Sin una eficiente explotación y mantenimiento no es posible garantizar la seguridad de los usuarios de los túneles ni un coste aceptable durante su ciclo de vida.
Se puede considerar que las actividades de explotación y conservación se organizan en tres principales líneas de actividad:
Una explotación eficiente y un ambiente de colaboración entre todos los intervinientes que están a cargo del túnel y de la gestión de la emergencia ayudan claramente a la seguridad y al confort de los usuarios y de los operadores, tanto en condiciones normales de funcionamiento como en caso de incidente.
En Europa, la Directiva 2004/54/CE de “Condiciones mínimas de seguridad en los túneles de la red transeuropea de Carreteras” establece claramente que la seguridad no solo está relacionada con los elementos estructurales y el equipamiento. De hecho, la Directiva hace especial hincapié en las actividades relacionadas con la explotación y el mantenimiento.
El presente capítulo se divide en cuatro secciones:
Con el fin de explotar y gestionar con éxito y de manera eficiente un túnel de carretera, es preciso establecer las tareas operativas y el órgano encargado de llevarlas a cabo, a fin de garantizar que todas las acciones necesarias se realicen de una manera consistente y segura (ver página Tareas de Explotación). El nivel de seguridad para los usuarios depende en gran medida las características específicas del túnel, pero también depende en gran medida de los procedimientos operativos y de las personas que están a su cargo.
Los responsables no tienen por qué pertenecer a la misma organización: los implicados y sus funciones pueden ser muy diferentes. Por ejemplo, la policía de tráfico está normalmente a cargo del tráfico, pero esta función en ocasiones es realizada por la administración de carreteras, y en algunos casos varias tareas se confían a una empresa privada/operador. Por otra parte, la misma función (por ejemplo: gestión del tráfico) puede ser realizada por organismos diferentes (personal de explotación, policía, subcontratista), por lo que las correspondientes funciones y responsabilidades deben ser especificadas, así como las recomendaciones para mejorar el comportamiento de las personas implicadas en la explotación del túnel y su nivel de cooperación (ver la página Implicados y su cooperación).
En cada caso, la organización de la explotación y la coordinación con los diferentes organismos deben ser definidas mediante procedimientos y protocolos escritos que sean simples y directos, de modo que puedan ser claramente entendidos por todas las partes y sean resistentes frente a la presión que se genera en situaciones de emergencia.
La organización de la explotación puede ser muy diferente de un túnel a otro, por lo que es difícil de definir un marco general común. Sin embargo, es conveniente evaluar para cada túnel o grupo de túneles la mejor organización a adoptar, tanto durante el funcionamiento normal como en el caso de una situación de emergencia (ver la página Organización de la explotación).
Con frecuencia se requieren procedimientos organizativos y de explotación específicos para túneles complejos y redes de carreteras subterráneas Los siguientes tipos de túneles pueden considerarse «complejos»:
Todas las infraestructuras mencionadas comparten varias características similares:
Más información sobre estas infraestructuras, con estudios de casos específicos, puede encontrarse en el informe técnico de la AIPCR 2016R19 Túneles de carretera: Redes complejas subterráneas de carretera.
Es fundamental establecer procedimientos de explotación tipo, así como condiciones mínimas de explotación y planes de emergencia. De hecho, se trata de un paso clave en la planificación de la respuesta operativa a posibles emergencias en túneles, para las que se necesitan respuestas específicas adecuadas a diversos tipos de incidentes (ver la página sobre protocolos de explotación).
Las estrategias de ventilación deben definirse desde la fase de proyecto, habiendo diversas estrategias posibles. La ventilación longitudinal consiste en la creación de una corriente de aire longitudinal en el túnel a fin de empujar el humo generado por un vehículo incendiado a uno de los lados. Si hay usuarios presentes en ese lado, pueden resultar afectados por los gases tóxicos y por la reducción de la visibilidad, por lo que el uso de esta estrategia en túneles bidireccionales y/o congestionados requiere mucha precaución. La velocidad mínima del aire para un control satisfactorio del humo depende del tamaño del incendio especificado en el proyecto y de la geometría de túnel (pendiente, sección transversal).
La ventilación transversal aprovecha la ventaja de la estratificación del humo que se concentra en la clave del túnel desde donde puede extraerse mecánicamente. El sistema se proyecta de forma que pueda mantener una capa de aire fresco en la parte inferior de la sección transversal del túnel con visibilidad adecuada y baja toxicidad que permita la autoevacuación. Por lo tanto, es importante mantener en la zona del incendio la corriente longitudinal de aire lo más bajo posible para evitar la desestratificación y la excesiva dispersión longitudinal del humo. Esta estrategia es aplicable a cualquier túnel, pero el proyecto, la construcción y la explotación es más difícil y cara.
La elección de la estrategia de ventilación se rige generalmente por consideraciones de seguridad contra incendios (ver el capítulo 5 del informe 05.05.B 1999 «Ventilación para el control de incendios y humos» (francés/inglés).
La gestión y la explotación diarias, así como la conservación de un túnel, implican altos costes de operación y presupuestarios. De hecho, los túneles son las infraestructuras más costosas de una red de carreteras (en términos de necesidades energéticas, de dotación de personal y de control). La definición y la optimización de las diferentes partidas de coste en un túnel y las recomendaciones para reducirlas han sido analizadas por el comité de túneles de la AIPCR. Deben considerarse el uso eficiente de la energía y la reducción progresiva de su consumo, con el fin de realizar una explotación sostenible de la red de carreteras (ver la página Costes de Explotación).
El objetivo final es garantizar a los usuarios un nivel adecuado de servicio y de calidad. El logro de este objetivo dependerá obviamente de la naturaleza y del rendimiento general de las instalaciones y equipamientos. El rendimiento de los equipamientos a menudo depende de la forma en la que son operados por el personal del túnel en términos de oportunidad y conveniencia. Por lo tanto el personal encargado de realizar las tareas de explotación debe ser bien seleccionado en el momento de la contratación, y correctamente formado, antes de iniciar sus tareas y de manera continua a lo largo de su carrera (ver la página Recursos humanos).
El nivel de seguridad o la capacidad de tráfico en un túnel están influenciados por las incidencias que se producen en la carretera y por la evolución del tráfico. El explotador del túnel en ocasiones puede realizar modificaciones menores o mayores en el sistema o en los criterios de gestión para hacer frente a estas incidencias. Por ello es necesario controlar tanto éstas como los accidentes usando la información y la experiencia adquirida para mejorar de forma continua y sistemática la explotación del túnel.
El explotador debe utilizar las enseñanzas adquiridas con la experiencia para la toma de decisiones sobre mejoras (ver la página Realimentación de incidentes).
Cuando el equipamiento de un túnel no cumple las necesidades del operador, los requisitos normativos o se han modificado las características o niveles del tráfico, puede ser necesario mejorar o reacondicionar el túnel. Para reacondicionar un túnel existente, las recomendaciones van principalmente dirigidas a facilitar la gestión del tráfico en la red. Además es necesario considerar la fiabilidad y durabilidad así como el coste del ciclo de vida (ver la página Mantenimiento y mejoras).
Este capítulo afecta principalmente a túneles medios y largos, con niveles de tráfico medio o alto, situados en lugares donde es posible la intervención de equipos de emergencia externos. Estos túneles son gestionados por una organización específica, dedicada a la explotación de un solo túnel o de un grupo de ellos, que forman parte de una misma red de carreteras.
La página Túneles de tráfico reducido presenta las condiciones específicas de los túneles cortos o con muy baja densidad de tráfico o en túneles situados en zonas con baja densidad de población.
En general, se considera que los túneles ofrecen unos niveles de seguridad adecuados o incluso mayores que los de carreteras a cielo abierto. Sin embargo, las consecuencias potenciales de los incidentes (averías, accidentes o incendios) pueden ser mucho más graves en los túneles que al aire libre. Además, como los túneles son muy a menudo puntos de paso obligatorios e incluso muchos de ellos son cuellos de botella de la red viaria, el cierre total o parcial puede producir grandes alteraciones de tráfico y obligar a los usuarios a recorrer grandes distancias por rutas alternativas.
Por estas razones, las concesionarias y las autoridades de las redes viarias deben garantizar la continuidad operativa y la seguridad en los túneles de carreteras. Por tanto, deben asegurarse que los usuarios cuenten con unos niveles de seguridad y servicio que cumplan con las normativas legales en vigor.
Figura 1: Trabajos de mantenimiento en un túnel (Francia)
Según las normativas de cada país, las concesionarias y/o los agentes de tráfico se encargan de gestionar el tránsito en los túneles y en las inmediaciones. Concretamente, deben proporcionar seguridad a los usuarios y al personal que pueda estar trabajando dentro de los túneles (operarios, subcontratistas, etc.). En varios países, la policía de tráfico se ocupa globalmente de las patrullas y de la gestión del tráfico, mientras que las concesionarias se encargan de tareas como el mantenimiento, la gestión de los equipamientos, la vigilancia y la asistencia del tráfico.
En general, las tareas típicas de las concesionarias son:
Vigilancia del tráfico y el funcionamiento de los equipamientos de los túneles
Los túneles principales (en términos de longitud, densidad de tráfico y complejidad del túnel) generalmente se gestionan desde un centro de control de tráfico. Muy a menudo, el centro de control está equipado con sistemas de vigilancia remota (por ejemplo, cámaras de circuito cerrado o detección automática de incidentes) y permite controlar ciertos equipamientos a distancia (ventilación, señalización, barreras de cierre del túnel, etc.).
Equipos de vialidad
En ciertos casos, las concesionarias también puede desplegar equipos de vialidad, que proporcionan una vigilancia directa de los usuarios del túnel. Estos equipos pueden intervenir rápidamente en caso de necesidad.
