Sensori e viabilità invernale

La decisione di far uscire i mezzi spargisale è una delle più costose e delle più sorvegliate nella gestione invernale di una rete stradale. Uscire troppo presto significa spargere sale che il traffico disperde prima che serva; uscire troppo tardi significa trovarsi con il manto già ghiacciato e con l'aderenza compromessa. In mezzo c'è una finestra di poche ore, e la strumentazione serve a riconoscerla.

Il punto che sfugge più spesso è che la temperatura dell'aria, quella che tutti guardano, è l'informazione meno utile del gruppo.

La temperatura che conta è quella del manto

Il ghiaccio si forma sulla superficie stradale, non nell'aria a due metri d'altezza. Fra le due temperature possono esserci diversi gradi di differenza, in un verso o nell'altro, a seconda del bilancio radiativo. Una notte serena con cielo limpido fa irraggiare la pavimentazione verso lo spazio: la superficie scende sotto la temperatura dell'aria e può ghiacciare mentre il termometro segna ancora valori positivi. Al contrario, un manto scaldato dal sole pomeridiano resta sopra zero per ore dopo il tramonto.

La geometria del sito pesa quanto la meteorologia. Un impalcato di ponte, esposto all'aria da entrambi i lati, si raffredda molto più rapidamente del rilevato che lo precede e lo segue: è il caso classico del tratto ghiacciato isolato in mezzo a chilometri di strada asciutta. Le zone d'ombra permanente ai piedi di un versante, le trincee, i sottopassi e gli sbocchi di galleria si comportano allo stesso modo.

Punto di rugiada, umidità e residuo salino

La formazione di brina richiede due condizioni simultanee: temperatura superficiale sotto zero e temperatura superficiale sotto il punto di rugiada dell'aria. La seconda condizione è quella che distingue una notte fredda e secca — innocua — da una notte fredda e umida, che porta brina.

C'è poi il fattore che rende il problema veramente non banale: il sale già presente sulla superficie. Il cloruro di sodio in soluzione abbassa il punto di congelamento in modo proporzionale alla concentrazione. Una pavimentazione trattata la sera prima e non ancora dilavata può restare libera da ghiaccio a temperature ben inferiori allo zero; la stessa pavimentazione dopo una pioggia, o dopo il passaggio di traffico intenso che ha disperso il sale, ghiaccia al primo abbassamento.

Per questo i sensori di manto più utili non misurano solo la temperatura: stimano lo stato della superficie — asciutta, umida, bagnata, innevata, ghiacciata — e la concentrazione residua di soluzione salina, dalla quale si ricava la temperatura effettiva di congelamento in quel punto e in quel momento.

Sensori annegati e sensori non invasivi

Il sensore annegato è un disco installato a filo della pavimentazione, con la superficie sensibile a contatto diretto con il manto. Misura temperatura, presenza di acqua e concentrazione salina con buona accuratezza, perché lavora esattamente sul materiale che interessa. Richiede però un carotaggio, quindi occupazione della corsia, e la sua superficie si usura con il traffico e con il passaggio delle lame sgombraneve.

Il sensore non invasivo lavora dal bordo strada o da un portale, tipicamente con una combinazione di radiometria a infrarossi per la temperatura superficiale e di spettroscopia nel vicino infrarosso per riconoscere acqua e ghiaccio dalle rispettive firme di assorbimento. Non si tocca la carreggiata, la manutenzione è tutta fuori dal traffico, e un unico apparato può sorvegliare più corsie. In cambio l'accuratezza sulla concentrazione salina è inferiore e la lettura è sensibile allo sporco sull'ottica.

Dalla misura alla decisione di uscita

La previsione a breve termine dello stato del manto combina le misure locali con la previsione meteorologica di area. Il modello propaga nel tempo il bilancio termico della pavimentazione tenendo conto di irraggiamento, vento, umidità e traffico, e stima quando la temperatura superficiale incrocerà il punto di congelamento della soluzione presente.

L'uscita utile per la sala operativa non è una curva, è un elenco di tratti con l'ora prevista di criticità e un livello di confidenza. Su questo si costruisce il piano di uscita dei mezzi, tenendo conto dei tempi di percorrenza dei circuiti di spargimento, che sono spesso il vincolo dominante: se un circuito richiede tre ore, la decisione va presa tre ore prima del previsto incrocio, non al momento dell'allarme.

Che cosa questi sistemi non fanno

Non eliminano il giudizio del responsabile del servizio invernale, e non lo sostituiscono in caso di contestazione. Riducono l'incertezza su una parte del problema — lo stato fisico della superficie in alcuni punti sorvegliati — e lasciano intatta l'incertezza su tutto il resto: l'evoluzione meteorologica, la disponibilità dei mezzi, il traffico che troveranno.

Vanno inoltre mantenuti. Una stazione meteo stradale con l'ottica sporca, il sensore di manto usurato o l'anemometro bloccato produce dati plausibili e falsi, che è la condizione peggiore possibile. La verifica pre-stagionale, con confronto rispetto a uno strumento di riferimento portatile, è parte del costo di esercizio e va messa a bilancio.