> La sicurezza,una priorità assoluta
> La preparazione dell'esperimento
> Il primo test: innesco naturale
> Il secondo test: innesco forzato
> Un primo bilancio: le scelte progettuali della Linea C garantiscono la sicurezza
> Il terzo test: incendio doloso
> Un esperimento unico al mondo
> Il secondo esperimento: test sul comportamento al fuoco della galleria
> VIDEO: "Un esperimento unico al mondo"
> Materiale di approfondimento
La sicurezza, una priorità assoluta
La sicurezza dei viaggiatori la priorità assoluta del progetto della Linea C. In quest'ambito, la progettazione ha approfondito con particolare attenzione il tema dell'eventuale incendio di un treno in galleria. In un caso del genere la sicurezza dei passeggeri è legata a due aspetti principali: le caratteristiche di sviluppo dell'incendio (velocità di propagazione, produzione dei fumi, innalzamento delle temperature) e la presenza di vie di fuga di adeguate dimensioni, libere da ostacoli, illuminate e con condizioni ambientali (temperatura, visibilità e concentrazione dei gas nell'aria) che garantiscano la vivibilità in caso di esodo.
Nella progettazione dei treni sono stati scelti i materiali con le migliori caratteristiche di resistenza al calore e in grado di contenere al minimo l'emissione di fumi e gas tossici. Dal punto di vista degli impianti, la Linea C prevede sofisticati sistemi automatizzati che riconoscono ogni particolare scenario di rischio incendio e supportano gli operatori nell'attivazione delle specifiche strategie di gestione dell'emergenza (azionamento della ventilazione di emergenza, blocco dei treni nelle stazioni precedente e successiva, attivazione del'illuminazione di emergenza, diramazione degli avvisi al pubblico, ecc).
Nell'elaborazione del progetto sono state inoltre effettuate diverse simulazioni fluidodinamiche dell'evento di incendio di un treno lungo la galleria, al fine di dimensionare correttamente gli impianti preposti alla salvaguardia degli utenti.
Tuttavia, considerando la complessità del sistema della Linea C e l'adozione della tecnologia di automazione integrale per il controllo e la guida dei veicoli, Roma Metropolitane ha ritenuto irrinunciabile effettuare una serie di prove di incendio in galleria di una cassa del veicolo della metropolitana, detta "cassa sacrificale", al fine di testare e validare in via definitiva le simulazioni effettuate durante la fase di progettazione.
A questo esperimento, unico al mondo, hanno collaborato il Ministero dell'Interno-Dipartimento dei Vigili del Fuoco, del Soccorso Pubblico e della Difesa Civile, la società Metro C, le società Ansaldo STS e Ansaldo Breda e due consorzi di ricerca, il F.A.S.T.I.G.I. e il TRAIN.
L'esperimento si è svolto in tre giornate, il 27, 28 e 30 ottobre 2009, per altrettante prove relative a diversi eventi di incendio, ma è stato preceduto da una preparazione durata molti mesi.
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La preparazione dell'esperimento
Nel Comune di Montelibretti, a pochi chilometri da Roma, presso la Scuola di Formazione Operativa dei Vigili del Fuoco, è stato costruito un tratto di galleria artificiale di 110 metri avente tutte le caratteristiche dei tunnel della Linea C.
Per la maggior parte i conci prefabbricati in cemento armato che, assemblati ad anelli, compongono il tunnel sperimentale sono identici a quelli che costituiscono le gallerie della Linea C realizzate mediante TBM (Tunnel Boring Machine). Per l'esperimento, tuttavia, alcuni di questi anelli sono stati preparati con materiali particolari per studiarne il comportamento alle alte temperature. A sua volta l'attrezzaggio impiantistico all'interno della galleria è analogo a quello progettato per la linea, a cominciare dai sistemi di illuminamento, di rilevazione incendio e di ventilazione.
Contemporaneamente, nelle officine dell'Ansaldo Breda di Pistoia è stata costruita la "carrozza sacrificale" da utilizzare nell'esperimento, anch'essa in tutto identica a quelle che compongono i treni della Linea C.
L'intero scenario dell'esperimento (galleria e carrozza) è stato attrezzato con una fitta rete di sensori (sonde termiche, sensori di velocità dell'aria, opacimetri, rilevatori di tossicità dell'aria, telecamere, termocamere), dotata di adeguati sistemi di protezione termica dei cavi e delle apparecchiature nonché di sistemi di raffreddamento ad aria e ad acqua. Vicino alla galleria artificiale sono state allestite apposite strutture per accogliere le apparecchiature destinate all'analisi in tempo reale delle informazioni generate dai test e alla raccolta della grande mole di dati prodotti, da studiare successivamente con maggiore approfondimento.
