El Manual de explotación de túneles de carretera. Directrices para su elaboración

Alberto Pleite Casimiro
Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos
Demarcación de Carreteras de Murcia
Ministerio de Fomento - España

 

1. FUNDAMENTOS DEL MANUAL DE EXPLOTACIÓN Y MARCO NORMATIVO

Dado que uno de los principales objetivos de este curso es proporcionar a los organismos que intervienen en la seguridad de los túneles los conocimientos que les permitan proporcionar el nivel de seguridad necesario tanto a su personal como a los usuarios de los mismos, es fundamental conocer la infraestructura e instalaciones de los túneles, sus necesidades de mantenimiento y finalmente los mecanismos de actuación y coordinación en caso de emergencia, de manera que se pueda efectuar una adecuada gestión de los mismos.

Actualmente los criterios básicos para las instalaciones definitivas y la explotación de los túneles de carretera están regidos por la "Instrucción para el Proyecto, Construcción y Explotación de Obras subterráneas para el Transporte Terrestre" (IOS-98).

El objeto de estas instalaciones es el adecuado nivel de servicio y seguridad, tanto en régimen normal, permitiendo reducir el riesgo de accidente o incendio a niveles aceptables o aceptados por la sociedad, como en circunstancias excepcionales si dicho accidente o incendio llega a producirse finalmente, para lo cual será preciso considerar las circunstancias específicas de este tipo de obras:

• Espacio limitado a la sección transversal
• Mayor incidencia de cualquier accidente, incendio o avería que a cielo abierto.
• Efectos psicológicos que pueden derivarse sobre el conductor: claustrofobia, adormecimiento, etc.
• Reacciones mal conocidas del usuario en caso de incidencias graves.
• Cambio de condiciones ambientales y físicas a las entradas y salidas del túnel (sección, luz, efecto pared, aire…)

La IOS-98 fija las condiciones mínimas que deben tener las instalaciones fijas de un túnel de carretera para que el nivel de seguridad y riesgo que se va a asumir esté en consonancia con los criterios adoptados para el resto del trazado. A este objeto clasifica los sistemas de explotación en tres niveles:

• Nivel III: túneles cortos o de poco tráfico que no requieren de ningún tipo de instalación específica.
• Nivel II: túneles que van a exigir un cierto tipo de instalaciones y de vigilancia particular con respecto al resto del trazado donde están inscritos (túneles de montaña de mediana longitud)
• Nivel I: túneles en los que por sus especiales condiciones, se va a necesitar una organización específica permanente para el control y vigilancia de sus instalaciones (túneles de autopista, urbanos, etc.). Estos túneles dispondrán de una sala de control donde se recogerá y tratará toda la información proveniente de las diversas instalaciones del túnel.

Para los túneles de nivel I y II será preceptiva la redacción de un Manual de Explotación. Dicho Manual regirá la estructura de los equipos y los medios para la correcta explotación de las instalaciones del túnel para el que se redacte: personal, locales y medios materiales con su correspondiente valoración a lo largo del tiempo.

Las funciones principales de los equipos y medios de explotación serán:

• Controlar la circulación
• Realizar el mantenimiento de las instalaciones y de la obra civil
• Actuar en caso de emergencia

Las dos primeras son permanentes y el resto serán periódicas o puntuales.

Asimismo el Manual de Explotación contemplará las limitaciones a imponer, en su caso, al tráfico de mercancías peligrosas en general, sin perjuicio de lo establecido en la legislación vigente sobre la materia.

Las instalaciones de que dispondrá un túnel de carretera en el más amplio nivel de explotación son las siguientes:

A lo largo de nuestra exposición analizaremos los distintos aspectos que por tanto recoge el Manual de Explotación para un nivel de explotación tipo I, describiendo las características de las instalaciones y su cometido, los criterios de explotación de los mismos y los criterios de actuación en caso de emergencia, tomando como referencia el caso de los túneles de la CN-340 a su paso por la Sierra de Peñarrubia, en Lorca (Murcia).

2. TUNELES DE LORCA. ADECUACION A LA IOS-98

En un túnel de autopista, la ventilación, alumbrado, los equipos que hay que instalar para el control de dichos dispositivos y el conocimiento de lo que ocurre en todo momento en los túneles, así como las instalaciones para casos de emergencia, conforman una parte imprescindible en la infraestructura de los túneles, y todos ellos aseguran un funcionamiento con un nivel de seguridad y confort adecuados.

Para mantener todos estos equipos en óptimo funcionamiento de manera que cumplan los objetivos para los que se han diseñado, se debe contar con personal altamente cualificado con un profundo conocimiento de la instalación.

Evidentemente en caso de producirse un incidente, la rapidez de la actuación, por parte de conductores y responsables de la instalación, es una variable fundamental. Por tanto, se aumentara el nivel de seguridad teniendo una instalación con un buen diseño constructivo, incorporando tecnologías avanzadas de detección y procesamiento que permitan un menor tiempo de reacción ante un accidente.

La ISO-98 (Instrucción para el proyecto, construcción y explotación de obras subterráneas para el transporte terrestres), establece los criterios a seguir a la hora de dotar a los túneles, de las instalaciones mínimas necesarias para asegurar un adecuado nivel de servicio y seguridad.

2.1 INSTALACIONES Y MEDIOS EN LOS TÚNELES DE LORCA (actuales y futuras)

Como ejemplo de adecuación de un túnel carreteros a la IOS-98 veremos las instalaciones que existen en la actualidad en los túneles de Lorca, y las mejoras previstas en cada uno de sus sistemas, o en el caso, la incorporación de algunos nuevos.

Figura 1

ANTECEDENTES

Los túneles de Lorca se encuentran situados en la Autovía del Mediterráneo CN-340, a la altura del punto kilométrico 593+000.

El túnel I, (dirección Murcia - Almería), se construyo con motivo de la variante de Lorca en el año 1.988, tiene una longitud de 954 mts entre los P.P.K.K 593+974 - 593+020.

