TESIS DE MÁSTER - IIT ComillasVentilación Longitudinal del “fuego Tipo” en Túnel Carretero...

TESIS DE MÁSTER

VENTILACIÓN LONGITUDINAL DEL

“FUEGO TIPO” EN TÚNEL

CARRETERO

AUTOR: Eva Romeo Lacoma / Teléfono: 686 561 468/ [email protected]

Madrid, SEPTIEMBRE 2012

VºBº Director proyecto:

Autorizada la entrega de la tesis de máster del alumno/a:

Eva Romeo Lacoma

EL COORDINADOR DEL MIPCI

Gabriel Santos

Fdo.: …………………………………… Fecha: ……/ ……/ ……

Vº Bº del Director de proyecto

Ignacio del Rey

Fdo.: ………………………………… Fecha: ……/ ……/ ……

Proyecto Fin de

Máster

Máster en Ingeniería de Protección contra Incendios – MIPCI

Ventilación Longitudinal del “fuego tipo” en Túnel Carretero – Eva Romeo Lacoma

3 de 100

MIPCI

2011-2012

VENTILACIÓN LONGITUDINAL DEL

“FUEGO TIPO” EN TÚNEL

CARRETERO

Eva Romeo Lacoma

Curso académico 2011-2012

Director de proyecto: Ignacio del Rey


Ventilación Longitudinal del “fuego Tipo” en Túnel Carretero – Eva Romeo Lacoma

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2011-2012

Agradecimientos:

Mis mayores agradecimientos a Ignacio, por marcar el camino que he seguido en estos meses, por las ideas tan claras que me ha proporcionado y por su ayuda y dedicación en todo momento. A mis compañeros del Master por un año inolvidable, a los profesores por su sabiduría y por supuesto a mi familia y en especial a Tatiana por su paciencia.



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2011-2012

TÍTULO VENTILACIÓN LONGITUDINAL DEL “FUEGO TIPO” EN TÚNEL CARRETERO.

ALUMNO 1 Eva Romeo Lacoma

ALUMNO 2

DIRECTOR Ignacio del Rey



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2011-2012

JUSTIFICACIÓN

En los últimos años se han originado importantes incendios en túneles, poniéndose de manifiesto

la existencia de un problema potencial en las infraestructuras del transporte.

El comportamiento de un incendio en el interior de un túnel es un accidente de evolución rápida y

de graves consecuencias, por las altas temperaturas, la gran cantidad de humos calientes y

gases que se producen, constituyendo el control de estos humos uno de los elementos decisivos

para la evacuación de los usuarios.

Uno de los principales factores en el estudio del comportamiento de los humos en caso de

incendio es su magnitud, en cuanto a que se debe adoptar para el cálculo de la ventilación.

En la actualidad existen importantes lagunas en la normativa Española en relación a la magnitud

del fuego a determinar.

A la hora de establecer los criterios de diseño de la potencia calorífica emitida por el foco de un

incendio hay que tener en cuenta las características particulares de cada uno de los túneles,

puesto que no se pueden extrapolar.

En atención a lo expuesto el objeto del presente proyecto fin de Master es determinar el “fuego

tipo” al que puede hacer frente un túnel con determinadas instalaciones y estrategias de

ventilación.



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ÍNDICE

JUSTIFICACIÓN........................................................................................................... 6

ÍNDICE.......................................................................................................................... 7

1 INTRODUCCIÓN....................................................................................................... 8

1.1 ANTECEDENTES............................................................................................................... 8

1.2 OBJETIVOS........................................................................................................................ 16

1.3 METODOLOGÍA................................................................................................................. 17

2 GENERALIDADES DE LOS TÚNELES.................................................................... 18

2.1 QUE ES UN TÚNEL............................................................................................................ 18

2.2 TIPO DE TÚNELES............................................................................................................ 18

2.3 INSTALACIONES EN TÚNELES........................................................................................ 19

2.4 SEGURIDAD ANTE INCENDIO EN TÚNELES.................................................................. 21

3 VENTILACIÓN........................................................................................................... 22

3.1 SISTEMAS DE VENTILACIÓN........................................................................................... 22

3.2 VENTILACIÓN EN CASO DE INCENDIO.......................................................................... 25

3.2.1 COMPORTAMIENTO DEL HUMO EN EL INTERIOR DEL TÚNEL.......................... 25

3.2.2 ÁMBITO NORMATIVO............................................................................................... 28

3.2.3 ESTRATEGIAS DE VENTILACIÓN........................................................................... 29

4 MEMORIA.................................................................................................................. 33

4.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA................................................................................. 33

4.2 GENERALIDADES DEL FUEGO EN RECINTOS CERRADOS......................................... 33

4.3 CONSIDERACIONES......................................................................................................... 34

4.4 ENFOQUE PRESCRIPTIVO DE UN INCENDIO DE PROYECTO..................................... 36

4.5 CRITERIO PRESTACIONAL DE UN INCENDIO DE PROYECTO.................................... 39

5 CÁLCULOS............................................................................................................... 42

5.1 PARAMETROS DE ENTRADA........................................................................................... 42

5.2 DATOS DE ENTRADA........................................................................................................ 42

5.3 METODOLOGÍA DE CÁLCULO......................................................................................... 45

5.4 ECUACIONES DE CÁLCULO............................................................................................ 45

6 ESTUDIO PARAMETRICO Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS.......................... 57

6.1 ESTUDIO PARAMÉTRICO………………………………………………………….................. 57

6.2 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS…………………………………………………………….. 88

7. CONCLUSIÓN…………………………………………………………………………….. 93

7.1 CONCLUSIONES…………………………………………………………………….................. 93

7.2 LINEAS FUTURAS………………………………………………………….............................. 94

8. BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………………………… 95

ANEXO I ...................................................................................................................... 97



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CAPÍTULO I

INTRODUCCIÓN

1.1 ANTECEDENTES

Cada vez más, se utilizan túneles de carretera y de ferrocarril para cruzar barreras naturales,

como montañas, ríos o incluso estrechos. Las limitaciones ambientales y de espacio en las

zonas urbanas también fomentan el uso de instalaciones subterráneas, como los túneles para

sistemas de transporte colectivo, ferrocarril y carretera.

