Cuando los túneles tienen una longitud superior a varios cientos de metros, se requieren equipamientos específicos para mejorar la seguridad del usuario, tanto en situación normal de servicio como en caso de accidente.
Para reducir los riesgos de accidente, limitar sus posibles consecuencias y para proporcionar un adecuado nivel de comodidad para los usuarios, se puede instalar una gran variedad de equipamientos. El Capítulo 7 del Informe 05.06.B "Reducción de los costes de explotación de los túneles de carretera" Inglés trata sobre los equipamientos y el Capítulo 3 del Informe 2008R15 "Túneles urbanos” Inglés/Francés proporciona detalles para su proyecto y acondicionamiento.
Los equipamientos más frecuentes existentes en los túneles de carretera se dividen en los siguientes grupos:
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.
Para la gestión del tráfico y para proporcionar a los usuarios un mayor confort, pueden instalarse en los túneles una gran cantidad de equipamientos. La señalización y la utilización de logos constituyen algunos de los principales dispositivos de los que dispone el operador para realizar esta tarea.
Para cada tipo de carretera, los túneles deben tener la misma señalización y tipo de logos que a cielo abierto:
Los medios disponibles para que el operador gestione el tráfico en la carretera en la que se encuentra el túnel incluyen:
Este equipamiento debería de localizarse en el interior del túnel, aunque también a la entrada y si es posible a distancia suficiente para que el usuario pueda decidir, en caso de ser necesario, la elección de una ruta alternativa. El principal problema que se presenta en relación al túnel son sus características geométricas por lo que debe optimizarse. Incrementar la sección transversal conducirá a gastos adicionales significativos. En la práctica debe de alcanzarse un equilibrio entre la necesidad de disponer de una buena visibilidad de las señales (que debe de ser suficientemente amplia) y el espacio disponible.
Los diferentes dispositivos de seguridad disponibles para los usuarios del túnel (teléfonos de emergencia, extintores, salidas de emergencia, …) requieren una señalización adicional específica (ver páginas Detección de incidentes y Ayuda a la evacuación).
Figura 1: Ejemplo de señalización dinámica de asignación de carril (Singapur)
Las señales fijas pueden indicar la limitación de velocidad o la distancia que debe de ser respetada entre dos vehículos. Otras señales de este tipo que suelen ser específicas de los túneles se refieren a las diferentes instalaciones de seguridad o dispositivos disponibles para los usuarios tales como apartaderos, estaciones de emergencia con teléfonos de emergencia, extintores, …
En el caso de un accidente o colisión, la señalización dinámica puede utilizarse para comunicar información importante a los usuarios y gestionar el tráfico. Las señales de asignación de carril, situadas sobre la calzada, indican qué carriles están abiertos y permiten a los usuarios desplazarse a la derecha o izquierda en función de sus necesidades y las señales dinámicas de limitación de velocidad informan a los usuarios sobre si se han modificado los límites. Los paneles de mensaje variable permiten informar a los usuarios de la naturaleza del incidente e indicarles el comportamiento más apropiado que deben de adoptar (ir más despacio, permanecer en el carril, etc).
Si en el incidente de tráfico se produce un incendio es necesaria la evacuación de los usuarios y además de los avisos de evacuación mediante los paneles de mensaje variable (PMV) se dispone de señales específicas que indican la ruta de evacuación propuesta hacia las salidas de emergencia.
Todas las señales deben de diseñarse y ubicarse de forma que sean claramente visibles y fácilmente legibles. Deberán incluir textos relativamente cortos o mensajes que sean fácilmente legibles por los usuarios. En la práctica debe alcanzarse un compromiso de compatibilidad entre la necesidad de una buena visibilidad y el espacio disponible sobre todo si los paneles son grandes.
Figura 1: Señalización de los accesos a un túnel en una carretera en Austria
Las señales que advierten a los conductores de la altura autorizada del vehículo suelen instalarse sobre un dispositivo específico de restricción de altura, tal y como se indica en la Figura 2.
Figura 2: Señales de restricción de altura y pórticos de protección en la carretera de acceso a un túnel en Austria
Las señales situadas cerca de las bocas de los túneles indican en su mayoría ciertas restricciones o comportamientos obligatorios en relación con el uso del túnel.
Normalmente, la señalización reglamentaria en las bocas de los túneles se utiliza para indicar:
Fig. 1: Señales reglamentarias agrupadas en una única en la boca del túnel del Mont Blanc
En general, estas señales reglamentarias se suelen agrupar en una sola señal, tal y como se muestra en la Figura 1.
Algunos países disponen de una señalización específica de «túnel» a la que se añade parte de la información mencionada.
Por lo general, las señales de información también se encuentran cerca de la boca del túnel, informando de:
Fig. 2: Señales en una boca de túnel que indican la longitud y la distancia que debe mantenerse entre los vehículos.
En los túneles con una altura límite (gálibo) inferior a la de la carretera de acceso, se instala una señal que indica la altura máxima autorizada. Esta señal suele ir acompañada de un obstáculo físico destinado a limitar el riesgo de que los vehículos que excedan la altura choquen con los equipamientos del túnel.
Figura 1: Señalización que indica la prohibición de que los vehículos de más de 4,3 metros de altura pasen por el túnel, debiendo seguir un itinerario alternativo (Francia)
Si existe limitación a determinadas categorías (vehículos de grandes dimensiones, vehículos de mercancías peligrosas), deberán ofrecerse itinerarios alternativos, claramente señalizados, tal y como se muestra en el ejemplo de la Figura.
Si un túnel se cierra debido a un accidente, obras, etc., todos los usuarios deben ser informados de las diferentes vías alternativas. Es necesario ofrecer la información con toda la antelación posible, antes de los puntos en los que se encuentre la bifurcación a la vía alternativa, que a veces se encuentran a una distancia considerable del túnel. Si el túnel forma parte de un entramado urbano, suelen utilizarse otros medios de señalización para facilitar la gestión del desvío del tráfico, tales como los paneles de mensaje variable.