El túnel II, (dirección Almería - Murcia), forma parte de la Autovía del Mediterráneo tramo: Alhama de Murcia - Puerto Lumbreras, inaugurado en el año 1.993, tiene una longitud de 560 mts entre los P.P.K.K. 593+475 - 594+035.

Las características constructivas son las siguientes (Figura 1):

• Calzada 2 x 3,5 m.
• Arcenes 2 x 1 m.
• Acera 2 x 0,8 m.
• Velocidad de proyecto 100 Km.
• Gálibo mínimo: 5,5 m

En un principio los túneles estaban dotados de sistema de iluminación, ventilación, así como opacímetros y detectores de CO. En el túnel 2 disponía también de un grupo electrógeno para el caso de fallo de la energía eléctrica.

Figura 2

En el año 1.993 se ejecuto el proyecto de "INSTALACIONES DE SEGURIDAD, EN LOS TUNELES DE LA VARIANTE DE LORCA" en el que se dotaron a los mismos de sistemas (Figura 2) con los objetivos siguientes:

Actualmente está en marcha un proyecto de "AMPLIACION DE LAS INSTALACIONES DE LOS TUNELES DE LORCA" redactado por la Demarcación de Carreteras de Murcia, que recoge todas las modificaciones a realizar para la adecuación a la IOS-98.

A continuación se describen cada uno de los sistemas y las mejoras previstas en dicho proyecto.

2.1.1. ILUMINACION

2.1.1.1. Iluminación Interior

El objetivo del alumbrado del túnel es garantizar la seguridad del tráfico existente, permitiendo atravesar el túnel a velocidad apropiada a cualquier hora del día.

Es necesario disponer de una iluminación acorde con la iluminación exterior, para evitar tanto el deslumbramiento del conductor en el caso de que la iluminación en el túnel sea mayor que en el exterior, y el efecto "AGUJERO NEGRO" si la iluminación exterior supera en mucho la iluminación dentro del túnel.

Para conseguir la adaptabilidad de la iluminación interna con la iluminación exterior, se dispone de control de iluminación con fotocélulas, facilitando al usuario la adaptación de la visión al acceder al túnel, con una distribución según la Figura 2.

La iluminación existente cumple con creces las Recomendaciones para la Iluminación de Carreteras y Túneles publicadas por el Ministerio de Fomento, con los correspondientes niveles luminotécnicos según las características de cada túnel.

Figura 3

Las mejoras que se van a realizar en estos equipos según el proyecto antes mencionado son:

1. Mejorar la iluminación del túnel I mejorando el circuito permanente.
2. Instalación de Unidades de Control de Alumbrado (U.C.A.), que permite saber el estado real de la instalación y de cada tramo en cada momento.

2.1.1.2. Iluminación Exterior

La iluminación exterior existente está compuesta por una torre de 30 m. de altura, con una corona móvil, en la que hay instalados 16 proyectores de 1. 000 W., que iluminan la entrada del túnel I y la salida del túnel II. También forman parte de la iluminación exterior una serie de farolas que iluminan la entrada del túnel I.

2.1.2. VENTILACION

La ventilación es de enorme importancia en la explotación de un túnel, y es determinante en caso de accidente.

Los objetivos que se pretenden con la ventilación son:

• Mantener en todo momento una calidad de aire adecuada para que la toxicidad del ambiente dentro del túnel no alcance límites prefijados.
• Garantizar que la visibilidad sea suficiente y segura para la conducción.
• En caso de emergencia, reducir al máximo la gravedad de la incidencia.

La renovación del aire de los túneles de Lorca esta basada en un buen tiro del aire natural, aumentado por el efecto pistón que producen los vehículos en su transito por estos, reforzados con una ventilación forzada por ventiladores.

La ventilación forzada es de tipo longitudinal, con cuatro ventiladores en cada túnel, instalados en la bóveda a 70 m., de las boquillas de entrada y salida, que impulsan el aire a lo largo de estos.

FUNCIONAMIENTO:

El funcionamiento de los ventiladores viene determinado por el sistema de ventilación compuesto por: Opacímetros, detectores de CO, anemómetros y catavientos.

Los parámetros básicos que condicionan la puesta en marcha de los ventiladores son:

1. Concentración de monóxido de carbono (CO). Los equipos que controlan este parámetro son los detectores de CO, instalados dos en el túnel I y uno en el túnel II, con cuatro tomas de muestras cada uno de ellos.
2. 0pacidad que se produce por el aumento de partículas sólidas en suspensión, que dificultan la visibilidad. Hay instalados dos Opacímetros en cada uno de los túneles controlando este parámetro.

La instalación de sistemas de ventilación se completa con anemómetros en el exterior y entrada de ambos túneles, que controlan la velocidad del aire tanto dentro como en el exterior y catavientos que dan una información del sentido del aire de circulación.

Las modificaciones a realizar en el control de ventilación son:

• Mejora del control y comunicaciones con un equipo equipado con un software necesario para realizar el control de la ventilación a partir de los datos registrados en los sensores.
• Instalación de controladores de velocidad que permiten ajustar la velocidad del aire mediante la ventilación forzada, resultando fundamental en caso de incendio.

2.1.3. CIRCUITO CERRADO DE TELEVISION

El circuito cerrado de televisión está diseñado para cubrir el recorrido de los vehículos a lo largo de los túneles y sus accesos. Los objetivos de este sistema son:

• Detección y vigilancia de acontecimientos y situaciones especiales de la circulación que puedan incidir en la coordinación de las funciones de vigilancia y protección.
• Ayuda a la detección y evaluación del alcance de las incidencias.
• Análisis y supervisión de alarmas y demandas de ayuda cursadas desde postes S.O.O.
• Obtención de información sobre el estado de funcionamiento de las instalaciones.

Consta de seis cámaras fijas, de las cuales cuatro están instaladas en el interior del túnel I, y dos en el interior del túnel II. Además de tres cámaras móviles que controlan las bocas de ambos túneles.

En el centro de control hay cuatro monitores y un vídeo que permite grabar las incidencias. Todos estos equipos se controlan con un sistema de conmutación de vídeo.

