Análisis multidimensionales de sistema de ventilación de túneles

Quería comentar en esta entrada un par de artículos [1][2] que me parecen bastante interesantes, ya que plantean una nueva metodología en el estudio de los sistemas de ventilación de túneles, que podría tener bastante aplicación tanto en su dimensionamiento como en los análisis de consecuencias de incendio.

En ambos se plantea una idea similar que, simplificando, consiste en simular la zona más cercana del incendio mediante modelos de campo (CFD), mientras que la más alejadas (en las que se puede asumir que las condiciones son homogéneas en la sección del túnel) emplear modelos unidimensional (1-D).

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  1. COUPLING SIMULATION ON SUBWAY TUNNEL SMOKE PROPAGATION – Building Simulation 2007 []
  2. A Novel Multiscale Methodology for Simulating Tunnel Ventilation Flows During Fires []

Pulsación de incendios en túneles

Un par de interesantes videos por cortesía de METRO project, en los que podemos observar el curioso efecto de la pulsación de incendios en túneles.

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PIARC – Manual de Túneles de Carretera

Dejo en esta entrada del blog un enlace al Manual de Túneles de Carretera elaborado por PIARC.

“El presente Manual de Túneles de Carretera, en versión electrónica, es el más importante de los trabajos llevados a cabo por el comité técnico C.4 Explotación de Túneles de Carretera, durante el ciclo 2008-2011, bajo el impulso decisivo de su presidente Pierre Schmitz (Bélgica).”

Ventilación de túneles en la Edad Media

Después de casi un año del blog ha llegado el momento de hablar un poco de historia, así que en esta entrada dejo esta curiosa fotografía [1] que acompaña al artículo de la wikipedia sobre el Chipping Sodbury Tunnel.

Según aclara el pie de foto, este inexpugnable torreón pertenece a un pozo de ventilación. El túnel  cuenta con una longitud aproximada de 4 km, pertenece a la South Wales Main Line y fue construido alrededor del 1900.


  1. Autor – Brian Robert Marshall []

Análisis de la visibilidad en incenidos en túneles

Cuando se analizan las posibles consecuencias que puede acarrear un incendio a los usuarios de un túnel, es necesario estudiar las condiciones a las que pueden verse expuestos, especialmente durante la fase de evacuación. Por tanto, es necesario verificar la evolución de distintos factores de riesgo como temperatura de los gases, radiación sobre los usuarios, concentraciones de oxígeno o la presencia de gases tóxicos; aunque el más restrictivo suele ser la visibilidad [1].

La “visibilidad” se define como la distancia a la que una persona puede ver un objeto a través del humo [m]. Su valor depende tanto del objeto tomado como referencia, como de la dirección en que se mida.

Aunque la pérdida de visibilidad no supone una amenaza directa para los usuarios del túnel, si puede provocar su desorientación impidiéndoles identificar la ruta de evacuación; a ésto hay que añadir la tendencia a moverse con mayor lentitud en presencia de los humos, lo que aumenta el tiempo de evacuación y por tanto, la posibilidad de exposición durante más tiempo a otros factores de riesgo. Hay que tener en cuenta, que incluso las señales luminosas pueden no ser visibles en presencia de humos densos [1].

Las condiciones de visibilidad durante un incendio dependen de distintas variables como:

  • La dispersión de los humos.
  • Características de los humos (color, densidad, coeficiente de absorción, etc.).
  • Tamaño de las partículas en suspensión.
  • Capacidad visual de cada persona y estado mental durante la evacuación.
  • Etc.

De entre ellas, las partículas sólidas y en concreto el hollín (soot), tienen una influencia decisiva en las condiciones de visibilidad [2].

Se llama hollín a las partículas sólidas de tamaño muy pequeño en su mayoría compuestas de carbono impuro, pulverizado, y generalmente de colores oscuros más bien negruzcos resultantes de la combustión incompleta de un material (madera, carbón, etc). Su aspecto es similar a la ceniza pero con un tono más negro.

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  1. FESHE Online Course [] []
  2. Hollín  – Artículo Wikipedia []

Iluminación de reemplazamiento en túneles carreteros

Definición

Denominaremos iluminación de reemplazamiento en túneles carreteros a aquella instalación que mantenga unos niveles de iluminación adecuados para permitir el tráfico de vehículos en caso del fallo del suministro eléctrico principal.