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Il primo test: innesco naturale
Nella prima prova sono stati verificati gli effetti di un eventuale anomalo surriscaldamento del reostato di frenatura. Tale condizione di esercizio, assolutamente straordinaria, è stata simulata mediante l'utilizzo di un bruciatore posto sotto la carrozza in corrispondenza del reostato di frenatura stesso. L'obiettivo era di verificare se il surriscaldamento potesse dare luogo a un principio d'incendio.
Nel corso della prova il bruciatore ha fatto salire la temperatura del sottocassa ad oltre 500 gradi per circa 8 minuti. Nonostante l'alta temperatura, il pavimento della carrozza ha resistito perfettamente e all'interno della carrozza non si è innescato alcun principio d'incendio, anzi la temperatura è rimasta sostanzialmente invariata. Lo stesso è avvenuto in galleria: le condizioni ambientali rilevate lungo la banchinetta di servizio non hanno mostrato alcuna alterazione significativa dei valori dei parametri di vivibilità (temperatura, concentrazione gas tossici, visibilità).
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Il secondo test: innesco forzato
La seconda prova aveva come obiettivo la verifica del contributo termico apportato a un eventuale incendio dai materiali che costituiscono il veicolo. Per ottenere questo risultato è stato necessario utilizzare una fiamma concentrata, prodotta da un bruciatore da 1000 kW, applicata al sottocassa per ottenere lo sfondamento del pavimento e quindi cercare di fare in modo che le parti di pavimento sovrastanti sviluppassero autonomamente il fuoco.
Acceso il bruciatore, ne è stata aumentata la potenza applicandola, in modo crescente, per 20 minuti. La temperatura è cresciuta ma il pavimento della carrozza ha resistito. Successivamente la potenza del bruciatore è stata aumentata fin quando la fiamma, dopo circa altri 10 minuti, ha sfondato il pavimento. Solo a quel punto il bruciatore è stato spento.
Le fiamme si sono estinte progressivamente in modo autonomo e in breve tempo. Le temperature massime all'interno del veicolo si sono portate, a distanze anche prossime dalla sezione di fuoco, intorno ai 50 gradi restando quindi assolutamente compatibili con la vivibilità. La ventilazione forzata in galleria ha fatto sì che le vie di fuga siano rimaste completamente prive da qualsiasi fumo. Persino sul lato dell'estrazione dei fumi sono state riscontrate temperature massime di circa 30 gradi e il livello di illuminamento, nonostante i fumi stessi, si è mantenuto pressoché identico alle condizioni iniziali.
Anche in questo test i risultati sono stati estremamente brillanti.
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Un primo bilancio: le scelte progettuali della Linea C garantiscono la sicurezza
I test hanno dato la certezza che tutti i materiali e gli impianti della Linea C sono stati scelti in maniera appropriata, che il rischio di propagazione di un incendio al suo interno è praticamente inesistente e che le condizioni ambientali delle vie di fuga consentono l'esodo in sicurezza dei viaggiatori.
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Il terzo test: incendio doloso
La terza prova, pur non costituendo un test finalizzato alla validazione delle scelte progettuali della Linea C relative alla sicurezza in caso di incendio, si è svolta su specifica richiesta del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco per accrescere ulteriormente la massa di dati e conoscenze da mettere a disposizione sia dei progettisti delle metropolitane che degli operatori della difesa antincendio. Il test ha simulato un incendio doloso mediante l'innesco di una tanica di combustibile posta sotto uno dei sedili della carrozza. Questa modalità è stata scelta sulla scorta di un analogo evento che si determinò realmente negli anni '80 in una carrozza della Linea A della metropolitana di Roma.
Una tanica di plastica contenente 4 litri di benzina, 4 litri di gasolio e 2 litri di vapor saturo è stata collocata nella "carrozza sacrificale" al di sotto di un sedile in prossimità della testata della carrozza, quindi nei pressi dell'elemento intercomunicante in gomma. Innescato l'ordigno, il combustibile ha cominciato a bruciare ma l'incendio è rimasto confinato entro due metri di distanza dal punto di innesco senza propagarsi a tutta la carrozza: il flash-over, cioè l'incendio totale, non è avvenuto. L'incendio, dopo circa 45 minuti dall'innesco, si è quindi estinto naturalmente. Anche in questo caso i materiali sono risultati autoestinguenti perché, finito il combustibile, si è conclusa l'attività all'interno del veicolo.