Las mejoras que se van a realizar son:

Incorporación de una cámara a las ya existentes para mejorar el control del recorrido de los túneles por parte del operador del Centro de control.

Sustitución de las tres cámaras exteriores por cámaras en color de alta tecnología, con lo que se obtiene mayor definición de los detalles a vigilar y una mejor actitud del operador ante la vigilancia del entorno de los túneles.

2.1.4. INTERFONIA (POSTES SOS)

Este sistema debe satisfacer las necesidades de comunicación entre el usuario y el centro de control. Los postes permiten al usuario la petición de ayuda mecánica, sanitaria o dar la alarma en caso de alguna incidencia.

Del mismo modo, para facilitar una rápida actuación en caso de emergencia por fuego, en los postes de auxilio interiores se dispone de extintores con indicadores de presencia, pulsador de emergencia y alarma en caso de puerta abierta.

Hay instalados cuatro postes SOS exteriores, uno en cada una de las bocas de los túneles y 9 interiores repartidos en su recorrido interior.

2.1.5. SEÑALIZACION PARA CONTROL DE ACCESOS

Para la regularización de entrada de los vehículos a los túneles hay instalados un sistema de señalización. El control de dicho sistema viene determinado por el tráfico, trabajos en el interior de los túneles o cualquier incidencia dentro de los mismos.

Para realizar el control de acceso, cada boca de entrada consta de los siguientes elementos:

• Dos señales de fibra óptica aspa-flecha.
• Dos señales de fibra óptica control de velocidad (60, 80, 90).
• Dos semáforos de tres focos sobre báculo R-A-V.
• Dos semáforos de dos focos A-A de preaviso a 150 mt., de los anteriores.
• Un panel alfanumérico de 18 dígitos instalado en el pórtico más cercano a las bocas de los túneles.

El funcionamiento de estos elementos se controla desde la ESTACION DE TRABAJO situada en el centro de control, bien de forma independiente o bien con una serie de secuencias de operaciones que se ejecutan de forma automática a petición del operador.

Aprovechando los pórticos existentes, se instalará la nueva señalización de acuerdo a lo definido en la Instrucción 8.1 IC de Señalización Vertical

Se conectarán los siguientes elementos:

1. Un grupo de dos semáforos de colores verde-ámbar-rojo situado en el pórtico nº 1.
2. Un grupo idéntico al anterior situado en el pórtico nº 2.
3. Un conjunto compuesto por dos carteles de f.o. de 3 aspectos y dos semáforos de preaviso ámbar-ámbar situado en el pórtico nº 3.
4. Un conjunto formado por un panel alfanumérico de 3 filas de 12 caracteres cada una y dos paneles gráficos de color multisímbolos instalado en el pórtico nº4.
5. Semáforo RAV existente en el acceso de cada túnel.
6. Señales aspa-flecha existentes a la entrada de cada túnel.
7. Señales de límite de velocidad existentes a la entrada de cada túnel.

2.1.6. SEÑALIZACION INTERNA

Dentro de los túneles hay instalados un sistema de señalización interna con el que guiar y controlar el tráfico, en caso de accidente y cuando es necesario para efectuar trabajos de conservación en el interior.

Este sistema consiste en semáforos de Precaución Rojo-Ambar, cada 180 m. a ambos lados de la calzada, que advertirá a los usuarios sobre las situaciones de peligro que se puedan producir.

En el túnel I debido a su longitud existe además dos señales de fibra óptica "aspa-flecha" en el centro, que facilita la información al usuario en el caso de un corte de carril para los trabajos de explotación, o por cualquier incidencia.

2.1.7. SISTEMA CONTRAINCENDIOS.

El sistema contra incendios consta de dos partes:

• Medios para la detección de incendios.
• Medios para la extinción.

I-MEDIOS DE DETECCION

Las instalaciones cuentan con detección automática en las casetas de los Centros de Transformación y de los Grupos Electrógenos, en donde hay instalados detectores iónicos. Los túneles solo disponen de medios manuales, teniendo pulsadores de seta instalados en los postes SOS interiores de ambos túneles.

Teniendo en cuenta que el incendio es probablemente el incidente más grave que se puede dar en el interior de los túneles, se propone instalar detectores lineales en ambos túneles, equipos que permiten la detección de un foco de calor en toda su longitud y poner en marcha las medidas necesarias para comprobar y combatir la incidencia.

En caso de incendio determina el tramo donde se ha producido y generará alarma. La alarma de incendio se transmite de inmediato al sistema central, poniéndose en marcha el protocolo de actuaciones.

II- MEDIOS DE EXTINCION

Los medios existentes para apagar un incendio son:

• Extintores polvo seco en interior de túneles: 15+12
• Extintores 25 dm3 en Centro de Control: 2

Las mejoras que se van a realizar son instalar cortinas de agua en las bocas de ambos túneles, y en el túnel I se instalará una en el centro para dividir el tubo en dos secciones, según que el foco de humo se encuentre a un lado u otro de la cortina central. Cada 50 m se instalarán puestos contra incendios de 20 m de longitud. En total se instalarán 30 puestos contra incendios, 18 en T1 y 12 en T2.

El suministro de agua a las mismas estará garantizado al menos durante 60 minutos, con un deposito de 80 m³, un grupo motobomba con un caudal de 80 m³/h y una bomba jockey que mantendrá la red presurizada en todo momento.

Estas cortinas de agua tienen como función la de confinar humos o vapores tóxicos en el interior de los túneles.

La alimentación electrica de emergencia de las motobombas estará garantizado desde el grupo electrógeno de 440 KVA.

2.1.8. SISTEMA DE EMERGENCIA EN CASO DE FALLO EN EL SUMINISTRO ELECTRICO

El sistema de emergencia esta diseñado para reponer la tensión en caso de fallo en el alumbrado eléctrico.

Hay instalados tres grupos generadores, dos de 200 KVA que dan suministro al túnel I, situados en ambas bocas del túnel y un grupo de 400 KVA que da suministro al túnel II situado en la boca norte de este. Existe también un Sistema de Alimentación Ininterrumpida (SAI) que permite el funcionamiento de todos los equipos del Centro de Control durante un mínimo de 30 minutos en caso de fallo en el suministro eléctrico.