Figura 2: Panel de mensaje variable que indica el cierre de un túnel debido a obras y la vía alternativa que debe seguirse (Bélgica)
Figura 3: Panel que indica el cierre del túnel de Lioran y del itinerario alternativo (Francia)
Figura 1: Doble cierre de barrera utilizado conjuntamente con una señal de stop y un panel de mensaje variable, (Francia)
Cuando se produce un incidente grave (accidente, fuego, etc.) en un túnel, debe ser posible evitar cuanto antes que los usuarios accedan a él. De hecho, un dispositivo que impida eficaz y rápidamente el acceso al túnel puede posibilitar que se evite enviar a los usuarios que se encuentran en el exterior a una situación potencialmente peligrosa y también contribuir a evitar más accidentes en el túnel.
En muchos países, la experiencia demuestra que si el túnel se cierra simplemente mediante una señal de Stop colocada fuera antes del acceso, no resulta completamente eficaz. Por lo tanto, esta señal de Stop suele combinarse con barreras y paneles de mensaje variable que permiten informar a los usuarios de los motivos del cierre (Fig. 1).
El dispositivo que cierra el túnel se puede activar desde el centro de control y mando o automáticamente en los casos en los que no se disponga de control permanente. Algunas administraciones de carreteras también exigen la presencia de personal de primera intervención en las bocas del túnel antes de llevar a cabo el cierre de la barrera.
Figura 2: Ejemplo de un túnel bidireccional utilizando la barrera de cierre en combinación con señales de stop (Austria)
En condiciones normales de explotación, habitualmente el control remoto de un túnel consiste en la visualización a través de pantallas de las condiciones del tráfico supervisado mediante cámaras de video (Circuito cerrado de television CCTV).
En caso de un incidente o accidente en el túnel, la alarma puede activarse mediante la supervision de video o más específicamente por:
La “calidad” de la información suministrada por cada uno de estos sistemas está vinculada a la propia naturaleza del sistema (una llamada de emergencia efectuada desde una Estación hace posible localizar y establecer contacto con los usuarios, mientras que la notificación de retirar un extintor puede indicar el comienzo de un incendio pero no suminstra información más detallada).
Además estos equipamientos no proporcionan al operador el mismo grado de información o “calidad”, a pesar de que dan una alerta inicial. El operador puede basarse en algún otro dispositivo adicional para verificar la alerta o para obtener más información.
Cuando en un túnel la intensidad de tráfico es muy elevada suele instalarse un sistema de vigilancia. Por lo general, se utiliza un sistema de videovigilancia, complementado a veces con un sistema de aforo. Una instalación de videovigilancia ofrece al explotador la posibilidad de controlar las condiciones del tráfico en tiempo real. En caso de que se presenten problemas en la circulación permite ver la zona afectada por el incidente de forma que se puedan evaluar rápidamente las medidas a adoptar.
La videovigilancia es, por lo tanto, un instrumento muy valioso para el explotador porque le permite, por una parte, observar continuamente los incidentes que se producen dentro del túnel y, por otra reaccionar rápidamente en caso de necesidad. No obstante, para poder utilizar al máximo rendimiento una instalación de videovigilancia, resulta esencial mantener presencia humana, si es posible continua, en el centro de control y mando.
Figura 1: Ejemplo de un sistema de CCTV en un túnel
Los sistemas de CCTV pueden también servir como sistemas de detección automatica de incidentes (por ejemplo detección de humo, fuego, accidentes, atascos u obstáculos). Los sistemas DAI (Detección Automática de Incidentes) son especialmente útiles en túneles largos donde, incluso con toda la pared llena de monitores, al operador le puede resultar difícil visualizar el túnel completo.
Figura 1: Teléfono de emergencia en un túnel de carretera (España)
Cada teléfono de emergencia dispone de un número de identificación que da la alarma en una pantalla cuando el usuario/víctima apreta el botón lo que permite al personal del centro de control localizar rápidamente el origen de la llamada. Asimismo desde el centro de control se puede llamar al teléfono de emergencia y proporcionar al usuario/víctima instrucciones de ayuda.
Figura 2: Teléfono de emergencia en un nicho de seguridad (Francia)
Estos teléfonos de emergencia están instalados a intervalos fijos en armarios o en estaciones de emergencia de distintos tipos. La distancia entre dos teléfonos de emergencia suele venir especificada por las normativas y, por lo tanto, varía de un país a otro.
La estructura de este dispositivo es muy simple. Los teléfonos de emergencia están conectados a un centro que recibe las llamadas realizadas desde el túnel. Por lo general, este centro se encuentra en el centro de control y mando y a veces en las instalaciones de los servicios de policía en cuya jurisdicción se encuentra el túnel.
Figura 3: Teléfono de emergencia en una estación de emergencia (Francia)
Como se ha mencionado anteriormente, el usuario de un túnel tiene acceso a muchos equipamientos que él mismo puede usar en caso de emergencia. Estos equipamientos son los extintores, las estaciones de emergencia (con teléfonos de emergencia y extintores) y las puertas de las salidas de emergencia.
Cuando las puertas o los extintores son utilizados automáticamente saltan alarmas. Para el caso de los extintores, la acción de sacar el dispositivos es la que hace saltar la alarma. En el caso de las estaciones de emergencia y las puertas de las salidas de emergencia, la apertura de la puerta o la detección de la presencia de una persona es la que hace saltar la alarma.
Fig. 1: Extintores con sensores a la izquierda
Los pulsadores de emergencia (también llamados botones de emergencia) permiten al usuario enviar una alarma al centro de control en caso de un incidente en el túnel. Estos pulsadores nos son muy caros por lo que pueden instalarse en pequeños intervalos, en general cada 25 o 50 metros.
