Este grupo comprende los siguientes equipamientos transversales:
Los equipamientos instalados en un túnel requieren de una importante potencia de suministro eléctrico. Los sistemas de suministro (ver página de Suministro eléctrico) deben proporcionar potencia eléctrica tanto en condiciones normales como en caso de emergencia, lo que quiere decir que debe de trabajar incluso en caso de avería permitiendo al equipamiento vital seguir en funcionamiento.
Para garantizar el confort al usuario y reducir el riesgo de accidentes es importante asegurar una adecuada visibilidad y reducir la concentración de contaminantes. Para ello son necesarios adecuados sistemas de iluminación (ver página Sistemas de iluminación) y de ventilación (ver página Sistemas de ventilación). La ventilación es también crucial en condiciones de emergencia ya que influye en el desarrollo del incendio y en la propagación del humo. Dependiendo del tráfico y de la longitud del túnel, la ventilación puede ser natural, mecánica o mixta (por ejemplo natural en condiciones normales y mecánica en caso de emergencia).
El estado de estos equipamientos debe ser supervisado a distancia (monitorizado). Por esta razón debe instalarse un sistema SCADA (ver página Sistema de Supervisión, Control y Adquisición de datos SCADA)
Figura 1: Transformador de alta tensión
La potencia eléctrica que se debe suministrar a un túnel está directamente relacionada con la naturaleza de los equipamientos instalados y su cantidad. Según la cantidad de energía eléctrica (kWh) necesaria, dicha energía se puede suministrar en baja tensión o alta tensión. (Fig. 1).
Figura 2: Ejemplo de un armario eléctrico
En la mayoría de túneles, la ausencia de luz natural no permite condiciones de visibilidad satisfactorias para los usuarios. Por lo tanto es necesario instalar iluminación artificial que ofrezca adecuadas condiciones de visibilidad y comodidad a los usuarios.
Por lo que respecta a su funcionalidad, la instalación de iluminación debe permitir lo siguiente:
La iluminación habitualmente incluye dos zonas sucesivas:
En algunos túneles, en los que hay riesgo de deslumbramiento a la salida, hay una zona de salida reforzada.
Figura 1: Ejemplo de iluminación en la zona interior: túnel de Ponsérand (Francia)
Los automovilistas cuando se acercan al acceso de un túnel experimentan a menudo lo que es conocido como «efecto de agujero negro». Ello es debido a que los niveles de luminancia dentro del túnel son mucho menores que los que hay fuera y sus ojos tienen dificuldad para adaptarse. Para aliviar este efecto debe perverse un “refuerzo” de la iluminación en el acceso al túnel lo que permitirá que los conductores puedan detector antes de entrar a él, o con la distancia de parada adecuada, la presencia de eventuales objetos. Ello también evitará que reduzcan la velocidad lo que es importante para mantener unas condiciones de tráfico óptimas.
La cantidad de luz requerida para evitar el efecto de agujero negro dependerá de la luminosidad en el exterior del túnel (tiempo soleado o nuboso). Para determiner y ajustar los niveles de iluminación requeridos en la zona de entrada, normalmente se utilizan las medidas de luminiscencia en las bocas mediante la instalación de luminancímetros.
Para hacer posible que los ojos de los conductores se adapten de la iluminación de la zona de acceso a la de la zona interior, se reduce gradualmente el nivel de iluminación conforme los conductores se van adentrando en el túnel.
Iluminación de la zona interior
Figura 2: Ejemplo de iluminación reforzada en el túnel de Puymorens (Francia)
Una vez que los conductores se han adaptado al menor nivel de iluminación en el túnel, éste debe ser suficiente para que la circulación sea segura, debiéndose distribuir las luminarias a lo largo del túnel en intervalos de forma regular. Los niveles de iluminación tanto diurnos como nocturnos en la zona interior se controlan mediante una célula fotoeléctrica.
En el proyecto de una instalación de iluminación se deben respetar una serie de criterios, especialmente los relacionados con:
Se puede disponer de varios tipos de instalación, siendo los más communes los de iluminación simétrica y los de contraflujo.
Iluminación simétrica
En los sistemas de iluminación simétrica, la luz se distribuye simetricamente con respecto al plano perpendicular al eje del túnel, enviando la misma cantidad de luz hacia cada parte del túnel. Este sistema es usado generalmente en la zona interior aunque también podría utilizarse en la zona de acceso en aquellos túneles en los que la velocidad de accceso está limitada o en los que no hay suficiente espacio para instalar accesorios de iluminación encima de la calzada.
