Marcello Christillin Bruno Pani Andrea Marin

Meeting AGRISTRADE Monaco di Baviera 9-12 Dicembre 2010

SOLUZIONI CHE SCOTTANO

“FIRESTORM” SCIOGLIMENTO RAPIDO A CALDO DI NEVE E GHIACCIO

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“FIRESTORM” 2010: CONSUNTIVI DI UN ANNO DI SPERIMENTAZIONI

a cura di Marcello Christillin, Bruno Pani, Andrea Marin

Ing. Marcello Christillin

“FIRESTORM”: alla prova in Valle d’Aosta

L’infrastruttura autostradale in concessione a S.A.V.

Una sintetica fotografia di chi siamo e cosa facciamo appare opportuna, se non necessaria, a fronte di

quanto andremo successivamente a raccontarVi.

La SAV - Società Autostrade Valdostane, concessionaria dell’ANAS, costituitasi nell’anno 1962, e

della quale sono direttore generale, ha realizzato negli anni 1965-1970 l’autostrada Quincinetto-Aosta,

destinata a raccordare il sistema autostradale padano in allora esistente con i Trafori alpini del Gran

San Bernardo, aperto al traffico il 19 marzo 1964, e del Monte Bianco, aperto al traffico il 16 luglio

1965. Prendeva altresì forma in tal modo una struttura fondamentale allo sviluppo turistico della Valle

d’Aosta che consentiva il raggiungimento delle località di maggior richiamo in tempi sensibilmente

inferiori rispetto al passato e con gradi di sicurezza assai maggiori.

Successivamente nell’anno 1996 la struttura veniva integrata con il sistema tangenziale di Aosta che,

associato alla autostrada realizzata dalla RAV, completava la connessione autostradale con il Traforo

del Monte Bianco ed ancora nell’anno 2001 con il Raccordo A5/S.S. 27 del Gran San Bernardo, che,

by-passando il capoluogo regionale, facilitava sensibilmente l’accesso al Traforo del Gran San

Bernardo ed all’omonimo valico.

Ad oggi, e mi riferisco ai dati disponibili degli ultimi 12 mesi, il sistema autostradale, per sommi capi

sopra connotato, serve transiti giornalieri ammontanti a 29.200 veicoli di cui 24.300 leggeri e 4.900

pesanti che, sempre giornalmente, percorrono sulla rete a SAV concessa circa 1.026.000 chilometri,

814.000 i mezzi leggeri e 212.000 quelli pesanti.

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La S.A.V. e l’inverno

L’infrastruttura innanzi sintetizzata, si colloca, si sviluppa ed interagisce con una orografia alpina,

quella valdostana, assai complessa e forte, alla quale, nel periodo invernale non giova certo una

meteorologia persistentemente aggressiva.

Pertanto la SAV fin dall’inizio della sua attività di esercizio – anni 1967/1970 – sui primi 47,9

chilometri della Quincinetto-Aosta in funzione, e successivamente – anno 1996 – sugli 11,6 chilometri

della tangenziale di Aosta e – anno 2001 – sui 7,9 chilometri del Raccordo A5/S.S. 27 del Gran San

Bernardo, ha dovuto confrontarsi con le agguerrite e tenaci truppe del “generale inverno” come soleva

definirlo il compianto ingegner Murazio.

Anni pioneristici, soprattutto quelli iniziali – io ricordo ancora nel mio paese il cavallo che trascinava

lo spartineve – anni in cui l’affermarsi dell’uso della infrastruttura autostradale con le sue elevate

velocità di percorrenza poneva seri problemi alla sicurezza della circolazione durante il periodo

invernale.

Il primo e più immediato, legato alla precipitazione nevosa interessante una carreggiata di maggior

larghezza, ha comportato l’affinamento dei treni di sgombero neve, realizzati con più lame di adeguata

larghezza, funzionale alla sezione autostradale su cui intervenire e comunque compatibili con il

mantenimento del servizio che l’autostrada svolge; all’atto pratico un potenziamento dei parchi

macchine operatrici sensibilmente più ampio e complesso di quanto operante sulla viabilità ordinaria.

Il secondo, assai più insidioso sia in ragione delle velocità praticabili sulla autostrada, che della

difficoltà, a differenza della neve, di percepirne l’esistenza da parte dell’utente, era rappresentato da

quei fenomeni, in allora apparentemente marginali rispetto alla manifestazione principe dell’inverno

rappresentata dalla nevicata, quali brina, verglass e pioggia gelata che compromettevano, in modo

subdolo e inaspettato, l’aderenza del mezzo di trasporto alla pavimentazione, che, soprattutto con il

verificarsi degli ultimi due fenomeni, a prima vista appariva comunque nera.

Questo secondo problema ha comportato per SAV, come per altre concessionarie autostradali

diventate in allora operative, la necessità di avvicinarsi ai fondenti chimici – più banalmente ai

cosiddetti “sali” – al loro uso ed alle connesse tecnologie rapidamente evolventisi proprio in ragione

dell’utilizzo in ambito autostradale.

E qui è da sottolineare come le apparentemente fantasiose intuizioni di Silvano Marin e dei suoi

collaboratori, accordate e trafilate attraverso la quotidiana pratica dei nostri operatori, hanno poi

concretamente consentito a SAV di mantenersi sempre in posizione di avanguardia sulle problematiche

di tal fatta. E’ ancora da rimarcare come a fronte di nevicate di un certo impegno, quantificabili

mediamente in 22 per stagione, è costante per ben quattro mesi all’anno la necessità di intervenire

pressoché quotidianamente ed in ispecie di notte, con salature della sede viabile, svolgentesi per altro

lungo, a scavalco e in adiacenza del fiume Dora Baltea.