Estos equipamientos no se activan frecuentemente por los usuarios ya que éstos prefieren utilizar las estaciones de emergencia (teléfonos de emergencia) que permiten en tiempo real conversar con el operador. Los pulsadores de emergencia no proporcionan al usuario información en tiempo real.
La mayoría de los túneles que disponen de un centro de control vigilado están equipados con un Sistema de Circuito Cerrado de TV (en adelante CCTV). Las imágenes del CCTV suelen mostrarse en pantallas Video Wall en el centro de control. El CCTV permite a los operadores vigilar el túnel para detectar incidentes. Para el operador puede resultar complicado supervisar más de unos pocos monitores simultáneamente debido a la gran cantidad de imágenes disponibles y a la atención a otras tareas que debe realizar.
Para asegurar que la detección de esos incidentes, tales como tráfico lento o retención, sean detectados rápidamente, los explotadores de túneles están aumentando la instalación de sistemas de Detección Automática de Incidentes (DAI). En algunos países, para ciertas clases de túneles el uso de estos equipos es obligatorio por ley.
Existen dos clases de sistemas DAI para su uso en túneles de carretera. Los basados en video y los basados en radar. Los basados en video (V-DAI) generalmente emplean cámaras fijas que muestran cobertura total de las calzadas y aceras, facilitando imágenes que muestran fecha y hora de los incidentes lo que puede ayudar a comprender por qué han sucedido y quién o qué puede ser responsable de su causa. Los sistemas V-DAI también pueden disponer de cámaras infrarrojas, proporcionando imágenes en bajas condiciones de luminosidad o con humo. Los sistemas basados en radar cubren mayores áreas que una cámara fija por lo que requieren menos instalaciones en el túnel. Los datos que muestra un Sistema de radar consisten en una imagen de escala de grises que funciona bajo cualquier condición ambiental en el túnel.
Normalmente los sistemas V-DAI se basan en analizadores informáticos de las imágenes que generan las cámaras que supervisan el tráfico del túnel. El análisis de video compara cada fotograma proveniente de una cámara con el fotograma anterior y comprueba si hay diferencias fuera de lo que se considera comportamiento “normal”. El sistema V-DAI dispone de una serie de algoritmos que pueden detectar diversas incidenciastales como:
Cada tipo de suceso a detectar se asocia con una frecuencia de falsas alarmas. Aumentar el número de tipos de incidente a detectar supondrá aumentar la aparición de falsas alarmas reduciendo la eficacia del sistema DAI.
Por ello es muy importante reducir el tipo de sucesos a detectar a aquellos realmente necesarios para lograr que el sistema sea lo más eficaz como sea posible, reduciendo el número de falsas alarmas y de incidentes no detectados.
Como los incendios de vehículos normalmente suceden tras la parada de un vehículo (por ejemplo tras un accidente), seguir una alarma de “vehículo parado” desde un DAI puede anticipar alarmas lanzadas por otros sistemas como los detectores de temperatura y humo. Esta alerta temprana facilitada por el sistema DAI da tiempo a los operadores a confirmar el alcance y la posición del incidente y permitir una intervención más efectiva, permitiendo también la selección de la configuración óptima de la ventilación, prevenir accidentes posteriores mientras se toman medidas, un aviso rápido a los usuarios aguas arriba del incidente y el cierre del túnel. También da a los operadores la posibilidad de llamar a los servicios de emergencia, mostrar advertencias de peligro o mensajes informativos en los paneles de mensaje variable, transmitir mensajes por megafonía e interferir en los canales de radio, avisar a las grúas de rescate, informar sobre cómo salir del túnel, etc.
Los Sistemas de detección de humo por imagen se describen en la Sección 6.3.3 "Métodos utilizados actualmente" del informe 05.16.B 2006 (francés / inglés).
Fig. 1: Cámara equipada con DAI (fotografía cedida por CETU)
La moderna tecnología en procesado de imágenes permite que los algoritmos del V-DAI se procesen en las propias cámaras (o cerca de ellas) en lugar de en un servidor central. Esto significa que solo los archivos de los incidentes detectados son enviados al SCADA cuando se producen en lugar de enviar permanentemente un video en tiempo real (streaming). Esto reduce el ancho de banda consumido en la red del túnel.
El diseño de los sistemas DAI en túneles debería considerar las siguientes cuestiones:
El artículo de 2009 en la revista Routes/Roads "Sistemas de detección de incendios en túneles de carretera – Lecciones aprendidas de un Proyecto de Investigación Internacional" (francés / inglés) concluye que "para resolver puntos con pérdidas de visión muchos proveedores de sistemas de detección sugieren dos sensores que cubran la misma zona desde diferentes ángulos, por ejemplo desde ambas direcciones del túnel". Además, para compensar las averías de las cámaras, se requiere disponer de muchas de ellas al objeto de asegurar la redundancia. Habitualmente, las zonas que observan las cámaras se solapan por lo que el fallo de una de ellas puede ser compensado con las imágenes de las contiguas.
La Sección IV.2.1. "Dispositivos de Detección de Incidentes" del informe 05.15.B 2004 (francés / inglés) sugiere que la interdistancia de las cámaras puede variar de entre 30 a 150 metros si se emplean para detección automática de incidentes. Las recomendaciones más actuales de los fabricantes de V-DAI son que las cámaras no deberían cubrir distancias mayores de 20 veces su altura de montaje. Por ello, si la cámara se encuentra instalada a 5 metros de altura sobre la calzada, de manera razonable, debería ser capaz de detectar incidentes a distancias de 100 metros. No obstante, como se ha indicado, para asegurar la redundancia en la cobertura en caso de fallo de alguna cámara, las cámaras del sistema V-DAI deberán instalarse entre 50 y 80 metros entre sí.
