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Gli impianti elettrici delle gallerie stradali

Nell'esercizio degli impianti elettrici delle gallerie, l'esigenza di sicurezza e affidabilità è molto sentita anche in relazione ai gravi incidenti occorsi negli anni

La sicurezza passa per la conoscenza del comportamento degli impianti elettrici in caso d’incendio. Considerata l’importanza e la complessità del problema, è necessario garantire elevate condizioni di sicurezza all’interno delle gallerie stradali. 

Immagini

  • L’imbocco Sud, in direzione Milano, della galleria di Monza sulla S.S. 36 “del Lago di Como e dello Spluga”
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    L’imbocco Sud, in direzione Milano, della galleria di Monza sulla S.S. 36 “del Lago di Como e dello Spluga”
  • L’imbocco Nord, in direzione Milano, della galleria di Monza sulla S.S. 36 “del Lago di Como e dello Spluga”
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    L’imbocco Nord, in direzione Milano, della galleria di Monza sulla S.S. 36 “del Lago di Como e dello Spluga”
  • La galleria Valnerina, sulla direttrice Civitavecchia-Orte-Terni-Rieti, nel tratto Terni-confine regionale della S.S. 79 bis
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    La galleria Valnerina, sulla direttrice Civitavecchia-Orte-Terni-Rieti, nel tratto Terni-confine regionale della S.S. 79 bis
  • La galleria Ravegnana sulla S.S. 727 “Tangenziale di Forlì”
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    La galleria Ravegnana sulla S.S. 727 “Tangenziale di Forlì”
  • La galleria Ravegnana all’imbocco lato Est (svincolo Via Bertini), sulla S.S. 727 “Tangenziale di Forlì”
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    La galleria Ravegnana all’imbocco lato Est (svincolo Via Bertini), sulla S.S. 727 “Tangenziale di Forlì”
  • Le zone di esposizione al fuoco
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    Le zone di esposizione al fuoco
  • La galleria Murtineddu sulla variante alla S.S. 125 “Orientale Sarda”
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    La galleria Murtineddu sulla variante alla S.S. 125 “Orientale Sarda”
  • La tensione di uscita dell’inverter
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    La tensione di uscita dell’inverter

La prerogativa fondamentale è quella di garantire che nessun impianto vada in crisi quando gli utenti si trovano all’interno della galleria, mantenendo il funzionamento elettrico durante e dopo l’evento di incendio. Per il raggiungimento degli obiettivi prefissati è necessario uno studio attento dei livelli di temperatura raggiunti durante i processi di combustione che coinvolgono la struttura e gli impianti in essa presenti al fine di consentire l’adozione di una speciale configurazione della distribuzione elettrica con elevata efficienza nella resistenza all’incendio: la “Brush-Distribution” ovvero “distribuzione a spazzola”. Al fine di controllare la condizione di incendio, oltre all’applicazione della distribuzione “a spazzola”, è necessario definire una “zonizzazione di sicurezza”, indispensabile per l’adeguata installazione dei componenti elettrici in una determinata zona rispetto ad un’altra.

In ogni caso, una progettazione completa degli impianti di gallerie stradali deve considerare gli aspetti tecnici, ma anche i fattori economici di esercizio, in modo da ottimizzare sia i costi di installazione che di gestione.

La sicurezza come parametro essenziale della progettazione

Un elemento essenziale della progettazione di una galleria stradale è la sicurezza nei suoi due aspetti caratterizzanti le varie condizioni di esercizio normale e in caso di incidente e di incendio, essendo certamente le gallerie stradali, dal punto di vista elettrico, luoghi a maggior rischio in caso di incendio. 

I sistemi di alimentazione elettrica relativi alla ventilazione meccanica e all’illuminazione di rinforzo, che possono raggiungere una notevole entità di potenza impegnata (circa il 70% di quest’ultima), devono assumere assetti di funzionamento variabile. Di conseguenza, in fase di progettazione è opportuno adottare criteri adattativi per l’esercizio degli impianti con l’adeguamento alle varie condizioni e curare l’efficienza energetica al fine di minimizzare i costi e l’impatto energetico. Questo approccio globale deve intendersi come un piano di progettazione da essere messo in atto durante la vita operativa complessiva dell’ impianto. Gli impianti elettrici delle gallerie hanno bisogno di architetture adeguate.

Per il conseguimento di questi obiettivi viene proposta una classificazione in zone di esposizione all’incendio ed una distribuzione speciale “a spazzola”, definita “brush distribution”.

Semplificare l’installazione con esecuzioni standard a livello terminale

La modellazione della distribuzione elettrica mira a raggiungere obiettivi di sicurezza, manutenzione, funzionamento e affidabilità, con una configurazione che promuove la modularità dei componenti e faciliti l’installazione, le operazioni di manutenzione e il controllo dell’efficienza. La tipologia di configurazione proposta della brush distribution porta a una esecuzione modulare standardizzata per la distribuzione locale ai settori ed ai ventilatori e per quella terminale agli apparecchi illuminanti.

Le categorie di esercizio variabili: l’esempio dell’illuminazione di rinforzo

La progettazione degli impianti elettrici di alimentazione deve prevedere sistemi per la loro gestione e manutenzione, oltre a tutti gli aspetti legati alla loro configurazione e dimensionamento. Le analisi progettuali devono coprire tutti gli scenari critici per una corretta esecuzione e una adeguata valutazione di resistenza alle temperature dei componenti.

