FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA DI ABBATTIMENTO
Il sistema proposto ha lo scopo di risolvere nel modo più efficiente questi problemi, abbattendo le polveri volatili in ambienti nei quali si svolgano attività di macinazione pietrame, demolizione di edifici in aree urbane e non e in generale in tutti gli ambienti dove sia necessario contenere l’emissione di pulviscolo in atmosfera.
La soluzione si basa sul principio di creare una zona climatologicamente controllata con il fine di portare a terra le polveri prettamente a base silicea o comunque di origine rocciosa, creando nel contempo uno strato umido, ma senza l’instaurarsi del ruscellamento, che impedisca a queste ultime di risollevarsi durante il passaggio dei mezzi pesanti.
L’indubbio vantaggio di un sistema così concepito è duplice, interessando l’aspetto primario della salvaguardia della salute delle maestranze impegnate nelle lavorazioni e degli utenti dell’area, ma anche quello di salvaguardare l’efficienza meccanica dei mezzi di cantiere, riducendo in maniera drastica i fermi macchina per pulizia filtri aria in primis e avarie agli organi di trasmissione in secundis, spesso soggetti ad usure anomale a causa dell’accumulo di materiale particolato in zone meccanicamente delicate come giunti omocinetici e cuscinetti a sfera, nonché steli idraulici.
L’idea progettuale nasce dall’osservazione di due distinti fenomeni.
Il primo è che normalmente in cantiere si utilizzano soluzioni piuttosto rudimentali (spargimento di acqua in fase liquida) per inumidire il terreno, ottenendo solo per limitati periodi gli effetti desiderati, con comunque una bassissima efficienza (rapporto acqua utilizzata e superficie assai elevato) e con la formazione di pozze di fango di difficile eliminazione in alcune aree del cantiere.
Il secondo è che la natura, normalmente assai più efficiente delle soluzioni umane, gestisce l’abbattimento delle poveri inglobando all’interno delle particelle di pioggia il pulviscolo attraverso due meccanismi: il primo è quello di chiudere all’interno della goccia di pioggia la particella, il secondo è legato al fatto che l’acqua dal punto di vista molecolare può essere considerato come un dipolo elettrico che attira verso di se le particelle più fine di polvere silicea, comportandosi come un filtro elettrostatico vero e proprio.
Dall’osservazione pratica e fisica risulta quindi assai più efficiente un filtro elettrostatico-idraulico di una pulizia effettuata con gocce d’acqua di dimensioni considerevoli.
Bisogna fare poi un’altra considerazione di natura fisica. Le molecole d’acqua allo stato libero sono assai instabili e per avere un livello energetico basso (condizione verso la quale tendono tutti i fenomeni naturali) si ricombinano in gocce più grandi dopo però aver inglobato al proprio interno la particella di polvere.
Tale osservazione è facilmente riscontrabile in natura in diversi fenomeni. Nelle zone più inquinate normalmente piove di più o più improvvisamente rispetto a quelle meno inquinate, proprio perché l’azione delle particelle d’acqua sospese in aria sotto forma di vapor acqueo utilizzano come base fisica per l’agglomerazione il pulviscolo sospeso ricombinandosi in gocce sempre più grandi. Tale fenomeno, definito anche come nucleazione eterogenea, è l’effetto di coalescenza di piccolissime gocce d’acqua, non sufficientemente pesanti da vincere l’attrito atmosferico per iniziare il percorso di caduta che le porta al suolo. La particella solida di materiale siliceo o altro, solubile o insolubile, funge da nucleo di condensazione attorno al quale le piccole gocce d’acqua di accumulano fino a raggiungere una massa tale da farle precipitare, trasportando così al suolo anche la particella estranea.
Un esempio è quello delle piogge rosse ricche di sabbie desertiche. Il sistema risulta in natura assai efficiente.
In natura la rimozione di polveri dall’atmosfera avviene essenzialmente in due modi: per deposizione secca e per deposizione umida. La deposizione secca (dry deposition) consiste nell’intercettazione diretta delle particelle da parte di ostacoli posti lungo le linee di corrente; i due meccanismi principali sono la deposizione per gravità e la deposizione per impatto. Nel primo caso si tratta di un fenomeno che interessa principalmente le particelle con diametro superio ai 10 µm, risultando trascurabile per particelle più piccole. Il secondo meccanismo è legato al passaggio dell’aria carica di particelle solide attraverso una barriera (superficie vegetata o ricca di ostacoli).
Se l’inerzia delle particelle è sufficientemente grande per non permettere alle stesse di seguire la variazione di direzione delle linee di flusso che incontrano un ostacolo si osserva la variazione di traiettoria secondo piccoli raggi di curvatura, con deposizione al suolo delle particelle.
La presenza di acqua aumenta decisamente l’efficienza dei processi di deposizione (wet deposition). I meccanismi che coinvolgono l’acqua possono interessarne le diverse fasi, dalla fase vapore a quella liquida o solida.