Gestión de obras
Las obras se inspeccionan con regularidad. También se hace un mantenimiento regular de las instalaciones, como los sistemas de drenaje, las alcantarillas y todas las estructuras secundarias (instalaciones dentro del túnel, salas técnicas, etc.).
Gestión de los equipamientos
En los túneles principales, las concesionarias se ocupan de instalar varios tipos de equipamientos y de controlarlos durante la fase de explotación. Los túneles también disponen de sistemas que permiten monitorizar su estado. Las concesionarias deben encargarse del mantenimiento de los equipamientos instalados y, para ello, pueden contar con herramientas informáticas que ayudan a realizar las tareas.
Gestión de las situaciones de emergencia
Sea cuál sea el tipo de incidente, tanto si es un problema relacionado con el tráfico (accidente, choque en cadena, incendio, etc.) como con el equipamiento (pérdida del suministro de energía, fallos en la red de transmisión de datos, etc.), normalmente la empresa a cargo de la vigilancia debe intervenir e/o informar y activar el servicio o la autoridad pertinente.
Gestión Técnica y Administrativa
Además de las tareas directamente relacionadas con la explotación del túnel, las concesionarias ofrecen los servicios técnicos y administrativos de apoyo a la gestión de la infraestructura y, naturalmente, al personal. Proporcionan el diseño de mejoras de equipamiento, dirección de obras, inversiones y presupuestos ejecutivos para el correcto funcionamiento del túnel. Finalmente, también realizan estadísticas y supervisan la consecución de sus propios objetivos mediante la elaboración de informes periódicos sobre la explotación del túnel/ruta (indicadores financieros, indicadores de tráfico, etc.).
El Informe Técnico 05.13.B "Buenas Prácticas para la Explotación y el Mantenimiento de los Túneles de Carretera", Inglés/Francés trata de este tema en los apartados 2 y 4.
La gestión del transporte por carretera es una tarea muy compleja, y todavía más en el entorno de un túnel. Parte de esta complejidad se debe al hecho de que las responsabilidades y competencias requeridas para la gestión de los túneles se encuentran distribuidas entre diferentes servicios. Por este motivo, la cooperación de los diferentes actores es un pre-requisito fundamental para una gestión del tráfico y de los incidentes.
Fig. 1: Bomberos, explotador y autoridades en un ejercicio de seguridad
El Informe Técnico 2007R04 "Guía para la organización, contratación y formación del personal de explotación de túneles de carretera", define las tareas de organización de forma más precisa.
Aunque la organización de la explotación de los túneles varía de un país a otro, generalmente incluye los siguientes grupos:
En algún caso puntual, los servicios de rescate de emergencia se consideran parte del personal de explotación.
A veces, una única empresa se responsabiliza de todo el personal necesario para la explotación de los túneles. Otras veces, varias organizaciones públicas y privadas comparten las tareas. Por ejemplo, el propietario del túnel o el administrador de la carretera pueden encargar a una empresa pública o privada la explotación global y luego subcontratar tareas específicas (por ejemplo, tareas de mantenimiento).
Las medidas de gestión de incidencias dependen de las leyes nacionales y los requerimientos locales específicos de cada túnel. En consecuencia, la organización de las concesionarias y la policía de tráfico dependen del contexto local. El Informe técnico 2007R04 define, en el capítulo 4 "Personal de explotación: tareas y medios", la organización de la explotación con más detalle.
La explotación de túneles complejos y redes subterráneas debe tener en cuenta factores especiales y en particular:
La intensidad de tráfico es generalmente el factor más significativo ya que cuando es elevada es mucho más frecuente la congestión. Cuanto mayor es el tráfico mayor es el número de personas en el interior del túnel y en caso de incidente será mayor el número de usuarios a evacuar.
En este tipo de túneles los carriles de los accesos y los ramales de cambio de velocidad son tramos importantes de riesgo de accidentes.
Debe analizarse con mucha cautela la hipótesis que a veces prevalece desde el inicio de los proyectos de que nunca habrá congestión. De hecho, con el fin de eliminar el riesgo de atascos, se puede regular el volumen del tráfico que entra en la red subterránea pero ello ocasiona una disminución significativa de la capacidad de la infraestructura lo que a menudo va en contra del razonamiento que justifica su construcción por lo que a veces deben reducirse o incluso abandonarse este tipo de medidas ante la necesidad de aumentar la capacidad. Generalmente la probabilidad y frecuencia de que se produzcan cuellos de botella son mayores que las inicialmente supuestas en el proyecto de la red.
Los temas a tener en cuenta incluyen:
Los sistemas de ventilación en túneles complejos y redes subterráneas deben tener en cuenta:
La comunicación con los usuarios debe reforzarse y adaptarse a la multitud de ramales que constituyen la red, diferenciándose entre cada uno de ellos según las necesidades, especialmente en caso de incendio.
Los usuarios deben poder identificar su posición en la red, lo que requiere, por ejemplo, la instalación de letreros específicos, códigos de colores, etc.
En las intersecciones o en los ramales de acceso deben someterse a una cuidadosa consideración las señales direccionales y las de información debiéndose tener en cuenta especialmente las distancias de visibilidad y su clara legibilidad.
Se debe prestar atención a la interrelación y a la cooperación entre las partes interesadas, en particular en los asuntos de gestión del tráfico y de seguridad (especialmente en caso de incendio), incluida la evacuación de los usuarios y la intervención de los servicios de respuesta a la emergencia.
Generalmente, en una red subterránea compleja intervienen numerosos explotadores cuyas culturas, habilidades, objetivos y organizaciones son múltiples y a menudo diferentes. Sin embargo, las condiciones de seguridad de la red y el nivel de servicio prestado a los usuarios requieren una buena coordinación entre ellos, además de un excelente entendimiento y confianza mutuos, por lo que es absolutamente esencial un comité de coordinación con un liderazgo fuerte.
Los centros de control deben tener en cuenta la interrelación entre los distintos tramos de la red y entre los diversos explotadores. Deben permitir la transmisión de la información común, que es esencial para cada explotador, y facilitar la posible jerarquía temporal de un centro de control sobre otro. La arquitectura de la red de centros de control, sus prestaciones y su metodología, deben estar sujetas al análisis general de las distintas organizaciones, responsabilidades, desafíos y riesgos. Este análisis debe de recoger una variedad de escenarios de explotación tanto en condiciones normales como de emergencia y debe revisar la interacción entre las diferentes subsecciones de la red y las responsabilidades respectivas de cada centro de control.
Las condiciones de seguridad de una red subterránea compleja no difieren esencialmente de las de un túnel estándar. Sin embargo, todo es más complejo debido a:
Por tanto, es absolutamente esencial un perfecto conocimiento de las redes y de las condiciones con las que se enfrentarán durante una emergencia. Pueden ser útiles ciertas herramientas, como:
Sin embargo, aunque estas herramientas son necesarias, nunca reemplazarán a la formación ni al factor humano, siendo básicas la capacidad de iniciativa y la adaptación, que siguen siendo fundamentales para hacer frente a un evento de gran escala.
Todas las concesionarias de túneles elaboran y actualizan los manuales de explotación por escrito, que definen los objetivos y criterios de las posibles acciones que llevarán a cabo los distintos proveedores de servicios internos, y que pueden afectar al túnel o la carretera. Deben tenerse en cuenta todos los posibles casos que puedan presentarse, como incidentes rutinarios, accidentes graves y emergencias. Los manuales de explotación contienen las acciones básicas que deben llevarse a cabo, con los procedimientos asociados y las restricciones existentes.
El personal de explotación también necesita un plan de emergencia tanto para intervenir tras un accidente viario como tras un fallo técnico del equipamiento del túnel. Este plan incorpora normalmente los requisitos legales e incluye procedimientos operativos e instrucciones, que tienen en cuenta, como mínimo, a los trabajadores de los túneles y al personal de intervención en caso de incidente o fallo técnico. Los procedimientos para intervenciones de emergencia deben coordinarse con los que aplican los servicios de emergencia y rescate. El contenido detallado de este plan puede definirse en instrucciones o directivas nacionales específicas de cada país y debe ajustarse a los aspectos técnicos y organizativos específicos del túnel.
El Informe técnico 2007R04 define, en el capítulo 4 "Personal de explotación: tareas y medios", la organización de las actuaciones con más detalle.
El sistema de ventilación del túnel debería asegurar una calidad del aire adecuada durante la explotación normal y las actividades de mantenimiento, así como conseguir una adecuada gestión de humos en caso de incendio. Además, las vías de evacuación deben mantenerse libres de humos.
Sin embargo, para escoger y operar un sistema de ventilación, la explotación normal y la gestión de los humos no se pueden abordar de forma independiente.
Durante la explotación normal, es necesario mantener los niveles de contaminantes dentro del túnel por debajo de los umbrales definidos para la visibilidad, relacionada con las partículas, o los gases tóxicos en cada sección del túnel. Algunos sistemas de ventilación pueden diseñarse y operarse para minimizar el impacto en el entorno próximo a las bocas. En la sección correspondiente de la página Proyecto y Dimensionamiento se puede encontrar información adicional sobre los criterios de diseño para la explotación normal.
El control de la ventilación durante la explotación normal debería lograrse con los mínimos costes de explotación. Es habitual controlar las actuaciones del sistema de ventilación a través de medidas de los principales contaminantes (incluyendo la opacidad, CO y/o NOx), para optimizar el uso del sistema. En algunos casos, los operadores del túnel necesitan emplear los sistemas SCADA para comprobar el funcionamiento correcto del sistema de control. En la página Control y monitorización puede encontrarse más información.
En algunas ocasiones se persiguen otros objetivos, como por ejemplo minimizar el riesgo de condensación en los parabrisas de los vehículos y prevenir la entrada de niebla desde el exterior. En caso de trabajos de mantenimiento en el túnel, la ventilación tiene que cumplir los criterios de calidad del aire frente a la exposición de larga duración de los trabajos en el túnel.