Se ha constatado que los grupos electrógenos que suministran energía eléctrica de emergencia al túnel 1, carecen de la potencia suficiente para las instalaciones actuales, y no garantizan la energía de emergencia necesaria. Situación se agrava por el hecho de que las mejoras previstas en la instalación suponen un aumento en la potencia instalada, se propone retirar los grupos actuales de 200 KVA y sustituirlos por grupos de 330 kVA, consiguiéndose la potencia necesaria para las instalaciones actuales y futuras.

2.1.9. CENTRO DE CONTROL

El centro de control esta compuesto por una serie de equipos que conforman el mando de todas los sistemas hasta ahora comentados.

Esta situado dentro de la nave de Conservación, consta de un ordenador principal (ESTACION DE TRABAJO) con el SOFTWARE que permite gestionar todos los datos de los sistemas descritos anteriormente, a excepción de los postes SOS Y CCTV que se controlan por un PC de comunicación y un sistema de conmutación de vídeo.

Se instalará en esta sala un panel sinóptico, en el que se integrarán los monitores de TV. En el panel estará representado el trazado de ambos túneles y en el se señalizarán todos los equipos y elementos del sistema.

2.1.10. COMUNICACIONES

Las comunicaciones tienen su núcleo en dos equipos remotos situadas en la boca norte y boca sur de los túneles, capaces de recoger señales analógicas y digitales, procesar y gestionar (Figura 3).

Figura 3

La remota secundaria (situada en la boca sur) transmite toda su información "vía moden" a la remota principal, la remota principal procesa los datos y los transmite por fibra óptica a la " ESTACION DE TRABAJO" situada en el centro de control, que informa en tiempo real de la situación de los túneles, permitiendo a su vez, maniobrar todos estos sistemas.

2.2 INSTALACION DE NUEVOS SISTEMAS

2.2.1 Control de Gálibo:

El sistema de control de gálibo tiene por función la de detectar e impedir el paso a todos lo vehículos que circulen con una altura que pueda representar un peligro para los usuarios y las instalaciones de los túneles.

Se contemplan dos métodos distintos para el control de gálibo: detección electrónica y detección mecánica de altura.

La detección mecánica de altura consistirá en un pórtico de acero galvanizado de 6 m de altura, del que penderán, por medio de cadenas y a la altura determinada, unas pletinas de chapa pintadas en rojo y blanco. La detección mecánica irá complementada con un cartel metálico de 1,5x1 m, con la inscripción "ATENCIÓN CONTROL DE ALTURA" o similar.

El control electrónico de gálibo se compone de un detector de infrarrojos y un detector de espira electromagnética.

Cuando un vehículo sobrepase la altura permitida, encenderá una señal oculta de F.O. indicando al conductor que circula con exceso de gálibo y le obligará a salir en la próxima salida. Al mismo tiempo enviará una alarma a la Sala de Control que se visualizará sobre el panel sinóptico y en la pantalla del operador.

2.2.2 Aforos y Detección de Incidentes.

El subsistema de aforos y detección de incidentes constará de una serie de espiras electromagnéticas, soterradas en el pavimento. El Sistema leerá los principales parámetros del tráfico en cada carril de la vía. Los datos obtenidos serán almacenados en Estaciones de Toma de Datos (ETD), que se instalarán en los extremos de los túneles. Las ETD,s enviarán los datos de tráfico al Centro de Control a través de la red de comunicaciones.

Este subsistema cumple dos funciones diferentes:

1. Aforos
2. Detección de incidentes

En el modo de aforos mide por cada carril, los siguientes parámetros:

• Cantidad de vehículos
• Intensidad de tráfico
• Tiempo de ocupación
• Velocidad
• Clasificación de vehículos
• Intervalo
• Sentido de circulación

La determinación de incidente dentro de uno de los tramos, se hará, como mínimo, cuando la velocidad de los últimos n vehículos que pasen por un punto de medida, sea inferior a un umbral programado y la densidad (tiempo de ocupación) vaya aumentando anormalmente aguas arriba y disminuyendo en sentido contrario, interpretando esta situación como anómala y dando la señal de alarma.

Esta señal de alarma desencadenará un proceso que cumple principalmente tres funciones:

1. Minimizar los efectos del incidente por medio de la señalización.
2. Entregar al operador los medios para que compruebe la magnitud del incidente.
3. Poner en marcha el PROTOCOLO DE ACTUACIONES según la naturaleza del incidente.

2.2.3 Megafonía

Se proyecta la instalación de megafonía en ambos túneles, con una red de altavoces de alta potencia en el interior de cada uno. Se establecerán varias zonas que el operador desde la Sala de Control podrá seleccionar para dirigir un mensaje, o bien, emitirlo en todas las zonas de un túnel a la vez.

3 PLAN DE MANTENIMIENTO DE TUNELES

3.1 Operaciones de Conservación

Las operaciones de conservación de la infraestructura y sistemas de seguridad de los túneles difieren en gran medida a las operaciones de mantenimiento de infraestructuras viarias.

El mantenimiento ordinario es diferente de unos túneles a otros, debido a las particularidades de cada uno. El conocimiento de la instalación por el personal encargado de su conservación será fundamental a la hora de diseñar el Plan de Mantenimiento.

Las operaciones de mantenimiento ordinario de túneles obedecen a los siguientes principios:

• Asegurar que el túnel y sus elementos estén en un estado que permita la circulación de vehículos en las condiciones de seguridad y comodidad para los que fue proyectado.
• Obtener este objetivo al menor coste posible.

Estas operaciones se pueden dividir en:

• Operaciones preventivas, tienen como objetivo verificar el estado de todos los elementos que componen los sistemas (inspecciones, limpieza, verificación de funcionamiento, revisiones periódicas).
• Reparaciones de defectos y averías imprevistas.
• Mantenimiento periódico consistente en el análisis de las operaciones de mantenimiento para mejorar la eficacia de las operaciones preventivas.