Las prestaciones de un sistema DAI dependen en gran medida del buen diseño y calibración previos a la puesta en marcha. La experiencia muestra que la elección del tiempo de detección tiene gran influencia en el grado de eficacia y en el conjunto de falsas alarmas registradas. La experiencia de los equipamientos existentes en túneles señala que estos desarrollos y calibraciones pueden ocupar muchos meses en servicio hasta quedar completados.
Los detectores de fuego y humo siempre son parte integrante de un circuito de control integrado por sensores, equipos de activación de alarmas, cables de transmisión, unidades de evaluación, etc., que en su conjunto se conocen generalmente como un sistema de alarma de incendios.
Los sistemas de alarma de incendios y humo en túneles de carretera están diseñados para detectar fuegos y la generación de humo tan rápido como sea posible, de modo que los equipos y los procedimientos de seguridad se puedan activar sin demora. Sus objetivos principales deben ser:
Básicamente, los principios de detección de fuego se basan en los parámetros percibidos determinados por el fuego, es decir, calor, humo, radiación y generación de sustancias químicas típicas. Por lo tanto, los sensores de detección de fuego se pueden clasificar como:
Cada uno de estos detectores tiene su propio ámbito de aplicación específico, relacionado con su tiempo de respuesta, robustez, fiabilidad, etc.
Últimamente, los sistemas DAI de vídeo han demostrado ser muy eficientes y rápidos en la detección de fuegos. De hecho, detectan incidentes de cualquier objeto o vehículo que no va de acuerdo con el flujo de tráfico normal previsto. Las cámaras se pueden orientar automáticamente hacia el lugar del incidente, lo que permite al operador descubrir el inicio de un incendio.
Los sistemas de detección de fuego/humo se describen en el Apartado 6.3 "Detección de fuego" del Informe 2006 05.16.B. (francés/inglés).
De modo general, los detectores de fuego de los túneles de carretera se deben diseñar para resistir las siguientes condiciones ambientales: velocidades de aire de hasta 10 m/s, visibilidad reducida debida a los gases de escape diesel y a las partículas de desgaste por abrasión procedentes de los neumáticos y la superficie de la carretera, aumento y fluctuaciones a corto plazo de las concentraciones de contaminantes (monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), óxidos de nitrógeno e hidrocarburos), cambio de las intensidades de los faros de los vehículos, calor de los motores y vapores calientes de los gases de escape de los vehículos, interferencias electromagnéticas, tráfico de vehículos mezclado (es decir, coches, camiones pequeños, camiones de carga pesados, autobuses y camiones cisterna) que causará distintos grados de obstrucción en la sección transversal del túnel.
Nunca se insistirá lo suficiente en que deben ofrecer un alto nivel de funcionamiento a prueba de fallos y deben ser capaces de localizar el fuego lo más cerca posible. Es aconsejable que los sistemas de detección de fuego posean un cierto nivel de inteligencia para evitar falsas alarmas, ya que la rectificación de las falsas alarmas podría implicar un gasto considerable y, lo que es peor, después de funcionar durante un rato podrían desalentar a los operadores de prestar atención a las alarmas.
Además, es imperativo que la instalación del sistema de detección/alarma de incendios tenga un precio razonable, unos costes de explotación bajos y su mantenimiento resulte sencillo: consultar el Apartado 6.3 "Detección de fuego" del Informe 2006 05.16.B. (francés/inglés).
En los códigos y las normativas nacionales e internacionales se especifican los siguientes parámetros para los detectores automáticos de fuego: tiempo máximo para la detección del incendio, determinación de la ubicación del incendio, carga de fuego mínima que se debe detectar, métodos de detección aprobados, ubicación de las alarmas de incendio, características de los túneles que deben disponer de instalación de alarma automática de incendios (por ejemplo: longitud del túnel, existencia de ventilación mecánica, túneles que no estén permanentemente supervisados por personal, túneles cortos con densidades de tráfico especialmente altas).
En el Apartado 10 "Referencias " del Informe 2006 05.16.B (francés/inglés) se puede encontrar un listado con materia de interés acerca de las características de los detectores de incendio que se describen en las normativas.
La eficacia de la detección de incendio no sólo se basa en el tipo de dispositivo (temperatura, extinción de haz de luz, ionización, etc.), sino también en la estrategia de detección que se haya desarrollado, que incluye el número de sensores y su nivel de vigilancia en el túnel.
La detección automática de incidentes, el análisis de imágenes de vídeo que incluye sistemas DAI, la observación mediante circuito cerrado de televisión (CCTV), equipos como extintores que activan alarmas cuando se retiran de su soporte, así como los teléfonos de emergencia, suelen ser medios adecuados para activar una alarma.
Muchos detectores en uso se basan en el calor y en el índice del aumento de temperatura. Cuando está bien calibrado, este tipo de sistema genera muy pocas falsas alarmas, pero puede tener un tiempo de reacción lento. Los detectores basados en el oscurecimiento del humo proporcionan señales tempranas, pero provocan más falsas alarmas debido al humo de los gases de combustión de los vehículos diesel: consultar el Apartado VI.3.1 "Detección de fuego " del Informe 05.05.B 1999 (francés/inglés).
Figura 1: Sensor de temperatura lineal
Los operadores tienen dos medios para comunicarse directamente con los usuarios:
Obviamente la emisión de mensajes a través de FM solo es possible si el túnel está equipado con un sistema de radiocomunicación. Cuando ello ocurre, se podrán retransmitir un número limitado de frecuencias y es preciso que los usuarios lleven la radio encendida. Una de las ventajas de este sistema es que la información llega directamente al usuario en su vehículo.
La emisión de mensajes mediante megafonía es también un sistema eficiente de comunicación en el caso de una audición clara. Ajustar el sistema para alcanzar un alto nivel de prestación, y en particular para evitar la reverberación, puede ser bastante complicado.