En general, los túneles se han convertido en una parte vital de las redes de transporte terrestre y

muchos de ellos constituyen un vínculo económico, así como un medio políticamente muy

valorado para mejorar la movilidad de personas y mercancías.

Construir un túnel suele considerarse un reto, no sólo por parte de los ingenieros, sino también

por el público en general. Pero si la obra civil y las instalaciones de dicho túnel no han sido

concebidas conjuntamente, el trabajo de la explotación y el mantenimiento futuro de dicho túnel

será más arduo y complejo de lo que sería necesario.

Después de varios accidentes lamentables en túneles de carretera, la seguridad en este tipo de

instalaciones se convirtió en una gran preocupación que provocó una fuerte demanda de

mejoras por parte de usuarios y políticos.

Los datos relativos a la accidentalidad muestran que la circulación por los túneles es más segura

que el transito por infraestructuras a cielo abierto. Sin embargo su vulnerabilidad es mucho

mayor y las consecuencias de un accidente en un espacio confinado son mucho mas graves que

si se produjesen al aire libre. Por ello el incidente más peligroso que puede ocurrir en un túnel es

la aparición de un fuego.

La experiencia indica que los incendios en túneles son accidentes de evolución rápida y de

graves consecuencias, por las altas temperaturas, la gran cantidad de humos calientes y gases

que se producen, siendo por tanto crucial una respuesta rápida por parte de los agentes

implicados. Por tanto, se hace imprescindible que existan medidas de seguridad adecuadas para

evitarlo o en su defecto combatirlo.

En la siguiente tabla se indica un resumen de los incendios ocurridos desde el año 1949 en

túneles carreteros.



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Figura 1.1: Incendios en túneles de carretera 1949-2001. [MIGO0]

Figura 1.2: Accidentes importantes en los últimos 25 años. [HORN06]



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En Europa el 85% del transporte de mercancías y el 93% del transporte de personas se mueven

por carretera, el resto lo hace por ferrocarril. [ABELLA12]

Los incendios en túneles pueden considerarse que son sucesos poco frecuentes. En los datos

estadísticos no se supera la media de 25 incendios por cada 108 veh.km. Sin embargo en

túneles urbanos los incendios son más numerosos que en otros túneles. Las estadísticas

muestran que los incendios en túneles son de muy baja frecuencia y la causa más frecuente de

los incendios de los vehículos en un túnel son los defectos eléctricos (fundamentalmente en los

vehículos ligeros), calentamiento de los frenos (en los vehículos pesados) y otros defectos que

provocan la auto-ignición del vehículo.

A continuación se muestran serios accidentes en túneles desde 1970 de los cuales no todos han

originado un incendio:

-.18 de enero de 2008 en Austria: En una colisión múltiple en el túnel de Ofenauer en la autopista

A 10 de Tauern, tres personas resultan gravemente heridas y 14 sufren lesiones leves. Se vieron

involucrados tres camiones y 15 coches, incluyendo un coche de policía. Según la primera

información, el accidente fue causado por una helada extrema de la calzada cerca de la salida

del túnel.

-.19 de enero de 2007 en Austria: Colisión múltiple en el túnel de Ehrentalerberg en la A 2 cerca

de Klagenfurt: 29 turismos, nueve camiones y un autobús colisionan. Doce personas resultan

heridas, ninguna de ellas de gravedad. Casi 150 personas pudieron abandonar el túnel ilesas. Se

necesitaron doce horas para extraer los vehículos. La causa del accidente fueron manchas de

laca de madera o laca transparente que fue distribuida en la calzada por los vehículos que

circulaban, convirtiendo la calzada en una superficie lisa como un espejo.

-.23 de marzo de 2007 en Australia: Colisión por alcance en el túnel de Burnley de 3, 5

kilómetros en Melbourne que ocasiona una colisión múltiple en la que se ven involucrados tres

camiones y cuatro coches – y una explosión. Por lo menos tres personas perdieron la vida en la

bola de fuego, cientos de conductores fueron capaces de escapar caminando.

-.10 de mayo de 2007 en Austria: En el túnel de Pfänder en la A 14 cerca de Bregenz, un camión

alemán invade el carril contrario y colisiona frontalmente con un camión articulado de la

República Checa, que a continuación bloquea el carril de tráfico. Una moto y otro coche

colisionan contra el camión. El motociclista y su pasajero resultaron gravemente heridos, los dos

conductores sufrieron heridas leves.

-.27 de agosto de 2007 en Italia: En el túnel de Tarviser, a poca distancia de la frontera entre

Austria e Italia, en la autopista de Kanaltal, un coche patina y choca contra la pared del túnel. Un

coche que llega por detrás colisiona contra el primer vehículo. La conductora del primer coche

fallece, su pasajero resulta gravemente herido. Ambos pasajeros del otro coche, una madre y su

joven hija, sufrieron heridas leves.



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-.10 de septiembre de 2007 en Italia: En el túnel de San Marino en la SS 36 cerca de Lecco, un

camión colisiona contra la pared del túnel y se incendia. Esto genera una colisión múltiple. Los

servicios de rescate tardaron 45 minutos en llegar al escenario del accidente. Fue demasiado

tiempo. Dos personas perdieron la vida, diez fueron llevadas al hospital por intoxicación por

humos.

-.18 de septiembre de 2007 en Austria: Los conductores lograron salvarse milagrosamente tras

una colisión múltiple en el túnel de Ehrentalerberg en la A 2 (dirección sur) cerca de Klagenfurt

en la que se vieron involucrados 14 coches y camiones. El accidente probablemente fue causado

por el choque de dos camiones que se desplazaban en paralelo y entraron en contacto. A pesar

del “gran amasijo de metal”, según declaraciones de un testigo, nadie resultó herido.