3.2 Medios Materiales y Humanos

Se debe disponer de un equipo de personal especializado que ejecute operaciones preventivas y que pueda hace diagnósticos sobre averías graves, así como, un mantenimiento periódico que minimice al máximo cualquier mal funcionamiento de la instalación.

También será función de este equipo el seguimiento y supervisión de las operaciones o intervenciones ejecutadas por terceros.

3.3 Operaciones de Mantenimiento

La frecuencia de las operaciones de mantenimiento que se realizan vienen determinadas por las características especificas de los túneles y por las recomendaciones de los fabricantes de los equipos, así como de las condiciones del entorno y medidas de seguridad.

La mayoría de estas operaciones requieren un corte de carril, circunstancia que hay que tener muy en cuenta a la hora de hacer el Plan de Trabajo, por el tiempo que requiere tanto para poner la señalización como para quitarla.

Es fundamental la perfecta señalización de los trabajos que se realizan en el interior de los túneles tanto por seguridad de los usuarios como de los operarios que los realizan.

El mantenimiento integral de túneles se realiza según el siguiente criterio:

1. MANTENIMIENTO PERIODICO DE EQUIPOS

1. Revisión de equipos de intercomunicación, Postes-SOS: Quincenal.
   Se precisan verificaciones funcionales con mucha frecuencia por la importancia que adquiere este sistema en caso de incidencia.

Operaciones a realizar:

• Prueba de funcionamiento
• Limpieza interior y exterior
• Revisión de cableado y conexiones
• Inspección nivel de baterías
• Etc.

1. Revisión de equipos de ventilación

Los equipos de ventilación al ser equipos de precisión es fundamental su correcto calibrado y el buen estado de los filtros.

• Detectores de CO: Quincenal .

Operaciones a realizar:

• Limpieza de entrada de aire a las bombas de aspiración
• Control de caudal
• Funcionamiento de maniobra de los ventiladores
• Estado de filtros
• Etc.

• Revisión de equipos de opacidad (Opacímetros): Quincenal .

Operaciones a realizar:

• Chequeo de calibrado
• Limpieza de célula fotoeléctrica
• Limpieza de equipo y sustitución de filtros (si procede)
• Comprobación de fuente luminosa
• Prueba de funcionamiento con maniobra de ventiladores
• Etc.

• Revisión de ventiladores: Cada tres meses.

Operaciones a realizar:

• Arranque
• Comprobación de maniobra
• Comprobación de intensidades
• Comprobación de conexionado y conductores
• Comprobación de anclajes
• Etc.

1. Revisión y limpieza de señalización acceso a túneles:

Es fundamental el mantenimiento funcional y de limpieza.

• Semáforos: Cada dos meses.

Operaciones a realizar:

• Comprobación de funcionamiento
• Limpieza
• Etc.

• Señalización variable y Aspa/flechas: Cada dos meses .

Operaciones a realizar:

• Comprobación de funcionamiento manual y automático
• Limpieza F.O.
• Sustitución de lamparas fundidas
• Etc.

• Paneles alfanuméricos: Cada dos meses.

Operaciones a realizar:

• Comprobación comunicaciones
• Limpieza
• Revisión de cableado y conexiones
• Prueba de funcionamiento
• Etc.

1. Revisión del Circuito Cerrado de Televisión: Cada dos meses

Este sistema se comprueba diariamente con su uso, siendo fundamental la limpieza de todos los equipos.

Operaciones a realizar:

• Chequeo matriz de vídeo
• Comprobación de maniobra en cámaras móviles
• Limpieza cuadros pie de cámaras
• Limpieza cámaras
• Etc.

1. Detección y extinción de incendios: Semestral

Dado su carácter de equipo de emergencia es importante su comprobación funcional y una limpieza periodica.

Operaciones a realizar:

• Chequeo de pulsadores de alarma de incendios
• Chequeo de detectores de incendios
• Chequeo de central de incendios
• Revisión de extintores
• Etc.

1. MANTENIMIENTO DE LAS INSTALACIONES DE SUMINISTRO ELECTRICO

1. Revisión de centros de transformación y distribución de energía eléctrica: una vez al año.

Debe ser realizada por empresa especializada:

• medidas eléctricas
• limpieza
• comprobación de embarrados
• comprobación funcional
• revisión de sistemas de control.

1. Revisión de grupos electrógenos: Mensual.

Al ser un equipo de emergencia es necesaria una revisión funcional con bastante periodicidad.

Operaciones a realizar:

• Revisión de niveles
• Test de arranque
• Inspección de conexiones
• Test de alimentación
• Puesta en marcha
• Etc.

1. Revisión de equipos de instalación de alumbrado: Trimestral

2. Se requiere una revisión funcional pormenorizada ya que es parte fundamental de los sistemas de los túneles.

3. Reposición de luminarias: Tres días al mes.

4. Se deben reponer las lámparas precozmente para evitar al máximo molestias a los usuarios (cebreado).

5. Limpieza de luminarias: Tres días al mes.

Es necesario la limpieza de cada luminarias dos veces al año, lo que requiere una realizar campañas de limpieza o planificar su limpieza a lo largo del año.

1. MANTENIMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA

1. Limpieza periódica del firme con barredora: Mensual.

2. Al no contar con la limpieza de lluvia, se debe limpiar y barrer regularmente, evitando la acumulación de suciedad en el pavimento que hace que éste tenga menor agarre.

   Otras operaciones a realizar serán: detección de grietas, estado del pavimento, y vigilancia periódica del coeficiente de resistencia al deslizamiento.

3. Repintado de marcas viales: una vez al año.

4. Se recomienda utilizar pinturas de larga duración.

5. Aceras y bordillos: semestral.

6. Estado de arquetas, limpieza con barredora y reposición de losas de hormigón.

7. Revisión y limpieza de canalización y desagüe: cada tres meses.

8. Mantenimiento y limpieza de la canaleta del pie de hastial para evitar que las aguas que recoja lleguen a la calzada.

9. Limpieza de balizamiento y señalización: Mensual.

10. Se requiere una limpieza periódica de ojos de gato e hitos de arista, controlando la reflexivilidad, procediendo a su sustitución en caso de deterioro. Limpieza de carteles informativos y verificación de sostenimiento y tornillería.

