La condensazione nei tunnel sottomarini rappresenta un fenomeno spesso trascurato nella progettazione impiantistica. Un caso studio sudcoreano, relativo al Boryeong Subsea Tunnel, lungo 6,9 chilometri e attivo dal dicembre 2021, dimostra come l’assenza di controlli termoigrometrici possa generare criticità operative significative. Il dato emerge da una ricerca pubblicata su Infrastructures (Vol. 11, Pages 209), condotta da Hyogyu Kim e Chang-Woo Lee.
Le cause del fenomeno e i limiti degli attuali sistemi di ventilazione
La progettazione dei sistemi di ventilazione per gallerie stradali si concentra tradizionalmente sulla diluizione degli inquinanti prodotti dal traffico veicolare e sulla gestione dei fumi in caso di incendio. Le variabili termiche, in particolare temperatura e umidità relativa, non vengono considerate nei modelli di calcolo correnti.
Nel tunnel sottomarino coreano, l’ingresso di aria esterna calda e umida durante la stagione estiva ha innescato un processo di condensazione sulle superfici murali, raffreddate dalla presenza del suolo e dell’acqua marina circostanti. La conseguente formazione di nebbia ha ridotto la visibilità all’interno della galleria, generando un potenziale rischio per la sicurezza della circolazione.
Indagini in campo e modellazione numerica
Per quantificare il fenomeno e sviluppare uno strumento predittivo, il team di ricerca ha articolato l’analisi su tre livelli.
Sono state condotte misurazioni in sito per rilevare temperatura e umidità dell’aria, temperatura delle pareti e velocità del flusso d’aria. I dati hanno evidenziato che la condensazione si manifesta principalmente tra giugno e settembre, con picchi di intensità nei mesi di luglio e agosto.
È stato sviluppato un modello monodimensionale per la quantificazione del tasso di condensazione. Parallelamente, sono state eseguite simulazioni CFD tridimensionali. I risultati dei due approcci modellistici hanno mostrato una correlazione elevata con i dati di campionamento in campo: lo scarto sulla temperatura di parete è rimasto entro il 7,3 per cento.
Volume di condensa e ruolo del traffico veicolare
Con le condizioni di traffico attuali, che registrano un picco di circa 250 veicoli all’ora, il volume annuo di condensa è stato stimato in circa 12.415 tonnellate. Un dato rilevante emerge dall’analisi del volume di traffico di progetto, pari a 1.550 veicoli all’ora. In questo scenario, il calore generato dai veicoli risulta sufficiente a contrastare efficacemente la condensazione.
Questo risultato suggerisce che il fenomeno può assumere una rilevanza critica soprattutto in fasi di esercizio con carichi veicolari ridotti, tipici dei primi anni di attività o di periodi di scarsa affluenza.
Lo strumento decisionale: la mappa di contorno della condensazione
I ricercatori hanno sviluppato un diagramma denominato Condensation Contour Map (CCM). Questo strumento consente di prevedere la probabilità e l’entità della condensazione in funzione delle condizioni di temperatura e umidità dell’aria all’interno del tunnel. La mappa si propone come supporto decisionale tanto in fase di progetto quanto nella gestione operativa dell’impianto.
La ricerca dimostra che la condensazione, quando non adeguatamente prevista, può compromettere le condizioni di esercizio di un tunnel sottomarino. Per il progettista si pone quindi l’esigenza di integrare l’analisi termoigrometrica tra i parametri di dimensionamento del sistema di ventilazione, soprattutto in contesti caratterizzati da elevata umidità esterna e superfici a contatto con il terreno o l’acqua.
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