Iluminación en contraflujo
Los sistemas en contraflujo proyectan la luz en la dirección de los automovilistas, evitando el deslumbramiento. Este tipo de sistemas, que deben instalarse sobre la calzada y enfrentados a la corriente del tráfico, utilizan las propiedades fotométricas del pavimento (brillo y reflexión), siendo adecuados para utilizar en las zonas de acceso si hay suficiente espacio para su instalación encima del carril. Tienen ventajas desde el punto de vista del coste de inversión y de explotación, especialmente cuando la velocidad de acceso es relativamente alta (>70 km/h).
Además de al tipo de iluminación, se debe prestar atención al tipo de revestimiento de las paredes ya que puede influir en la eficiencia del tipo de sistema seleccionado. Para iluminaciones de tipo simétrico, los revestimientos preferibles son los de colores claros, mientras que para sistemas a contraflujo son más apropiados los más oscuros aunque reflectantes.
Dependiendo de las características del túnel y del sistema de iluminación, las luminarias pueden instalarse en una o dos hileras, sobre la calzada o en los hastiales.
El término “ventilación” aglutina distintas funciones: ventilación de los contaminantes, extracción del humo, y en ocasiones, ventilación con el objetivo de la protección medioambiental.
Tal como se explicó en la página Fundamentos de ventilación, en algunos casos, la ventilación en los túneles de carretera se puede lograr sin necesidad de equipos mecánicos (ventilación natural). Sin embargo, en la mayoría de los túneles con longitud por encima de algunos centenares de metros, la ventilación mecánica es imprescindible, y por tanto es necesario proyectar un sistema de ventilación del túnel (ver página Proyecto y dimensionamiento)
Las características del equipamiento de ventilación que se instala dependen fuertemente del tipo de sistema de ventilación para ventilación normal y escenarios de incendio.
El sistema de ventilación longitudinal utiliza el túnel como “conducto”. Con la ayuda de un corro de aire situado en la columna de aire, se puede vencer la resistencia del flujo mediante la conversión del momento del chorro en presión estática.
Los chorros de aire se pueden situar en las entradas del túnel (Saccardo), inyectando el aire exterior en el túnel, o como aireadores conducidos (normalmente llamados aceleradores o jet-fan) situados a lo largo del túnel, cada uno de los cuales acelera una parte del flujo del aire del túnel. Los aceleradores pueden trabajar en ambas direcciones (ver sección IV.2 “Ventilación longitudinal” del informe AIPCR 1996 05.02.B “Túneles de carretera: emisiones, medio ambiente, ventilación” (Inglés/Francés).
Cuando un ventilador se instala en un túnel, si la unidad se coloca en las proximidades del techo o de las paredes del túnel o en nichos, experimenta un notable descenso de su empuje. En esos casos, se recomienda emplear dispositivos adicionales para maximizar el factor de instalación. Como ejemplo caben citar los deflectores, láminas inclinadas de metal, silenciadores inclinados o toberas. La sección 4.4.4 del informe AIPCR 2017R02 "Explotación de túneles de carretera: primeros pasos hacia un enfoque sostenible" presenta algunos ejemplos de mejora de eficiencia en ventilación longitudinal.
En algunos países se han instalado sistemas de filtrado de aire para mitigar el impacto de las emisiones de vehículos al ambiente. La sección 4.4.5 del informe AIPCR 2017R02 "Explotación de túneles de carretera: primeros pasos hacia un enfoque sostenible" recoge algunos ejemplos y enfoques de distintos países.
Los aceleradores en funcionamiento en un túnel pueden generar altos niveles de ruido, y pueden presentar efectos adversos en la transmisión de voz entre usuarios en el túnel. Esto puede convertirse en un riesgo para la seguridad cuando los niveles que se dan en el túnel evitan que los usuarios comprendan los mensajes que reciben o cuando se hace difícil para la comunicación interna entre los bomberos. Por tanto, se debe prestar atención a la evaluación de las emisiones sonoras de los aceleradores.
La ventilación transversal emplea conductos que transcurren paralelos al túnel. Se suelen emplear dos tipos de conductos habitualmente:
La extracción para el control de humos se suele concentrar en una zona inferior que la longitud complete del conducto, gracias a la instalación de exutorios motorizados, con actuación remota, también conocidos como “extracción puntual”. Los ventiladores que dan servicio a los conductos se localizan habitualmente en estaciones de ventilación próximas a las bocas o pozos intermedios, aunque pueden darse otras configuraciones.
Los ventiladores de extracción deben dimensionarse para garantizar que los caudales de extracción se alcanzan para cualquier posición de incendio en el túnel. Antiguamente los conductos de extracción estaban conectados al túnel a través de un número reducido de pequeñas aberturas distribuidas uniformemente. Este concepto ha evolucionado, sustituyendo las pequeñas aberturas por grandes exutorios equipados con compuertas motorizadas y monitorizadas con una cierta separación entre ellas. En el uso de fundentes y paneles, tras ser evaluado, se han identificado algunos efectos perjudiciales: la eficacia de los sistemas de control de humos empleando dichos dispositivos térmicos quedaba comprometida por la apertura de algunos exutorios en ubicaciones imprevistas y/o inadecuadas.