11. Auscultación y medidas de convergencias: cada seis meses

Se controla el comportamiento de los túneles como prevención frente a posibles roturas.

4 PROTOCOLO EN CASOS DE EMERGENCIA

La seguridad vial es una de las mayores preocupaciones de la Dirección General de Carreteras. En lo concerniente a los túneles, el tema es si se quiere más grave, tanto por la magnitud de los daños, materiales y humanos, que se pueden producir, como por la repercusión que todo incidente relacionado con los túneles tiene en la opinión pública.

Desde la puesta en servicio de los túneles, no se había producido en ellos ninguna víctima mortal hasta el pasado mes de Diciembre 1999, en que tras un pequeño incidente sin importancia, dos ocupantes de los vehículos afectados fueron atropellados al circular antirreglamentariamente sobre la calzada, por un camión con exceso de velocidad.

No obstante, según podemos observar en la siguiente tabla (figura 1), los índices de peligrosidad y mortalidad en los túneles de la variante de Lorca, son similares a la media del resto de la Red de Carreteras del Estado.

Figura 1

Resulta evidente, que por muchas precauciones que adoptemos, por mucho que invitamos en mantener las instalaciones en perfecto estado, por mucho que aumentemos la señalización, iluminación, etc., nunca podremos garantizar que no se pueda producir un accidente.

4.1 Planteamiento del protocolo

La necesidad de disponer de un protocolo de actuaciones en casos de emergencias, viene determinada por la necesidad de realizar una correcta actuación, en cualquier momento en que se produzca una incidencia, con un personal no altamente cualificado, y ante unos sucesos en algunos casos dramáticos.

El proceso seguido para diseñar nuestro protocolo de emergencia fue el siguiente:

1. Determinar qué incidentes podían ocurrir.
2. Conocer lo más exactamente posible la evolución de cada incidente.
3. Determinar la secuencia de actuaciones de cara a resolver el incidente con el mínimo daño.
4. Desarrollar una herramienta que permita la implantación del protocolo en el centro de control.

Dentro de la normal explotación de los túneles decidimos estudiar los siguientes incidentes (figura 2)

TIPO DE INCIDENCIA:

GENERICAS

Accidente

Incendio

Llamada desde poste de auxilio

Fallo de suministro eléctrico

Fallo de iluminación

INFRAESTRUCTURA

Firme deslizante

Desprendimiento dentro del túnel

CALIDAD DEL AIRE

Aumento Opacidad

Aumento CO

CONSERVACION

Obstáculo en túnel

Inclemencia climatológica

Circulación en sentido contrario

Transito de animales

Transito de personas

Figura 2

4.2 Protocolo en caso de incendio

El accidente que más nos preocupaba a la hora de desarrollar un protocolo de emergencias, dada su gravedad, repercusión en la opinión pública, y en cierto modo, por englobar o agravar otros accidentes posibles era el incendio. Por estas razones fue el incidente que más nos costó estudiar y el que utilizaré de ejemplo en esta exposición.

Nuestro primer trabajo, como he apuntado anteriormente, fue determinar la forma de desarrollo de un incendio, pues nos preocupaba que las acciones que nos parecieran lógicas, pudieran no ser las más eficaces en su extinción, pudiendo incluso empeorar las consecuencias del mismo.

Como no podríamos realizar ensayos de incendios a escala real, recurrimos a realizar una simulación matemática que permitiera calcular los parámetros de temperatura, concentración de CO, opacidad etc., en el interior del túnel, simulando diversos tipos de incendio. Contando con esta herramienta podríamos determinar el efecto de las distintas actuaciones que desde el Centro de

Control podríamos realizar.

Para tal efecto se contrató una Asistencia Técnica que pusiera a nuestra disposición los medios necesarios para realizar la simulación matemática posterior a la realización de ensayos a escala real. De esta forma contamos con los modelos desarrollados por las Cátedras de Mecánica de Fluidos de las E.T.S. Ingenieros Industriales de la Universidad Politécnica de Madrid y de la Universidad de Educación a Distancia (figura 3 y 4).

Figura 3

Figura 4

Todo modelo matemático precisa ser calibrado, para poder ser aplicado a la realidad física real, que pretendemos que simule. Para ello tuvimos que realizar unos ensayos de humos fríos y fuego real que permitiera comparando los resultados de las mediciones reales que obtuviéramos en los ensayos, con los que proporcionaba el modelo matemático, calibrar el modelo al caso real de nuestro túnel.

Las medidas realizaron las noches del 25 y 26 de marzo de 1998,la primera noche se realizaron tres con humos fríos y la segunda noche tres con fuego. Cada ensayo estaba caracterizado por tres condiciones diferentes de ventilación: cada una de las dos parejas de ventiladores en marcha mientras los de la otra pareja están parados, y todos los ventiladores en funcionamiento. A la vista de los resultados de los cálculos previos, se juzgó que podría también tener interés estudiar la situación en que no hubiese ventilación, que sería altamente peligrosa y podría desde luego presentarse en un incendio fortuito. Por ello, durante el tercer ensayo, tanto de humos como fuego, que debería realizarse con los ventiladores de aguas arriba funcionando, se tomó un periodo de 3 minutos durante el que los ventiladores estaban parados seguido de otro de 7 minutos con un solo ventilador en funcionamiento, y el resto, hasta 20 minutos, con los dos ventiladores funcionando (figuras 5, 6, 7 y 8).

