre – per la prima volta a Monaco di Baviera – la Società Agristrade SpA ha organizzato l'annuale Convegno sulla viabilità invernale. Dopo due anni di intense e di approfondite ricerche, l'Ufficio Tecnico di Agristrade ha completato e sperimentato positivamente il prototipo brevettato del nuovo impianto mobile Firestorm. Agli addetti ai lavori sono ormai noti gli impianti sviluppati da Agristrade in oltre 40 anni di attività e tutti gli affinamenti tecnologici e i brevetti volti a garantire un sempre più moderno ed efficace servizio di stoccaggio del sale. Essi hanno raggiunto un livello di assoluta eccellenza, grazie alle ultime versioni computerizzate "Self Service" utilizzate contemporaneamente da più Amministrazioni Stradali e Autostradali con ottimizzazione delle risorse sia economiche che umane.

Immagini

  • Impianto di stoccaggio sale
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    Impianto di stoccaggio sale
  • L’ugello agitatore ad effetto “Venturi”
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    L’ugello agitatore ad effetto “Venturi”
  • La quantità in entrata (QN) (tabella in alto) e in uscita (Qout) (tabella in basso) all’ugello
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    La quantità in entrata (QN) (tabella in alto) e in uscita (Qout) (tabella in basso) all’ugello
  • Le prove di laboratorio
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    Le prove di laboratorio
  • Le prove di laboratorio
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    Le prove di laboratorio
  • Lo schema, tratto dal brevetto internazionale, relativo all’autocisterna per la produzione e la distribuzione automatica di soluzioni saline calde
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    Lo schema, tratto dal brevetto internazionale, relativo all’autocisterna per la produzione e la distribuzione automatica di soluzioni saline calde
  • Le prove in campo: a sinistra, il prototipo Firestorm; a destra, la cisterna tradizionale
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    Le prove in campo: a sinistra, il prototipo Firestorm; a destra, la cisterna tradizionale
  • Il Firestorm in azione
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    Il Firestorm in azione

Nella Silicon Valley circola un detto: "per sostituire una tecnologia esistente, quella nuova deve essere dieci volte meglio". A questo detto ci siamo ispirati nello sviluppo del Firestorm (coperto da brevetto internazionale), che a differenza di quanto oggi presente sul mercato, è l'unica autocisterna concepita per autoprodurre in maniera rapidissima la soluzione di cloruro di calcio e di distribuirla calda (+50°C) sulla pavimentazione stradale. Una vera e propria rivoluzione nelle operazioni di viabilità invernale.

È a tutti noto che il cloruro di calcio solido, all'atto della sua dissoluzione in acqua, sviluppa un forte processo esotermico con produzione di calore. Calore che veniva però in parte inevitabilmente disperso durante il trasporto e la parte residua totalmente durante il travaso nei serbatoi di stoccaggio, per il mescolamento della nuova soluzione con quella presente ormai fredda.

La domanda che ci siamo quindi posti era: come sfruttare questo "dono di natura" e utilizzare la grande energia termica prodotta a beneficio dei trattamenti su strada? La risposta risiedeva nello sviluppo di una autocisterna che fosse in grado di autoprodurre in tempi rapidissimi la soluzione salina al suo interno e sfruttare pertanto appieno il calore così generato per renderlo utile immediatamente al momento del bisogno.

Con la costruzione del primo prototipo in scala 1:10 si è voluta verificare la possibilità di produrre in maniera rapida la soluzione di cloruro di calcio e le temperature da essa sviluppate. L'obiettivo che ci eravamo imposti era di produrre circa 1.000 l di soluzione di cloruro di calcio in un tempo massimo di 5 minuti con l'impiego di una motopompa di potenza analoga a quella utilizzata sulle cisterne liquoerogatrici convenzionali già presenti sul mercato.

I primi risultati raggiunti, sono stati insoddisfacenti in quanto si otteneva una insufficiente movimentazione di acqua con conseguente difficoltà di dissoluzione. I tempi necessari superavano quelli auspicati ed una buona parte di cloruro di calcio rimaneva insoluto. Anche la variazione del diametro e del tipo di ugelli non portava ai risultati sperati.