-.12 de octubre de 2007 en los EE.UU.: En el túnel de la autopista Interestatal 5, enlace principal

entre Los Ángeles y San Francisco, bajo condiciones de lluvia, dos camiones colisionan sobre la

superficie mojada y generan una reacción en cadena. Otros 13 camiones colisionan en el lugar

del accidente y se incendian. Las llamas alcanzaron los 20 metros fuera del portal y se oyeron

explosiones horas después del accidentes. El tremendo calor hizo que se derritiera el concreto

que cayó sobre la carretera; los bomberos temieron que partes del túnel colapsaran. 20 personas

fueron capaces de escapar del infierno de llamas caminando, diez de ellas resultaron heridas,

aunque levemente.

-.3 de noviembre de 2007 en Bélgica: En el túnel de Waasland en Amberes, dos coches

colisionan frontalmente. Otros dos coches colisionan en el lugar del accidente. Dos personas

resultan heridas gravemente y una persona sufre heridas leves.

-.29 de noviembre de 2007 en Austria: En el túnel de Großliedl en dirección sur cerca de Bad St.

Leonhard, un camión colisiona con un coche por alcance, y lo catapulta contra la pared del túnel.

La conductora de 35 años de edad del coche totalmente destruido resultó herida.

-.25 de julio de 2006 en Austria: Un conductor de camión de la ciudad de Kassel invade al carril

contrario al cruzar el túnel de Spering en la autopista de Pyhrn en Austria y choca frontalmente

contra un camión. El causante del accidente fallece.

-.16 de septiembre de 2006 en Suiza: En el túnel Viamala en la A 13 al sur de Chur un turismo

derrapa y roza contra el autobús de un equipo de hockey del Tessin que viaja en sentido

contrario. El autobús derrapa y roza contra la pared del túnel creando fuego. Un segundo coche

colisiona con el autobús. Los dos turismos también se incendian. El horrible balance: nueve

muertos y cinco heridos.

-.26 de octubre de 2006 en Noruega: En el túnel de Eidvoll cerca de Oslo un turismo colisiona

frontalmente con un camión cisterna. El camión se incendia inmediatamente. El conductor del

turismo fallece, el conductor del camión logra salvarse aunque resulta herido.



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-.2 de noviembre de 2006 en Suiza: En el túnel de Gotthard en la A 2 Luzern – Chiasso un

turismo invade la calzada contraria y colisiona frontalmente con un camión. Otros dos camiones

colisionan con los vehículos accidentados. El conductor del turismo fallece, dos conductores de

camión resultan heridos.

-.9 de noviembre de 2006 en Alemania: En el tubo oriental del túnel del Elba en Hamburgo un

autobús de línea colisiona con un camión, otro camión colisiona con los vehículos accidentados.

Ocho personas resultan heridas.

-.21 de noviembre de 2006 en Suiza: En el túnel de Crapteig cerca de Thusis en el cantón suizo

de Graubünden un remolque alemán cargado con placas de madera se incendia. El túnel es

cerrado inmediatamente, nadie resulta herido. Según las primeras pesquisas, la causa del

accidente fueron problemas técnicos.

-.17 de diciembre de 2006 en Austria: En la entrada al túnel de Tauern en la A 10 Villach -

Salzburg, un autobús de viajeros colisiona con un camión. El autobús con unos 50 pasajeros

vuelca. 30 personas resultan heridas.

-.24 de diciembre de 2006 en Alemania: En el túnel Farchanter en la B 2 cerca de Garmisch-

Patenkirchen una conductora pierde el control sobre su furgoneta convertida en autocaravana,

patina y da un trompo. Ella fallece en el accidente. Todos los usuarios del túnel son requeridos a

salir del túnel ya que los servicios de intervención temen la explosión de las botellas de gas de la

autocaravana.

-.6 de junio de 2005 en Alemania: En el túnel del Elba en Hamburgo, un autobús con 40 niños

colisiona con un camión que se ha detenido a causa de un atasco. Un autobús de dos plantas

que viaja detrás de ellos, sin pasajeros, logra frenar a tiempo, pero otro camión golpea contra él

y hace que éste a su vez golpee contra el autobús. En total resultan heridas 24 personas, entre

ellas 20 niños.

-.17 de agosto 2005 en Austria: En el túnel de Roppen, en la autovía del valle del Inn (A 12), en

la zona del Alto Tirol, un minibús choca frontalmente con un turismo que circulaba por la calzada

contraria. El conductor muere.

-.20 de agosto de 2005 en Suiza: En el túnel de Isla Bella, en la A 13 entre Chur y el paso

fronterizo de Bellinzona, se rozan dos turismos. Uno de ellos va a parar a la calzada contraria e

impacta contra un autobús. Fallece una mujer y otras dos personas resultan heridas.

-.25 de diciembre de 2005 en Alemania: Al entrar en el túnel de la B 31, cerca de Eriskirch, en el

municipio de Bodensee, un coche derrapa y choca contra otro turismo que venía en dirección

contraria, así como contra la pared del túnel. El vehículo se incendia. Fallecen calcinadas cuatro

personas de edades comprendidas entre los 18 y los 23 años. Una quinta víctima sale despedida

del coche y muere también.



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-.14 de abril 2004 en Suiza: En el túnel de Baregg, en la A 1 Zúrich – Basilea, 300 metros antes

de la salida, un camión impacta de lleno contra un turismo y otros dos camiones, que se habían

detenido después de un accidente. El turismo queda totalmente aplastado y se incendia. Las

llamas alcanzan a uno de los camiones. El conductor del turismo fallece y otras cinco personas

resultan heridas. Precisamente el lunes de Pascua ya había ocurrido un accidente mortal en este

túnel: un motorista había sido alcanzado y atropellado por un coche. Por último, el 16 de abril

colisionaron seis vehículos. Por suerte, no hubo que lamentar víctimas.

-.7 de junio de 2003 en Turquía: Cerca de Erzincan, un bus turco choca contra un portal del

túnel. No hay marcas de frenada en la calzada. Mueren 27 personas, incluyendo al conductor.

-.7 de junio de 2003 en Italia: Cerca de Vicenza un autobús alemán choca contra el guardaraíles

del túnel. Seis personas, entre ellas un niño, mueren, 38 resultan en parte gravemente heridas.