Per gli aspetti operativi, il gestore dell’impianto ha bisogno della valutazione di tutte le condizioni ammissibili. L’impianto di illuminazione deve presentare prestazioni in conformità con la luminanza minima di sicurezza. Il Traffico Giornaliero Medio (TGM) attraverso una galleria e l’analisi economica devono essere fattori decisionali nel determinare le caratteristiche, la qualità e i livelli di luminanza interni. Quindi, la configurazione ottimale dell’illuminazione di rinforzo deve raggiungere l’obiettivo di ridurre il costo di installazione e l’impatto energetico durante l’esercizio ma nel rispetto assoluto delle Normative vigenti. Nella progettazione dell’illuminazione tra i parametri noti e costanti sono da considerare la lunghezza, la posizione geografica e la pendenza della strada, mentre tra quelli variabili sono da considerare le condizioni climatiche e lo stato del manto stradale (asciutto, bagnato) che influenzano la distanza di arresto ad una data velocità di traffico.

Impianti soggetti a forze esterne e in ambienti severi

Gli impianti elettrici delle gallerie rappresentano un esempio di infrastrutture elettriche in ambienti severi ed esposte a forze/sollecitazioni esterne e nel caso specifico esposte all’incendio. La caratteristica fondamentale dei componenti elettrici da adottare deve essere quella di idoneità alla severità ambientale (temperature locali, aggressività fumi e polveri, esposizione alla condensa). In particolare si raccomanda di considerare l’idoneità alla severità di grado 3 (inquinamento conduttivo o di inquinamento secco non conduttivo che diventa conduttivo a causa della condensa) e sovratensioni di categoria III. Per gli involucri di tutti i materiali elettrici, è da prevedersi in genere un grado di protezione in accordo con le influenze esterne e in generale un grado di protezione non inferiore ad IP 65.

La zonizzazione: Temperature Exposition Level (TEL) e Equipment Qualification Category (EQC)

Gli impianti elettrici delle gallerie stradali richiedono esecuzioni flessibili e modulabili oltre ad accorgimenti particolari adeguati ad impianti soggetti a forze esterne ed in particolare ad eventi d’incendio. Nel caso in cui si verifichi un incendio la galleria può essere suddivisa in zone a diverso livello di esposizione al rischio. Tale zonizzazione è indispensabile per la scelta dei componenti adeguata alla zona stessa di installazione.

La qualificazione di resistenza alle temperature

La qualificazione di resistenza alle temperature dei componenti elettrici di una galleria ha lo scopo di dimostrare la loro adeguatezza a resistere durante l’evento incendio e di svolgere la loro prestazione attesa. La qualificazione deve evidenziare la debolezza e la degradabilità dell’apparecchiatura in prova in relazione alla sua prestazione attesa per decidere se è accettabile o meno all’uso previsto. La prova deve certificare se l’apparecchio è capace di funzionare durante la prova o solo di sopravvivere a condizioni di riferimento di esposizione all’incendio.

La Brush-Distribution o distribuzione a spazzola

In base ai criteri di minimizzazione dell’esposizione alle temperature, è possibile raggiungere importanti obiettivi di affidabilità e sicurezza contro le sollecitazioni esterne sistemando all’esterno della galleria o in un locale adeguatamente protetto la cabina di trasformazione, i gruppi di continuità, i gruppi elettrogeni e i quadri di distribuzione. Per la distribuzione interna può essere progettata una speciale configurazione (Brush-Distribution) che colloca la distribuzione principale in un condotto di passaggio sotterraneo (cavidotto) oppure al livello della banchina laterale. I carichi elettrici delle gallerie stradali quali illuminazione, ventilazione e apparecchiature ausiliarie dovranno essere suddivisi in settori di carico, alimentati non nel modo convenzionale dal livello superiore sotto la volta della galleria ma mediante un’alimentazione verticale di ramo, per mezzo di “torri” in condotto metallico, omogenea e ripetitiva (stessa sezione trasversale dei cavi) verso le scatole di settore e con una linea di alimentazione diversa ed idonea proveniente dal quadro generaledi alimentazione.

Circuiti e posa dei cavi per gli impianti di illuminazione e ventilazione

I carichi, con particolare riferimento al sistema di illuminazione, sono suddivisi in settori che corrispondono con l’area di utenza dei circuiti.

Il dimensionamento della distribuzione principale deve essere coordinato in modo tale che il dimensionamento di tutti i rami dei settori della galleria possa mantenersi identico. Adottando questo sistema di distribuzione è garantito un ottimo livello di affidabilità, limitando radicalmente i problemi connessi alle sollecitazioni esterne, poiché si garantisce intrinsecamente il funzionamento a monte ed a valle dell’incendio, dei sistemi di ventilazione, illuminazione, audio e video.

La posa deve essere sempre ispezionabile. Qualora si adottino canali, è preferibile che essi presentino un coperchio sfilabile ed amovibile.

L’illuminazione di base deve essere prevista suddivisa su almeno due file, almeno una per ogni senso di marcia nelle gallerie a doppio senso e in ogni caso atta ad una uniformità di luminanza su tutta la carreggiata. I corpi illuminanti sia dell’illuminazione di base che di rinforzo devono essere suddivisi in settori alimentati da un adeguato numero di circuiti.

I corpi illuminanti devono essere facilmente sostituibili ovvero devono essere dotati di dispositivi che consentano lo sgancio e l’aggancio rapido.