Mantenimiento invernal

• 1.Introducción
• 2.Consideraciones
• 3.Problemas, acciones preventivas, acciones correctivas y limitaciones 
• 4.Consideraciones de construcción y proyecto
• 5.Referencias
• 6.Presentaciones realizadas durante los Congresos Internacionales de Vialidad Invernal de la AIPCR

1. Introducción

El invierno crea condiciones muy difíciles para los túneles de carretera. Por ejemplo, bajo los efectos del frío, las infiltraciones de agua pueden producir grietas en el hormigón, hacer que las losas se levanten, hacer que el pavimento del túnel deslice o que se formen carámbanos por encima de la calzada. Cuando el agua se congela puede bloquear o romper las tuberías de los drenajes y hacer que los sistemas de seguridad contra incendios no funcionen. Las tormentas de nieve, el granizo y la lluvia helada hacen que las carreteras sean deslizantes y peligrosas, especialmente a la entrada y salida de los túneles (fig. 1). Por lo tanto aumenta el riesgo de accidente o de retenciones, siendo más difícil para los servicios de emergencia llegar al lugar del accidente, especialmente durante las horas de mayor tráfico.

2. Consideraciones

La casuística que influye en el comportamiento de los túneles de carretera durante el invierno es numerosa y diversa. El explotador, cuya misión es garantizar la seguridad de los usuarios, debe hacer todo lo posible para contrarrestar los efectos adversos del invierno y garantizar unas condiciones seguras de circulación en circunstancias que a veces son muy difíciles ante fenómenos meteorológicos extremos. El explotador debe coordinar adecuadamente sus equipos de vialidad invernal, lo que puede constituir una dificultad y ser un proceso lento si el tráfico es muy intenso. La visibilidad en los túneles disminuye aún más durante los meses de invierno dado que los sistemas de iluminación se ensucian y que se producen depósitos de rocío a lo largo de los hastiales, afectando a las cámaras de vigilancia y a los sensores de calidad del aire. El explotador debe garantizar que todos los equipos de seguridad y de protección contra incendios están operativos, debiendo estar protegidos de la congelación.

La continuidad de la explotación es de suma importancia para los servicios de explotación. Sin embargo, según la naturaleza de los problemas que se presentan en invierno, cualquier acontecimiento importante que obligue a un cierre o a una limitación de las condiciones de explotación repercutirá inevitablemente en toda la red, lo que dará lugar a costes socioeconómicos derivados de los retrasos y de las reclamaciones de los usuarios. Más que en ninguna otra estación, el invierno pone en peligro la continuidad de la explotación. Por lo tanto, es esencial una buena gestión de la red.

Las comunicaciones permiten transmitir información para facilitar la gestión en situaciones difíciles. En todo momento, los servicios de explotación deben facilitar información útil a los medios de comunicación para informar rápidamente a los usuarios sobre las condiciones de la carretera, los cierres y las operaciones de retirada de nieve. En una organización de transporte, unas comunicaciones eficientes estructuradas en una jerarquía de toma de decisiones bien definida permiten gestionar de forma eficiente los fenómenos meteorológicos extremos que requieren decisiones importantes, tales como el cierre de carriles o de los túneles, ya sea por razones de seguridad o de vialidad.

3. Problemas, acciones preventivas, acciones correctivas y limitaciones

La tabla 1 presenta una relación de problemas específicos inherentes a las condiciones invernales a los que deben hacer frente los servicios de explotación de túneles de carretera y un listado no exhaustivo de acciones preventivas y correctivas, además de las limitaciones habituales a las que deben enfrentarse los servicios de explotación para llevar a cabo su tarea.