En caso de incendio en el túnel, el sistema de ventilación debe operarse para lograr y mantener las condiciones adecuadas para la auto evacuación y las actuaciones de rescate.
Durante fase de auto evacuación (también denominada auto rescate) durante la cual los usuarios deben, por decisión propia, intentar escapar del túnel, el sistema de ventilación pretende crear y mantener unas condiciones ambientales aceptables para su evacuación. Estas condiciones consisten, básicamente, en mantener niveles aceptables de visibilidad y calidad del aire.
Durante la fase de lucha contra el fuego, la actuación sobre el sistema de ventilación debe decidirse por el responsable de la gestión de la emergencia, quien debería elegir la mejor solución teniendo en cuenta las posibilidades del sistema de ventilación y las necesidades operacionales de los bomberos.
Se puede encontrar más información en la sección 8.3 del informe AIPCR 2007 05.16.B "Sistemas y equipamiento para el control del humo y el fuego" (Inglés/Francés).
A diferencia de la explotación normal, donde las condiciones en el túnel cambian más lentamente, las condiciones durante un incendio pueden variar de forma rápida, llevando al deterioro de las condiciones en el túnel. El proyectista define en un principio los objetivos del sistema de ventilación, dimensiona los equipos necesarios y propone las acciones que el operador debería llevar a cabo ante diferentes escenarios. El proyectista, por tanto, necesita comprender el comportamiento del humo, lo que el usuario del túnel podría hacer (comportamiento humano), y lo que el operador, y posteriormente los servicios de emergencia, deberían hacer para responder ante una emergencia.
Se pueden emplear distintas estrategias de ventilación en túneles. La elección entre ellas normalmente se suele realizar atendiendo a criterios de seguridad frente a incendio y el uso del sistema en explotación normal se ajusta en consecuencia.
El informe AIPCR 1999 05.05.B "Incendio y control de humos en túneles de carretera" aporta numerosos detalles sobre la gestión del humo y el informe 2011 R02: "Túneles de carretera: Estrategias de control de la ventilación en situación de emergencia" analiza diferentes metodologías de ventilación y de estrategias de actuación.
En el caso de los operadores de túnel, se materializa a través de las decisiones que debe tomar respecto de la configuración del equipamiento de ventilación existente. Habitualmente estas decisiones se realizan escogiendo entre distintas configuraciones preestablecidas del equipamiento, lo que obliga a plantearse diversas cuestiones:
Los objetivos del diseño deberían proporcionar medios útiles para caracterizar las posibles prestaciones de operación del sistema de ventilación, mientras que las características disponibles del sistema determinan los resultados alcanzables desde una perspectiva de explotación. A la hora de responder a un incidente real esta diferencia puede resultar crítica, y la importancia de la relación proyectista – operador, crucial.
Además, la definición de procedimientos de actuación estandarizados resulta esencial en caso de incendios en túneles. El desarrollo de un Plan de Respuesta ante Emergencias integrado es el primer paso imprescindible para planificar los procedimientos de actuación ante emergencias en el túnel. El plan debería definir respuestas concretas ante distintos tipos de incidentes, incluyendo la descripción de cómo debería usarse el sistema de ventilación. Para su elaboración, es necesario lograr una adecuada coordinación entre el proyectista (en algunos casos), los operadores del túnel, y todos los agentes externos que podrían en algún momento resultar involucrados en una emergencia en el túnel.
En el caso de sistemas subterráneos complejos o urbanos, los operadores del túnel deben enfrentarse a desafíos adicionales: durante la explotación normal, controlar los flujos del aire en el túnel adecuadamente para asegurarse de que todos los ramales reciben la cantidad de aire necesaria para diluir los contaminantes; y en caso de incendio, minimizar los efectos dañinos del humo, aislando las distintas secciones del túnel para evitar su propagación a la red completa de túneles.
Se puede encontrar más información sobre los aspectos más relevante asociados con la ventilación de estos túneles en la sección 6 del informe AlPCR 2016 R19 "Túneles de carretera: Redes complejas subterráneas de carretera".
La experiencia demuestra que un kilómetro de un túnel siempre es más costoso que un kilómetro de la misma carretera en el exterior. Las estructuras subterráneas requieren sistemas y equipamientos que garanticen la explotación segura bajo circunstancias de funcionamiento normales y que permitan la protección y evacuación de los usuarios y la intervención de los servicios de rescate en caso de incidente, accidente o incendio. Estas instalaciones no solo implican unos costes de inversión considerables, sino que también conllevan unos costes de explotación y mantenimiento especialmente altos. Así, el papel de la concesionaria consiste en garantizar el funcionamiento continuado y seguro en un contexto con costes controlados.
Si el diseño y la construcción de un túnel se han llevado a cabo con un nivel de calidad bajo, es posible que a pesar de hacer una buena gestión no se puedan optimizar los costes de explotación. Por lo tanto, durante las distintas fases del proyecto y la ejecución de las obras se deben tener muy en cuenta los costes de explotación: deben tomarse medidas preventivas para que no aparezcan problemas a lo largo de la fase de explotación.
Las tareas que deben llevar a cabo los operadores son esenciales para la seguridad y la eficiencia global de la explotación de los túneles. Además, el contexto va cambiando, ya que los problemas de explotación son cada vez más importantes y los sistemas cada vez más complejos.
Figura 1: Operadores en un centro de control de un túnel (España)
Durante el proceso de selección, las cualificaciones necesarias para los futuros operadores deben definirse de acuerdo con el tipo de tareas que realizarán. Si bien las tareas son similares en todos los países, las personas responsables de llevarlas a cabo no pertenecen necesariamente al mismo tipo de organización en cada país. Sin embargo, las habilidades y aptitudes requeridas deberían ser parecidas.
Al diseñar la formación del personal (inicial o continua), deben plantearse estas dos cuestiones:
Si el país no dispone de regulaciones acerca de los contenidos de la formación, la concesionaria debe adaptar su programa de formación a las características y requisitos específicos de sus túneles.
El Informe técnico 2007R04 "Guía para la organización, contratación y formación del personal de explotación de túneles de carretera", especifica el proceso de selección y formación de personal con más detalle, en los capítulos 7 "contratación del personal de explotación" y 8 "formación del personal de explotación".
La concesionaria necesita poner a prueba los procedimientos y la eficiencia de los operadores con regularidad, para asegurarse de que los trabajadores están familiarizados con los distintos tipos de equipamientos instalados en el túnel. Así podrá detectarse cualquier posible deficiencia en la ejecución de tareas específicas.
Además de los ejercicios internos, la concesionaria y los servicios de emergencia deben organizar simulacros de rescate de forma conjunta, con la participación de la policía de tráfico, la concesionaria, los servicios médicos, los bomberos y los servicios rescate. Los resultados de cada ejercicio deben analizarse. Si las lecciones que se extraen de un ejercicio revelan alguna deficiencia, las estrategias de intervención deberían revisarse.
En los túneles de carreteras, los simulacros deberían considerarse como una parte integral del proceso de planificación de emergencias del túnel. En muchos países, las normativas de seguridad de los túneles de carreteras especifican los intervalos de tiempo entre simulacros de emergencia, y a veces dan alguna indicación sobre los contenidos de los ejercicios.
Para las concesionarias de túneles, organizar estos simulacros representa una tarea considerable.
El documento técnico 2012R25ES “Buenas prácticas para los ejercicios de emergencia en túneles de carretera” basado en una encuesta sobre la experiencia internacional actual en este campo especializado, ofrece una guía paso a paso sobre cómo definir los objetivos, preparar, llevar a cabo y evaluar un simulacro de la forma más eficiente. También incluye información práctica sobre los recursos requeridos, los costes y los resultados que deben conseguirse.
Es esencial recopilar y analizar datos relacionados con incidentes y accidentes tanto para la evaluación de los criterios de explotación como para el análisis de riesgos en el túnel. Todo ello es importante para la mejora continua de la seguridad en el túnel. En particular, los datos recopilados permiten evaluar la frecuencia de las incidencias. Asimismo, proporcionan una experiencia sobre sus consecuencias y sobre la efectividad de las medidas de seguridad y los equipamientos. También ofrecen información adicional acerca del comportamiento real de los usuarios de los túneles.
La recopilación y el análisis de datos relacionados con los incidentes y accidentes deberían permitir la consecución de estos dos objetivos:
Finalmente, ofrecen información útil (estadísticas nacionales según el tipo de túnel) para el análisis de riesgos relacionado con túneles que están en fase de proyecto (es decir, en desarrollo) o con túneles en explotación que aún no disponen de una base de datos adecuada.
Las lecciones que se extraen de la explotación, y en particular durante los incidentes y accidentes, deben analizarse. De hecho, si los resultados de estos análisis revelan deficiencias, cabe la posibilidad de intervenir mediante la mejora de estrategias y de las instrucciones de explotación.
El capítulo 3 "Recopilación y análisis de datos en incidencias en túneles de carreteras" del Informe técnico 2009R08 Inglés/Francés define detalladamente las condiciones para el análisis de datos de incidentes y accidentes.
Figura 1: Tareas de mantenimiento del alumbrado del túnel
El capítulo 2 del Informe técnico 2008R15 "Explotación de los túneles de carretera urbanos existentes" francés / inglés define las condiciones para realizar mantenimiento en túneles que están operativos.
Es probable que durante la renovación de equipamientos en un túnel que no se puede cerrar con facilidad se encuentren las mismas dificultades mencionadas arriba. Con respecto a las intervenciones de mantenimiento, para completar este tipo de trabajos pueden ser necesarias varias semanas, o incluso varios meses. En consecuencia, deben planearse medidas más elaboradas y a menudo más costosas.