Este capítulo se divide en dos partes:
Un túnel es un espacio confinado que impide la propagación de las ondas de radio por su interior. Dado que las radios de los vehículos son dispositivos que permiten a los explotadores transmitir a través de ellas mensajes de emergencia a los usuarios de los túneles, se debe disponer de medios de emisión de señales de radio en el interior del túnel.
Esta retransmisión de señales de radio se realiza a través de un Sistema de radiocomunicaciones y un cable coaxial que discurre a lo largo del túnel. El cable coaxial radia ondas de radio y se denomina “cable radiante”.
El sistema de radio es utilizado principalmente para permitir a los servicios de emergencia usar sus dispositivos de radio en el interior del túnel. También se pueden instalar equipos específicos que permitan la distribución de una señal de radio comercial local y nacional en el interior del túnel.
Para ser capaces de transmitir mensajes de emergencia a los vehículos a través de las frecuencias de radio, se debe interrumpir la transmisión normal de canales y radiar los mensajes propios de emergencia. Esto se denomina “Interferencia de voz” (VBI Voice Break In).
Fig. 1: Sistema de interferencia de voz utilizado a través de las radios de los vehículos
Estas “interferencias de voz” (VBI) deben transmitirse de manera coordinada con el sistema de megafonía, si este existe, de manera que ambos no funcionen simultáneamente.
Un sistema de radiotransmisiones en un túnel se compone principalmente de:
Figura 1. Altavoz instalado en el túnel de Yamate (Japón)
Estos sistemas se explican con más detalle en el informe de la AIPCR 2016R06ES: "Mejora de la seguridad en los túneles de carretera mediante la comunicación en tiempo real con los usuarios" y en un apéndice específico, que contiene los resultados de una encuesta internacional sobre el uso de sistemas de megafonía
En determinadas ocasiones (principalmente en caso de incendio) los usuarios deben tomar la decisión de evacuar el túnel. Esta decisión puede ser espontánea o bien siguiendo las instrucciones de evacuación suministradas por el operador. Lo más importante es que esta fase de evacuación suceda antes de que el personal de explotación o los servicios de emergencia exteriores lleguen al túnel.
Para ayudar a los usuarios a identificar las salidas de emergencia y para que alcancen la más próxima, se dispone de dos medidas de señalización:
Este capítulo se divide en cuatro partes:
Fig.1. Ejemplo de señales que indican la ubicación de una salida de emergencia (Les Monts, Francia)
La señalización de las salidas de emergencia que conducen al aire libre, a otro tubo, a una galería paralela o a un refugio local para los usuarios, suele ser obligatoria. Para ello deben utilizarse paneles homologados, instalando dos frentes a la salida de emergencia, uno de ellos visible en el sentido del tráfico y el otro en la dirección opuesta (ver Fig.1)
Por lo general, es obligatorio instalar indicadores de distancia en las salidas de emergencia para peatones, debiendo utilizar también para ello paneles homologados. Se colocan en parejas, paralelos a la dirección de la carretera, a una distancia media aproximada de unos veinte metros (ver Fig. 2).
Fig. 2. Ejemplo de señales que indican la distancia a la salida de emergencia más cercana (Túnel de Condamine, Francia)
En la mayoría de los túneles existe un sistema de iluminación que proporciona un nivel de iluminación acorde con la normativa nacional e internacional para el funcionamiento “normal”, proporcionando también una iluminación complementaria de “emergencia” para los casos en los que se produzca un fallo en el suministro durante un periodo limitado. Esta iluminación de emergencia (aproximadamente el 10% de la del nivel “normal”) es suministrada por un Sistema de Alimentación Ininterrumpida, SAI, que en definitiva es un sistema de baterias.
Fig. 1: Iluminación de evacuación (fotografía suministrada por OFROU)
En los túneles con dos tubos paralelos, las conexiones entre ellos, llamadas “galerías de escape” o simplemente “galerías de conexión”, permiten evacuar a los usuarios hasta un lugar seguro. Muy a menudo, estas galerías son accesibles solo para peatones, y las características geométricas de sus puertas deben facilitar el acceso a pie.
Algunos túneles también cuentan con galerías de conexión accesibles para vehículos de servicios de emergencia.
Las características de las puertas de las salidas de emergencia (protección y resistencia contra el fuego, estanqueidad del aire, aislamiento térmico, etc.) deben adaptarse a las normativas en vigor y ajustarse al rendimiento de protección contra incendios de la estructura circundante de la puerta.
Figura 1: Ejemplo de puertas y salidas de emergencia (Túnel de Les Monts, Francia)
Deben usarse señales para indicar la presencia de puertas de salidas de emergencia. Suelen estar iluminadas para mejorar su visibilidad y están ubicadas al lado de cada puerta, en la parte del túnel abierta al tráfico. Deben ser visibles desde ambos lados de la puerta, hacia un sentido y hacia el otro.
Puede usarse señalización adicional, como:
Deben tomarse medidas específicas para garantizar que, en caso de incendio, el humo presente en un tubo no se extienda al otro tubo (compartimentos estancos en cada extremo de la galería de conexión, que puede equiparse con un sistema de sobrepresión).
Las características mencionadas también pueden aplicarse a otras instalaciones de evacuación: galerías con salida directa al exterior, conexiones que conducen a una galería de evacuación o a refugios de emergencia.
Existen varios sistemas de comunicación para ayudar a facilitar la evacuación de los usuarios a través de salidas de emergencia, incluida la megafonía, que puede encontrarse en ciertos túneles.
Figura 1: Megafonía sobre una salida de emergencia
Es importante poder ajustar el volumen de sonido de la megafonía para evitar reverberaciones y comunicaciones inaudibles.