-.16 de agosto de 2003 en Suiza: En un choque frontal entre un camión italiano y un turismo

alemán en el túnel del Gottardo, fallece el conductor y resultan heridos gravemente cuatro de los

pasajeros del coche, así como el conductor del camión. El camión había invadido la calzada del

sentido contrario.

-.12 de abril de 2001 en Austria: En el túnel de Helbersberg, en la carretera de Tauern, una

colisión por alcance ocasiona un accidente múltiple. No se genera un incendio. Mueren dos

personas, diez resultan heridas.

-.6 de agosto de 2001 en Austria: En el túnel de Gleinalm en la autopista de Phyrn (A 9) al norte

de Graz colisionan dos coches frontalmente. Se incendian inmediatamente. Cinco personas,

entre ellas un niño, mueren en el accidente. Entre los cuatro heridos que son rescatados, se

encuentra un niño con quemaduras en el 70 por ciento de su cuerpo y dos niños de tres y cinco

años de edad con heridas en la cabeza e intoxicación por inhalación de humos.

-.8 de agosto de 2001 en Austria: En el túnel de Amberg, en la autopista del valle del Rin (A 14)

entre Frastanz y Feldkirch, colisiona un autobús de turistas de Austria y un pequeño camión,

también austriaco. A raíz del accidente colisionaron varios vehículos más. Tres personas

mueren.

-.13 de agosto de 2001 en Austria: Cerca de Klagenfurt en Kärnten un autobús italiano con 30

peregrinos polacos colisiona contra el portal del túnel de Reigersdorf. 24 personas resultan

heridas, algunas de gravedad.

-.26 de agosto de 2001 en Suiza: Una colisión frontal en el túnel de Gotthard en la A2 entre

Göschenen y Airolo. Seis personas resultan heridas, algunas de ellas de gravedad.

-.31 de agosto de 2001 en Austria: Dos muertos y nueve heridos – es el triste balance de tres

accidentes de tráfico en túneles en un sólo día: Una mujer resulta gravemente herida al chocar

su vehículo contra el portal del túnel de Sonnenstein. En el túnel de Lainberg en la A 9 cerca de



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Windischgarsten , dos austriacos fallecen en un choque frontal y dos alemanes resultan heridos.

En el túnel de Katschberg, en la A 10 cerca de St. Michael en Lungau resultan heridas seis

personas en una colisión.

-.17 de octubre de 2001 en Dinamarca: En el túnel danés de Guldborgsund entre Copenhague y

el puerto de Rödby, un camión colisiona con un turismo debido a la densa niebla causando un

accidente múltiple. Cinco personas mueren, nueve resultan heridas, algunas de ellas de

gravedad.

-.24 de octubre de 2001 en Suiza: Tras una colisión frontal de dos camiones se desencadena un

incendio en el túnel de Gotthard en la A2 entre Göschenen y Airolo. Once personas pierden la

vida en esta catástrofe.

-.11 de noviembre de 2000 en Austria: En Kitzsteinhorn cerca de Kaprun se produce un incendio

en el vagón del teleférico que lleva a la zona de esquí pasando por un túnel. La causa es un

incendio en el sistema de calefacción. Se pierden 155 vidas, entre ellos muchos niños y jóvenes.

-.2 de marzo de 1999 en Alemania: En el túnel cerca de Göttingen en la ruta ICE Hanover –

Würzburg un vagón de ferrocarril se incendia. Se tardaron más de doce horas en extinguir el

fuego, el cual se alimentó de la pasta de papel que llevaba el vagón.

-.24 de marzo de 1999 en Francia/Italia: Un camión belga que transportaba harina y margarina,

se incendia en el túnel de Montblanc. La causa del incendio es un cigarrillo mal apagado. El

fuego se extiende rápidamente y no se puede apagar totalmente hasta 24 horas después. En el

incendio mueren 39 personas.

-.29 de mayo de 1999 en Austria: Después de una colisión por alcance en el túnel de Tauern se

produce un incendio. Un camión cargado de pintura explota. El fuego alcanza a 24 vehículos. El

tubo se convierte en un horno en el que fallecen doce personas. Se tardaron 16 horas en apagar

el incendio.

-.10 de febrero de 1996 en Japón: En la isla de Hokkaido un enorme pedrusco de 50.000

toneladas cae sobre uno de los tubos del túnel. Los equipos de rescate tardaron varios en

acceder a la zona del accidente. Murieron 20 personas.

-.18 de marzo de 1996 en Italia: Tras una colisión por alcance, un camión cisterna explota en un

túnel cerca de Palermo. El fuego alcanza a 19 vehículos. Mueren cinco personas, 26 resultan

heridas.

-.18 de noviembre de 1996 en el Canal de la Mancha: En el Eurotúnel, en camión que viaja en el

tren de carga se incendia. Tras cinco horas se logra controlar el fuego. 30 pasajeros del tren

resultan gravemente heridos por inhalación de humos.



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-.10 de abril de 1995 en Austria: En un accidente múltiple en el túnel de Pfänder cerca de

Bregenz se incendian cuatro coches. Tres personas mueren. La causa fue un conductor que

invadió la calzada contraria.

-.28 de octubre de 1995 en Azerbaijan: 289 personas mueren por ahogamiento y quemaduras en

un túnel de metro en Baku. Como causa del incendio se supone un cortocircuito en el

equipamiento eléctrico del vagón.

-.18 de noviembre de 1987 en Inglaterra: En un incendio en la estación de metro Kings Cross de

Londres mueren 31 personas. La causa fue una cerilla encendida.

-.7 de abril de 1982 en los EE.UU.: En el túnel de Caldecott cerca de Oakland/California mueren

siete personas en un accidente múltiple.

-.3 de noviembre de 1982 en Afganistán: En el túnel de Salang al norte de Kabul, un camión

soviético circulando en convoy colisiona con un camión cisterna. La explosión provoca un

infierno. Entre 700 y 2000 personas se asfixian y se queman.

-.11 de julio de 1979 en Japón: Tras una colisión entre varios camiones y coches en el túnel de

Nihonzaka, siete personas pierden la vida.