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A titolo indicativo ricordo che già nell’anno 1972 SAV disponeva di due silos di prima generazione

per complessivi 200 mc di capacità di stoccaggio, oggi passati a 925 mc di capacità di stoccaggio con

tre silos di seconda generazione, dotati di automatismi operativi e di controllo, integrati da tre serbatoi

per lo stoccaggio di soluzioni saline per complessivi 80 mc, strutture tutte che hanno ridotto

all’essenziale l’impiego di personale.

Parallelamente SAV affinava, con quanto offerto dal mercato, tecnologie di spandimento e di controllo

sull’uso dei fondenti chimici, sempre in evoluzione, preoccupata altresì della ricaduta di questi sulla

conservazione del patrimonio infrastrutturale.

Per venire allo specifico del mio intervento odierno vorrei mettervi a parte di un personale ricordo in

tema, oggi ancora vivo: l’operaio Ferrod, a me che, a vari gradi sotto zero, assistevo, battendo le

cosiddette “brocche”, alla preparazione di soluzioni antigelo diceva, “ingegnere poggi le mani qui”

indicandomi la parete metallica della vasca di miscelazione in cui era in preparazione la soluzione di

cloruro di calcio e fu di grande giovamento e altresì di grande sorpresa, questo improvvisato ed

inaspettato termosifone.

Ancora una volta la fervida e concreta fantasia di Silvano Marin, coadiuvata da una pluriennale e

ormai storica formazione idraulica, ha ritenuto di poter imbrigliare questo naturale fenomeno chimico

e di indirizzarlo a complemento della attività di mantenimento della viabilità in periodo invernale

utilizzando, in aggiunta alle caratteristiche chimiche disgelanti proprie della soluzione, anche l’effetto

termico derivante dal processo di solubilizzazione in acqua del cloruro di calcio, sviluppantesi in

itinere nelle cisterne di preparazione delle soluzioni, direttamente sulla strada, accelerando così i tempi

di fusione e rimozione del fenomeno ostativo alla sicurezza della circolazione.

Già nel corso del meeting Agristrade tenutosi in Merano nel dicembre 2008 si era ragionato

sull’argomento, seppur non ufficialmente, informando dello studio e della costruzione di una

Silos di 1a generazione per complessivi 200 m

3 Silos computerizzati di nuova generazione per

complessivi 925 m3

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attrezzatura atta a sfruttare, oltre alle note caratteristiche chimiche disgelanti delle soluzioni di cloruro

di calcio, anche le proprietà termiche delle stesse.

Nel successivo meeting Agristrade, tenutosi a Monaco di Baviera nel dicembre 2009, prendeva

ufficialmente identità e forma il “Firestorm”, ormai a tutti noto, con esposizione dei primi dati

consuntivati sia in sede di risultanza di laboratorio che sul campo di prova, comparati con i dati di

sistemi liquierogatori tradizionali.

Nella stagione invernale 2009-2010, a “Firestorm” ormai in avanzato stato di perfezionamento (vedasi

l’intervento di Andrea Marin a Monaco di Baviera), SAV ha ritenuto interessante sperimentarne

modalità e tempi di intervento e verificarne all’atto pratico i risultati su alcuni tratti della rete

autostradale valdostana, effettuando delle prove sia sulla rete in concessione, intervenendo ad

altitudine di 500 m.s.l.m., sia sulla rete di SITRASB – Società Italiana per il Traforo del Gran San

Bernardo, da SAV partecipata, con interventi ad altitudine di 1600÷1700 m.s.l.m..

Di seguito, corredata da alcune immagini, si da notizia in dettaglio delle sperimentazioni effettuate.

Funzionalità specifiche della macchina liquierogatrice “Firestorm”

Gli operatori di SAV., nella scorsa stagione invernale, hanno utilizzato il prototipo del “Firestorm”

principalmente in interventi legati a precipitazione nevose sperimentandone anche positivamente

l’utilizzo su zoccoli di neve pressata.

La macchina consegnata da Agristrade nel mese di novembre 2009, installata, dallo staff tecnico

aziendale, sul semirimorchio di un autoarticolato, è costituita principalmente da una cisterna in

vetroresina della capacità di 11.700 litri e da un gruppo di distribuzione della soluzione composto da

due barre irroratrici dotate di getti a ventaglio e lance laterali sia a destra che a sinistra più una terza

Prove in campo: a sinistra prototipo Firestorm

a destra cisterna tradizionale

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barra che consente di distribuire, sulla pavimentazione stradale, ad elevata pressione (7atm), la

soluzione salina creando un effetto taglio sulla neve.

La larghezza massima di spargimento sulla strada è di circa 11 metri e la quantità che può essere

distribuita varia da 5 a 25 gr/mq di cloruro di calcio secco sino ad una velocità di almeno 50 Km/h. A

larghezze di spargimento inferiori le grammature di fondente sparso possono raggiungere valori

nettamente superiori.

La distribuzione della soluzione salina può essere impostata sulla macchina sia con modalità

“manuale” che “tachimetrica”. Quest’ultima funzionalità consente di distribuire sulla pavimentazione

stradale la quantità di prodotto impostato sul potenziometro del “Firestorm” indipendentemente dalla

velocità tenuta dall’autocarro.