La información que se anuncia puede ser:
En los túneles inter-fronterizos los anuncios pueden hacerse en los idiomas de los dos países que conecta el túnel, incluso en algún otro idioma habitual.
Uno de los incidentes más graves en un túnel es el incendio de uno o más vehículos. Por ello, se proyectan distintos equipamientos del túnel teniendo en cuenta este riesgo, principalmente los siguientes:
Como complemento a estos equipamientos,
frecuentemente se aplican normativas respecto a:
Figura 1: Extintores manuales en una estación de emergencia
De los distintos medios empleados para combatir los incendios en túneles de carretera, los sistemas de control de humos tienen una fuerte relevancia estratégica y económica. Los principales cometidos de los sistemas de control de humos son:
Un sistema de ventilación longitudinal mantiene la zona situada aguas arriba del foco libre de humo lo que significa que, en teoría, no sería necesario disponer salidas de emergencia. Sin embargo, éstas pueden ser necesarias para cubrir situaciones imprevistas, tales como el desarrollo de un incendio que alcanzase una magnitud mayor de la que pueda gestionar el sistema de ventilación, o la ocurrencia de una explosión.
La extracción de humo en sistemas de ventilación transversal o semitransversal están basados en uno de los siguientes tres principios:
Los sistemas de extracción de humo de este tipo normalmente tendrán un conducto de extracción de humos, con aperturas o exutorios para su captura, conectados a ventiladores de extracción. Se puede encontrar información adicional sobre el equipamiento de ventilación y sus especificaciones en la página Ventilación.
Para obtener más información sobre los principios de control de humo y criterios de diseño ver las páginas Fundamentos de ventilación y Proyecto y dimensionamiento.
El diseño de los escenarios adecuados de control de la ventilación para cada posible situación de incendio es una parte muy importante del proceso: ver el informe AIPCR 2011R02 "Túneles de carretera: Estrategias de control de la ventilación en situación de emergencia". Estos escenarios deben ser simples, especialmente cuando se aplica la estrategia longitudinal, o involucrar un número importante de medidas y dispositivos de ventilación en túneles complejos con ventilación transversal (la página Control y Monitorización aporta información adicional sobre este tema).
Además, las interacciones entre el diseño de los sistemas de ventilación y los distintos elementos de un túnel son diversas. En el caso de ventilación transversal, por ejemplo, los caudales de aire necesario pueden repercutir e la sección excavada, con un impacto importante en los costes de construcción. La ventilación también influye en una parte importante de los requisitos del suministro eléctrico del túnel. También interacciona fuertemente con otros equipamientos de seguridad tales como la detección de incendios y los sistemas de lucha contra el fuego: ver el capítulo 5 “Sistemas fijos de extinción en el contexto de los sistemas de seguridad del túnel” del informe AIPCR 2008R07 (Inglés/Francés).
Por último, otras zonas de un túnel, además de la zona destinada al tráfico, pueden también requerir ventilación, especialmente las salidas de emergencia: ver la sección 5.3 “Diseño de vías de evacuación” del informe AIPCR 2007 05.16.B Sistemas y equipamiento para el control del humo e incendios (Inglés/Francés).
El Informe Técnico 2016R03ES "Sistemas fijos de extinción de incendios en túneles de carretera: sistemas actuales y recomendaciones" resume la visión de la Asociación Mundial de la Carretera respecto de los sistemas fijos contra incendios (FFFS, por sus siglas en inglés) y sus recomendaciones en lo que respecta a su aplicabilidad contra incendios, selección y funcionamiento.
Fig. 1: Sistema fijo de extinción de incendios en funcionamiento
En un incendio que se propague con rapidez, el humo puede poner en peligro rápidamente la capacidad de los usuarios para la autoevacuación, mientras que el rápido aumento de la temperatura puede crear condiciones insostenibles para las personas y dañar los sistemas de seguridad. Un sistema fijo contra incendios tiene el potencial de reducir la rapidez de propagación del fuego, proporcionando de este modo asistencia para la seguridad de los conductores y los servicios de emergencia durante las fases de autoevacuación y rescate en un incendio. Otras ventajas potenciales son la protección de los equipamientos del túnel frente a los daños provocados por el fuego y evitar o reducir las interrupciones del tráfico que se pueden producir durante la reparación del túnel después de un incendio.
Los sistemas de extinción de incendios que emplean agua como agente extintor son los más empleados en la actualidad en túneles. Son viables soluciones tanto de baja como de alta presión, presentando menor tamaño de gota las segundas. También se han instalado en túneles otros sistemas de extinción de incendios basados en agua, con aditivos de espumógeno. La elección del sistema idóneo debe realizarse mediante un análisis coste-beneficio y un análisis de la seguridad en diferentes escenarios de incendio.
Excepto en el caso en que la instalación de un sistema fijo contra incendios esté prescrita por las condiciones del proyecto, para fundamentar la decisión en lo que respecta a si se debe instalar o no un sistema de este tipo, se recomienda tener en cuenta los pasos siguientes:
Los sistemas fijos contra incendios deben considerarse teniendo en cuenta otros sistemas de seguridad relacionados como por ejemplo la ventilación. Así para lograr un funcionamiento óptimo del sistema son imprescindibles tanto una detección rápida y precisa del incidente como una adecuada respuesta del sistema fijo contra incendios.
El documento 2016R03 contiene información sobre los tipos de sistemas disponibles, su uso en túneles de varios países y sobre recomendaciones para el proyecto y la selección más apropiada de los Sistemas Fijos de Extinción (FFFS). Cuando se adopta un FFFS es esencial que éste esté correctamente proyectado, instalado, integrado, puesto en marcha, mantenido, probado y operado.
Los materiales empleados en la construcción de un túnel deben tener la adecuada resistencia al fuego para asegurar su integridad durante la evacuación y las operaciones de extinción.