Normativa

Ni la Directiva Europea CE/2004 [1] ni el R.D. 635/2006 [2] hacen referencia explícita a la necesidad de prever un sistema de iluminación de reemplazamiento. Aunque (dependiendo de las características del túnel) si que exigen la instalación de fuentes auxiliares como “generadores de emergencia” o “doble suministro eléctrico”, empleadas para la alimentación, entre otros sistemas, del alumbrado de reemplazamiento.

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  1. DIRECTIVA 2004/54/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO De 29 de abril de 2004 sobre requisitos mínimos de seguridad para túneles de la red transeuropea de carreteras. []
  2. REAL DECRETO 635/2006, de 26 de mayo,sobre requisitos mínimos de seguridad en los túneles de carreteras del Estado. []

Iluminación de Seguridad y Emergencia en túneles carreteros

Definiciones

Para evitar confusiones, debidas a la disparidad de denominaciones y funciones de estos dos sistemas entre las distintas normativas y documentos de referencia, en este texto se empleará la establecida en el Real Decreto 635/2006[1].

Iluminación de Seguridad:

El R.D. 635/2006[1] establece:

La iluminación de seguridad se proporcionará de modo que permita una visibilidad mínima para que los usuarios del túnel puedan evacuarlo en sus vehículos en caso de avería del suministro de energía eléctrica.

En otros documentos como las Recomendaciones el Ministerio de Fomento[2] o la norma británica BD 78/99[3] la iluminación de seguridad además incluye las funciones de iluminación de reemplazamiento, función respecto a la cual ni la Directiva europea 2004/54/CE[4] ni el R.D. 635/2006[1] establecen ningún requerimiento.

Iluminación de Emergencia:

R.D. 635/2006[1]:

La iluminación de emergencia, estará a una altura no superior a 1,5 metros y deberá proyectarse de modo que permita guiar a los usuarios del túnel para evacuarlo a pie con un mínimo de 10 lux ó 0,2 cd/m2“.

Su función es de guiado y balizamiento, indicando a los usuarios la ruta de evacuación. Se ubica a baja altura en previsión de que durante un incendio los equipos de alumbrado normal queden oscurecidos debido al humo estratificado en la zona superior del túnel.

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  1. REAL DECRETO 635/2006, de 26 de mayo,sobre requisitos mínimos de seguridad en los túneles de carreteras del Estado. [] [] [] []
  2. Recomendaciones para la iluminación de carreteras y túneles. Ministerio de Fomento. Madrid. 1999. []
  3. DESIGN MANUAL FOR ROADS AND BRIDGES PART 9 BD 78/99 DESIGN OF ROAD TUNNELS []
  4. DIRECTIVA 2004/54/CE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO De 29 de abril de 2004 sobre requisitos mínimos de seguridad para túneles de la red transeuropea de carreteras. []

Paneles de Control de Humo

En túneles con sistemas de ventilación longitudinal mecánica, en los que los humos de incendio son expulsados por las bocas, uno de los problemas que se pueden encontrar los servicios de extinción es la imposibilidad de acceder a los locales técnicos. Esto se debe a que estos locales técnicos muchas veces se suelen ubicar junto a las bocas de los túneles.

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PIARC – Road Tunnels: Operational Strategies for Emergency Ventilation

Nuevo documento del Comité Técnico 3.3 Explotación de Túneles de Carretera:

Road Tunnels: Operational Strategies for Emergency Ventilation

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Redundancia de equipos en sistema de ventilación longitudinal con jets

En el diseño de sistemas de ventilación con jets es conveniente dotar al sistema de una cierta redundancia de equipos, en previsión de que algún equipo se encuentre inoperativo; bien por razones de mantenimiento o debido a un fallo ocasional. En caso de incendio es previsible que los equipos más cercanos resulten destruidos o inoperativos.

La operación del sistema de ventilación depende tanto de la posición del incendio como de la distribución de los equipos. Por tanto, en el diseño de la ventilación es necesario establecer que equipos se considerarán que pueden resultar dañados o destruidos y en qué condiciones operarán el resto. Leer más »