La resistencia al fuego de los aceleradores debe asegurar que sea posible la extracción del humo caliente con cualquier configuración. Los cables, las conexiones y otras partes no protegidas del sistema de ventilación deben tener la misma resistencia al fuego que los ventiladores. Para más detalles sobre la resistencia al fuego de otros equipamientos ver la sección VII.5 del informe AIPCR 1999 05.05.B Incendio y control del humo (Inglés/Francés). En ese mismo informe AIPCR 1999 05.05.B puede también encontrarse información sobre las temperaturas máximas medidas durante los ensayos de incendio del Memorial Tunnel y del túnel de Zwenberg.
Para cubrir su funcionalidad, los exutorios deben ser capaces de soportar las condiciones medioambientales habituales en los túneles además de funcionar en situación de emergencia.
Los equipos de ventilación deberían cumplir numerosas especificaciones técnicas, incluyendo la resistencia al fuego y las prestaciones acústicas. El capítulo 4 del informe AIPCR 2006.05.16.B: Ventilación y los apéndices 12.3 “Procedimiento de cálculo para aceleradores”, 12.4 “Exutorios” y 12.6 “Impacto sonoro de aceleradores” (Inglés/Francés) aportan información adicional sobre el equipamiento de ventilación en sistemas de tipo longitudinal y transversal.
Los aspectos de ciclo de vida también deben contemplarse en el diseño y selección de equipamiento de ventilación de túneles. Se puede encontrar información adicional en el informe AIPCR 2012R14 "Consideraciones sobre el ciclo de vida de los equipamientos eléctricos de túneles de carretera".
En algunos casos, como por ejemplo en túneles complejos o urbanos, se deben tener en cuenta consideraciones especiales en cuanto a su equipamiento, como se explica en el capítulo 7 del informe AIPCR 2016R19 "Túneles de carretera: Redes complejas subterráneas de carretera".
Como el Sistema de ventilación tiene una función primordial en la seguridad del túnel, es esencial que funcione adecuadamente y de forma efectiva en todo momento. Para lograr este objetivo, se definen distintos tipos de ensayos y se adaptan a las características concretas de cada túnel. El objetivo principal de los ensayos de los sistemas de ventilación de túneles de carretera es doble:
Se suelen realizar tres tipos de ensayos para verificar el equipamiento y los objetivos de seguridad del sistema de ventilación:
Normalmente es imposible llevar a cabo los ensayos de integración con incendios de una magnitud similar a los incendios de proyecto. En la mayoría de los casos, el objetivo principal de estos ensayos es entrenar a los operadores de túnel y a los miembros de las brigadas de bomberos.
La lista de ensayos y los correspondientes tiempos de ejecución se deben adaptar a cada túnel en particular y depende del equipamiento instalado, el volumen de tráfico y el grado de uso de las instalaciones, y cubrir distintos aspectos, incluyendo:
El capítulo 8 del informe AIPCR 2007 05.16.B "Sistemas y equipamiento para el control de humos e incendio" (Ingés/Francés) describe en detalle los ensayos adecuados para sistemas de ventilación.
Figura 1: Sistema SCADA para la gestión de la ventilación en el túnel de Lioran (Francia)
Muchos dispositivos están servocontrolados mediante sensores y funcionan automáticamente (iluminación, ventilación, etc.) de acuerdo con umbrales predeterminados. Otros se activan o se desactivan según las condiciones de funcionamiento. Por lo tanto, esto resulta útil para que el operador pueda controlarlos remotamente (señalización, signos de mensaje variable, barreras, ventilación, iluminación, bombas, etc.).
Por último, puesto que los equipamientos se pueden hacer funcionar de forma muy diferente (continuamente, ocasionalmente o con muy poca frecuencia), es necesario que el operador tenga información sobre la duración del funcionamiento (horas de uso) de cada uno de ellos.
Estas funciones de vigilancia, de control y mando y de archivado de datos suelen realizarse muy a menudo mediante un solo sistema: el sistema de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA, por sus siglas en inglés) ver Fig. 2.
Figura 2: Sistema SCADA en un Centro de Control de un túnel
Hay varios sistemas SCADA disponibles en todo el mundo y su rendimiento mejora constantemente. Por lo tanto, los sistemas instalados en túneles de carretera de características comparables no son casi nunca completamente idénticos, incluso en el caso de túneles del mismo explotador. No obstante las arquitecturas siguen ciertas reglas comúnmente extendidas:
Con el desarrollo de Internet y los dispositivos conectados, SCADA se está volviendo cada vez más vulnerable a los ataques cibernéticos. Se deben hacer esfuerzos en el proceso de seguridad para protegerlo de esta nueva amenaza.