El capítulo 6 del informe técnico 05.13.B "Renovación de túneles" francés / inglés debate aspectos relacionados con la renovación.
Fig. 1: Túnel corto con iluminación en el área rural
Las recomendaciones indicadas en las páginas anteriores del capítulo "Explotación” no son siempre relevantes (o incluso difíciles de implantar) en túneles cortos o con muy baja densidad de tráfico o en túneles situados en zonas con baja densidad de población.
Para este tipo de túneles se recomienda realizar un análisis específico individualizado (o para un grupo de túneles situado en la misma carretera), teniendo en cuenta:
Este análisis permitirá organizar e implantar el sistema de explotación más adecuado de acuerdo a las condiciones específicas de cada túnel.
Este capítulo proporciona información sobre los principios generales de mantenimiento, inspecciones técnicas y ciclos de vida. También proporciona información sobre túneles complejos, obra civil y vialidad invernal.
Los elementos estructurales y los equipos técnicos necesitan una conservación permanente con el objeto de garantizar a los usuarios unas condiciones seguras de conducción al mantenimiento del túnel en los niveles de seguridad para los que han sido diseñados (Página Mantenimiento de las instalaciones). Las recomendaciones generales para la conservación de los túneles se definen del mismo modo que sus características específicas y sus instalaciones.
Los aspectos sobre el ciclo de vida o sobre los Costes del Ciclo de Vida (CCV) son cada vez más importantes. Desde el punto de vista económico, es importante tener en cuenta estos aspectos tanto en el proyecto como en explotación del túnel (Página del Ciclo de vida del equipamiento del túnel).
Es importante verificar que las operaciones de mantenimiento realizadas permiten alcanzar los objetivos previstos. Estas verificaciones son en realidad inspecciones técnicas, cuyo objetivo es asegurar el que dichas operaciones permiten que el equipamiento funcione de manera satisfactoria y que su frecuencia es la adecuada (Página Inspecciones técnicas).
Aunque las operaciones de mantenimiento en una "Red compleja de carreteras subterráneas " son esencialmente similares a las de un túnel de carretera convencional, son más complejas debido a:
En la página "Túneles complejos" se presentan recomendaciones especiales para su mantenimiento. En algunos países, y no solo en zonas montañosas sino también en áreas muy frías, el mantenimiento en invierno puede ser todo un desafío para que el túnel sea seguro, esté en perfecto funcionamiento y se instalen nuevos equipos y tecnologías electrónicas y mecánicas (ver la página sobre Mantenimiento invernal)
Las obras de ingeniería civil del túnel también necesitan control e inspecciones regulares. Es necesario llevar a cabo un mantenimiento regular de sus elementos, tales como sistemas de drenaje, canalizaciones y todas las estructuras secundarias (locales, salas técnicas, etc.). Para obtener más información, se puede consultar la página "Obras civiles”.
A lo largo la vida del túnel, el explotador debe llevar a cabo la conservación de la infraestructura y el mantenimiento de sus equipamientos (Ver Informe 05.13 "Buenas prácticas para la explotación y mantenimiento de túneles de carretera" Inglés/Francés. El mantenimiento de la infraestructura no se describe en este apartado.
Las operaciones de mantenimiento de los equipamientos se pueden clasificar en dos grupos:
Se recomienda usar el mantenimiento preventivo siempre que sea posible, especialmente para aquellos equipamientos que no son redundantes y estén relacionados con la seguridad. El mantenimiento preventivo permite la planificación conjunta de las diferentes tareas de conservación coincidiendo con los cierres del túnel al tráfico. Además ayuda a mantener los equipamientos en un buen estado de funcionamiento. Cabe señalar sin embargo que aun cuando se realice un buen mantenimiento preventivo, el explotador no podrá evitar las intervenciones correctivas pero sí reducir sus costes.
Por lo general, el personal de explotación no lleva a cabo directamente todas las tareas de mantenimiento, siendo encomendadas por el explotador a subcontratistas, existiendo varias posibilidades:
El Capítulo 7 del Informe Técnico 05.06.B títulado "El coste del mantenimiento" Inglés, el Capítulo 4 del Informe Técnico 05.13.B titulado "Gestión y explotación" Inglés/Francés y el Capítulo 6 del Informe Técnico 2007R04 titulado "Organización del personal de explotación" Inglés/Francés dan una información más completa sobre el tema de mantenimiento.
Cuando excedan de varios cientos de metros de longitud, los túneles de carretera deben dotarse de un equipamiento que garantice la seguridad de los usuarios en condiciones normales de funcionamiento y en casos de incidente. Dada la implicación del túnel en la cadena de seguridad, debe seleccionarse y proyectarse con gran cuidado este equipamiento, teniendo en cuenta su mantenimiento, inspección y renovación. Por ello se ha redactado un informe para orientar al explotador o empresas de explotación en las operaciones de mantenimiento e inspección técnica.
El documento técnico 2012R12ES "Recomendaciones para la gestión del mantenimiento y las inspecciones técnicas de túneles de carretera" proporciona recomendaciones para la dirección del mantenimiento, esencialmente en relación con el equipamiento. Los aspectos relativos a la ingeniería de iluminación son enumerados o descritos solamente con brevedad.
El Coste del Ciclo de Vida (LCC, iniciales en inglés) de los equipamientos se ha convertido en un tema importante para los titulares de túneles privados y para las agencias gubernamentales. El buen conocimiento del Ciclo de Vida ayuda a optimizar los costes de inversión en las primeras etapas del proyecto de un sistema. También es útil para organizar el mantenimiento periódico del equipamiento.
El informe técnico 2012R14ES " Consideraciones sobre el ciclo de vida de los equipamientos eléctricos de túneles de carretera" describe cómo los aspectos del LCC sirven de base para el proyecto de los equipamientos y para la concepción del mantenimiento. Teniendo en cuenta que las decisiones sobre la inversión están a menudo condicionadas por la tecnología y que los costes de los equipos han aumentado enormemente en los últimos años, el informe ayuda a comprender el proceso del ciclo de vida y el del envejecimiento del material. El informe proporciona conocimientos básicos sobre los aspectos del LCC que podrían ser útiles para futuras investigaciones. Se da un enfoque específico a las condiciones ambientales circundantes, como por ejemplo a la temperatura, que tienen un impacto significativo en el proceso de envejecimiento.
Como complemento, el informe técnico 2016R01ES "Buenas prácticas para el análisis del ciclo de vida de los equipamientos instalados en los túneles" aborda los estudios de análisis del ciclo de vida, entendiendo como análisis de las condiciones de los equipos: la manera en la que se deben realizar de forma sistemática, la forma de definir para cada sistema los criterios de análisis y analizarlos de forma global, y cómo se pueden aplicar las metodologías basadas en el riesgo para el análisis de sistemas. Se presta especial atención a la dificultad de ponderar las valoraciones de las condiciones de cada sistema, obtenidas con un conjunto determinado de criterios, al considerarlos en su conjunto. El informe describe y aclara cómo verificar la coherencia entre criterios de análisis teniendo en cuenta las interdependencias entre ellos. También explica que los métodos de "muestreo aleatorio" son raramente apropiados debido al bajo número de muestras estudiadas.
La creciente variedad de equipamientos en los túneles implica que sus ciclos de vida varíen considerablemente de un tipo a otro.
Algunos de los equipamientos tienen una esperanza de vida de más de 20 años, como por ejemplo los de suministro de energía, ventilación…, pero otros la tienen de menos de una década, como los que disponen de muchos elementos electrónicos, motivo por el que su esperanza de vida es reducida.
Por lo tanto es esencial analizar la esperanza de vida de cada familia de equipamiento, en particular cuando ésta sea pequeña (10 años o menos), al objeto de identificar los factores que tengan fuerte influencia y que intervengan en garantizar la esperanza de vida del producto incluso su mejora.
En particular deden tenerse en cuenta factores tales como temperatura, humedad, estrés mecánico y medio ambiente.
El análisis del ciclo de vida da lugar a diferentes etapas en la vida del túnel (y su equipamiento):
Los informes técnicos 2016R01 “Buenas prácticas para el análisis del ciclo de vida de los equipamientos instalados en los túneles” y 2012R14 “Consideraciones sobre el ciclo de vida de los equipamientos eléctricos de túneles de carretera” contienen más información sobre este asunto.
El equipamiento de un túnel es muy diverso, desde equipamiento electromecánico (suministro de energía, ventilación, iluminación, …) hasta equipamiento de explotación que utiliza las tecnologías más avanzadas (supervisión por video, SCADA, detección automatica de incidentes, …) lo que require más o menos intervenciones frecuentes para mantener las funcionalidades.
Las intervenciones a realizar en los equipamientos pueden agruparse en:
El mantenimiento puede definirse como un conjunto de acciones que permiten mantener el equipamiento en un estado determinado, restaurarlo a ese estado o asegurar que pueda prestar un servicio específico. Estas acciones pueden ser de naturaleza preventiva (denominado como mantenimiento preventivo) o de remedio (mantenimiento correctivo).
El control del mantenimiento, en el sentido más amplio, tiene como objetivo garantizar que las actuaciones realizadas permitan el funcionamiento satisfactorio del equipo optimizando los recursos financieros disponibles.
Una evaluación puede llevarse a cabo mediante la realización de inspecciones técnicas en períodos específicos:
La inspección inicial debe realizarse antes de poner en funcionamiento el equipo. Por un lado, su objetivo es verificar la calidad de las instalaciones y por otro garantizar que el túnel y sus equipamientos cumplen con la normativa, en particular con la de seguridad.
La inspección inicial, que proporciona una referencia de las condiciones y prestaciones del túnel en el momento de puesta en servicio, debe de ir seguida de otras inspecciones posteriores a lo largo de la vida útil del túnel. Estas inspecciones deben llevarse a cabo de forma periódica y en intervalos que pueden variar de un país a otro y que en la mayoría de los casos suele ser de varios años.