-.1975 en Inglaterra: En la estación de metro de Moorgate de Londres, un tren lleno de pasajeros

colisiona contra la pared del túnel. La causa es un error humano del maquinista. Mueren 43

personas, 55 resultan heridas.

-.6 de noviembre de 1972 en Japón: En el túnel de ferrocarriles de 13 kilómetros de largo cerca

de Fukui, el expreso de noche de Kitaguni se incendia. La causa es un incendio en el vagón-

restaurante. 29 viajeros perecen asfixiados.

-.14 de febrero de 1971 en Bosnia: El tren de la mañana de Zepce a Zenica descarrila cerca de

Vranduk. Se produce un incendio y 34 personas mueren asfixiadas.

Las consecuencias dramáticas, repercusión pública en los medios de comunicación y la inquietud y

sensación de inseguridad consiguientes, hacen que no se pueda soslayar el problema únicamente

acudiendo a estas estadísticas, sino que se hayan de adoptar eficientes medidas de seguridad en

túneles.



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1.2 OBJETIVOS

El objetivo del presente proyecto es el estudio de las distintas magnitudes de incendio al que puede

hacer frente un túnel con determinadas instalaciones y estrategias de ventilación.

Para permitir el análisis buscado, se ha implementado en una hoja de cálculo una herramienta que

permita cuantificar los efectos que intervienen en un sistema de ventilación en túnel, obtener las

pérdidas de carga reales en la totalidad de un túnel unidireccional de un solo tubo, contemplando la

variación de temperatura que alcanza el aire en el interior, así como la velocidad de este.

La evolución del fuego a lo largo del túnel, así como la variación de estas pérdidas de carga,

dependerá de factores tales como la potencia calorífica del fuego, de las características geométricas

del túnel, de los vehículos que pudiera haber dentro del túnel, etc. Por ello, se han escogido una serie

de casos con distintas características geométricas de túneles y vehículos en su interior, estudiando

cada caso ante diferentes potencias de incendio.

El estudio propuesto aplicado a proyectos en túneles carreteros puede permitir conocer cual es la

ventilación necesaria para cada magnitud de incendio (situación de emergencia) sin necesidad de

sobredimensionar el equipo de ventilación. Una ventilación excesiva es más cara pero sobre todo

puede dar lugar a que se amplifique el efecto de la llama mediante una mayor aportación de oxigeno o

un anclado de la misma ante la presencia de obstáculos o vehículos detenidos. El control de los humos

es vital para preservar las rutas de escape seguras determinadas por la concentración de sustancias

nocivas, temperatura alcanzada y visibilidad que permita la huida.

Un análisis como el propuesto permitirá realizar un estudio paramétrico para definir el equipo de

ventilación de un túnel y a que fuego tipo es capaz de combatir con esa ventilación.

La principal aportación de este proyecto es obtener un análisis de cómo influye la magnitud de un

incendio en la instalación de ventilación de un túnel carretero, para la elección de un incendio de

proyecto mediante un criterio prestacional.



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1.3 METODOLOGÍA

Para un mejor ordenamiento y análisis de los distintos puntos antes mencionados, el presente trabajo

se ha dividido en 8 capítulos:

La metodología utilizada en la confección de los IV capítulos ha sido la investigación, recopilación de

información con el tema estudio.

En el capítulo V se analizan los cálculos del empuje total necesario para contrarrestar las pérdidas de

carga de un túnel carretero unidireccional con ventilación longitudinal y estrategia de arrastre para

distintas potencias de incendio en los siguientes casos:

Caso A: el estudio de la influencia de la pendiente de un túnel en la elección de la

potencia de incendio al que puede hacer frente la instalación de ventilación.

Caso B: el estudio de la influencia de la longitud de un túnel en la elección de la

potencia de incendio al que puede hacer frente la instalación de ventilación.

Caso C: el estudio de la influencia de la densidad del tráfico en el interior de un túnel

en la elección de la potencia de incendio al que puede hacer frente la instalación de

ventilación.

En el capítulo VI se dan a conocer los resultados y el estudio paramétrico.

Finalmente en el capítulo VII se establecen las conclusiones y líneas futuras del proyecto.



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CAPÍTULO II

GENERALIDADES DE LOS TÚNELES

2.1 QUE ES UN TÚNEL

La definición de túnel según la Real Academia Española es: “paso subterráneo abierto artificialmente

para establecer una comunicación”, pero podemos decir que un túnel “solo” y nada menos que

escavado, sostenido, impermeabilizado y revestido, como suele decirse, terminada la obra civil, no será

más que un “tubo estable excavado en un terreno”, estando exento normalmente de las condiciones

necesarias para poder abrirlo a la circulación vial para el que se construyó. Si a ese “tubo” se le añade

un cúmulo de los aparatos necesarios para la ventilación, alumbrado, circuitos de TV, etc., lo que se

acostumbra a llamar “instalaciones”, se habrá logrado ponerlo en condiciones algo más favorables para

que por él pueda pasar el tráfico con seguridad.

Pero si a la “obra civil” y las “instalaciones” no han sido concebidas conjuntamente, como conclusión se

podrá tener algo parecido a un “tubo estable excavado, dotado de artilugios, por el que pasa el tráfico”.

2.2 TIPO DE TÚNELES

• Túneles urbanos y no urbanos.

Los túneles urbanos son los que se encuentran situados en la vía pública de las ciudades. Mientras

que los no urbanos, se encuentran situados en el trazado de carreteras, quedando fuera de los núcleos

de las ciudades. Esta distinción que a simple vista parece evidente y superflua, tiene gran importancia,

porque condiciona en gran medida el diseño de los elementos que componen un túnel. Los túneles

urbanos, generalmente tendrán, a igualdad de longitud que los no urbanos, unas mayores exigencias

de ventilación.

• Túneles en trinchera, recubiertos, excavados y prefabricados.

En trinchera, son en realidad zanjas o trincheras que se abren, para ser luego recubiertas con un

forjado que permitirá el tránsito de personas y vehículos por encima de ellas. Son típicos en las

ciudades.

Los túneles recubiertos, son realizados en carreteras donde se realizan desmontes importantes del

terreno, queriéndose evitar que queden taludes muy grandes. Se construye primeramente

desmontando el terreno, luego se crean uno o dos tubos y finalmente se recubren con tierra.