El Apartado VII.3 "Reacción de los materiales al fuego" del informe técnico 05.05.B "Control del Fuego y del Humo en túneles de carretera" (francés / inglés) trata de las propiedades frente al fuego de los materiales utilizados en los túneles e indica que las especificaciones requeridas a éstos deben incluir exigencias concernientes a sus propiedades frente al fuego. Las propiedades deseables son:
Figura 1: Configuración de una prueba para verificar la reacción al fuego del revestimiento de hastiales en túneles
Se deberá considerar también la posibilidad de que esos materiales puedan producir sustancias químicas corrosivas o sustancias tóxicas durante la combustión y de que éstas puedan penetrar en la superficie del hormigón causando posteriormente corrosión. Esto se aplica también a algunos revestimientos que podrían usarse (Fig 2). En caso de emplear fibras de propileno para reducir el riesgo de fisuración, la cuestión de la durabilidad del hormigón después de un incendio significativo debe ser tenida en cuenta porque aumenta la porosidad del hormigón cuando se han fundido las fibras, incrementando la vulnerabilidad a la carbonatación y al ataque de cloruros.
Figura 2: Test para verificar la reacción al fuego del revestimiento de hastiales en túneles
La resistencia al fuego de una estructura se puede caracterizar por el tiempo que transcurre entre el comienzo de un incendio y el momento en el que no se puede asegurar su funcionalidad por más tiempo por causa de deformación inaceptable o de colapso.
El Capítulo 7 "Criterios de proyecto para la resistencia al fuego de las estructuras" del informe técnico 2007 05.16B (Francés/Inglés). "Sistemas y Equipamientos para el control del fuego y el humo en túneles de carretera" resume los objetivos de la resistencia al fuego de las estructuras en los túneles como sigue:
Un objetivo suplementario es el de limitar el tiempo de interrupción del tráfico por las reparaciones posteriores al incendio.
Una visión global sobre este asunto se incluye en el Capítulo VII.4 "Resistencia al fuego de las estructuras" del informe técnico 1999 05.05.B "Control del Fuego y Humo en túneles de carretera" (Inglés/Francés).
La resistencia al fuego de las estructuras se describe por la relación tiempo-temperatura según diferentes curvas. La figura 1 muestra la curva ISO 834, la holandesa RWS, la alemana ZTV y una francesa de hidrocarburos "mayorada", HCinc en la que las temperaturas están multiplicadas por un factor de 1300/1100 respecto de la curva básica de hidrocarburos (HC) del Eurocódigo 1 Parte 2-2.
Figura 1: Curvas tiempo-temperatura según ISO, HCinc, ZTV y RWS (Routes/Roads No. 324)
Los criterios de proyecto para la resistencia al fuego en túneles se han acordado entre la Asociación Mundial de Carreteras (AIPCR) y la Asociación Internacional de Túneles, tal y como se indica en el Artículo "Criterios de Proyecto de la AIPCR para la resistencia al fuego de las estructuras de túneles de carretera (R/R 324 - 2004), y publicado como una recomendación de la AIPCR en el Capítulo 7 "Criterios de proyecto para la resistencia al fuego de las estructuras" del informe técnico 2007 05.16B (Francés/Inglés).
En la tabla 1 se presenta un resumen de las propuestas. Tomando como base las curvas tiempo-temperatura presentadas en la figura 1 anterior, la tabla 1 identifica las posibles opciones para la selección de la curva así como para la duración a considerar. Esta información se aporta para distintos tipos de estructuras principales y secundarias y para dos tipos de tráfico: coches/furgonetas y camiones/cisternas.
|
Tipo de tráfico |
Estructura principal |
Estructuras secundarias (4) |
||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| - | Sumergido o bajo/dentro superestructura | Túnel en terreno inestable | Túnel en terreno estable | Túnel artificial |
Conductos de aire (5) |
Salida de emergencia al exterior |
Salida de emergencia a otro tubo |
Refugios (6) |
| Coches Furgonetas |
ISO 60 min |
ISO 60 min |
Ver nota (2) | Ver nota (2) | ISO 60 min |
ISO 30 min |
ISO 60 min |
ISO 60 min |
| Camiones Cisternas |
RWS/HCinc 120 min (1) |
RWS/HCinc 120 min (1) |
Ver nota (3) | Ver nota (3) | ISO 120 min |
ISO 30 min |
RWS/HCinc 120 min |
RWS/HCinc 120 min (7) |
Notas
(1) Puede ser necesaria una duración de 180 minutos para una densidad de tráfico muy importante de camiones que transporten materias combustibles.
(2) No se plantean criterios relacionados con la seguridad por lo que no se requiere ningún tipo de resistencia al fuego (más allá de garantizar que no se producirá un colapso en cadena). Si se tienen en cuenta otros objetivos, se pueden dar los siguientes requisitos:
(3) No se plantean criterios relacionados con la seguridad por lo que no se requiere ningún tipo de resistencia al fuego (más allá de garantizar que no se producirá un colapso en cadena). Si se tienen en cuenta otros objetivos, se pueden dar los siguientes requisitos:
(4) Otras estructuras secundarias: a definir caso por caso.
(5) En caso de ventilación transversal.
(6) Los refugios deben comunicarse con el exterior.
(7) Puede considerarse una duración más larga si el tráfico de camiones que transporten materiales combustibles es muy importante y si la evacuación de los refugios no es posible en 120 minutos.
Las consecuencias de un fallo deberán influir en los requisitos para la resistencia al fuego. Esto depende del tipo de túnel. En uno sumergido, por ejemplo, un colapso local puede causar el de todo el túnel al ser inundado, mientras que un colapso local de uno artificial puede tener consecuencias muy limitadas. Un requisito básico es que debe evitarse el colapso en cadena y que no se corten los sistemas longitudinales vitales, tales como el suministro eléctrico o los cables de comunicación.