Los resultados obtenidos de estas inspecciones permiten verificar que el mantenimiento es el adecuado y que el presupuesto disponible para ello permite alcanzar los objetivos establecidos.
Cuando el equipamiento se aproxima al final de su vida útil, las inspecciones permiten actuaciones de refuerzo o renovación.
Se puede encontrar información técnica sobre inspecciones en el informe 2012R12ES: Recomendaciones para la gestión del mantenimiento y las inspecciones técnicas de los túneles de carretera.
El mantenimiento de túneles complejos es un asunto holístico e interrelacionado en el que cada uno de ellos debe complementarse muy activamente con la contribución del otro. El objetivo del mantenimiento de las estructuras subterráneas y túneles complejos es el de mejorar las condiciones de servicio de la infraestructura y reducir los costes de explotación. Cuando el mantenimiento se realiza en el momento correcto de la vida útil del túnel se optimiza la disponibilidad del equipamiento, minimiza el riesgo de accidentes y contribuye ampliamente a la seguridad. Los explotadores de túneles, especialmente los involucrados en el mantenimiento de grandes infraestructuras subterráneas e interconectadas, recuerdan la necesidad de optimizar sus estrategias de mantenimiento y mejorar la confianza del público en el uso de estas infraestructuras haciéndolas más seguras, eficientes y continuamente disponibles para su uso.
Los componenetes estratégicos relacionados con el mantenimiento de las redes de túneles pueden dividirse en cuatro categorías:
Cada explotador es responsible del nivel de seguridad de su infraestructura, que contribuye al nivel general de seguridad del complejo. Cada explotador es responsible de informar al explotador principal de las necesidades de su mantenimiento y de las de los otros. Debe de establecerse un plan global de coordinación de mantenimiento entre todos los explotadores ajustado a cada explotador individual, debiéndose centrar en los beneficios globales y en minimizar el tiempo de funcionamiento restringido de cada túnel.
Al mismo tiempo, cada explotador tiene responsabilidades que pueden verse afectadas por las actuaciones de los otros. El explotador principal de la red subterránea es responsable de la coordinación general del proceso y de la comunicación.
Cada explotador es responsible de la gestión y el mantenimiento de su propio equipamiento, debiendo establecer la relación de los que están bajo su responsabilidad y compartirla con los otros explotadores.
Alguno de los equipamientos puede ser estratégico necesitando en ese caso una responsabilidad colectiva por lo que debe establecerse una relación de equipamientos estratégicos, debatirla y compartirla. Debe quedar claramente definido quien está a cargo de cada uno.
Es preciso reconocer que los esfuerzos colectivos de los explotadores activará responsabilidades compartidas de todos los participantes en el proceso.
El proceso de coordinación en el contexto de túneles complejos interconectados implica lo siguiente:
a) Comportamiento organizativo
Es necesario desarrollar un equipo de trabajo que solo se puede lograr si las condiciones de organización se ajustan a las necesidades de la infraestructura (ver la página Explotación túneles complejos).
b) El mantenimiento de uno tiene implicaciones para los demás
Las buenas prácticas en el mantenimiento también requerirán un esfuerzo coherente de los principales actores y partes implicadas, lo que se puede lograr definiendo en el manual del explotador un conjunto de principios y procedimientos. Este manual se denomina inventario. Los explotadores recomiendan conocer todas las partes claves de ese manual que son aplicables a sus funciones y que han sido desarrolladas por la AIPCR durante muchos años.
Fig 1: Tormenta de nieve en la entrada del túnel de Somport (España)
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.
Fig. 2: Limpieza de nieve en el túnel Viger sin interrupción del tráfico - Montreal Quebec (Canadá)
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.
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.
| Problemas | Acciones preventivas | Mantenimiento correctivo | Restricciones |
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Infiltración de agua |
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Formación de carámbanos o estalactitas |
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Hielo o nieve en la calzada:
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Residuos y formación de hielo en las tuberías de desagüe |
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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. |
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Corrosión de puertas, anclajes, equipos, cables y soportes de equipos |
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Grietas, fragmentos de hormigón, que caigan a la calzada, levantamiento de losas de hormigón, contaminación del hormigón. |
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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 |
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Funcionamiento incorrecto de los equipamientos electrónicos debido al frío y a la humedad |
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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).
Cuando un equipamiento del túnel ya no satisfaga las necesidades del explotador o de los usuarios, o hayan cambiado los requisitos de la legislación o las características del tráfico, puede ser necesario actualizarlo.
La necesidad de acometer los trabajos puede ser consecuencia de nuevas reglamentaciones, de oportunidades para mejorar los equipos tales como su funcionalidad, seguridad o eficiencia energética, para reducir las operaciones de mantenimiento preventivo, o simplemente para reemplazar un equipamiento porque haya finalizado su ciclo de vida. La mayor parte de los trabajos se abordarán generalmente mediante proyectos específicos.
Las actividades de rehabilitación pueden incluir:
Este capítulo del Manual se divide en seis páginas:
Debido a la gran cantidad de equipamiento técnico en un túnel urbano es de suma importancia mantener actualizada toda la documentación referida a él, no solo después de renovaciones importantes sino siempre que se realice cualquier modificación.
Normalmente una renovación requiere la actualización de la siguiente documentación:
Al planificar una renovación importante se recomienda utilizar el mismo enfoque que para un proyecto nuevo.
Las recomendaciones generales sobre reformas se pueden encontrar en el Informe 2008R15EN de PIARC "Túneles urbanos de carretera: recomendaciones para gestores y explotadores sobre el proyecto, la gestión, la explotación y el mantenimiento" (inglés/francés).
Si el proyecto y el equipamiento del túnel no cumplen con los requisitos actuales del explotador, de los usuarios o de la legislación, podría ser necesario renovarlo y/o modernizarlo.
Durante la renovación o modernización, es importante:
La seguridad de los trabajadores y de los usuarios del túnel puede verse influenciada al tratar de realizar las actividades de renovación y/o modernización en el menor tiempo posible y al hacer todo el esfuerzo posible para evitar retrasos en el desarrollo de los trabajos. Los trabajos bien planificados y ejecutados eficientemente pueden reducir eficazmente la duración de los plazos.
Durante la renovación/modernización del túnel, el cierre total de los tubos obviamente proporciona un nivel de seguridad mucho mayor tanto para los usuarios como para los trabajadores. Éstos están protegidos del tráfico y los equipos pueden trabajar en todas las instalaciones a lo largo de toda la longitud del túnel. En cuanto al tráfico, se evitan los riesgos de accidentes relacionados con la implantación de medidas temporales de control en el interior del túnel.
En ciertos casos es imposible cerrar el túnel, como por ejemplo si es el único medio razonable para cruzar un estrecho o una cordillera donde las rutas alternativas no son posibles, no son factibles o son muy caras. En estos casos, la renovación/ modernización de las estructuras e instalaciones tiene que ser realizada mientras que el túnel permanece en servicio.
El cierre parcial de uno o más carriles es posible durante las actividades de renovación/ modernización pero trabajar en un túnel mientras el tráfico está presente es peligroso para el personal y requiere medidas específicas para su protección (por ejemplo, la implantación de barreras provisionales para separar a los trabajadores del tráfico).
En los túneles de doble tubo, uno de ellos puede cerrarse para su renovación mientras que por el otro circulará tráfico bidireccional. Sin embargo, esta solución está lejos de ser la ideal y debería adoptarse sólo si no es posible desviar el tráfico por una ruta alternativa ya que aunque se protege la seguridad de los trabajadores, los usuarios deben conducir en sentidos contrarios a través de un tubo en el que están acostumbramos al sentido unidireccional, situación ésta que puede inducir a un potencial aumento de las tasas de accidentes y debería evitarse en túneles con mucho tráfico. En túneles con tráfico bajo o moderado, el riesgo de accidentes debe reducirse con el uso de señalización de mensaje variable y de señales de delimitación de carriles situadas en la clave. En el caso de tubos de tres carriles, si es posible, el carril central debe permanecer libre de tráfico y actuar como zona de seguridad.
Siempre que se deba alterar la configuración habitual del tráfico en el túnel deberán implantarse medidas adicionales de seguridad: reducción de la limitación de velocidad, cierre de las vías de acceso, realización de ejercicios de seguridad en colaboración con los servicios de emergencia bajo condiciones de “obras” similares,…
Finalmente, una vez que el carril/tubo/túnel se reabra, deberá prestarse mucha atención en despejar y limpiar la carretera para prevenir accidentes causados por herramientas y materiales que pudieran quedar en el túnel o en la calzada. Del mismo modo, cualquier trabajo temporal o sin finalizar debe quedar satisfactoriamente asegurado y ser seguro durante el siguiente periodo de explotación.
Puede encontrarse información adicional sobre renovación/ modernización en el capítulo 6 “Renovación de túneles” del documento técnico 05.13.B. (Francés/Inglés).
La renovación/ modernización del túnel debe realizarse de tal manera que el impacto negativo en el medio ambiente sea tan bajo como razonablemente sea posible. Ello se puede conseguir:
La renovación/ modernización del túnel puede proporcionar en muchos casos una oportunidad para mejorar el impacto medioambiental de la infraestructura en su conjunto, ya sea a través de cambios en el proyecto del túnel o en su equipamiento.
En términos de proyecto, la renovación del túnel de Croix Rouse en Lyon (Francia) es un ejemplo de un proyecto importante llevado a cabo teniendo en cuenta los aspectos medioambientales. Para actualizar los estándares de seguridad del túnel, el nuevo tubo se ha conectado al anterior, que hará las funciones de galería de evacuación paralela, a través de pasos transversales cada 150 metros, lo que permite la evacuación de los usuarios. Además el titular del túnel quería dar funciones adicionales a esta galería de evacuación por lo que se ha remodelado permitiendo su uso para el transporte público (autobuses), peatones y ciclistas. Ello ha supuesto un interesante ejemplo de uso sostenible de la infraestructura para propósitos distintos a los que fue destinada inicialmente.