Tabla 1. Problemas, soluciones y restricciones

Problemas	Acciones preventivas	Mantenimiento correctivo	Restricciones
Infiltración de agua	Programa para identificar y sellar fugas e infiltraciones  Control de las juntas de estanqueidad	Gestión de las infiltraciones Instalación de tuberías provisionales calefactadas Reparación de las juntas de estanqueidad	Mantenimiento de las condiciones del tráfico Períodos de tráfico intenso  Permiso para el cierre de los carriles por razones de mantenimiento (normalmente por la noche o los fines de semana) Condiciones de trabajo difíciles en el interior de los túneles
Formación de carámbanos o estalactitas		Localización de carámbanos y estalactitas y llevarse a cabo operaciones de deshielo cuando sea necesario porque la seguridad del usuario esté en peligro.	Disponibilidad de equipos humanos y de equipos de limpieza de nieve Períodos de tráfico intenso Permiso para cerrar temporalmente los carriles para mantenimiento Condiciones de trabajo difíciles en el interior de los túneles
Hielo o nieve en la calzada: Condiciones deslizantes inesperadas  Tanto los vehículos ligeros como los pesados tienen dificultades para salir de los túneles durante las tormentas de nieve lo que provoca ralentización del tráfico, atascos y accidentes. Peligro de derrape en los accesos con pendientes que provoca la pérdida del control del vehículo y accidentes.	Inspección de las máquinas quitanieves antes y después de su uso  Suministro de anticongelantes al inicio de las precipitaciones Instalación y utilización de los sistemas antihielo que hubiera en la carretera (cables calefactores, calefacción hidrónica, etc.) de acceso al túnel.  Diagnóstico predictivo para precalentar los equipos sensibles al frío extremo	Retirada y transporte de la nieve y aplicación de agentes anticongelantes (se deben evitar los abrasivos ya que pueden bloquear las tuberías de desagüe)	Presupuestos Disponibilidad de equipos humanos y de quitanieves (24/7) Períodos de tráfico intenso Necesidad de permiso para cerrar temporalmente los carriles para mantenimiento Restricciones en el uso de agentes anticongelantes (impacto ambiental, toxicidad, precauciones de almacenamiento y de aplicación, recuperación, transporte y destrucción). Eficacia de los anticongelantes en relación con la temperatura Riesgo de daños en el hormigón debido a los agentes anticongelantes (p. ej. la sal).
Residuos y formación de hielo en las tuberías de desagüe	Programa de inspección periódica Limpieza de tuberías, y revisión de imbornales   Verificación del funcionamiento de los cables calefactores Monitorizar las alarmas de baja temperatura en sistemas protegidos	Purgar tuberías Eliminar el hielo de las canaletas Realizar perforaciones  en las tuberías según se necesite Sustituir los elementos de drenaje defectuosos	Mantenimiento del tráfico Períodos de tráfico intenso Necesidad de permiso para cerrar los carriles temporalmente por razones de mantenimiento (normalmente por la noche o los fines de semana) Condiciones de trabajo difíciles
Acumulación de suciedad en hastiales, bóveda y equipamientos, tales como cámaras de vigilancia, sistemas de iluminación, sensores de calidad del aire, equipos de señalización, indicadores de vías de evacuación, etc.	Inspecciones visuales  Operaciones de mantenimiento, tales como la limpieza de las cámaras de vigilancia, hastiales y sistemas de iluminación fuera de las horas de tráfico intenso	Operaciones de mantenimiento, tales como la limpieza de las cámaras de vigilancia, hastiales y sistemas de iluminación fuera de las horas de tráfico intenso	Bajas temperaturas  Períodos de tráfico intenso Necesidad de permiso para cerrar temporalmente los carriles para mantenimiento Restricciones en el uso de productos de limpieza (impacto ambiental, toxicidad, precauciones de almacenamiento y aplicación, recuperación, transporte y destrucción). Eficiencia de los productos de limpieza en relación con la temperatura Condiciones de trabajo difíciles
Corrosión de puertas, anclajes, equipos, cables y soportes de equipos	Utilización de productos y materiales compatibles con el entorno agresivo Programa de inspección periódica Uso de componentes de acero inoxidable o de materiales compuestos cuando corresponda Operaciones de inspección y mantenimiento, incluida la lubricación y/o la protección contra la corrosión	Sustitución de los componentes y equipos oxidados según sea necesario	Normativas aplicables a los túneles de carretera Resistencia al fuego, agua, ambientes húmedos y corrosivos
Grietas, fragmentos de hormigón, que caigan a la calzada, levantamiento de losas de hormigón, contaminación del hormigón.	Láminas de impermeabilización  Revestimientos de protección  Programa de inspección periódica de daños y contaminación Reparaciones de superficies	Reparar el hormigón  Sellar las grietas Rehabilitar la infraestructura	Presupuesto Necesidad de permiso para cerrar temporalmente para realizar inspecciones Mantenimiento del tráfico durante las obras Modos de explotación degradados Medidas para reducir el impacto en los usuarios Condiciones de trabajo difíciles
Aumento del consumo de energía durante el invierno, demanda máxima de energía e impacto en la red eléctrica Consumo desigual entre temporadas e impacto en la facturación	Analizar y hacer un seguimiento del consumo de energía y de la demanda máxima  Sistema inteligente de gestión de la energía y medidas para reducir la demanda  Selección de equipos de eficiencia energética  Utilización de fuentes de energía alternativas siempre que sea posible y rentable Almacenamiento de energía durante períodos de bajo consumo para equilibrar el uso de la energía  Vigilancia tecnológica		Presupuesto y rentabilidad de las soluciones de mejora del rendimiento  Disponibilidad de espacio para el equipamiento necesario (por ejemplo, almacenamiento) Disponibilidad de fuentes de energía alternativas Resistencia a los cambios en los hábitos de explotación y consumo de energía  Legislación, normativa, presión política, desarrollo sostenible
Funcionamiento incorrecto de los equipamientos electrónicos debido al frío y a la humedad	Utilización de fuentes de energía alternativas siempre que sea posible y rentable Almacenamiento de energía durante períodos de bajo consumo para equilibrar el uso de la energía  Vigilancia tecnológica	Reparar o sustituir, según corresponda	Necesidad de permiso para cerrar temporalmente para inspecciones Mantenimiento del tráfico durante los trabajos Modos de explotación degradados Medidas para reducir el impacto en los usuarios Condiciones de trabajo difíciles