La caratteristica innovativa del sistema è quindi l’autoproduzione in tempi rapidi e la distribuzione di

soluzioni di cloruro di calcio. Queste ultime, se sparse poco dopo la preparazione, in virtù del processo

Triplice barra irroratrice:

2 con getti a ventaglio + 1 con ugelli rettilinei a pressione

Effetto taglio della neve con getti rettilinei a pressione

Dettaglio

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fisico esotermico derivante dalla dissoluzione del cloruro di calcio in acqua integrano l’effetto

disgelante tipico del fondente, con un consistente apporto di calore al piano viabile.

La SAV per la preparazione della soluzione all’interno della cisterna del “Firestorm” ha utilizzato

cloruro di calcio solido del tipo in pagliette. Il materiale fondente è stato scaricato automaticamente

nella macchina direttamente dal silo nel quale esso viene stoccato.

Nelle prove di SAV, la temperatura della soluzione determinata dalla tipologia di cloruro di calcio

utilizzato (in forma di pagliette e con un titolo del 77 – 80%) e dalla sua concentrazione con

percentuale del 27%, ha raggiunto una temperatura di 37° C. (96,8 fahrenheit) circa. E’ ora disponibile

un nuovo tipo di cloruro di calcio in forma granulare con purezza al 94 -98% che produce un

processo esotermico molto più potente (temperature raggiunte > di + 55 °C) di cui parleremo in

seguito.

Prova relativa alla preparazione della soluzione di Cloruro di Calcio

Dopo aver reso operativo il “Firestorm”, nella mattinata di mercoledì 2 dicembre 2009, con non poca

curiosità, è stata sperimentata la preparazione della soluzione di cloruro di calcio al 27% anche al fine

di determinare i tempi necessari alla conclusione del processo di miscelazione delle sostanze.

La prova si è svolta presso il centro di manutenzione autostradale di Nus con inizio alle ore 10.30

circa con condizioni di cielo sereno, di temperatura dell’aria pari a -1°C e di umidità relativa del 80%.

La cisterna del “Firestorm” era stata riempita la sera precedente con 4.000 litri di acqua che presentava

una temperatura di 10°C in quanto, durante la notte, la macchina era stata ricoverata all’interno dell’

autorimessa.

Posizionato la cisterna sotto il silo, sono stati scaricati all’interno della stessa, attraverso le aperture,

appositamente predisposte, nella parte superiore della macchina, circa 2.100 kg. di cloruro di calcio.

Dopo una decina di minuti circa di miscelazione delle sostanze, si è proceduto a verificare con il

densimetro la concentrazione della soluzione prodotta che è risultata essere pari al 27% (lettura sul

densimetro 1,260) e si è rilevata la sua temperatura che è risultata essere di 37°C (98,6° fahrenheit).

Considerati i tempi di preparazione rapidi della soluzione la prima prova ha avuto un esito positivo.

Prove di spandimento della soluzione su strada

1ª PROVA – TRATTO AUTOSTRADALE NUS - VERRES

Nel tardo pomeriggio di lunedì 21 dicembre 2009, è stata effettuata la prima prova su strada del

“Firestorm”. Le condizioni meteorologiche della giornata erano caratterizzate da cielo nuvoloso con

una precipitazione nevosa fredda che attecchiva rapidamente alla pavimentazione stradale. La

temperatura dell’aria era pari a -4°C e l’umidità relativa aveva un valore dell’80%.

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Si è proceduto alla preparazione della soluzione di cloruro di calcio utilizzando 4.000 litri di acqua

(temperatura +9°C – cisterna in autorimessa) e 2.000 kg. di cloruro di calcio. Dopo una decina di

minuti circa di miscelazione delle sostanze, si è proceduto a verificare con il densimetro la

concentrazione della soluzione prodotta che è risultata essere pari al 26% (lettura sul densimetro 1,250)

e si è rilevata la sua temperatura che è risultata essere di 36°C (96,8° fahrenheit).

Alle ore 19.30, sul tratto autostradale compreso tra le stazioni di Nus e Verrès ha avuto inizio la prova

su strada della macchina liquierogatrice.

La strada, sul tratto citato, si presentava innevata pertanto si è proceduto ad effettuare un primo

trattamento sia della carreggiata nord che sud con l’intento di fondere e rendere liquido lo strato di

neve fredda che aveva attecchito alla pavimentazione stradale. Il Firestorm in questa fase è stato

impostato con i seguenti parametri di spargimento: larghezza pari a 7 metri e grammatura pari 15

gr/mq.

Successivamente è stato effettuato un secondo trattamento che ha interessato il tratto autostradale

compreso tra lo svincolo di uscita e lo svincolo di entrata della stazione autostradale di Chatillon sia in

carreggiata nord che sud dove si erano formati sulla pavimentazione alcuni talloni di neve ghiacciata.

Durante questa operazione é stata utilizzata l’innovativa terza barra irroratrice ad alta pressione (7atm)

con effetto taglio dello strato nevoso e la macchina liquierogatrice è stata impostata con i seguenti

parametri di spargimento: larghezza di spargimento pari a 7 metri e grammatura pari 25 gr/mq.

In entrambe le tipologie di trattamento lo spargimento sulla pavimentazione stradale di soluzione di

cloruro di calcio calda ha accelerato i tempi del processo di fusione della neve. In aggiunta, nel

secondo intervento, l’utilizzo della barra irroratrice ad alta pressione ha consentito di spezzare la

Vapore prodotto dal processo esotermico

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coesione tra i cristalli di neve pressata facendo penetrare la soluzione all’interno degli spazi creati

dall’azione meccanica consentendo così una rimozione più rapida dei talloni di neve ghiacciata.