Figura 5

Figura 6

Figura 7

Figura 8

El ensayo con fuego se hizo quemando heptano, y el de humos con botes de humo, cuya composición y densidad ha sido especificada. El ensayo con heptano corresponde a un fuego de potencia pequeña, aproximadamente 1,5 MW, que resulta de quemar 50 l de heptano en un tiempo ligeramente inferior a los 20 minutos. Se tomaron medidas de velocidad, temperatura y opacidad, fundamentalmente del lado del foco situado aguas abajo, en una distancia de unos 200 m, que se comparan con los resultados de los cálculos numéricos. Las medidas de opacidad se relacionan con las concentraciones de los productos de la combustión o de los humos fríos emitidos. También se obtuvo una película en vídeo, que es útil para la interpretación de resultados numéricos y para hacer una comparación cualitativa con los mismos. Como consecuencia de la comparación con los ensayos, se hicieron una serie de ajustes en los parámetros de los modelos numéricos a fin de adecuarlos el túnel objeto de nuestro estudio (figuras 9, 10, 11 y 12).

Figura 9

Figura 10

Figura 11

Figura 12

Una vez calibrado el modelo matemático realizamos una simulación numérica para una serie de fuegos de mayor intensidad que el del ensayo, que pueden ser más representativos de incendios de vehículos, pero cuya ejecución real estaba vetada por los daños que pudiera causar a las instalaciones del túnel.

Las potencias estudiadas fueron: 5 MW, que corresponde al incendio de un coche pequeño, 10 MW, correspondiente a una furgoneta, 40 MW, correspondiente a un vehículo con carga peligrosa; también se ha hecho para los casos de 60 y 100 MW correspondientes a vehículos todavía mayores y con más carga. Asimismo, se ha hecho una simulación de un incendio de 4 MW sin ventilación.

El modelo de combustión permite estimar temperaturas, concentraciones de diferentes productos. Los valores de estas magnitudes, de acuerdo con unos criterios de peligrosidad, sirven a su vez para delimitar las regiones más peligrosas en caso de incendios. Estos cálculos, complementados con otros referentes al movimiento inducido por los vehículos, la estimación de los efectos de la ventilación natural y los transitorios asociados a paradas y arranques de los sistemas de ventilación, que sólo se contemplaron de forma parcial en los ensayos, sirvió para la elaboración de unas recomendaciones para la elaboración de un plan de actuación en caso de incendios.

4.3 Aplicación de los cálculos para la elaboración de un plan de actuación en caso de incendio en un túnel.

Para el caso de que el túnel sea de sentido único, como es lo esperado en los túneles de Lorca, la ventilación debe ser en el mismo sentido que el de la circulación de los coches, de manera que proteja a los coches que forzosamente se hayan quedado parados aguas arriba del incendio, mientras que los que están aguas abajo puedan en principio seguir su marcha. Además, una ventilación suficientemente intensa también tendría efectos beneficiosos aguas abajo, ya que diluiría los gases calientes bajando su temperatura y la concentración de productos de la combustión, aumentando por tanto la visibilidad.

No obstante, una ventilación demasiado intensa tiene unos efectos nocivos en la región de aguas abajo del incendio. Por una parte si, debido a atascos o averías, los coches tienen que escapar despacio o algunos conductores salir a pie, interesa que el frente caliente, que avanza a la velocidad del aire inducida por la ventilación, no les alcance. Por otra parte, una ventilación muy intensa genera llamas muy inclinadas que pueden incidir sobre algún otro vehículo averiado situado en la zona inmediata de aguas abajo, pudiendo provocar la ignición del mismo, con lo que estaríamos generando un incendio de mayor intensidad que el original; este efecto sería tanto más patente cuanto menos intenso sea el incendio cuanto menos intenso es el incendio más se inclina la llama para un viento dado.

Otro efecto nocivo de una excesiva inclinación de la llama es que, al incidir sobre un obstáculo a nivel del suelo, aunque sea inerte, se generaría detrás del mismo una zona de recirculación que actuaría como estabilizadora de llama, anclándola e incrementando su intensidad local. Además, una ventilación intensa también puede avivar un fuego que a lo mejor se consumiría por falta de oxígeno. Todo lo anterior apuntaba a que se debía buscar un criterio que estableciera las velocidades máximas de ventilación necesarias para cada incendio, que en principio debían ser crecientes con la intensidad del mismo.

Primeramente, se establecieron unos criterios de peligrosidad que nos sirvieron para estimar las regiones de seguridad según la intensidad del incendio y las velocidades de ventilación impuestas.

Según Haerter (1994) los siguientes criterios mínimos son necesarios para la supervivencia:

- Concentración de CO menor de 200 ppm.

- Concentración de oxígeno de más del 16% durante 1 minuto.

- Temperaturas de un máximo de 80 ° C durante un periodo corto.

Otro criterio sería que la visibilidad fuese suficiente. Se suele aplicar un criterio de que llegue a ser al menos de unos 10 m.

En el esquema de la figura 13 se representa la forma típica que tiene la línea que separa la región inferior de seguridad donde puede permanecerse, al menos un cierto tiempo sin efectos dañinos, de aquella superior que resulta peligrosa.

La región de seguridad cerca del foco aumenta de altura a medida que nos alejamos del mismo, debido al efecto ascensional de los gases en la zona próxima, de manera que para distancias a la entrada del túnel algo superiores a L ₁ la zona de seguridad está por encima de los 2 m.

Figura 13

Sin embargo, el efecto ascensional es frenado por el techo, por el que se extienden los gases calientes que se difunden hacia el suelo, de manera que la zona segura vuelve a disminuir de espesor, y a distancias algo superiores a L ₂ el límite de la zona segura estaría por debajo de los 2 m.

El proceso de difusión continuaría aguas abajo, de manera que los gases fríos cerca del suelo pueden enfriar a los superiores más calientes, con lo que puede suceder que la zona segura vuelva crecer de espesor, y, a partir de una distancia L ₃ hasta el final del túnel, la zona segura volvería a estar por encima de los 2 m. La altura de la zona segura podría modificarse en las proximidades de los ventiladores.

Figura 14

En las figuras 14 a 18 se presentan los valores de estas distancias para diferentes velocidades de ventilación y para distintas potencias de fuego.

