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).