 

4. Consideraciones de construcción y proyecto

Por lo general, las carreteras que atraviesan cadenas montañosas puede requerir la construcción de túneles a gran altitud. Por encima de los 1.000 metros sobre el nivel del mar es preciso llevar a cabo actividades especiales de mantenimiento para garantizar la vialidad invernal y proporcionar condiciones de tráfico aceptables a pesar del riesgo de presencia de nieve y formación de hielo. Esta situación se vuelve crítica en las proximidades de las bocas de los túneles.

En el norte de la provincia de Huesca, en España, donde se encuentran varios túneles por encima de los 1.100 metros sobre el nivel del mar hay que tener en cuenta varios factores importantes para hacer frente a temperaturas que pueden descender por debajo de los -20 ºC.

El agua es el enemigo más difícil de combatir ya que se puede provocar filtraciones que con las bajas temperaturas, den lugar a la aparición de grietas e incluso desconchados en la clave y en los hastiales.

En las bocas del túnel, una construcción adecuada del pavimento y una buena calidad de las marcas viales son factores clave para su durabilidad. Se requieren materiales de alta calidad ya que el paso de las cuchillas de las máquinas quitanieves y las condiciones meteorológicas extremas pueden hacer que se deterioren.

Para cumplir con los requisitos del RD 635/2006, transposición a la legislación española de la Directiva Europea 2004/54 sobre requisitos mínimos para la seguridad en los túneles de carretera, se deben instalar una serie de equipamientos que bajo condiciones meteorológicas extremas pueden verse gravemente afectados por fallos de funcionamiento o averías cuando más sean necesarios.