Los túneles excavados, son los que se abren en el terreno, sacando solo la tierra necesaria para que

quede la cavidad lineal deseada. Constituyen la mayoría de los últimos túneles construidos.

Los túneles prefabricados, están constituidos por piezas que se apoyan y luego se ensamblan.



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• Túneles terrestres, fluviales y marinos.

Los túneles terrestres atraviesan el terreno, mientras que los fluviales atraviesan lagos o ríos. Los

túneles marinos atraviesan el mar.

• Túneles carreteros y ferroviarios.

Los túneles carreteros tienen tráfico rodado, ligero y pesado. Mientras que los túneles ferroviarios sólo

tienen tráfico de trenes. Los túneles carreteros están dotados de medidas de seguridad diferentes a la

de los túneles ferroviarios.

• Túneles unidireccionales y bidireccionales.

Los túneles bidireccionales tienen tráfico en los dos sentidos, se presentan cuando sólo se ha

construido un solo tubo.

Los túneles unidireccionales se suele presentar en autopistas y autovías, con un tubo por cada sentido.

2.3 INSTALACIONES EN TÚNELES

• Ventilación:

La ventilación, está constituida por el conjunto de ventiladores y conductos destinados a dirigir y

canalizar el aire fresco y los humos. Es muy conveniente que estos equipos sean resistentes al fuego.

• Iluminación:

En los túneles existen dos tipo de iluminación, la de servicio normal colocadas por encima de los

hastíales, están graduadas en intensidad para que los conductores no resulten deslumbrados, y la

iluminación de emergencia, que tiene por misión que el túnel no se quede a oscuras ante la falta de

suministro eléctrico.

• Cámaras de televisión.

Con ellas se controla visualmente, desde un centro de control, todo lo que sucede en el interior del

túnel.

• Señalización.

El sistema de señalización contempla la señalización tradicional ( vertical y horizontal), los semáforos,

paneles de señalización variable y demás elementos “modernos” que permiten transmitir unas

instrucciones claras y detalladas al usuarios.



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En general en túneles de cierta entidad que superen los 500 m de longitud, es preceptivo disponer de

una señalización dinámica que informe a los usuarios de los posibles incidentes que se encuentren, del

estado del tráfico, del de la calzada, etc.

• Barreras cierre del túnel.

Son activadas por el controlador de sala de manera tal que se perciba una barrera física de cierre, y no

solamente las órdenes emanadas por las señales dinámicas.

• Comunicaciones.

La comunicación vía radio en el túnel es gran importancia en caso de incidente, para poder estar

conectados con el exterior.

• Opacímetros.

Los opacímetros tienen por misión detectar falta de visibilidad en el interior del túnel, producida por los

humos emitidos por los escapes de los motores de los vehículos.

• Detección de incendios.

Para la detección, se suele instalar, a lo largo de todo el túnel, un cable fibrolaser. Esta detección,

puede resultar tardía, detectándose el fuego antes por otros sistemas indirectamente (opacímetros,

cámaras de TV, usuarios con teléfono móvil).

• Extinción de incendios.

Las instalaciones de lucha contra incendios, constan, de una o dos fuentes de abastecimiento con su

correspondiente equipo de bombeo y armarios equipados con BIE y extintores.

• Señalización de emergencia.

Señalización fotoluminiscente a lo largo del túnel, indicando las salidas de evacuación más cercanas.

Actualmente, en los túneles las salidas de evacuación se encuentran a un lado del túnel, por lo que

esta señalización debería indicar a que lado del túnel se encuentra dicha salida. Por lo que en la boca

de entrada del túnel sería recomendable una indicación.

• Salidas de evacuación.

Las salidas de emergencia o de evacuación, son de vital importancia para los usuarios, pues

constituyen la vía de escape más segura. No existen en todos los túneles. Deben de tener puertas para

usuarios y también para el paso de vehículos de emergencia. En túneles con tubos paralelos, pueden

comunicar un tubo con el otro.



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• Vertidos contaminantes.

Importancia de una adecuada elección del sistema de recogida y evacuación de vertidos líquidos

peligrosos con riesgo de incendio y de aguas sucias.

2.4 SEGURIDAD ANTE INCENDIOS EN TÚNELES

Para resumir los principales puntos a tener en cuenta para la seguridad en túneles, cabe mencionar:

- Sistemas y equipamiento: deben estar apropiadamente configurados para actuar en las

adversas condiciones de un incendio dentro del túnel.

- Operación: los operadores del túnel deben ser capaces de responder apropiadamente y a

tiempo a todos los problemas que surgen ante un incendio.

- Preparación: se deben crear planes de actuación y existir entrenamientos y ejercicios que

faciliten su puesta en marcha.

- Comunicaciones: debe existir una comunicación adecuada entre todas las personas que

intervienen en una situación de emergencia.

- Comportamiento humano: hay que entender mejor la reacción de los usuarios ante situaciones

accidentales e informar más adecuadamente sobre cómo deben comportarse para su

seguridad y la del resto de personas.



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CAPITULO III

VENTILACION

3.1 SISTEMAS DE VENTILACIÓN

El sistema de 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, control de los humos reduciendo al máximo la gravedad de la

incidencia.

- Permitir la salvaguarda de los propios usuarios.

- Mantener libre de humos los accesos a los servicios de seguridad y las zonas de evacuación.

- Permitir la extracción del humo tras la extinción.

Se emplean habitualmente cuatro sistemas distintos de ventilación, dependiendo de factores tales

como la longitud, la intensidad de tráfico o sentido de este.

Los cuatro sistemas son: ventilación natural, longitudinal, semi-transversal y transversal, aunque

existen túneles con sistemas híbridos.

VENTILACION NATURAL.

La ventilación natural consiste en dejar que sea la propia circulación natural del aire por el túnel la que

se encargue de evacuar los humos que se producen en su interior.

En todo túnel se produce de manera natural, una cierta circulación de aire en su interior, debido a la

diferencia de presión existente entre ambas bocas. Esta diferencia de presión puede estar ocasionada

por una diferencia de temperaturas entre ambos extremos del túnel, por diferencia de cota o por la

dirección del viento.

