Manual de túneles de carretera
Manual de túneles de carretera
El proyecto de sistemas de ventilación de túneles tiene como objeto la selección de la mejor opción para cumplir los siguientes objetivos:
Para llevar a cabo una evaluación de las necesidades concretas de un túnel que lleven a la selección de un sistema de ventilación adecuado, se deben tener en cuenta tanto el caudal de aire necesario para diluir los contaminantes como otros factores diversos, tales como la longitud del túnel, su ubicación, el tipo de tráfico, las leyes medioambientales; sin olvidar los aspectos relacionados con la protección frente a incendio.
En los túneles de carretera se pueden encontrar muy diversos tipos de sistemas de ventilación incluyendo, entre otros, los siguientes:
(las combinaciones de varios de estos sistemas pueden darse, a veces de forma inevitable)
Se puede encontrar una descripción de las características de cada uno de estos sistemas en el capítulo V “Ventilación para el control del humo e incendios” (Inglés/Francés) en el informe AIPCR 1999 05.05.B, en el capítulo 4 “Ventilación” del informe AIPCR 2007 05.16B "Sistemas y equipamiento para el control de humos e incendios" (Inglés/Francés) y en el capítulo “Clasificación de los sistemas de ventilación” del informe AIPCR 2011R02ES “Túneles de Carretera: Estrategias de control de la ventilacíon en situación de emergencia”.
En la página Proyecto y dimensionamiento se describen tanto los criterios como la metodología para el diseño y dimensionamiento de la ventilación, los cuales se basan en los principios básicos de ventilación, aplicables tanto a situaciones de explotación normal como incendio,
Las emisiones de CO, partículas y NOx (como mezcla de NO y NO2) son considerados los contaminantes de referencia originados por los vehículos de combustión interna en los túneles de carretera.
La cantidad de aire fresco necesaria ante unas determinadas condiciones de tráfico, depende del número de vehículos presentes en el túnel, las emisiones promedio por vehículo y las concentraciones admisibles para cada contaminante (ver el informe AIPCR 2019R02 “Túneles de carretera: emisiones de vehículos y demanda de aire de ventilación” )
La legislación suele establecer los niveles máximos permitidos para aquellos contaminantes que pueden afectar a la salud de las personas. La dosis de contaminante depende del tiempo de viaje necesario para atravesar el túnel. En caso de no disponerse de normativa de referencia, el capítulo 4 “Valores de contaminantes admisibles de proyecto y durante la explotación” del informe AIPCR 2019R02 “Túneles de carretera: emisiones de vehículos y demanda de aire de ventilación” recomienda umbrales admisibles y aplicables durante la explotación normal o en actividades de mantenimiento.
Se puede encontrar información adicional sobre las emisiones de NOx, y de las consiguientes recomendaciones para la ventilación de túneles de carretera, en el informe AIPCR 2000 05.09.B. “Contaminación por dióxido de nitrógeno en túneles de carretera” (Inglés).
Además, debido a criterios medioambientales, a menudo se exige que la calidad del aire expulsado por las bocas del túnel respete unos determinados umbrales de contaminantes, especialmente NO2. Esto puede conseguirse mediante la gestión de emisiones por las bocas. En algunos casos, los requisitos de calidad del aire en el interior o a través de las bocas puede condicionar la capacidad del sistema de ventilación.
La página Proyecto y dimensionamiento describe los criterios principales a considerar en el diseño y dimensionamiento de sistemas de ventilación en túneles de carretera durante explotación normal.
Además, durante la explotación del túnel, el control del sistema de ventilación se realiza mediante el establecimiento de ciertas consignas, generalmente fijadas por debajo de los niveles admisibles, de tal forma que la ventilación se activa antes de que las concentraciones de contaminante los excedan. Para cubrir situaciones excepcionales, se fijan umbrales de cierre de túnel, definidos para garantizar la seguridad de los usuarios, que no deben superarse bajo ninguna circunstancia. Se puede encontrar más información sobre el diseño del sistema de control de la ventilación en la página Control y monitorización.
La comprensión de los fenómenos que influyen en el comportamiento del humo durante un incendio es crucial para llevar a cabo el proyecto y la explotación de un túnel y condicionará el tipo y capacidad del sistema de ventilación a instalar, las actuaciones que se lleven a cabo sobre él durante una emergencia y los procedimientos de intervención que se desarrollarán para la gestión segura por los operadores y servicios de emergencia durante el incidente.
El capítulo 1 del informe AIPCR 2007 05.16.B "Sistemas y equipamiento para el control del humo e incendios" (Inglés/Francés) describe el comportamiento global del humo y los factores principals que influyen en su propagación por el túnel, mientras que el capítulo 3 describe, para distintos casos reales, las consecuencias que las actuaciones sobre la ventilación del túnel pueden tener en el control de los humos en caso de incendio.
Los diferentes tipos de vehículos que pueden atravesar un túnel (coches, autobuses, camiones, vehículos especiales, etc.) así como las distintas cargas de fuego que portan (personas, materiales combustibles o no combustibles, sustancias explosivas, productos tóxicos, etc.) pueden originar incendios con gran variabilidad en cuanto a su magnitud y características. En la mayoría de los casos los incendios son pequeños con escasa producción de humos y energía por lo que sus efectos son relativamente poco dañinos, pero también pueden ocurrir incendios de vehículos cisterna, muy peligrosos, con una norme producción de humo, altas temperaturas y riesgo de explosión. Como resultado, no es posible definir las condiciones de producción de humo y temperatura que pueden darse en cualquier tipo de incendio.
El desarrollo y dispersión a lo largo del túnel por el humo generado por el incendio depende principalmente de los siguientes factores:
En general puede decirse que, como resultado de la energía liberada en las proximidades del foco, el humo se eleva hasta incidir en la clave y continuará avanzando, bien en un único sentido si la velocidad es elevada aunque podría darse cierto retroceso de la capa de humos, en inglés backlayering (ver página Proyecto y dimensionamiento), o en los dos sentidos cuando la velocidad longitudinal del aire es baja. De esta forma, debería crearse una zona libre de humos en la zona de la calzada en las proximidades del foco, al menos, durante los periodos iniciales del incendio.
Se puede encontrar información detallada sobre la producción de contaminantes y humo durante incendios reales y ensayos de incendio a gran escala en la sección II.4 “elección del incendio de diseño” y en la III.4 “propagación y dispersión de los humos en los ensayos de incendio” del informe AIPCR 05.05 B, "Incendios y control de humos en túneles de carretera" (Inglés/Francés) y en el apéndice 2 “Ensayos de incendio” del informe AIPCR 2017R01 “Características del incendio de proyecto en túneles de carretera” (Apéndices en inglés).
La ventilación del túnel es un elemento clave para mitigar las consecuencias de un incendio en un túnel. La página Proyecto y dimensionamiento describe los criterios principales a considerar para el diseño y dimensionamiento de sistemas de ventilación en túneles de carretera en caso de incendio.
Además, la página Estrategias de ventilación, aporta información adicional acerca de las estrategias óptimas de actuación en caso de incendio.
Otro factor de riesgo importante cuando se aborda la seguridad frente a incendio en un túnel se puede producir dependiendo de si está permitido o no el tránsito de vehículos de transporte de mercancías peligrosas. El criterio para decidir cuándo estos transportes se deben permitir no está incluido en los aspectos asociados a la ventilación de túnel. Se puede encontrar más información sobre la evaluación y mitigación de los riesgos asociados al transporte de mercancías peligrosas en túneles de carretera en la página Peligros asociados al transporte de Mercancías Peligrosas.
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