Tre ricercatori del Politecnico di Torino hanno brevettato un sistema che impedisce alla sabbia del deserto di usurare i binari ferroviari
L’idea alla base del progetto
Politecnico di Torino
Si chiama SMART ( Sand Mitigation Along Railway Tracks) e potrebbe essere l’idea in grado di risolvere un problema tanto banale quanto letale per i treni che operano in ambiente desertico: la sabbia.
Gli studi di Luca Bruno, Luigi Preziosi e Davide Franzos, i tre ricercatori del Politecnico di Torino che si sono occupati del progetto, hanno dimostrato infatti che limitarsi a sopraelevare la linea ferroviaria o a costruire muri protettivi non rappresenta una soluzione ottimale. Nel secondo caso addirittura, col tempo, la soluzione risulterebbe nociva. Si formerebbe infatti una duna alla base del muro che, agendo come una rampa, permetterebbe ai granelli di scavalcarlo. Al contrario risulta molto più efficace una trincea asimmetrica in grado di raccogliere tutta la sabbia trasportata dal vento nello strato di 10-20 centimetri dal suolo. Anche in questo caso la soluzione non sarebbe definitiva dal momento che richiederebbe comunque una manutenzione continua che rimuova meccanicamente la sabbia dal fondo della trincea ma indubbiamente rappresenta, rispetto alle altre due, un approccio più efficace.
Per arrivare a queste conclusioni è stato necessario dedurre un modello matematico da integrare poi numericamente che fosse in grado di descrivere il fenomeno di erosione dal fondo sabbioso, i meccanismi di trasporto da parte del vento e quelli di deposito della sabbia. Ci sono voluti calcoli della durata di diversi giorni e un insieme di computer messi a disposizione dall’Ateneo ma alla fine i risultati hanno dato ragione ai tre ricercatori che potrebbero avere in mano la carta vincente per mandare definitivamente in pensione i cammelli.
Sabbia, il nemico pubblico numero uno
Dire che un granello di sabbia è sufficiente per mandare in tilt un ingranaggio non è un luogo comune nel settore ferroviario. Una volta messa in moto dal vento la sabbia infatti impiega poco tempo a ricoprire le centraline di segnalazione o i binari stessi rendendo la linea impraticabile. I problemi manutentivi possono però manifestarsi anche molto prima dato che i granelli di sabbia, composti essenzialmente di quarzo, agiscono come una carta vetro che consuma i binari e ovalizza le ruote del treno.
Ne sanno qualcosa i paesi arabi che, nella loro continua corsa al progresso tecnologico e scientifico, hanno deciso di fornirsi di linee ad alta velocità imbattendosi in questo spinoso problema. In Arabia Saudita infatti la sabbia è stata una delle cause del deragliamento di un treno e rappresenta uno degli ostacoli maggiori per la realizzazione di una tratta La Mecca-Medina per i pellegrinaggi nei luoghi di culto islamici. Anche in altre parti del mondo si sta avendo il medesimo problema. In Cina, ad esempio, una ferrovia che dovrebbe garantire una velocità di 150 km/h lavora a poco più di 30, con gravi disagi per passeggeri e trasporto delle merci.
La sabbia però non è solo un problema nel campo dei trasporti e questo rende l’idea dei tre ricercatori di estremo interesse per tutti quei paesi con grandi zone aride nei quali si renda necessaria la protezione di zone abitate e coltivate.
David Rosen Photography via Foter.com / CC BY
Quando l’unione fa la forza…
Per raggiungere questo risultato è stato necessario un lavoro di squadra notevole che ha richiesto il contributo di diverse branchie del sapere scientifico. Non a caso i tre ricercatori provengono da tre diversi rami della ricerca: ingegneria, matematica, architettura. Particolarmente importante si è rivelata la collaborazione tra ingegneria e matematica. L’uso di raffinati metodi di simulazione numerica ha infatti permesso di realizzare uno studio dai costi sostenibili e che arrivasse in tempi rapidi a dare risposte ai tre ricercatori. Il gruppo di ricerca nel quale i tre lavorano (Windblown Sand Modelling and Mitigation) nasce infatti come una joint venture tra Politecnico di Torino e Optiflow, una compagnia francese che si occupa di calcolo computazionale, caratteristica che ha reso il team eterogeneo e interdisciplinare.
Il progetto però è solo all’inizio e i tre ricercatori hanno l’intenzione di coinvolgere altri attori. E’ stato infatti recentemente avviato un progetto di ricerca europeo, sostenuto dalle aziende Astaldi, Ansaldo Sts e Sacef , per formare dei dottori di ricerca sul tema in collaborazione con l’Università di Oxford, forte in Geomorfologia. Nei prossimi giorni, andando a Dubai a presentare il tutto alla più importante conferenza sull’argomento, si cercherà anche di far partire una collaborazione con alcune tra le più prestigiose università mediorientali. Nell’immediato lo studio, che è diventato un brevetto del Politecnico, ha già attratto due dottorandi ventiquattrenni, Lorenzo Raffaele e Andrea Lo Giudice. Il cammino già compiuto lo ha ampiamente dimostrato, l’unione fa la forza, perché cambiare strategia?
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