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Ventilación en túneles carreteros

Publicado por S&P el Dec 02, 2021
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El Sistema de Ventilación es de gran importancia en la operación de un túnel, y es determinante en caso de un accidente.

Un Sistema de Ventilación como el que se recomienda implementar en los túneles carreteros, debe cumplir en situación de incendio ser capaz de arrastrar completamente la nube de humos por el interior del túnel hasta la boca de salida más cercana.

En situación de servicio debe tener la capacidad de diluir los contaminantes a los niveles permitidos por la norma aplicable.

El dimensionamiento del sistema de ventilación del túnel se desarrolla basándose en la normativa americana NFPA 502, norma para túneles de carretera especialmente indicado en el capítulo 11- Ventilación de emergencia y la NFPA 92, Sistemas de control de humo. 

Dicha decisión se basa con el apoyo de distintas normativas internaciones entre ellas la normativa francesa (CETU), siendo la solución recomendada para túneles de estas características atendiendo fundamentalmente la longitud del tramo subterráneo y el flujo unidireccional o bidireccional del tránsito.

De las diferentes alternativas de tipos de ventilación las más utilizadas son el tipo longitudinal, transversal y semi-transversal apoyándose de equipos tipo Jet fan y Axiles o combinada.

Para el desarrollo de la ingeniería a detalle es necesario la participación de un equipo muy competitivo como es el de S&P APL (Proyectos aplicados), donde interviene las Áreas como son: ingeniería mecánica de fluidos, ingeniería eléctrica, ingeniería de control, simulación, RAMS y arquitectura.

Los objetivos que se pretenden con la ventilación son:

  • Mantener en todo momento una calidad de aire adecuado, para evitar que la toxicidad del ambiente dentro del túnel afecte la seguridad o la salud de los usuarios, así como mantener controlada la nube de humos lo más lejos posible de las personas y su ruta de evacuación. 
  • Garantizar que la visibilidad sea suficiente y segura para la conducción.
  • En caso de emergencia, control de los humos reduciendo al máximo la gravedad de la incidencia.
  • Salvar vidas facilitando la evacuación de las personas.
  • Mantener libre de humos los accesos a los servicios de seguridad y las zonas de evacuación.
  • Facilitar la operación de rescate y extinción.
  • Evitar el riesgo de explosiones.

METODOLOGÍA DE CÁLCULO

Utilizando una sistemática de trabajo eficiente se inicia con los datos proporcionados por el cliente como pueden ser variables o especificaciones, y se realiza primero un análisis de la obra civil por parte del área de arquitectura como son gálibos, pendientes, puntos kilométricos, alturas, entre otros más , y con ello la realización de planos que son el punto de partida del análisis de estudio.

Para calcular el Sistema de Ventilación en caso de emergencia (incendio) se siguen procedimientos de manera general como los enunciados a continuación:

  • Se realiza el cálculo de la velocidad critica de aire necesario al interior del túnel, a partir de la cual no se presenta un retroceso de humos en dirección contraria a la dirección de flujo del sistema. Con la finalidad de conseguir el arrastre completo de los humos en caso de incendio en el túnel, esta velocidad calculada por cada dirección del túnel será denominada: velocidad crítica y posteriormente se define el caudal crítico.
  • Una vez obtenidos estos datos se cuantificarán las distintas pérdidas de carga que necesita vencer el sistema de ventilación del túnel para conseguir dicha velocidad crítica, caudal y empuje total del sistema.
  • Por último, se determinará la cantidad de ventiladores a instalar en el túnel ya sean tipo jet fan o axiales, en función de las características geométricas del túnel, del empuje necesario y de las prestaciones del equipo seleccionado.

Soler &Palau cuenta con modelos de equipos especiales tipo jet fans tamaño desde 560 hasta 1600 mm y equipos Axiales desde 1250 hasta 2800 mm con  certificados TUV y listados en AMCA.

Los resultados de las memorias de ingeniería son los datos de entrada que utiliza el área de simulación, la cual utiliza el método de volúmen finito computacional utilizando un programa ANSYS CFD y Fluent, usado para modelar diversas aplicaciones de ingeniería entre ellos el incendio en túneles y su aplicación en seguridad. Estos resultados permiten validar y comparar resultados entre distintas áreas y posteriormente dar la lógica de operación al sistema de control.

Simulación de los casos de estudio

Una vez validado el sistema se trabaja en conjunto con el área eléctrica para el diseño eléctrico de acuerdo a la norma NFPA 70E apegada a la NOM-001-sede-2012, en la cual se ven las especificaciones técnicas de los conductores apoyándonos del software ETAP 16.2 para el cálculo.

El área de ingeniería en control realiza la selección de equipos y componentes de acuerdo al planteamiento de la problemática y solución, empleando tecnología de vanguardia como son sensores de C02 Y CO. Además, emplea un sistema de detección de condiciones inseguras permitiendo operar la ventilación en modo confort y emergencia mediante un sistema SCADA que se encarga de automatizar el sistema de ventilación.

Monitoreo por medio de cámaras

Como complemento se desarrollan manuales de mantenimiento, instalación y operación, mediante un trabajo en equipo con todas las áreas involucradas son revisadas, aprobadas, desarrolladas con a detalle y específicos para cada proyecto en particular.

Con la selección de equipos y componentes se procede a manufacturar los equipos en planta de S&P que se encuentra ubicada en el Estado de Puebla, (México), en la cuál también se realizan pruebas a detalle a ventiladores en el Laboratorio acreditado por AMCA, para garantizar el óptimo funcionamiento de los mismos en presencia del cliente. 

Una vez terminada esta etapa, previamente se realiza toda una logística que asegura el transporte eficiente y seguro de todos y cada uno de los componentes del sistema de ventilación.

La correcta ejecución de la obra está a cargo de especialistas en instalación, y supervisados con el equipo de especialistas de las distintas áreas mencionadas anteriormente. La instalación de estos sistemas representa un  gran reto para la ingeniería debido a que demandan de gran precisión siempre con el apoyo de los documentos elaborados por el área de ingeniería a detalle. 

Montaje Final de Jet Fan

Posteriormente se realizan capacitaciones teóricas y prácticas por parte de los especialistas de S&P al personal encargado de realizar estas nuevas e importantes funciones.

Para finalizar la revisión del sistema, se realiza una prueba final de humo en sitio con el objetivo de verificar el funcionamiento del sistema de evacuación de humo. La prueba consiste en simular humo de incendio, toma de mediciones de velocidades de aire, y posteriormente se miden los tiempos de respuesta del equipo de ventilación y se busca una ruta efectiva de escape para las personas. Gracias a ello validan con éxito el simulacro en cualquier escenario que se presente. 

Prueba de humo

La marca S&P sigue siendo líder alcanzado reconocimiento mundial gracias a su equipo humano, calidad, fiabilidad, y una férrea apuesta por la innovación, además de su compromiso con hacer las cosas bien. Muestra de ello son nuestros proyectos en ventilación en todo el mundo.

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