En términos de equipamientos, la renovación/ modernización puede brindar una buena oportunidad para reducir el consumo de energía. Las principales familias de equipamientos que consumen energía en un túnel durante la explotación normal son la iluminación, la ventilación, los dispositivos de seguridad (señalización, circuito cerrado de televisión, etc.) y las instalaciones de bombeo (en túneles submarinos o cuando hay filtración de agua). La respectiva participación de cada uno de estos sistemas en el consumo de energía varía mucho, dependiendo de las características específicas del túnel: longitud, pendiente, entrada de agua, etc. En términos de optimización durante la renovación/ modernización, los sistemas de iluminación y ventilación son los que en teoría pueden proporcionar el mayor ahorro de energía.
Las actuaciones que puedan llevarse a cabo en la iluminación durante la renovación/ modernización del túnel van encaminadas principalmente a optimizar los requisitos de iluminación en la zona de entrada, que es la más iluminada. Las soluciones a adoptar pueden ser:
Otras acciones pueden referirse a la optimización de la iluminación de la zona interior. Por el momento, la mayoría de experimentos, y en algunos casos pruebas en terreno, implican el uso de fuentes de LEDs (diodo de emisión de luz).
Un ejemplo de medidas de ahorro de energía implantadas para la ventilación durante la renovación/ modernización es la instalación de ventiladores de chorro con salidas inclinadas. Se ha demostrado que con esta disposición se puede conseguir una mejora significativa en la impulsión de aire y una reducción en el consumo de energía.
La calidad del aire en las bocas del túnel o en las salidas de los sistemas de extracción se puede mejorar durante la renovación/ modernización, dotando de mayores alturas a las chimeneas o mediante la instalación de sistemas de tratamiento del aire viciado (sistemas de filtrado de aire). En algunos países, se ha implantado este tipo de sistemas (España, Japón, Italia, Noruega, Francia…), pero después de algunos años de uso, las conclusiones sobre la eficiencia de la limpieza del aire varían de un país a otro por lo que, la decisión de utilizarlos debe analizarse cuidadosamente, teniendo en cuenta varios criterios (costes de inversión, eficiencia, mantenimiento, etc.).
Finalmente, la renovación o la modernización del túnel pueden proporcionar una oportunidad para ayudar a la conservación de especies animales que viven en el entorno del túnel. Las medidas que pueden implantarse incluyen la restauración de pasos para ciertas especies o la preservación de las áreas de reproducción.
Las cuestiones ambientales generales relacionadas con el proyecto, la construcción, la explotación y la renovación de túneles se abordan en el informe técnico 2017R02ES “Explotación de túneles de carretera: Primeros pasos hacia un enfoque sostenible”.
Las cuestiones relacionadas con el impacto del túnel en la calidad del aire exterior se tratan en el informe técnico 2008 R04 “Túneles de carretera: Guía para optimizar el impacto de la calidad del aire en el medio ambiente” (Inglés/Francés).
La renovación o actualización de un túnel puede requerir:
Si es posible, durante los trabajos de renovación/mejora se recomienda encarecidamente el cierre total del túnel ya que sin duda es la mejor solución para la seguridad de los trabajadores y de los usuarios, siendo mejor, si es compatible, realizar cierres durante períodos cortos y con poco tráfico (noche, fines de semana, etc.).
El inconveniente de esta propuesta es la necesidad de obligar a la utilización de una ruta alternativa con el impacto que ello puede ocasionar en la red de carreteras, especialmente en áreas urbanas.
Dependiendo de las circunstancias locales, la ruta alternativa puede ser muy larga por lo que los riesgos y los costes de ese desvío largo aunque sea por un período corto deben compararse con los riesgos y costes del cierre parcial durante un período más largo. Es posible calcular los costes de los desvíos, incluidos los kilómetros adicionales y las demoras, para respaldar una decisión. Cualquier cierre planificado debe coordinarse de antemano con los explotadores de las carreteras utilizadas en el desvío.
Si fuera técnicamente posible, si el tráfico fuese reducido y si los itinerarios alternativos fueran de malas características, el túnel podría permanecer abierto con un sistema de tráfico alternativo.
En caso de cierre, es esencial una buena preparación previa ya que puede reducir significativamente la interrupción, siendo importante llevar a cabo previamente una campaña publicitaria regional y/o nacional (por ejemplo, televisión, radio, internet, vallas publicitarias, publicación de números de teléfono para información y quejas).
Una vez que el túnel se haya cerrado se debe señalizar el desvío para proporcionar información a los usuarios lo antes posible y debe realizarse con la suficiente antelación a los puntos de desvío que a veces se encuentran a una distancia considerable del túnel. En las proximidades del túnel, la información del cierre y de la ruta alternativa debe efectuarse antes del último punto de elección.
Cuando sea inevitable la realización de trabajos de renovación o mejora con presencia de tráfico, deberán adoptarse medidas especiales de gestión del mismo tanto en los accesos como en el interior del túnel. Cuando hay dos o más tubos, es posible cerrar uno y establecer el tráfico bidireccional en el otro o que la ruta alternativa sea solo para los usuarios del tubo cerrado. Si se establece tráfico bidireccional en el otro tubo, hay menos inconvenientes para los usuarios ya que no tendrían que tomar la ruta de desvío, sin embargo, en cuanto a la seguridad, esta solución está lejos de ser ideal (debiéndose evitar en túneles con mucho tráfico) ya que al circular en ambos sentidos es mayor el riesgo de accidentes. Este riesgo puede reducirse mediante el uso de paneles de mensaje variable y de control de carril situados sobre la calzada. En el caso de tubos de tres carriles, si fuera posible, el carril central debe mantenerse libre de tráfico como área de seguridad. También deben preverse medidas adicionales de gestión del tráfico, tales como reducción de velocidad e implantación de distancia mínima de separación entre vehículos.
Cuando un tubo no se cierre completamente al tráfico por implantarse cierres parciales, éstos siempre deben comenzar antes de la boca de entrada, desviando el tráfico al carril lento para después pasarlo en el punto del incidente al carril disponible, lo que no siempre es posible principalmente en los accesos a túneles urbanos. Preferiblemente, los cierres de carriles deberán de ser a lo largo de todo el túnel, recomendándose que el tráfico no tenga que cambiar de carril en su interior. En el caso de túneles largos, una vez que estén libres de todos los medios de trabajo debe permitirse que el tráfico use todos los carriles.
Una buena herramienta para determinar la situación más segura es la de evaluación de riesgos. Se insiste una vez más en que también deben adoptarse medidas adicionales de gestión de tráfico, tales como la reducción del límite de velocidad y la implantación de una distancia obligatoria de separación entre vehículos.
En el informe de la AIPCR 2008R15EN: “Túneles urbanos de carretera: recomendaciones a los titulares y a las empresas de explotación sobre el proyecto, gestión, explotación y mantenimiento” (Inglés/Francés) se puede encontrar información adicional sobre las medidas de gestión del tráfico durante el cierre de túneles.
Tras la construcción, el inevitable deterioro del equipamiento de ventilación del túnel reduce la capacidad del sistema para mantener la seguridad requerida y las prestaciones. Además, las medidas nuevas de seguridad pueden ser necesarias por motivos técnicos o por cambios en el entorno del túnel.
La sección A.5 Sistemas de ventilación del informe AIPCR 2012R20 "Evaluación y mejora de la seguridad en túneles de carretera existentes" identifica algunos ejemplos de puntos débiles en túneles existentes, explicando por qué es necesario a menudo realizar modificaciones al sistema de ventilación de túneles existentes, incluyendo entre otros los siguientes:
Además, la sección 6 Ventilación del informe AIPC 2016R19ES "Redes complejas subterráneas de carretera", explica las razones que hacen el reacondicionamiento de los sistemas de ventilación de redes complejas considerablemente más complicado que en túneles convencionales y la sección 3.1 del informe AIPCR 2008R15 "Túneles urbanos de carretera: recomendaciones a los gestores y explotadores para el proyecto, gestión, explotación y mantenimiento" (Inglés/Francés) explica algunos aspectos generales que también afectan a la capacidad de llevar a cabo los programas de reacondicionamiento para este tipo de infraestructuras.
Cada vez más los proyectistas de carreteras optan por los túneles como una buena solución ambiental, dada su capacidad para reducir ciertas afecciones, tales como la intrusión visual y la contaminación acústica. Sin embargo algunos impactos permanecen o incluso aumentan con esta elección. A pesar de las políticas encaminadas a controlar e incluso reducir la circulación por carretera, se prevé un aumento de la intensidad de tráfico en las próximas décadas, por lo que los problemas ambientales ligados al tráfico por carretera deben ser tenidos en cuenta.
El comité de túneles de la AIPCR ha profundizado más específicamente en el estudio de los fenómenos de polución del aire, considerando:
De hecho, cuando se considera la polución del aire, la elección del sistema de ventilación permite determinar la posición de los extractores de aire y de los caudales correspondientes. Una elección adecuada de los regimenes de funcionamiento y de los valores de ajuste para el control de la ventilación constituye a menudo un medio más eficaz para alcanzar los valores admisibles de concentración local de contaminantes que la elección de sistemas de ventilación más complejos.