La ventilación natural opera según la climatología del momento, y normalmente solamente es suficiente

para renovar el aire de un túnel cuando éste es muy corto o cuando la intensidad del tráfico que por el

circula es muy pequeña.



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Figura 3.1: Ventilación natural. [VDI 2053]

VENTILACION LONGITUDINAL.

Es aquella en la que se fuerza la circulación natural del aire a lo largo del túnel. Por una de las bocas

entra aire fresco y por la boca contraria sale el aire viciado. El sentido de circulación del aire sería

conveniente que coincida con el de la circulación de los vehículos cuando el túnel es unidireccional,

con objeto de aprovechar el efecto pistón que producen éstos.

Figura 3.2: Ventilación longitudinal con ventiladores axiales. [VDI 2053]

La circulación del aire se logra mediante ventiladores de chorro (o jet fans). Generalmente, los

ventiladores se colocan en clave del túnel cada cierto intervalo, aunque existen otros sistemas en que

los ventiladores sólo se colocan en la boca de entrada del túnel, o en los pozos de ventilación

intermedios.



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Figura 3.3: Ventilación longitudinal con pozo central. [VDI 2053]

Los ventiladores suelen ser reversibles, especialmente en el caso de túneles bidireccionales, para

poder aprovechar la ventilación natural en el sentido en que está es produzca. También se incluyen

sistemas de medición de humos y de contaminantes con objeto de aplicar únicamente la potencia de

ventilación que sea necesaria.

VENTILACION SEMI-TRANSVERSAL.

En la ventilación semi-transversal el aire fresco se impulsa desde el exterior por un conducto situado

dentro de la sección del túnel, habitualmente en la clave y separado de la zona de circulación de los

vehículos por un falso techo. Aproximadamente, cada 6 metros este conducto comunica con el interior

del túnel mediante unos difusores, puntos por los que entra el aire fresco. El aire viciado circula a lo

largo del propio túnel y sale al exterior por las bocas.

Este sistema es más caro de instalación y funcionamiento que el longitudinal pues necesita, además de

los ventiladores, un falso techo y un conducto para el aire fresco. Por el contrario, permite longitudes de

túnel e intensidades de tráfico superiores.

Los ventiladores suelen ser reversibles, con objeto de poder extraer los humos del túnel en caso de

incendio.

Figura 3.4: Ventilación semi-transversal. [VDI 2053]



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VENTILACION TRANSVERSAL.

Es el sistema más complejo, más seguro y el que permite mayores longitudes de túnel y mayores

intensidades de tráfico, pero resulta también más caro en instalación y mantenimiento.

Tanto el aire fresco como el aire viciado, circulan a lo largo del túnel por unos conductos situados

generalmente en la clave del túnel, separados de la zona ocupada por los vehículos por un falso techo

y con un tabique divisorio entre ambos. Uniformemente, a lo largo de la longitud del túnel, se impulsa

aire fresco a su interior y se aspira el aire viciado.

Figura 3.5: Ventilación transversal. [VDI 2053]

3.2 VENTILACION EN CASO DE INCENDIO

Como ya se ha comentado anteriormente el comportamiento de un incendio en el interior de un

túnel es un accidente de evolución rápida y de graves consecuencias, por las altas temperaturas,

la gran cantidad de humos calientes y gases que se producen, constituyendo el control de estos

humos uno de los elementos decisivos para la evacuación de los usuarios.

Por ello, no hay que confundir entre el fin para lograr ese control del humo mediante la elección

de la estrategia deseada y el medio para lograr esa estrategia mediante los sistemas de

ventilación.

No obstante, para elegir la estrategia de ventilación deseada de cómo actuar ante una situación

de incendio, es necesaria una explicación del comportamiento de los humos producidos a

consecuencia del mismo.

3.2.1 Comportamiento del humo en el interior de un túnel.

En caso de producirse un incendio en un túnel la manera en que evoluciona la propagación de

los gases, así como las temperaturas que se alcancen en la secciones más cercanas al foco,

dependen de manera fundamental de la velocidad de la corriente de aire en el túnel.



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Los humos a alta temperatura que se generan en el incendio, debido a la flotabilidad de éstos,

alcanzarán la bóveda del túnel, se estratifican, el aire caliente sobre el aire frío, avanzando en la

parte alta del túnel hacia cada lado a un velocidad de unos 2 m/s, incluso sin ventilación y siendo

el túnel horizontal.

Cuando el humo caliente se aleja del foco comienza a enfriarse, y va ocupando toda la sección

del túnel.

Figura 3.6: Evolución de humos. [ABELLA93]

El foco del incendio se alimenta por su parte inferior con corrientes de aire fresco re-entrantes.

Según sean las condiciones de la corriente de aire longitudinal en el túnel la distribución de los

humos calientes se producirá, tanto hacia aguas arriba del foco, como podrá producirse el

retorno de esa capa caliente de humos hacia aguas abajo.



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Figura 3.7: Fuego en varios tipos de estructura. [PIARC07]

Figura 3.8: Comportamiento de la capa de humos en túneles. [MIPCI12]



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3.2.2 Ámbito Normativo.

En cuanto a la normativa española el Real Decreto 635/2006, de 26 de mayo, sobre requisitos

mínimos de seguridad en los túneles de carretera del Estado, no establece pautas sobre que

sistema de ventilación utilizar según las características del túnel. Sin embargo en otros países

hay normativas o recomendaciones sobre ventilación en túneles, las cuales son utilizadas

frecuentemente en España e igual de importantes.

Normativa o recomendaciones de otros países relativo a la ventilación en túneles:

- Japón: Asociación de Carreteras. “Tunnel Ventilation Design Guidelines”, Japón, 1985

- Alemania: Norma Alemana en Túneles. (RABT 06)

- Países Bajos: “Ventilation of Road Tunnels”. Julio 1991

- Francia: Ventilation. Les dossiers pilotes du Cetu. Noviembre 2003

- Austria: “Design guidelines Tunnel Ventilation”, (FVS 97)

- Países Nórdicos: “Norwegian Design Guide – Road Tunnels” (PAR Diciembre 1990)

- Suecia: “Tunnel 95 – General Technical Specification” Publ. 1995:32E, Sweden, 1996

A continuación, en la tabla siguiente se observar el sistema de ventilación conforme la longitud

del túnel y el sentido de la circulación recomendado en Francia.

