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livello medio
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ARGOMENTO: SUBACQUEA
PERIODO: NA
AREA: DIDATTICA
parole chiave: serrette, pericolo, differenziale di pressione, sicurezza dell’immersione
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Una differenza di pressione (ΔP) si genera quando due volumi a pressione diversa di un fluido vengono a contatto attraverso una apertura. Una situazione tipica è l’acqua all’interno di una diga; essa si trova ad una quota più elevata rispetto al canale di scolo per cui si genera una differenza di pressione che può essere anche molto elevata e che crea un forte flusso che scorre verso valle. La regola generale è quel il flusso scorre sempre da volumi con maggiore pressione a quelli con minore pressione. Altre fonti di ΔP sono le pompe sommerse, le turbine e le eliche che muovono meccanicamente i flussi d’acqua.
Da un punto di vista fisico, la forza generata da ΔP è in funzione della densità dell’acqua (ρ), dell’area dell’apertura che origina il flusso (A) e del quadrato della profondità (D) alla quale si trova detta apertura
F= D2 * ρ * A
La pressione differenziale genera una forza di suzione molto elevata anche con modeste differenze di livello connesse da aperture piccole. Ad esempio un’apertura di 30 cm di diametro alla profondità di 0,5 metri produce una forza di 35 kg. Questa forza tende a risucchiare qualsiasi oggetto, incluso un subacqueo, che si trovi a passare in prossimità dell’apertura.
Un pericolo da non trascurare
Una volta che un subacqueo è stato “catturato” dal ΔP le probabilità di liberarsi sono estremamente ridotte, se non nulle, con l’aggravante che eventuali altri subacquei che intervengano in soccorso possano a loro volta rimanere intrappolati.
La difficoltà principale è identificare quella che è definita la “zona di pericolo”, ossia la distanza minima da mantenere per non essere risucchiati dal flusso causato dalla ΔP. In generale il limite massimo della velocità della corrente che un subacqueo può gestire è di 0.5 m/s (circa un nodo); questo valore viene utilizzato per identificare la distanza limite al di sotto della quale la velocità del flusso indotto dal ΔP diviene pericolosa.
La tabella indica le distanze minime in funzione del valore del flusso.
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Flusso (m3/s) |
Distanza (m) |
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0.1 |
0.17 |
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0.5 |
0.40 |
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0.8 |
0.50 |
| 1.0 |
0.56 |
Si nota come il raggio d’azione del ΔP sia limitato anche nel caso di flussi elevati. Ad esempio un flusso di 1000 litri al secondo crea una zona di pericolo di circa mezzo metro attorno al punto d’origine del ΔP. Una volta che questa distanza minima è superata la velocità dell’acqua aumenta in modo esponenziale raggiungendo rapidamente valori che non possono essere gestiti dal subacqueo che verrà inesorabilmente risucchiato verso l’apertura originante il flusso rimanendovi intrappolato. Le limitate dimensioni della zona di pericolo rendono molto difficile la sua identificazione da una distanza di sicurezza; inoltre, molto spesso situazioni che originano ΔP sono anche associate con visibilità ridotta o nulla, come nel caso di operazioni in prossimità di chiuse e dighe, ed il subacqueo può facilmente entrare nella zona di pericolo senza rendersene conto. Purtroppo gli incidenti sono molto più frequenti di quanto si possa credere.
Aree dove è più probabile la presenza del ΔP includono:
Chiuse: consentono la navigazione in canali e fiumi con differenze nel livello dell’acqua. I punti di chiusura delle paratie ed i canali di scarico sono le zone in cui si può generare una ΔP.
Dighe usate per creare bacini idrici per la produzione idroelettrica o per realizzare una riserva idrica. La ΔP si può creare per un danno alla parete della diga, infiltrazioni alla sua base e in prossimità dei canali di scolo e delle condotte forzate.
Stazioni di pompaggio: sono componenti indispensabili per la veicolazione ed il trasferimento dei liquami dalla prevasca agli eventuali trattamenti successivi e da questi allo stoccaggio finale. Essendo in grado di muovere larghi volumi d’acqua presentano aree di potenziale ΔP come le prese d’acqua, le grate di protezione ed i canali di raccolta.
Imbarcazioni: lungo lo scafo dei natanti esistono diverse aree di potenziale con ΔP. Ad esempio le prese d’acqua delle pompe di raffreddamento, le eliche e qualsiasi breccia che si possa generare nello scafo.
Il ΔP è identificabile dalla superficie per la presenza di specifici indicatori come vortici, ribollimenti e gorghi. Sebbene in acqua la velocità elevata del flusso associato al ΔP generi un rumore caratteristico che può avvertire il subacqueo di essere in prossimità di una zona di pericolo, le modalità di trasmissione del suono in acqua rendono molto difficile identificare l’esatta posizione della sua origine.
Un metodo empirico usato per localizzare la presenza di ΔP è di calare una cima con attaccato un peso modesto (come ad esempio un moschettone) e muoverla lentamente nell’area sospetta. Se un flusso è presente la corrente d’acqua indotta farà vibrare la cima. Questo metodo può essere utilizzato sia dalla superfice che in immersione. Un sistema più sofisticato è di utilizzare un correntometro acustico per generare un profilo del movimento dell’acqua ed identificare le zone a flusso più elevato.
In tutte le situazioni dove un ΔP può essere presente le attività subacquee a circuito aperto sono normalmente proibite. In caso di verifica dello scafo di una nave, il sommozzatore non può immergersi senza che siano state fermate tutte le pompe di scarico a mare; in ogni caso i subacquei devono utilizzare ombelicale ed elmetto con un sistema di comunicazione vocale. Inoltre, l’operatore deve essere equipaggiato con un imbraco di sicurezza che possa essere utilizzato per rimuoverlo dall’acqua nel caso sia accidentalmente catturato dal flusso. Specifiche limitazioni nella lunghezza dell’ombelicale e la presenza di cime guida contribuiscono a ridurre il rischio di ingresso nella zona di pericolo. In ogni caso le immersioni in zone dove un differenziale di pressione è presente sono estremamente rischiose con un’elevata probabilità di rimanere intrappolati con esiti fatali. Questa attività è rigorosamente limitata ai subacquei professionisti che devono utilizzare configurazioni d’immersione specifiche ed appropriate metodologie.
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Giorgio Caramanna
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geologo (PhD) ed oceanografo, ha fondato la società di consulenza GeoAqua nel 2015 anche al fine di condividere la sua esperienza di ricercatore e subacqueo scientifico, sensibilizzando l’opinione pubblica sui principali problemi ambientali. In possesso di una notevole esperienza in idrogeologia e geochimica ed oltre quindici anni di esperienza come subacqueo scientifico in una varietà di ambienti ha condotto diverse attività di ricerca ed è sttao delegato del gruppo europeo di immersioni scientifiche. Ha lavorato come ricercatore presso molte istituzioni internazionali operando in ambienti multidisciplinari con diverse università. È autore di più di cinquanta articoli ed è revisore di riviste internazionali. Attualmente lavora negli Stati Uniti collaborando come consulente al Woods Hole Oceanographic Institution. Nel 2018 ha ricevuto il Tridente d’oro dell’Accademia Internazionale di Scienze e Tecniche subacquee. Non ultimo è main reporter di OCEAN4FUTURE dagli Stati Uniti