Sicurezza, controllo e risparmio energetico

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GRANDI OPERE
■ Riccardo Bastero - Responsabile Marketing Vacon Italia
Sicurezza, controllo
e risparmio energetico
Un impianto all’avanguardia
garantisce la ventilazione
in fase di scavo per uno dei
progetti europei più ambiziosi:
la galleria di Base del
Ceneri per un collegamento
ferroviario ad Alta Velocità
attraverso le Alpi.
Figura 1 – Il ventilatore da 250 kW utilizzato per
l’aria primaria (Ing. Roberto Redondi)
P
roseguimento logico della galleria
di Base dello Zimmerberg e
dell’avveniristico tunnel del San
Gottardo, la galleria di Base del
Ceneri è una delle opere principali del
progetto Alptransit.
Caratterizzato da tecniche di scavo
all’avanguardia e da un’accurata
pianificazione dei lavori, il progetto
garantirà una notevole riduzione dei tempi
di percorrenza: mentre per il percorso
Zurigo-San Gottardo-Milano oggi sono
necessarie 3 ore e 40 minuti, in futuro
questo tempo sarà ridotto a 2 ore e 40
minuti.
La nuova linea diventerà così una ferrovia
di pianura ininterrotta tra le Alpi, da
cui deriveranno vantaggi logistici ed
economici, poiché potranno viaggiare treni
più lunghi, con peso doppio, e velocità
doppie (treni merci fino a 160 km/h).
L’esecuzione è stata affidata al Consorzio
Condotte-Cossi, insieme al quale
Systemair sta collaborando per la
realizzazione dell’impianto di ventilazione
in fase di scavo.
Systemair, lo specialista della
ventilazione
Agli inizi del 2008 CLIMAproduct SpA,
azienda italiana molto affermata nella
diffusione dell’aria, è entrata a far parte
del gruppo Systemair, importante società
svedese nel settore della ventilazione e
diffusione; Ad oggi il gruppo dispone di 10
stabilimenti produttivi ed è operativa in 38
paesi nel mondo con circa 1700 dipendenti
e un fatturato di circa 330M€.
Grazie ad una crescita costante negli anni
e ad una serie di importanti acquisizioni, il
gruppo ha acquisito la capacità di ampliare
il proprio raggio d’azione, mantenendo
la posizione di leadership nel settore
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della diffusione dell’aria e diventando
protagonista anche nel settore della
ventilazione di gallerie e metropolitane.
Il progetto del tunnel
Con i suoi complessivi 30 km di tunnel
da realizzare (2 tunnel paralleli a singolo
binario, ciascuno lungo 15 km), il
progetto è caratterizzato da una caverna
operativa situata al centro dello scavo
nel cuore del Monte Ceneri, da cui si
dipartono le 4 canne di avanzamento della
linea ferroviaria. L’accesso alla caverna
operativa, avviene tramite 2 gallerie, la
CPS e la FIS realizzate in precedenza.
Gli scavi verranno eseguiti con metodo
tradizionale (esplosivo) e i detriti trasportati
all’esterno mediante nastri trasportatori.
L’adozione del sistema a doppia canna ha
permesso di ridurre di 2/3 anni i tempi di
costruzione rispetto al progetto originale,
con previsione di consegna entro il 2017.
L’impianto di ventilazione
Sicurezza, controllo, risparmio energetico
sono le parole d’ordine che hanno guidato
l’ideazione e la progettazione del sistema di
ventilazione per le operazioni di scavo del
tunnel realizzato da Systemair. La necessità
di fornire l’aria primaria necessaria ai
quattro avanzamenti ha dato origine a una
realizzazione unica nel suo genere.
L’impianto sfrutta infatti la struttura del
sotterraneo, utilizzando la galleria FIS per
l’espulsione dell’aria (figura 2 frecce rosse)
e la galleria CPS per l’immissione dell’aria
primaria nella caverna operativa (figura 2
frecce blu).
Da qui, mediante ventilatori montati su
diaframma, l’aria viene immessa nella
canna Ovest, che non è adibita al transito di
mezzi e viene mantenuta in pressione.
All’interno della canna Ovest vi sono
ventilatori secondari che portano
l’aria pulita ai fronti di scavo, spostati
costantemente in avanti con l’avanzare del
tunnel.
L’aria esausta viene convogliata da altri
gruppi di ventilazione lungo la canna
Est, che la immette nella galleria FIS.
La caverna operativa viene mantenuta
costantemente in sovrapressione, in modo
da evitare ritorni di aria esausta.
Una delle principali caratteristiche inoltre,
è la ridondanza dell’impianto: tutte le
postazioni di ventilazione sono doppie o
equipaggiate con 2 motori e 2 inverter, in
modo da evitare il blocco della ventilazione
anche in caso di avarie.
Gestione e vantaggi garantiti con
inverter
Su questo impianto sono stati installati
inverter Vacon della gamma NXP a 400 V
raffreddati ad aria in esecuzione armadio in
IP54 da 55 kW a 250 kW per un totale di
potenza installata di circa 2,5 MW.
I vantaggi:
- Il sistema di controllo adottato, basato
su protocollo di comunicazione Profinet,
è collegato a una postazione esterna da
cui è possibile monitorare e regolare il
funzionamento di ogni singolo inverter.
La logica di controllo consente al sistema
di auto-bilanciarsi e sincronizzare tutti
gli inverter, equilibrando i flussi d’aria in
Figura 2 – Lo schema dell’impianto di ventilazione in fase di scavo (Systemair).
ingresso e in uscita del sotterraneo; in caso
di necessità è comunque possibile, previo
consenso esterno, by-passare il sistema
di controllo centralizzato e controllare
localmente i parametri dell’inverter per la
ventilazione di ogni singola macchina.
- Nelle operazioni di scavo con esplosivo,
subito dopo la volata, si liberano polveri
e gas che devono essere eliminati dal
fronte di scavo prima possibile: la
rapidità di sfumo è un fattore importante
nell’economia complessiva del cantiere,
in quanto permette di ridurre i tempi
morti e, in un cantiere come questo, la
lunghezza del tunnel e la durata prevista
dei lavori rendono la riduzione dei tempi
Figura 3 – Inverter
Vacon a bordo
macchina.
di sfumo particolarmente rilevante.
L’adozione di gruppi di ventilazione con
inverter, montati sui back-up sospesi
a servizio dell’avanzamento, consente
di ventilare il più vicino e rapidamente
possibile (max potenza) all’area di volata,
riducendo al minimo i tempi di sfumo: con
questo sistema si è calcolato che il tempo
necessario a liberare e rendere nuovamente
agibili i fronti di scavo è di soli 15 minuti.
- Massima efficienza energetica ad ogni
regime grazie alla gestione dell’inverter
sul motore in funzione del carico, e al
dimensionamento motore/cavi/inverter
(nessun picco di corrente durante gli
avviamenti).
- L’inverter Vacon, grazie alla gestione
automatica di portata e alle rampe
di accelerazione e decelerazione
personalizzate, garantisce un graduale e
costante riempimento del tubo di tela per il
trasporto dell’aria canalizzata, evitando il
rischio di strappi.
- L’affidabilità e la robustezza degli
inverter, abbinati alla struttura e
all’assistenza Vacon conferiscono una
straordinaria tranquillità da parte del
committente, in tutte le fasi di pre e postvendita, afferma al termine dell’intervista
l’Ing. Roberto Redondi “Tunnel
Construction Ventilation Manager” di
Systemair (figura 1). ■
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