2ª PROVA – TANGENZIALE DI AOSTA E PERTINENZE

Nella mattinata del 4 gennaio 2010, è stata effettuata un’ulteriore sperimentazione su strada del

“Firestorm”. Le condizioni meteorologiche della giornata erano caratterizzate da cielo nuvoloso con

nevischio. La temperatura dell’aria era pari a -2°C e l’umidità relativa aveva un valore dell’80%.

Si è proceduto alla preparazione della soluzione di cloruro di calcio utilizzando 4.000 litri di acqua e

2.000 kg. di cloruro di calcio. Dopo una decina di minuti circa di miscelazione delle sostanze, si è

proceduto a verificare con il densimetro la concentrazione della soluzione prodotta che è risultata

essere pari al 26% (lettura sul densimetro 1,250) e si è rilevata la sua temperatura che è risultata essere

di 36°C (96,8° fahrenheit).

Alle ore 11.30, ha avuto inizio la prova su strada del Firestorm che si è svolta sul tratto autostradale

compreso tra le stazioni di Aosta Monte Bianco e Aosta Ovest/Saint Pierre

Le condizioni delle strada, sulle pertinenze di servizio, del tratto citato, si presentavano lievemente

innevate. I trattamenti effettuati con la soluzione di cloruro di calcio calda hanno avuto la seguente

cronologia:

− Area di servizio “Les Iles de Brissogne” (10gr/mq)

− Rampe di accesso ed uscita Parcheggio Autoporto nord (10gr/mq rampa di accesso e 20 gr/mq

rampa di uscita) pavimentazione con fanghiglia nevosa.

− Piazzola di sosta sita sulla direttrice nord della tangenziale poco prima di accedere alla galleria

“Les Cretes” sparso soluzione con barra ad elevata pressione (7 atm) con effetto aratura del

lieve strato nevoso presente sulla pavimentazione.

− Area di parcheggio “Gressan” sparso soluzione con barra ad elevata pressione (7 atm) alla

massima potenza con effetto aratura del lieve strato nevoso presente sulla pavimentazione.

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Al termine della prova ore 12.30 circa, si effettuava una verifica sullo stato della pavimentazione delle

pertinenze di servizio precedentemente trattate riscontrando che le stesse risultavano pulite con

pavimentazione nera.

3ª PROVA - RACCORDO DEL TRAFORO DEL GRAN SAN BERNARDO

Nella mattinata del 19 febbraio 2010, è stato testato il Firestorm sul Raccordo del Traforo del Gran San

Bernardo tratto stradale in gestione alla Società SITRASB. Le condizioni meteorologiche presso il

Centro di Manutenzione di Nus (quota sul livello del mare 520 metri) erano caratterizzate da pioggia

con temperature dell’aria di +4°C ed umidità relativa pari al 90%. Sul tratto gestito da SITRASB

(quota sul livello del mare 1600 metri) era in atto una precipitazione nevosa con temperatura dell’aria

di -1,5°C ed umidità relativa pari a 99%.

La soluzione di cloruro di calcio è stata preparata miscelando 7.000 litri di acqua e 3.400 kg. di cloruro

di calcio. Dopo una decina di minuti circa di miscelazione delle sostanze, si è proceduto a verificare

con il densimetro la concentrazione della soluzione prodotta che è risultata essere pari al 26% (lettura

sul densimetro 1,250) e si è rilevata la sua temperatura che è risultata essere di 35°C (95° fahrenheit).

Alle ore 10.45, ha avuto inizio la prova su strada del Firestorm che si è svolta sul Raccordo del Traforo

del Gran San Bernardo dalla progressiva km. 1+00 alla progressiva km. 3+00, su una piazzuola di

sosta e sulle rampe di svincolo per Crevacol), punti situati ad un’altitudine compresa tra 1.600-1.700

metri s.l.m.

Le condizioni delle strada sul tratto relativo al Raccordo del Gran San Bernardo erano caratterizzate

dalla presenza sulla pavimentazione stradale di alcuni cm. di nevischio mentre sulla rampa di svincolo

per Crevacol e sulla piazzola di sosta vi era presenza di neve con uno spessore di 3 cm. circa.

I trattamenti effettuati con la soluzione di cloruro di calcio calda hanno avuto la seguente cronologia:

1) Test: è stato effettuato sul raccordo del Gran San Bernardo dalla progressiva km. 1+00 alla

progressiva .km. 3+00 eseguendo due trattamenti della piattaforma stradale con soluzione di cloruro di

calcio con temperatura di 33° circa. Tramite l’utilizzo della lancia laterale sinistra è stato possibile

distribuire la soluzione fondente sull’intero sedime stradale e si é operato con grammature comprese

tra 15 e 25 gr/mq.

La prova ha avuto esito positivo in quanto la distribuzione sulla strada della soluzione di cloruro di

calcio calda ha determinato lo scioglimento di buona parte dello strato nevoso portando la superficie

stradale quasi al nero.

2)Test: è stato effettuato su una piazzola del raccordo del Gran San Bernardo e sulle rampe di svincolo

per Crevacol che presentavano il fondo stradale con alcuni cm. di neve. Il trattamento è stato eseguito

utilizzando la barra per l’erogazione della soluzione ad alta pressione (7 atm).