Figura 15

Figura 16

Figura 17

Figura 18

Las figuras anteriores, corresponden a las potencias 10 MW, 25 MW, 40 MW, 60 MW y 100 MW respectivamente. Se observa que para un cierto valor de la velocidad, que aumenta con la intensidad del fuego, las distancias L ₂ y L ₃ se igualan y para valores mayores de la velocidad tendríamos que la zona de seguridad en todo el túnel aguas abajo del incendio ocuparía por encima de los 2 m.

La zona peligrosa marcada en dichas figuras corresponde a distancias a la boca de entrada x tales que L ₂ < x < L ₃, que se reduce de espesor a medida que la velocidad de ventilación aumenta, hasta que se anule para una cierta velocidad de ventilación.

Este valor límite de la velocidad de ventilación permite un paso seguro desde el incendio hasta la salida y sería el que en principio se recomendaría en los casos de que el tráfico fuese en dirección única. Su valor oscilaría desde los 3,1 m/s para 10 MW a 30 m/s para 100 MW.

Figura 19

Los cálculos se hicieron hecho para el túnel I, que es el más largo. Para el túnel II, de 635 m de longitud, las curvas presentadas seguirían siendo válidas, y nos encontraríamos con que en todos los casos habría una zona de seguridad cuando la longitud L ₂ se hace igual a los 635 m, dando velocidades de ventilación algo inferiores a las del túnel I, por lo que ese criterio es conservador (figuras 19, 20 y 21).

Figura 20

Figura 21

Con los ventiladores existentes en ausencia de tráfico y de convección natural, durante el ensayo en el túnel I se han medido velocidades que van desde 8,5 m/s para un sólo ventilador hasta 17 m/s con los 4, que darían caídas de presión que irían desde los 130 Pa hasta los 620 Pa, muy superiores a las originadas por la ventilación natural o por el arrastre de los vehículos, y que en principio tendrán influencia pequeña. Por tanto, y de acuerdo con la ecuación anterior, se recomendaría lo siguiente para potencias entre 28 MW y 57 MW:

28 MW < Potencia < 40 MW encender dos ventiladores (12 m/s).

40 MW < Potencia < 48 MW encender tres ventiladores (14,5 m/s).

48 MW < Potencia < 57 MW encender cuatro ventiladores (17 m/s).

Para el túnel II, más corto y con un sistema de ventilación similar, las velocidades serían algo menores y los anteriores criterios se estaría del lado de la seguridad.

Para incendios mayores de 60 MW se necesitarían velocidades imposibles de alcanzar con el sistema actual de ventilación. En particular, con 100 MW y los cuatro ventiladores en marcha (velocidad de 17 m/s), el paso de seguridad desde el incendio a la salida quedaría interrumpido en una amplia zona donde se alcanzarían temperaturas de más 80 °C, además de otras condiciones críticas para la supervivencia.

Dado que una persona atrapada en esa región es difícil que pueda sobrevivir, para estas potencias tan grandes, estudiamos la posibilidad de soplar con velocidades más bajas, cuya misión sea simplemente impedir que el fuego se extienda aguas arriba del incendio, ya que entonces, aguas abajo permitiría a los coches y personas escapar con más facilidad con una velocidad mayor que la de la ventilación. Se tomó como criterio que el ángulo con el que el penacho incide sobre el techo sea de 45. Con este criterio las velocidades necesarias serían para una potencia superior a 60MW de 7 m/s por lo que sería por tanto suficiente mantener un ventilador encendido para proteger la zona de aguas arriba del incendio.

Para incendios con potencias menores de 28 MW, la velocidad de ventilación forzada necesaria para tener un paso de seguridad sería menor que la que proporcionaría un solo ventilador, pudiendo bastar si el incendio es lo suficientemente poco intenso con la natural, sin ningún ventilador. Esto nos lleva a estudiar en apartados posteriores las velocidades inducidas por ventilación natural, por el propio incendio o las condiciones meteorológicas, y el movimiento inducido por los vehículos; así como los transitorios cuando el sistema de ventilación se para.

4.4 Recomendaciones para la elaboración de un plan de actuación en caso de incendio en un túnel

De acuerdo con lo indicado en apartados anteriores, se hacen las siguientes recomendaciones para el túnel I en caso de tráfico de una sola dirección.

- Nada más detectarse el incendio apagar todos los sistemas de ventilación y a continuación tomar las siguientes medidas, encendiendo los ventiladores siempre en sentido del tráfico.

- Para incendios de más de 60 MW encender 1 solo ventilador (8,5 m/s).

- Para incendios entre 60 y 50 MW encender 4 ventiladores (17 m/s).

- Para incendios entre 50 y 40 MW encender 3 ventiladores (14,5 m/s).

- Para incendios entre 30 y 40 MW encender 2 ventiladores (12 m/s).

- Para incendios entre 30 y 10 MW encender 1 solo ventilador (8,5 m/s),.

- Para incendios de 10 MW o menores:

• Para tiros menores positivos o tiros negativos encender y apagar alternativamente un ventilador durante periodos de 1 minuto.

4.5 Conclusiones

Las conclusiones deducidas del estudio numérico son:

Potencia de incendio	Velocidad del aire	Nº ventiladores
> 60 MW	8,5 m/s	1
60 - 50 MW	17 m/s	4
50 - 40 MW	14,5 m/s	3
40 - 30 MW	12 m/s	2
30 - 10 MW	8,5 m/s	1
< 10 MW	3 m/s	1 de forma alterna

 

4.6 FICHAS DE ACTUACION

Una vez conocida la evolución que cabe esperar del incidente, así como la actuación más ventajosa que debíamos desarrollar, sólo quedaba la tarea de diseñar el protocolo propiamente dicho.

A tal efecto se diseñó un software que sirve de guía al operario del centro de control marcándole paso a paso la actuación que debe realizar, y dejando constancia de los pasos que ha realizado así como de la hora en que se efectúan. Dicha herramienta ha sido utilizada desde su instalación en los túneles de Lorca, lo que ha permitido que se fuera perfeccionando con su repetido uso.

A modo de ejemplo desarrollaremos la ficha de actuación ante incendio, tal y como quedó establecida en el centro de control de los túneles de Lorca, confiando que su uso se circunscriba toda la vida a exhibiciones como esta.