El tráfico y, por lo tanto, las emisiones de los vehículos constituyen una seria preocupación, especialmente en espacios confinados como los túneles. Estas emisiones se caracterizan por la presencia de varios contaminantes, que con concentraciones elevadas, pueden tener efectos y consecuencias adversas. El comité de túneles de la AIPCR evalúa tradicionalmente las emisiones de los vehículos y la calidad del aire en los túneles. Con este objeto se revisan las teorías de modelización, se definen los estándares de calidad del aire y se caracterizan las condiciones existentes. Las concentraciones de contaminantes obtenidos por las medidas y por la simulación se comparan con las normativas de calidad del aire. Finalmente, se proponen medidas de mitigación para garantizar un control adecuado de la calidad del aire en el túnel. En el informe técnico de la AIPCR, 2019R02ES “Túneles de Carretera: Emisiones de los vehículos y Demanda de aire de Ventilación” se puede encontrar información adicional sobre estos aspectos.
La temperatura del aire en el túnel puede ser un aspecto ambiental significativo en túneles muy largos debido al calor que emana de los vehículos y en países tropicales con temperatura ya muy alta fuera del túnel. En tales casos, los usuarios de motocicletas y de vehículos que no dispongan de aire acondicionado pueden estar sometidos a temperaturas del aire inaceptables. Para evitar las altas temperaturas en túneles se han adoptado soluciones basadas en insuflar aire mediante ventilación mecánica e incluso pulverizando agua, por ejemplo utilizando el calor latente de evaporación para enfriar el aire del túnel.
Las emisiones de los túneles afectan la calidad del aire a una relativamente corta distancia de los puntos de dispersión de las emisiones, sin embargo la red de carreteras adyacente influye en el medioambiente en un área mayor. Por lo tanto las implicaciones de los túneles sobre la calidad del aire deben estudiarse en el contexto de una red de carreteras, de la que son una parte (ver la página Impacto en ambiente exterior).
Otros problemas ambientales importantes son el ruido y las vibraciones. La contaminación acústica puede aparecer durante la fase de construcción causando riesgos medioambientales, porque con frecuencia el nivel de ruido generado es alto. Además, una elevada intensidad de tráfico durante la explotación normal puede igualmente generar niveles de ruido altos, que pueden estar por encima de los permitidos. Cada vez más la contaminación acústica tiende a llegar a ser un problema importante en las carreteras de mucho tráfico.
Las estrategias para la reducción del ruido siguen procedimientos establecidos hace tiempo en los procesos de planeamiento y construcción. Se han dado grandes pasos para reducir el ruido en su origen, como la utilización de pavimentos especiales absorbentes y el aislamiento acústico y las barreras acústicas que cada vez son más eficientes. La utilización combinada de estas medidas y el empleo de mejor maquinaria de construcción pueden minimizar la generación de ruido y vibraciones (Ver la página Ruido y Vibraciones).
El impacto del agua es otro aspecto que debe ser analizado durante el ciclo de vida de una infraestructura como un túnel. Se deben realizar investigaciones detalladas de la hidrología superficial y subterránea antes y durante la construcción. Se debe escoger el trazado menos perjudicial y los elementos estructurales adecuados para conseguir la mínima interrupción y alteración del esquema y procesos hidrológicos. La desecación del terreno debida a los procedimientos de construcción de infraestructuras es una cuestión que deviene más y más importante. Pueden realizarse diferentes estudios para conocer los efectos de la infraestructura sobre la hidrología en el área del entorno y su posible mitigación. La contaminación del agua causada por la filtración de materiales de construcción durante las obras puede reducirse utilizando contenedores impermeables (ver la página Impacto en la calidad del agua).
El objetivo final de los proyectistas y gestores de túneles es conseguir una explotación sostenible desde el punto de vista funcional y medioambiental, para ofrecer un nivel razonable de seguridad y reducir tanto como sea posible los impactos negativos sobre el medioambiente. Se consideran y analizan diferentes elementos para mejorar la sostenibilidad de la explotación de un túnel en el informe técnico 2017R02ES "Explotación de túneles de carretera: Primeros pasos hacia un enfoque sostenible" (ver la página Explotación sostenible).
El consumo de energía es una preocupación frecuente para los titulares y explotadores de túneles y se debería de tener en cuenta en la fase de construcción adaptando el proyecto para utilizar procedimientos de construcción de menor consumo energético y en la fase de explotación en la que es esencial. Los sistemas de ventilación e iluminación pueden optimizarse notablemente obteniendo además beneficios medioambientales y a veces reducciones de costes nada despreciables (ver la página Consumo energético sostenible).
En el campo de los túneles de carretera, tradicionalmente la calidad del aire se considera en términos de concentración de emisiones de gases en el interior del túnel. Sin embargo, las concentraciones de contaminantes en el exterior pueden ser perjudiciales o molestas para los vecinos. Esas concentraciones se reducen rápidamente conforme nos alejamos de la boca del túnel o de los pozos de extracción, en función de mecanismos complejos que dependen de la velocidad y dirección del viento y de la topografía de la zona. Por ello, es sabido que la calidad del aire en las inmediaciones de las bocas del túnel o de otros puntos de emisión debe ser objeto de estudio cuando el tráfico es importante y cuando se trata de túneles urbanos.
En la superficie sobre la que discurre un túnel, la calidad del aire es generalmente mejor que si una carretera a cielo abierto se encontrase en ella. Sin embargo, en las bocas y pozos, se libera aire contaminado cuando un flujo longitudinal o transversal se genera por el efecto pistón del tráfico y/o por un sistema de ventilación.
Dependiendo de las concentraciones en el interior y de otras fuentes situadas en la proximidad de una boca del túnel o de un pozo, las concentraciones de contaminantes pueden ser superiores a los niveles máximos permitidos por las autoridades. En ese caso se deben tomar medidas para mejorar la calidad del aire en las proximidades. Dichas medidas pueden incluir trabajos de obra civil o de equipamiento, reglamentación del uso de los terrenos alrededor del túnel, etc. Lo más frecuente es que pueda reducirse la concentración de la polución con medidas de explotación, como el cambio del régimen de ventilación. La sección III “Medio ambiente” del informe AIPCR 1996 05.02B “Túneles de carretera: emisiones, medio ambiente, ventilación” (Inglés/Francés) aporta información de referencia en el comportamiento de un chorro de aire del túnel a través de las bocas.
La AIPCR ha publicado el Informe Técnico 2008 R04 “Túneles de carretera: guía para la optimización del impacto sobre la calidad del aire en su entorno” (Inglés/Francés), que aborda los aspectos de calidad del aire en el exterior como consecuencia de los túneles y es una guía para la mejora del entorno urbano a través de la redistribución de las emisiones de los vehículos en los aledaños del túnel. La guía considera un amplio abanico de posibilidades de proyecto o de explotación para mitigar el impacto de los túneles sobre el aire exterior, como la elección de un emplazamiento óptimo para el túnel, las pendientes, el tipo de ventilación, la gestión de los extractores de aire, la gestión del tráfico, el mantenimiento del túnel y finalmente, si resultase necesario, el uso de técnicas de eliminación de la contaminación (ver también la sección 4.4.5 del informe AIPCR 2017R02 "Explotación de túneles de carretera: primeros pasos hacia un enfoque sostenible".
Los aspectos medioambientales ligados a la ventilación, además del consumo de energía y la huella de carbono asociada, están relacionados con la descarga concentrada y localizada de aire contaminado desde las bocas y chimeneas. La reducción de su impacto en los alrededores del túnel forma parte de un buen diseño medioambiental: ver la sección 4.3 “Técnicas de dispersión del aire del túnel”, la sección 4.6 “Aspectos de explotación” y el apéndice D “Visión global de los modelos de dispersión en el proyecto de sistemas de ventilación” del informe R2008R04 (Inglés/Francés).
Se puede encontrar información específica para túneles complejos en la sección 8.1 Calidad del aire exterior del informe AIPCR 2016R19ES “Túneles de carretera: redes complejas subterráneas de carretera”
El ruido es considerado generalmente como una de las principales molestias percibidas por los seres humanos y puede afectar significativamente en las zonas urbanas. Por tanto, debe tenerse en cuenta en el proyecto de túneles, especialmente en los urbanos que tienen una alta concentración de receptores acústicos en la proximidad inmediata de las bocas y de las chimeneas de ventilación.
El ruido generado por el tráfico no es específico de los túneles. Las infraestructuras subterráneas se consideran generalmente soluciones positivas en relación con el medio ambiente acústico, no obstante puede haber problemas específicos cerca de las bocas para ciertas configuraciones. En la mayor parte de los países desarrollados, cada vez que se proyecta una nueva infraestructura (o una modificación significativa de una existente), se realiza un estudio de impacto acústico, y por supuesto, hay que tener en cuenta la existencia de un túnel en esta fase.
Figura 1: Ejemplo de una barrera de protección al ruido sobre la boca de un túnel en una zona urbana
Existen también fuentes de ruido asociadas a la propia infraestructura del túnel. La principal es el sistema de ventilación. En el caso de ventilación transversal o de ventilación longitudinal con pozos de extracción, los ventiladores o el flujo de aire a través de las boquillas de entrada y salida pueden generar un ruido significativo; en ciertas ocasiones también tienen que funcionar de noche, cuando las restricciones en cuanto a ruido son mucho más severas. Una solución puede ser la reducción de la utilización del sistema de ventilación mediante la optimización de su control, pero esto sólo puede lograrse en una medida limitada.
La solución más eficaz consiste en tener en cuenta estos problemas en la fase de proyecto. Dado que los efectos más importantes del ruido están geográficamente limitados, las entradas y salidas de aire pueden situarse lo más lejos posible de las edificaciones vecinas, aunque esto puede suponer un sobrecoste significativo. La velocidad del aire debe mantenerse en valores relativamente bajos en sus entradas y/o salidas para reducir la generación de ruido por lo que el tamaño de estas aberturas debe ser suficientemente grande. Adicionalmente, los silenciadores son a menudo necesarios para evitar la “fuga” del ruido generado por los ventiladores.