La svolta si è avuta con l'individuazione di speciali ugelli agitatori a effetto "Venturi" (grazie alle nostre conoscenze tecniche derivate dal settore fertirrigazione), che per la loro particolare conformazione hanno la capacità di muovere per auto aspirazione una quantità di liquido di 6-8 volte superiore a quella immessa nell'ugello.

È ovvio come, a fronte di tali eccezionali prestazioni, il numero degli ugelli necessari sia drasticamente calato da 16 a 2; ma soprattutto si siano raggiunti i risultati che ci eravamo prefissati. In Tabella 1, l'esito di una delle numerose prove effettuate:

Tabella 1: il peso specifico della soluzione finita è di 1.255 kg/m3, pari a una concentrazione del 26,5%
Data della prova 08.01.2009 – ore 10.01
Quantità utilizzate 700 l acqua – 350 kg di cloruro di calcio in pagliette
Temperatura acqua 7°C
Temperatura aria 2°C
Scarico del CaCl2 in acqua Eseguito in 2 min. 30 sec.
Temperature soluzione ore 10.05 – 37°C
ore 10.06 – 39°C
ore 10.07 – 40°C
ore 10.09 – 40°C

I dati relativi alle temperature sviluppate dal processo esotermico (40°C), seppur lusinghieri, sono stati ampiamente superati, con la realizzazione del prototipo in scala reale. Ciò è da ascriversi al fatto che il prototipo in scala ridotta subiva una forte dispersione termica dovuta alla parte superiore totalmente aperta ed al materiale, lamiera di acciaio, da cui era composto.

Abbiamo scelto di operare con due metodologie parallele: da una parte con prove di laboratorio per misurare analiticamente e scientificamente la maggior resa di una miscela ad alta temperatura confrontata con una di pari concentrazione, ma a temperatura ambiente. Dall'altra con la realizzazione di un prototipo in scala reale per verificare gli effetti di questo confronto su un apposito campo di prova in strada.

Sono state prese in considerazione le situazioni più penalizzanti e pericolose che si possono presentare sulle carreggiate stradali in inverno, ovvero la presenza di ghiaccio o di neve compressa. La procedura utilizzata è stata la seguente:

  • preparazione di due vaschette con quantità uguali di ghiaccio e/o neve alla stessa temperatura
  • aspersione su queste di quantità uguali di soluzione di cloruro di calcio (a temperatura di 36°C 1 su una e a temperatura ambiente sull'altra)
  • dopo un certo intervallo di tempo, pesatura delle due vaschette e misurazione delle quantità di ghiaccio e/o neve disciolta

Le prove eseguite su ghiaccio sono state ben 52 grazie alla facilità di produrre lo stesso in laboratorio in ogni stagione dell'anno. Di numero inferiore quelle su neve per la evidente maggior difficoltà a disporre della materia prima naturale. Questi risultati non possono essere frutto della sola azione termica prodotta dalla soluzione salina, poiché l'energia necessaria per sciogliere tali quantità di ghiaccio e neve dovrebbe essere di gran lunga superiore a quella prodotta dal processo esotermico. Si verifica pertanto un effetto combinato termo-chimico che porta a un complesso processo di destabilizzazione dei cristalli con un effetto di fusione amplificato. Vale a dire che con la stessa quantità di energia termica erogata con altri sistemi, non si potrebbe ottenere neanche lontanamente la resa ottenuta con la soluzione di cloruro di calcio calda.

Particolare attenzione è stata riservata alla scelta dei materiali che dovevano inevitabilmente resistere nel tempo all'aggressione chimica ed agli shock termici prodotti dal potente processo esotermico generato durante la dissoluzione in acqua del cloruro di calcio, con variazione rapidissima di temperatura in un range da -20°C (aria) a +50°C (soluzione salina). Si è adottato pertanto un serbatoio con una speciale sagomatura bombata del fondo appositamente studiata per favorire e velocizzare il processo di dissoluzione del cloruro di calcio. Della capacità nominale di 11.700 l, esso è realizzato in speciale vetroresina con doppia barriera chimica anticorrosiva in resina vinilestere, struttura meccanica portante esterna in resina isoftalica e una ulteriore barriera chimica anticorrosiva esterna (top coat) in resina paraffinata isoftalica pigmentata, con protezione anti raggi UV.