Si è verificato inoltre che la ventilazione in galleria ha mantenuto la via di fuga dei viaggiatori libera da fumi, che le condizioni climatico-ambientali nella via di fuga sono rimaste le stesse rispetto alle condizioni iniziali e che persino sul lato di estrazioni fumi le condizioni di temperatura sono state accettabili, con valori massimi di 45 gradi, e il livello d'illuminamento, pur ridotto durante la fase d'incendio, ha comunque consentito la visibilità lungo la banchinetta di servizio.
Ancora una volta il risultato del test ha superato le aspettative.
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Un esperimento unico al mondo
Poter determinare, con un esperimento al vero, la curva di potenza termica, il comportamento dei materiali e il corretto dimensionamento dei sistemi di sicurezza facendo bruciare una carrozza che identica alla reale fornitura dei veicoli della metropolitana, costituisce un caso unico al mondo. Il grande sforzo tecnico, organizzativo e costruttivo e i costi affrontati per effettuare questo esperimento hanno permesso di acquisire dati inconfutabili per garantire la sicurezza dei viaggiatori della Linea C della metropolitana di Roma; ma hanno permesso anche di condividere queste importanti conoscenze con l'intera comunità scientifica internazionale, al fine di definire al meglio le strategie di prevenzione degli incendi e di esodo dei viaggiatori dalle gallerie.
Inoltre, la galleria sperimentale e la "cassa sacrificale" sono rimaste nella disponibilità del Corpo Nazionale dei Vigili del Fuoco per le esigenze di addestramento delle squadre di soccorso nella scuola di Montelibretti.
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Il secondo esperimento: test sul comportamento al fuoco della galleria
I conci che compongono il rivestimento della galleria sperimentale di Montelibretti sono sia prefabbricati che gettati in opera, e realizzati adottando differenti conglomerati cementizi di tipo tradizionale, fibrorinforzati con fibre metalliche e polipropileni e conglomerati con particolari proprietà di resistenza a fuoco. Le fibre metalliche e/o polipropileniche sono state utilizzate sia nella prefabbricazione di alcuni conci della galleria, sia nella realizzazione in opera di alcuni anelli. Inoltre su una porzione di galleria è stata applicata una malta di protezione al fuoco. Tuttavia, proprio gli scarsi livelli di temperatura raggiunti con l'incendio sperimentale del treno della Linea C non hanno consentito di testare e verificare adeguatamente il comportamento al fuoco dei materiali di differente composizione e della malta di protezione utilizzati nella realizzazione del rivestimento della galleria. Ciò ha suggerito l'opportunità di organizzare una nuova sperimentazione mirata a valutare il comportamento al fuoco della struttura di rivestimento anche nel caso di carichi d'incendio notevolmente superiori a quelli rilevati nel 2009.
La nuova serie di test, conclusa il 24 febbraio 2011, è stata condotta all'interno della galleria sperimentale di Montelibretti in base a una convenzione stipulata dal Ministero dell'Interno-Dipartimento dei Vigili del Fuoco, del Soccorso Pubblico e della Difesa Civile, da Roma Metropolitane e dalla Fondazione FASTIGI.
Le prove di incendio sono state realizzate mediante una pozza di idrocarburi avente caratteristiche note e reperibili in letteratura tecnica e in seguito utilizzando un bruciatore a gasolio.
I test hanno prodotto, in primo luogo, dati reali sul comportamento al fuoco dei rivestimenti delle gallerie nel campo delle metropolitane, delle infrastrutture stradali e di quelle ferroviarie, realizzate sia con TBM che con sistemi tradizionali. Un ulteriore obiettivo delle prove di incendio in galleria è stato quello di effettuare le misure dei parametri più importanti quali tasso di combustione, profili termici e velocità dei fumi.
Durante le prove, grazie al sistema di acquisizione adottato, sono stati analizzati in tempo reale i valori misurati al fine di confrontare in prima battuta l'analisi visiva con i risultati sperimentali. Successivamente sono state avviate le elaborazioni dei dati acquisiti, al fine di procedere ad analisi approfondite dei processi di trasmissione del calore e sollecitazione meccanica occorsi durante le prove nelle diverse tipologie di materiali compositi e di pervenire a una definizione delle prestazioni dei manufatti.
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