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La prova ha avuto esito positivo sia per le potenzialità legate all’effetto fondente della soluzione di

cloruro di calcio calda sia per l’utilizzo della barra ad alta pressione che ha provocato un effetto

“taglio” sulla superficie nevosa abbattendo la coesione tra i vari cristalli di neve e consentendo al

fondente di penetrare all’interno dello stesso diminuendo i tempi del processo di fusione.

La prova ha avuto termine alle ore 11.45. Successivamente alle ore 13.00, dopo circa tre ore e mezza

dal momento in cui era stata prodotta la soluzione di cloruro di calcio, si è proceduto a misurare

nuovamente la temperatura della stessa rilevando il valore di 30°C.

SAV, in aggiunta ai test sopra riportati, ha utilizzato il Firestorm in occasione di quasi tutte le

precipitazioni nevose che si sono verificate nella scorsa stagione invernale. Nel complesso la macchina

ha dato risultati più che soddisfacenti evidenziando un procedimento innovativo ed efficace e durante

il suo utilizzo non sono stati riscontrati problemi meccanici e/o elettronici.

Con il nuovo cloruro di calcio granulare al 94 – 98%, riteniamo che siano raggiungibili prestazioni

ancora più performanti, in virtù delle temperature di esercizio della soluzione nettamente superiori

(oltre + 55 °C) come chiaramente emerso da quanto di seguito riportato.

Prove di laboratorio

Parallelamente alle prove su strada innanzi illustrate, a cura del dottor Bruno Pani – esperienza

autostradale di lungo corso appoggiata ad attenzioni e curiosità scientifiche di alto livello – sono state

effettuate e sono tutt’ora in corso sperimentazioni e misure, al livello di laboratorio, sul cloruro di

calcio, tendenti a confrontare l’effetto della soluzione alla temperatura di +36 °C (ottenuta con cloruro

di calcio in pagliette al 77 – 80 %) a quello della soluzione a +55°C ottenuta con il cloruro di calcio

granulare al 94 – 98%.

Effetto taglio sulla superficie nevosa e

penetrazione della soluzione in profondità

Dettaglio

12

Obiettivo delle prove è stato quindi la misura – in ambiente controllato – della differenza di efficacia

(tradotta poi in miglioramento percentuale – della soluzione fredda con quella calda a 55°

nell’abbattimento del ghiaccio.

Le 34 prove effettuate hanno portato a individuare che, anche in condizioni peggiorative rispetto a

quelle reali, il miglior rendimento su ghiaccio compatto (a – 8 / - 10 °C) della soluzione a 55°C si

attesta attorno al 63%. Su neve, in base alle prove effettuate lo scorso anno (con soluzione a 36°C), si

sono superati miglioramenti anche del 100%.

Per la descrizione della metodologia e l’analisi dei risultati si rimanda all’appendice.

Considerazioni generali

Le prove in dettaglio più sopra illustrate, sia di laboratorio che su strada, con rilevazione dei dati di

concentrazione, temperatura e grammatura di distribuzione, oltre al normale utilizzo dell’apparato

lungo tutta la stagione invernale, effettuata senza rilevazione puntuale di parametri, hanno evidenziato

i vantaggi che la tecnologia Firestorm può apportare nella corretta disciplina del mantenimento in

sicurezza della viabilità invernale.

Questi possono riassumersi nella possibilità di:

− autoprodurre in poco tempo soluzioni di cloruro di calcio nella concentrazione desiderata;

− fondere la neve ed il ghiaccio con un triplice effetto: chimico (cloruro di calcio), termico

(generato dalla dissoluzione del cloruro di calcio in acqua) e meccanico (barra ad elevata

pressione -7atm);

− intervenire in tempi rapidi e con un procedimento efficace per abbattere fenomeni di pioggia

gelata, formazione di verglass e/o talloni di neve pressata.

Il contatto continuo tenutosi con i tecnici di Agristrade lungo lo sviluppo delle procedure, sia di prova

che operative, ha altresì consentito un affinamento dello stesso apparato Firestorm con migliorie

tecniche consistenti in un:

− miglioramento della coibenza della cisterna per incrementare l’isolamento termico del

serbatoio;

− nuovo posizionamento della pompa di pescaggio della soluzione collocata all’interno della

cisterna al fine di consentire lo svuotamento completo della stessa;

− nuovo sistema di apertura e chiusura degli oblò di carico del serbatoio trasformato da manuale

in automatico, operazione questa comandabile sia da terra che dalla cabina di guida del veicolo;

− inserimento di un controllo automatico del livello della soluzione ad ultrasuoni con

segnalazione su schermo in cabina di guida;

− inserimento nella parte bassa della cisterna di un sensore di prossimità con la funzione di

preservare la funzionalità della pompa di pescaggio;

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− webserver per la visualizzazione da remoto (pagina internet) dei parametri della cisterna;

− telecontrollo tramite modem GPRS.

L’attuale configurazione aggiornata e disponibile del Firestorm è già sensibilmente più performante di

quella utilizzata da SAV ed è in uso presso le Autovie Venete.

Un ulteriore accorgimento tecnico con il quale la macchina potrebbe essere equipaggiata consisterebbe

nell’inserimento di una strumentazione in grado di rilevare, in automatico, la concentrazione della

soluzione di cloruro di calcio.

