Ma che cos’è esattamente una galleria del vento? Forse vengono in mente gli aerei oppure le autovetture (magari di Formula 1) che vengono testate per valutarne l’aerodinamica, ovvero la “resistenza” (nel caso di autovetture) oppure le “prestazioni” (in termini ad esempio di portanza, nel caso di aerei) dovute all’azione del vento, o meglio, dell’aria investita dal mezzo in movimento.
Ma il vento provoca altri effetti, non solo sui mezzi in movimento, ma anche nell’ambiente intorno a noi: può provocare danni alle abitazioni, alle infrastrutture o agli alberi, che possono addirittura cadere a causa del vento; può contribuire alla diffusione di sostanze inquinanti; può essere utilizzato per produrre energia; e l’elenco potrebbe continuare.
Per riuscire a “quantificare” questi effetti sono necessarie prove su modelli fisici in scala in speciali gallerie del vento che riproducano non solo la velocità media del flusso d’aria, ma anche la turbolenza di questo, ovvero le specifiche variazioni nel tempo e nello spazio di velocità e direzione del vento – le cosiddette “raffiche”, che tutti abbiamo presente quando parliamo del vento – che caratterizzano il movimento dell’aria nella parte bassa dell’atmosfera: tecnicamente si tratta di gallerie del vento “a strato limite sviluppato” e quella di Prato, che opera dal 1993, è la prima di questo genere in Italia.
La galleria e il settore dell’ingegneria del vento
La galleria del vento nasce a Prato al momento della creazione della sede distaccata dell’Università per ospitare alcuni Corsi di Laurea di Ingegneria, sfruttando la disponibilità di spazi a suo tempo presente presso tale sede.
Il laboratorio di Prato ha da allora lavorato ininterrottamente, conducendo attività sia di ricerca sia di trasferimento tecnologico, attraverso contratti e convenzioni di ricerca; la Galleria del Vento è gestita dal Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale dell’Università di Firenze per conto del CRIACIV, Centro di Ricerca Interuniversitario di Aerodinamica delle Costruzioni e Ingegneria del Vento, che raggruppa ben otto università sul territorio italiano (oltre a Firenze, anche Sapienza Università di Roma, Perugia, Trieste, Chieti-Pescara, IUAV di Venezia, Padova e Università della Campania), accomunate da competenze specifiche nel settore dell’ingegneria del vento.
Nel laboratorio, come già specificato, si svolgono prove su modelli in scala, sui quali si misurano le grandezze fisiche di interesse (ad esempio forze, pressioni, spostamenti) indotti dall’azione del vento, riprodotta in galleria attraverso un flusso di aria di caratteristiche opportune (e con un’adeguata presenza di turbolenza) e anch’esso correttamente “scalato” rispetto al vero per rendere compatibile l’azione del vento alla scala del modello. Un grosso ventilatore (dalla potenza di circa 165 kW) consente di generare flussi con velocità fino a più di 30 m/s (intorno a 110 km/h). In molti dei modelli utilizzati (alcuni dei quali sono riportati nelle immagini successive) è necessario riprodurre fedelmente la geometria della costruzione o più in generale dell’oggetto indagato ma anche, con un minor livello di precisione, l’ambiente immediatamente circostante, che ovviamente influenza il flusso dell’aria nell’intorno di questo.
Quasi tutti i modelli sono ormai costruiti facendo ricorso alla stampa 3D, in alcuni casi suddividendoli in più parti che poi vengono assemblate.
Tra gli ultimi modelli realizzati (e di certo uno dei più complessi) non si può non nominare quello della Cattedrale di Notre Dame a Parigi, oggetto di uno studio per la definizione delle forze indotte dal vento su varie parti della struttura e in particolare sul tetto, distrutto dall’incendio del 2019. Si tratta di un progetto internazionale condotto insieme all’Università di Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, in collaborazione con l’École Nationale Supérieure d’Arts et Métiers ParisTech (ENSAM) di Bordeaux.
Spesso la complessità dei modelli è nascosta all’interno: quando si devono misurare le azioni su edifici, si ricorre in molti casi alla valutazione della pressione esercitata dal vento, misurata attraverso dei trasduttori elettronici e dei collegamenti pneumatici (tubicini in materiale plastico opportunamente calibrati), che “trasportano” la pressione dalle posizioni di misura ai sensori veri e propri. Questi tubi (di piccolo diametro, intorno a 1 mm) sono collocati all’interno del modello; se si pensa che in alcuni casi sono alcune centinaia (nel caso della Cattedrale di Notre Dame sono più di 1000) è facile immaginare la complessità che, non visibile dall’esterno, si cela all’interno del modello fisico dell’oggetto studiato.
Un’esperienza scientifica e didattica
Nel corso degli anni, il Laboratorio di Prato ha rappresentato un importante polo per la ricerca, testimoniato sia dalla partecipazione a molti progetti di ricerca a livello nazionale ed europeo sia dagli articoli scientifici pubblicati dai ricercatori che nel corso degli anni hanno svolto la loro attività in Galleria del Vento (si pensi che dal 1993 ad oggi sono più di 20 le tesi di dottorato di ricerca sviluppate da ricercatori italiani e stranieri attraverso attività sperimentali svolte presso il laboratorio).
La Galleria riveste infine un ruolo importante nell’ambito didattico e divulgativo; presso il laboratorio si svolgono alcune delle lezioni di corsi offerti dalla Scuola di Ingegneria (quali il corso di Ingegneria del Vento ed il corso di Meccanica delle Strutture Eoliche Offshore) ed attività di orientamento. Per spiegare come funziona una galleria del vento, è stata recentemente messa a punto una “mini-galleria” del vento trasportabile (che sarà visibile anche nel corso della Notte dei Ricercatori del prossimo 24 settembre) e che attira sempre l’attenzione di grandi e piccoli.
Appuntamento “mondiale” nel 2023
Infine, nel settembre 2023, si terrà a Firenze, per la prima volta in Italia, il Convegno Mondiale di Ingegneria del Vento, appuntamento che si ripete ogni quattro anni e che rappresenta l’evento più importante della comunità dei ricercatori impegnati in questo settore; l’opportunità offerta al nostro Laboratorio rappresenta senza dubbio un importante riconoscimento della valenza dell’attività scientifica svolta nell’arco di questi anni presso la Galleria del Vento di Prato.
Articolo tratto da Unifi magazine https://www.unifimagazine.it/porte-aperte-alla-galleria-del-vento-prato/