Los materiales empleados en un túnel precisan diferentes precauciones para protegerlos del fuego. El Apartado VII.3 "Reacción de los materiales al fuego" del informe 1999 05.05. B "Control del Fuego y del Humo en túneles de carretera" (Francés/Inglés) describe las características de los túneles excavados en roca y sin revestir frente a los revestidos con hormigón. La intensidad de calor generado durante un gran incendio puede causar la pérdida de la función de soporte en el hormigón armado. La función aislante de una protección resistente al fuego puede utilizarse para prevenir el rápido deterioro de la estructura. Es necesario tener en cuenta la resistencia al fuego del conjunto de la construcción (tipo y espesor del recubrimiento de las armaduras, protección adicional, etc,.).
Figura 3: Estructura dañada del túnel de San Gotardo tras el incendio en 2001
Debe prestarse atención a la resistencia al fuego del sistema de ventilación con el fin de que las prestaciones previstas en proyecto no se vean mermadas ante un fallo. Por tanto es necesario examinar las consecuencias del colapso de los conductos en caso de incendio.
Las salidas de emergencia se usan solamente durante la primera fase del incendio para la evacuación de la gente. Debe ser factible poder utilizar estas vías por lo menos durante 30 minutos. Este período puede ser mayor en caso de que se empleen también por los equipos de emergencia.
Para evitar que se extienda el incendio a un tubo adyacente o hacia una galería de evacuación, las puertas de emergencia y los nichos de seguridad, así como los equipamientos situados entre los dos tubos, deben resistir durante un período de tiempo determinado. Todas las puertas de emergencia y la construcción que las rodea, incluyendo el marco de la puerta, deben resistir al menos 30 minutos de exposición al fuego. Para una puerta situada entre dos tubos de circulación se requiere mucho más tiempo de resistencia, por ejemplo 1 o 2 horas.
En términos de resistencia a altas temperaturas, los equipamientos del túnel y los cables se pueden clasificar por su resistencia al fuego según estén protegidos o no.
Los equipamientos protegidos y los cables con niveles variables de resistencia al fuego incluyen por ejemplo:
Figura 1: Cables dañados tras un incendio
Los equipamientos no protegidos, tales como señales de tráfico, cámaras y altavoces de información al público funcionan con temperaturas en general de hasta 50º C y son susceptibles de averiarse a temperaturas relativamente bajas. Estos equipamientos incluyen:
Las temperaturas críticas de los materiales utilizados en estos equipamientos desprotegidos son:
Figura 2: Caja eléctrica dañada después de un incendio
Todos los herrajes empleados en la fijación de los equipamientos a las estructuras deberán ser tenidos en cuenta en función de su comportamiento al fuego.
Figura 1: Intervención del servicio de bomberos después de un incendio en un túnel
Un túnel es un espacio confinado que impide la propagación de las ondas de radio a lo largo de su interior. Para asegurar que los servicios de emergencia y el personal de mantenimiento puedan mantener comunicaciones con los compañeros que se encuentran en el exterior, es necesario instalar equipamientos que faciliten este servicio.
Se pueden radiar muchas frecuencias al túnel captándolas del exterior y retransmitiéndolas al interior para permitir:
Hay un gran número de servicios cuyas frecuencias pueden ser radiadas en el túnel. Sin embargo, no todas ellas se incorporan por motivos de coste o de viabilidad. Como norma general, se retransmiten las frecuencias de los servicios de rescate, las del explotador, algunas emisoras FM y DAB y las frecuencias de telefonía móvil.
Un sistema de radiotransmisiones de radio en un túnel está compuesto esencialmente de:
Fig. 1: Antena exterior de captación de frecuencias por radio (Fotografía cedida por el CETU)
Habitualmente no hay requisitos que obliguen disponer de cobertura para telefonía móvil en el interior de los túneles. Sin embargo, dado que la mayoría de los usuarios de los túneles disponen de teléfonos móviles, se considera que es una opción más segura disponer de cobertura móvil, permitiendo que los conductores detenidos por avería utilicen sus móviles a bordo de los vehículos en vez de salir y emplear los teléfonos de emergencia (postes SOS). Por ello, el titular de los túneles suele ofrecer espacios en las salas técnicas para permitir instalar equipamientos que mantengan la cobertura móvil en el interior del túnel.
Ver también la página de Sistemas de Interrupción de radio que incluye dispositivos de interferencia de mensajería de emergencia.
El objetivo de la ventilación en un túnel de carretera es el de proporcionar aire fresco de forma adecuada y en caso de incendio controlar el humo.
El aire fresco se suministra mediante sistemas totalmente automáticos basados en la información proporcionada desde distintos sensores localizados a lo largo del túnel (opacímetros, medidores de CO, medidores de NOx, …).
Para la extracción del humo, las características del túnel y en particular su nivel de control (existencia o no de centro de control 24/7) determinarán cómo se controla la ventilación:
Cada dispositivo puede activar el sistema de extracción o pararlo si ello fuera necesario. En algunos casos (sistema de ventilación longitudinal reversible), los dispositivos pueden también controlar la dirección en la que se mueve el humo.
Si en cada boca se localiza un dispositivo de control de humos es importante definir cual tiene prioridad (por ejemplo, si se activa uno o se anula el otro) al objeto de que no se realicen actuaciones contradictorias si los bomberos están situados en ambas bocas.
Figura 1: Hidrante
Los hidrantes son necesarios en el túnel para proporcionar un punto de conexión a los bomberos para conectar las mangueras y tener acceso al abastecimiento de agua. Los hidrantes se deben instalar a intervalos regulares (consultar el Apartado VI.3.3 "Suministro de agua” del Informe 05.05.B 1999 Inglés/Francés). Las conexiones de los hidrantes deben ser compatibles con las habituales de los bomberos locales que atiendan al incidente.
Figura 2: Vávulas para conexión de mangueras