Las líneas aéreas de suministro de energía eléctrica están expuestas a la formación de hielo, siendo el origen de interrupciones que, si son regulares, pueden afectar a la durabilidad de los grupos electrógenos diesel y SAI.

Los depósitos de agua para el abastecimiento de las conducciones contra incendios del túnel deben construirse cuidadosamente para evitar la aparición de grietas. Además, se recomienda la circulación continua de agua.

Las tuberías de abastecimiento de agua deben protegerse con aislamiento térmico y, si es posible, vaciarse. Los elementos de apertura de las bocas de incendio y las mangueras pueden verse afectados y las salas técnicas que contengan maquinaria de bombeo deben estar por encima de 0 ºC.

Por otra parte es fundamental, el mantenimiento adecuado de los vehículos utilizados con fines de explotación y de emergencia debiéndose usar productos anticongelantes adecuados para la protección de los depósitos de combustible y agua.

Por último, pero no por ello menos importante, hay que tener en cuenta tanto las dificultades en el desempeño del trabajo por parte del personal de explotación como la vestimenta adecuada (no sólo los aspectos de calentamiento o impermeabilidad sino también la mejora de la visibilidad).

REFERENCIAS

1. DEBS A., "Challenges related to winter operations in urban highway tunnels», reference RR361-076, AIPCR, 2014
2. LÓPEZ GUARGA R., "Proyecto de las Instalaciones y Equipamientos del túnel de Somport. Parte española", Ministerio de Fomento, 1996
3. DEBS A., "Winter operation of road tunnels in Quebec. The Ville-Marie and Louis-Hippolyte-Lafontaine tunnels", International Winter Road Congress, Quebec, 2010. 
4. V. LANGNER, B. HAGENAH, GRANER GUNBH (Autriche), T. CRONVALL, VR TRACK OY (Finland), "Ice formation. Aspects of planning and measures for climate impact", 15° International Symposium on Aerodynamics, Ventilation & Fire in Tunnels, Barcelona, September 2013. 
5. Agencia Estatal de Meteorología. Datos estadísticos

PRESENTACIONES REALIZADAS DURANTE LOS CONGRESOS INTERNACIONALES DE VIALIDAD INVERNAL DE LA AIPCR

Quebec: 2010

1. SCHMITZ P., "The C4 Committee and durable winter viability in the road tunnels"
2. DEBS A., " Winter operation of road tunnels in Quebec. The Ville-Marie and Louis-Hippolyte-Lafontaine tunnels "
3. DUANE HILL, "Winter operation and maintenance of tunnel in North Eastern Minnesota"
4. ANDERSON P., "Water infiltration and ice problems in rock tunnels in Sweden"

Andorra la Vella: 2014

1. TRIAS Ch., "The Envalira tunnel in winter conditions"
2. DEBS A., " Challenges related to winter operations in urban highway tunnels"
3. LÓPEZ GUARGA R., "Los túneles de carretera en invierno. Problemática de mantenimiento y explotación"
4. DEL REY I., "Impacto en los usuarios de las condiciones meteorológicas extremas en el caso de los túneles largos"
5. LONGTIN P., "Road tunnel maintenance in winter condition: a solution to economic constraints and sustainable development"
6. SUMESH NAIR, "Impact of cold tunnel environment on the performance of fire fighting equipment"
7. PORTUGUES F., "Condiciones invernales en el túnel de Bielsa-Aragnouet y mejora de la seguridad"
8. SANZ J.M., "Sistema antihielo proyectado por Euroestudios para la protección de los sitemas de extinction de incendios en los túneles de la AP-66 (autopista de peaje Campomanes - León)"
9. TAKASHI SATO, "Investigation of evaluation and estimation of tunnel lining deterioration based on inspection data" 

Gdansk: 2018

1. SCHMITZ P., "The PIARC Road Tunnels Manual and Winter Maintenance"
2. LONGTIN P., "Benefits of an advanced LED lighting control system for snowsheds located in intense avalanche areas".