Un aspetto non trascurabile della tecnologia illustrata, soprattutto per quelle strade ed autostrade

costruite in zone di montagna, con tracciati forzatamente ricchi di opere d’arte in cemento armato, è

rappresentato dalla rapidità con la quale si manifestano gli effetti della salatura del piano viabile, che,

proprio per tale motivo, riduce e contiene la necessità di successivi e reiterati interventi con beneficio

della durabilità dei calcestruzzi e della conservazione del patrimonio infrastrutturale, con altresì

evidenti economie di esercizio connesse ai crescenti costi dell’impiego dei mezzi e delle maestranze

necessarie.

E’ altresì ancora da riferire, in termini più generali e con riferimento alla rete autostradale

specificamente in concessione, come in aggiunta ai benefici economici diretti, conseguenti al risparmio

di costi d’esercizio per minori interventi, riduzione della quantità di sale sparsa in interventi impropri

(per apparente mancato effetto) e azione di scollamento dello strato nevoso pressato dal piano viabile

conseguente all’irrorazione a forte pressione, sono da mettere in conto benefici indiretti, legati alla

migliore qualità del servizio ed all’immagine che ne consegue.

Questi ultimi assumono ulteriore significato a fronte degli innovati contesti convenzionali stipulati

dalle concessionarie autostradali con la concedente ANAS che prevedono parametri di efficienza da

osservare con ricadute sulla manovra tariffaria, con sanzioni in caso di mancato rispetto degli stessi;

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ancora, rilevano e sempre a maggior ragione, nei confronti della conformità alle Carte dei Servizi

istituite ai sensi di legge, ed agli standard di qualità in esse previsti conformemente alle direttive

impartite, oltreché dall’ANAS, anche dal Ministro delle Infrastrutture e dei Trasporti.

E’ ancora da ricordare, ad adiuvandum, l’attenzione che i COA, Centri Operativi Autostradali, istituiti

dal Dipartimento di Pubblica Sicurezza del Ministero dell’Interno, con i piani di coordinamento

operativi e di emergenza concordemente definiti, riservano all’operato delle concessionarie

autostradali ed alla efficienza dei servizi dalle stesse predisposti per il mantenimento della viabilità

invernale.

Concludendo……..

“…… porca miseria nevica!!” è l’espressione caratteristica che istintivamente sgorga da ognuno di

noi, operatori della viabilità, al posarsi al suolo dei primi fiocchi.

E’ altresì l’espressione che mette in moto, all’occorrenza, il complesso insieme di uomini, materiali,

attrezzature, strumenti e mezzi al quale non potrà essere estraneo, in un futuro neppure lontano, il

sistema operativo di cui abbiamo trattato.

Pertanto:

“buona fortuna Firestorm”.

Centro Manutenzione di NUS

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Dott. Bruno Pani

LE PROVE DI LABORATORIO: METODOLOGIA, RISULTATI OTTENUTI E LORO

ANALISI

1. PREMESSA

Le verifiche effettuate – sia sul campo che in laboratorio - sulle temperature raggiungibili

spontaneamente dal processo di soluzione del Cloruro di Calcio granulare - con titolo del 94% 98% -

hanno portato a constatare che:

• la temperatura raggiunta spontaneamente nel processo cresce al crescere della temperatura

dell’acqua usata come solvente, con una dipendenza non lineare (l’aumento di temperatura ottenuto

tende percentualmente a ridursi al crescere della temperatura dell’acqua (1));

• alle temperature correnti dell’acqua d’inverno, che possono oscillare fra i 4°C e i 16°C a seconda

della fonte di approvvigionamento (i valori più alti li si hanno per acqua proveniente da pozzi

trivellati) le temperature raggiunte oscillano fra i 55°C e i 73°C;

• con acqua a 23°C si raggiungono temperature di 82-83°C.

Le prove di laboratorio già eseguite lo scorso anno erano basate su temperature della soluzione calda

comprese fra i 32°C e i 40°C perché tali erano i valori ottenuti sciogliendo il classico Cloruro di

Calcio in pagliette al 77 – 80% di titolo.

Alla luce dei risultati ottenuti col Cloruro di Calcio granulare si è quindi pensato di ripetere le prove

con temperatura di 55°C essendo questa la temperatura minima che si ottiene nella dissoluzione nelle

condizioni peggiori (acqua a 4°C).

2. METODOLOGIA SPERIMENTALE

Obiettivo delle prove è stato quindi quello di cercare di misurare in ambiente controllato il maggior

rendimento nell’impiego di soluzione calda a 55°C in luogo di quella fredda a temperatura ambiente.

Le prove sono state basate sulla seguente procedura, già applicata lo scorso anno.

Su due vaschette di plastica uguali delle dimensioni di cm 29 x 15 x 4 (profondità) si sono introdotte

quantità compatibili se non uguali di acqua, producendo in un congelatore ghiaccio a temperature

variabili fra i -8°C e i -10°C.

La quantità di ghiaccio mediamente usata (circa 250g) corrisponde, se cosparso su strada, a uno strato

pellicolare di circa ¼ di millimetro su ogni metro quadrato.

Su ambedue le vaschette sono state versate contemporaneamente quantità compatibili di soluzione, su

una a temperature di 5 - 6°C, sull’altra riscaldata a temperatura di 55°C.

1 Ciò è naturale: al limite, con acqua in ebollizione a 100°C non si ottiene alcun aumento di temperatura!

16

La quantità di soluzione usata corrisponde, mediamente, a quella sparsa in condizioni di abbattimento

massiccio (circa 40 g equivalenti - in pagliette al 76% - per metro quadrato).