En el caso de ventilación longitudinal, el impacto sonoro de los ventiladores es en general moderado, ya que, por un lado, los turboventiladores no deben colocarse demasiado cerca de las bocas para obtener la máxima eficacia (por lo tanto el ruido de los ventiladores se "diluye" en el ruido del tráfico), y por otro lado, los ventiladores están generalmente equipados con silenciadores para mantener un nivel aceptable de ruido en el interior del túnel. Sin embargo, para configuraciones especialmente sensibles, puede que sea necesario optar por conceptos o medidas de explotación específicas.
Las vibraciones generadas por el tráfico rara vez representan un problema importante en la fase de explotación de un túnel de carretera (a diferencia de los túneles ferroviarios, ya que los trenes producen mucha mayor vibración que los vehículos de carretera). En caso de que tal problema se produzca, en general hay poco que se pueda hacer aparte de prohibir el acceso a los vehículos más pesados. Otra posible fuente de vibración son los turboventiladores. Éstos deben estar cuidadosamente equilibrados para evitar vibraciones excesivas. Sin embargo, la vibración del ventilador generalmente no es perceptible en el medio ambiente, sino que afecta principalmente a la propia máquina, y puede poner en peligro su longevidad. También puede convertirse en un problema de seguridad porque podrían perder alguna pieza o incluso desprenderse del techo del túnel debido a una vibración excesiva. El control de la vibración es crucial para la fiabilidad y la seguridad de los turboventiladores.
La vibración es mucho más problemática durante la fase de construcción, sobre todo cuando se utilizan explosivos. La construcción de túneles, y las medidas ambientales relacionadas, está fuera del alcance del Comité de Explotación de Túneles de Carretera de la AIPCR, existiendo recomendaciones específicas publicadas por la Asociación Internacional de Túneles y Obras Subterráneas (ITA-AITES).
El impacto de las carreteras sobre la calidad del agua puede ser muy importante, tanto durante el funcionamiento normal (filtración de productos de hidrocarburos, desgaste de los neumáticos, etc) como en situaciones accidentales (derramamiento de grandes cantidades de contaminantes).
La existencia de un túnel no cambia en gran medida el problema. Como en cualquier carretera, es necesario el tratamiento del agua (decantación, eliminación de los contaminantes) antes de su vertido. Sin embargo deben tenerse en cuenta algunos elementos específicos de los túneles cuando se proyectan sistemas de tratamiento de aguas. En primer lugar, los túneles se deben limpiar regularmente, llegando hasta una vez al mes en los túneles urbanos de mayor tráfico. Esto genera grandes cantidades de aguas residuales que contienen productos de limpieza. En segundo lugar, los túneles en los que se permite el transporte de mercancías peligrosas están generalmente equipados con sistemas de drenaje específicos con el fin de limitar el esparcimiento de líquidos inflamables por la calzada. Si se produce un derrame accidental, el caudal de líquido contaminante en estos canales puede ser mayor que el que se encuentra en una superficie de carretera regular, por lo que el sistema de tratamiento de aguas debe ser capaz de hacerle frente.
Cuando se pueden presentar problemas complejos relacionados con el agua es durante la fase de construcción, por ejemplo, con respecto a la turbidez del efluente de las obras. Se deberán tomar entonces las medidas adecuadas que, en algunos casos, representan importantes limitaciones para las obras o incremento de costes. La construcción de túneles y las medidas ambientales relacionadas están fuera del alcance del Comité de Explotación de Túneles de Carretera de la AIPCR. Para más información se anima al lector a que consulte las recomendaciones específicas publicadas por la Asociación Internacional de Túneles y Obras Subterráneas (ITA-AITES).
Fig. 1 : Filtraciones de agua en un túnel construido con dovelas
El impacto del agua es otro aspecto que debe ser analizado durante el ciclo de vida de una infraestructura como los túneles.
La mayoría de los impactos de los túneles sobre el agua (y del agua sobre los túneles) se produce durante su construcción, pero algunos de éstos permanecen durante mucho tiempo y pueden convertirse en un obstáculo para la explotación y el mantenimiento. Debe prestarse la debida atención a estos temas durante la planificación y las diferentes etapas del proyecto del tunel, con el fin de evitar nefastas y costosas consecuencias. La investigación detallada tanto de la hidrología superficial como de la subterránea debe llevarse a cabo antes y durante la construcción. Deben ser elegidas la traza y la estructura menos perjudiciales con el fin de obtener la mínima interrupción y alteración de los esquemas y procesos hidrológicos.
Teóricamente los túneles pueden ser impermeables (no hay filtraciones de agua y toda la presión recae sobre el revestimiento) o (semi)-permeables (permiten un cierto volumen de filtración evitando fuertes presiones sobre el revestimiento). En la práctica, la mayoría de los túneles son permeables durante su construcción e impermeables y semi-permeables durante la explotación. La figura 1 muestra las filtraciones de agua en un túnel construido con dovelas y diseñado para ser impermeable. Por norma general, las filtraciones de agua en los túneles de carretera no se aceptan ya que pueden tener un efecto grave en la estructura del túnel y, en algunos casos pueden provocar deformaciones, desplazamientos, asentamientos y tensiones no deseadas que lleven al deterioro y, en el peor de los casos, al derrumbe de los hastiales y de la clave del túnel y a la rotura y decompresión de la roca. En el caso de las instalaciones mecánicas y eléctricas, pueden afectar a su funcionalidad y a su expectativa de vida útil.
Fig. 2: Flujo de agua a través de un estrato de basalto permeable
En túneles sin revestimiento (o dotados de un revestimiento permeable) la entrada de agua puede ser importante. La figura 2 muestra una corriente de agua fluyendo a través de un estrato de basalto permeable en Canadá.
El agotamiento de acuíferos causado por la construcción de infraestructuras es un tema que está adquiriendo cada vez más importancia. Este efecto no suele terminar con la puesta en servicio del túnel, y los niveles freáticos originales casi siempre bajan, con un impacto irreversible sobre los pozos de captación.
El agua que entra en un túnel puede disolver el hidróxido de calcio del revestimiento de hormigón, volviéndose más alcalina y liberando depósitos sólidos en los sistemas de drenaje. Este efecto es más frecuente en viejos túneles con sistemas de drenaje obsoletos. La figura 3 muestra un chorro de agua que fluye y depósitos de cal en un túnel con revestimiento de hormigón. La figura 4 muestra un efecto similar en una junta de construcción.
Fig. 3: Chorro de agua que fluye y depósitos de cal en un túnel con revestimiento de hormigón (izquierda). Fig. 4: Efecto similar en una junta de construcción (derecha)
Figura 1: Túnel Croix-Rousse (Lyon, Francia), que tiene un tubo destinado a autobuses y medios de transporte respetuosos con el medio ambiente
A lo largo de su historia, la Asociación Mundial de la Carretera (AIPCR) ha publicado varios informes con el objetivo de mejorar la eficiencia de la explotación de los túneles, reducir los costes y mitigar los impactos ambientales.
Con una población mundial en aumento y una escasez de recursos naturales cada vez mayor, el desarrollo sostenible se ha convertido justificadamente en un tema de interés en distintos ámbitos de la sociedad en las últimas décadas. El sector de las infraestructuras no es una excepción.
Sin embargo, en este sector existen pocas directrices y prácticas recomendadas que aborden específicamente la sostenibilidad de los túneles de carreteras.
Además, hasta la fecha la AIPCR no ha hecho ninguna recomendación para túneles de carreteras que refleje el “estado del arte” actual de varios países. Esto es comprensible, ya que los túneles de carreteras son solo una pequeña parte de la red viaria global. Por otro lado, dado que los túneles de carreteras son estructuras caras y complejas, con un ciclo de vida que normalmente alcanza más de 100 años, está claro que el concepto de explotación de túneles de carreteras sostenibles tiene una gran relevancia.
El Informe técnico 2017R02ES, "Explotación de túneles de carreteras: primeros pasos hacia un enfoque sostenible", fue elaborado como herramienta inicial para solventar esta carencia.
La optimización de los costes de explotación de un túnel y en particular los relativos al consumo de energía es un tema que debe de abordarse desde la fase de proyecto. La AIPCR señala que una parte importante de los costes de explotación queda determinada por las decisiones adoptadas en las fases de proyecto y de construcción (Informe 05.13.B: Buenas prácticas para la explotación y el mantenimiento de los túneles de carretera inglés/francés).
Es necesario adoptar un enfoque global que tenga en cuenta los tres pilares del desarrollo sostenible: social, ambiental y económico (Informe 2017R02ES.Explotación de túneles de carretera: Primeros pasos hacia un enfoque sostenible). Más específicamente, es importante evitar adoptar una solución que resulte más económica en el momento de la inversión inicial pero que conlleve un consumo anual en energía excesivo.
Esto conduce naturalmente a adoptar un enfoque basado en el coste del túnel en su conjunto teniendo en cuenta no solo los costes iniciales del equipamiento sino también los de explotación a lo largo de la vida útil esperada (Informe 2016R01ES Buenas prácticas para el análisis del ciclo de vida de los equipamientos instalados en los túneles).
Como el número de equipos existentes en los túneles es elevado, diverso y con durabilidad muy variable de unos a otros, frecuentemente es más eficiente ir a una optimización específica para cada familia de equipamiento.
Finalmente, como ya se ha dicho, el trabajo de optimización debe de comenzar durante las fases iniciales del proyecto, pero las soluciones técnicas elegidas y el equipamiento instalado requieren una supervisión constante si se quieren mantener sus prestaciones a lo largo del tiempo. Por ello es necesario llevar a cabo un mantenimiento regular y completo de modo que se pueda alcanzar un consumo de energía óptimo y que el túnel siempre sea eficiente (Informe 05.13.B Buenas prácticas para la explotación y el mantenimiento de los túneles de carretera inglés/francés).