Le quantità iniziali di ghiaccio e soluzione sono state pesate con una bilancia elettronica domestica con

precisione di circa 1g.

Trascorso un intervallo di tempo di circa 8 minuti è stata gettata via la soluzione dalle due vaschette e,

per pesata, è stata misurata la quantità di ghiaccio disciolto in ciascuna vaschetta per differenza fra

peso iniziale e peso finale.

L’intervallo di tempo di 8 minuti è stato individuato (già dalle prove dello scorso anno e confermate

da quelle correnti) come tempo trascorso dal momento dello spargimento in cui si manifesta la

massima differenza di resa fra uso di soluzione fredda e uso di soluzione calda (si veda in proposito il

§ 4).

Le quantità di ghiaccio disciolto nelle due vaschette sono state espresse in percentuale rispetto alla

quantità iniziale in modo da essere confrontabili; come pure in modo percentuale è stato espresso il

miglior risultato della soluzione calda rispetto a quella fredda.

La stima della differenza sulle quantità di ghiaccio disciolte è un indicatore indiretto dell’efficacia

della soluzione calda: infatti tale differenza si vede soprattutto nella maggior rapidità d’effetto della

soluzione calda rispetto a quella fredda.

Come si può vedere dal grafico al § 4, dopo tempi notevoli, andando avanti all’infinito, le due

soluzioni (calda e fredda) tendono a sciogliere quantità uguali di ghiaccio, dipendente solo dalla

quantità di sale presente e dalla temperatura di lavoro.

La differenza di efficacia (= quantità di ghiaccio disciolto nel tempo trascorso) è infatti sensibile fino a

quando la salamoia prodotta dalla soluzione calda raggiunge la temperatura di quella prodotta dalla

soluzione fredda (ciò avviene in circa 8 minuti). Da quel momento in poi le due soluzioni agiranno “di

conserva” e alla distanza i risultati saranno equivalenti (e dipendenti solo da temperatura e quantità di

sale impiegato).

I risultati delle prove sono riportati nella tabella di seguito.

17

Nu

mer

o

G=

gh

iacc

io;

N=

nev

e

Gh

iacc

io i

niz

.1

(gr)

Gh

iacc

io i

niz

.2

(gr)

So

luzi

on

e cal

da

1 (

gr)

So

luzi

on

e

fred

da

2 )

gr)

Tem

per

atu

ra

sol.

1 (

°C)

Tem

per

atu

ra

sol.

2 (

°C)

Tem

par

atu

ra

gh

iacc

io (

°C)

Gh

iacc

io

con

sum

ato

1-g

r

Gh

iacc

io

con

sum

ato

2-g

r

Mig

lio

ram

ento

%

Tem

po m

in

1 G 261 245 256 258 55 5 -10 137 82 57 8

2 G 244 247 246 244 55 5 -10 137 83 67 8

3 G 238 239 236 238 55 5 -10 104 63 66 8

4 G 248 246 243 241 55 5 -8 121 69 74 8

5 G 244 242 238 239 55 5 -10 105 64 63 8

6 G 244 238 249 252 55 5 -8 102 68 46 8

7 G 239 237 123 127 55 5 -10 89 54 63 8

8 G 244 250 126 130 55 5 -10 114 66 77 8

9 G 244 240 118 122 55 5 -8 75 44 68 8

10 G 248 248 130 131 55 5 -10 95 53 79 8

11 G 267 265 131 131 55 5 -8 117 69 68 8

12 G 246 242 125 130 55 5 -8 91 49 83 8

13 G 242 239 125 126 55 5 -10 84 48 73 8

14 G 246 248 124 129 55 5 -10 88 58 53 8

15 G 240 239 126 124 55 5 -10 87 53 63 8

16 G 250 248 129 132 55 5 -10 94 59 58 8

17 G 237 236 124 125 55 5 -10 97 60 61 8

18 G 239 243 128 129 55 5 -10 97 61 62 8

19 G 236 240 130 132 55 5 -10 98 61 63 8

20 G 238 246 136 133 55 5 -10 82 51 66 8

21 G 264 240 131 140 55 5 -8 99 56 61 8

22 G 269 265 129 132 55 5 -10 92 56 62 8

23 G 251 253 128 129 55 5 -10 95 60 60 8

24 G 245 239 127 126 55 5 -10 86 53 58 8

25 G 246 245 130 132 55 5 -10 80 48 66 8

26 G 266 268 134 132 55 5 -10 84 53 60 8

27 G 251 254 131 128 55 5 -10 99 62 62 8

28 G 240 249 136 130 55 5 -10 94 61 60 8

29 G 245 246 128 127 55 5 -10 86 53 63 8

30 G 245 250 126 125 55 5 -10 85 53 64 8

31 G 243 248 127 127 55 5 -10 85 55 58 8

32 G 247 254 130 126 55 5 -10 95 60 63 8

33 G 246 251 124 130 55 5 -10 91 58 60 8

34 G 244 249 129 128 55 5 -10 92 58 62 8

LEGENDA. gli indici 1 e 2 nell’intestazione della tabella (“ghiaccio 1”, “ghiaccio 2” etc.) si riferiscono

all’impiego di soluzione calda (1) e fredda (2)

18

Dalle elaborazioni sono state scartate le prove 6,8,9,10 e 12 da considerarsi anomale per evidenti errori

sperimentali nelle operazioni e/o nella rilevazione dei dati.

I valori finali sono quindi:

Valor medio (miglioramento percentuale medio ottenuto): 63,07% (deviazione standard: 4,14).

3. CONSIDERAZIONI FINALI

Le condizioni sperimentali possono senz’altro considerarsi – mediamente – notevolmente peggiorative

rispetto a quelle reali d’impiego.

Possono senz’altro ascriversi in questa circostanza:

• la temperatura estremamente bassa del ghiaccio (-8 -10°C), situazione limite praticamente

difficilmente riscontrabile su strada;

• la temperatura della soluzione calda al valore minimo di quelle ottenibili (55° C); si consideri infatti

che con temperatura iniziale dell’acqua a 4°C, si ottengono soluzioni a 56°C, ma con temperature

dell’acqua superiori, facilmente disponibili fino a oltre 10°C nei Centri di Manutenzione, si

ottengono, come già sopra esposto, temperature finali della soluzione ampiamente superiori a

60°C.

• la ridotta superficie di contatto fra soluzione e ghiaccio nella sperimentazione (anche se

parzialmente compensata dalla minor dispersione di calore).

Si può quindi senz’altro confermare che, per effetto “termochimico” (azione del sale innescata a

temperatura più alta) la soluzione calda ha un’efficacia decisamente superiore rispetto a quella

Temperatura iniziale dell’acqua = 12,5 °C Temperatura finale della soluzione preparata

con Firestorm al 27% = 70°C

19

della soluzione a temperatura ambiente: pur con alcune riserve sulla completa affidabilità delle

prove, i risultati di queste incoraggiano nell’impiego sul campo.

La maggiore efficacia del risultato va considerata come minor tempo per la dissoluzione della

neve/ghiaccio.

4. PROSPETTIVE FUTURE

Poiché gli effetti sul campo sono stimabili empiricamente ma non misurabili, si ritiene opportuno

effettuare nuove serie di prove miranti a:

• misurare l’effetto della soluzione calda impiegata con ugelli a pressione (che “arano” neve o

ghiaccio) rispetto alla soluzione fredda cosparsa con sistemi ordinari;

• misurare il maggior effetto della soluzione calda sulla neve oltre che sul ghiaccio (pur tenendo

conto delle notevoli difficoltà operative dovute sia alla disponibilità dell’ambiente giusto sia alla

più difficile trattabilità della neve, con cui è facile la dispersione impropria di materiale nella

manipolazione);

• valutare come cambiano al trascorrere del tempo le quantità di ghiaccio disciolto sia con la

soluzione calda che con quella fredda. In altri termini si dovranno costruire i punti per tracciare

le curve sotto rappresentate, riportate solo per descrivere qualitativamente il fenomeno ma senza

alcun riferimento a serie di valori misurati con la dovuta metodologia.

La quantità massima di ghiaccio/neve che possono essere disciolti Qmax dipende (oltre che dalla

quantità di sale) dalla temperatura di lavoro.

Al tempo ottimale Tott si ha il massimo di differenza di efficacia: dalle prove il valore di tale tempo

sembra essere attorno agli otto minuti

All’infinito i risultati si equivalgono.

20

Geom. Andrea Marin

L’IMPIEGO DI FIRESTORM DOPO UNA STAGIONE DI VERIFICHE: QUALCHE

CONSIDERAZIONE INDUSTRIALE.

I positivi e incoraggianti risultati ottenuti dopo una stagione di sperimentazione applicativa di

FIRESTORM ci inducono a qualche naturale considerazione di tipo meramente industriale.

Sotto l’aspetto squisitamente economico dei costi di approvvigionamento da una semplice analisi

comparativa sui costi di acquisto attuali della soluzione preconfezionata al 27% e del cloruro di calcio

granulare, emerge che:

- la soluzione salina al 27% viene commissionata ad € 117/ton

- il cloruro di calcio granulare al 94 – 98% viene acquistato ad € 264.50/ton

(fonte: Autovie Venete – esito gara ottobre 2010 per approvvigionamenti inverno 2010/2011)

Con una tonnellata di cloruro di calcio granulare si confezionano 3,481 tonnellate di soluzione salina al

27%. Ne consegue che una tonnellata di soluzione salina prodotta con il Firestorm costa

(264,50/ 3,481) = € 75,98.

Pertanto la soluzione preconfezionata costa il 54% in più rispetto a quella autoprodotta.

Ciò prescindendo, dalla stima degli ammortamenti delle attrezzature in campo e soprattutto da tutti gli

altri benefici legati alla distribuzione della soluzione salina su strada ad alta temperatura e pressione:

benefici che in estrema sintesi possono così riepilogarsi.

- PRESTAZIONI NETTAMENTE SUPERIORI

derivanti dal fatto che si hanno interventi su strada con effetto incisivo e dirompente e pertanto

rapidamente risolutivo, grazie al calore e alla pressione di erogazione;

- ESTREMA VELOCITA’ D’INTERVENTO

dovuta alla dissoluzione rapidissima del cloruro di calcio in acqua e azzeramento dei tempi morti di

preparazione e al conseguente pronto intervento su strada con soluzione alla massima temperatura

- VANTAGGI ECONOMICO- INDUSTRIALI GENERALI

più efficacia

meno fondenti distribuiti

meno interventi su strada

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meno interventi di manutenzione costosissimi sulle opere d’arte

- VANTAGGI ECOLOGICI

meno fondenti � meno interventi � meno inquinamento

- VANTAGGI OPERATIVI

ripristino rapido della viabilità

drastica riduzione del rischio di blocchi autostradali