Figura 3.8: Sistemas de ventilación para túneles superiores a 300 m. [CETU03]



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3.2.3 Estrategias de Ventilación

A) Estrategia de Arrastre:

Esta estrategia es considerada cuando se tiene un túnel no urbano unidireccional sin atasco de

vehículos, o urbano unidireccional de reducida longitud, la forma de actuar de la ventilación es el

arrastre de los humos para un lado del túnel. Se consigue con un sistema de ventilación

longitudinal. También se puede emplear la ventilación longitudinal para la estrategia de arrastre

mediante la extracción masiva de los humos a través de pozos de extracción.

La ventilación ha de empujar el humo para el lado donde no están atrapados los vehículos, es

decir en sentido de la circulación, puesto que los vehículos que estén delante del fuego pueden

continuar la marcha hasta salir del túnel, mientras que los vehículos detrás del fuego quedarán

bloqueados. Por ello, esa zona ha de quedar libre de humos para que puedan evacuar los

usuarios lo antes posible.

Para conseguir este arrastre, necesitamos alcanzar una velocidad del aire en el sentido de la

circulación suficiente para que no se produzca retroceso de la capa de humos. Este fenómeno

de retroceso de los humos es conocido como efecto “backlayering”.

Figura 3.9: Esquema del retroceso de humos en un incendio en un túnel. [HWAN05]

Para evitar que la capa de humos progrese en sentido contrario a la ventilación, el aire fresco del

túnel debe avanzar a una velocidad determinada denominada “velocidad crítica”, que puede

obtenerse según la expresión de Kennedy y que depende entre otros parámetros del fuego de

cálculo elegido.

Figura: 3.10 Avance de los humos. [CETU03]



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Figura 3.11: Principio de una ventilación longitudinal con extracción masiva. [CETU03]

Es importante resaltar que, desde el punto de vista de la evaluación de las condiciones de

evacuación, la estrategia de arrastre presenta una ventaja considerable ya que el nivel de

seguridad conseguido en el túnel será máximo siempre que:

- El sistema se haya dimensionado apropiadamente.

- Se produzca una activación rápida del sistema de ventilación.

- No se produzcan fallos de equipos.

B) Estrategia de Estratificación:

Esta estrategia es considerada en túneles bidireccionales y túneles unidireccionales con tráfico

retenido. Se puede conseguir con un sistema de ventilación transversal o con un sistema de

ventilación longitudinal.

El propósito de esta estrategia es mantener el mayor tiempo posible la zona del tráfico con aire

fresco, para ello se ha de mantener la capa de humos lo más estratificada posible en la parte

superior del túnel.

Si podemos extraer los humos con ventilación transversal, la ventilación en la zona del foco y

cercana ha de extraer el humo a su máxima capacidad, eliminar la inyección de aire fresco para

no producir turbulencias y una velocidad reducida por el mismo motivo.

En la zona lejos el foco ha de haber un apoyo para el control de la ventilación natural, es decir, la

ventilación natural interior del túnel debería ser 0, para mantener la estratificación.

La cantidad de humos a extraer depende del fuego de cálculo elegido.



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Figura 3.12: Ejemplo de una estrategia de estratificación con ventilación transversal. [CETU03]

Si no podemos extraer los humos, es decir, tenemos ventilación longitudinal, la estrategia pasa

por reducir la velocidad del aire y minimizar la turbulencia para favorecer la estratificación de los

humos y permitir la evacuación de los usuarios. Esta solución se suele adoptar para túneles

carreteros de longitudes pequeñas.

Es importante destacar que la correcta aplicación de estas estrategias pasa por cumplir dos

condiciones:

- Disponer de capacidad de extracción de humos suficiente en la zona de incendio.

- Disponer de capacidad suficiente para lograr el control de la corriente longitudinal.

C) Estrategia de Dilución.

El propósito de esta estrategia es rebajar los contaminantes tóxicos del humo en el interior del

túnel, inyectando aire fresco mezclándose con el humo generado por el incendio.

En dicha estrategia se ha de asumir un riesgo referente a un mínimo de toxicidad en los gases,

éste ha de ser estudiado, con la dificultad que conlleva, ya que en un túnel carretero es imposible

controlar la carga de los vehículos para poder calcular la toxicidad de estos materiales en la

combustión. Por ello, es una estrategia que ha sido empleada tan sólo en túneles ferroviarios o

túneles de carretera con muy bajo tráfico.



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Figura 3.13: Ejemplo de la ventilación en caso de incendio. a) ventilación longitudinal; b)

ventilación longitudinal con extracción masiva; c) ventilación transversal; d) ventilación

transversal empleando estrategia longitudinal. [CETU03]



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CAPITULO IV

MEMORIA

4.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.

Dado que ante un incendio en un túnel, tal y como se ha comentado anteriormente, el control del

humo producido es uno de los factores decisivos para la salvaguarda de los usuarios del interior

del túnel.

Se pretende calcular la ventilación longitudinal de un túnel no urbano unidireccional, con tráfico

fluido, aplicando la estrategia de arrastre.

Ahora bien, conforme vas adentrando en los cálculos, una de las primeras cosas a las que debes

afrontar y que será decisivo para el cálculo de dicha instalación de ventilación, es la elección del

incendio de proyecto que tu supones o eliges para dimensionar la instalación.

¿ Que potencia calorífica de incendio elijo?, ¿Debo elegir la potencia de 30 MW en atención a la

normativa nacional? ¿Qué vinculación existe entre la estrategia y características del sistema de

ventilación y el tamaño del incendio de proyecto? En atención a lo expuesto, y conforme al

estudio de varios túneles con características diferentes, se calcula la ventilación longitudinal para

diferentes potencias de incendio, con el objeto de determinar el “fuego tipo” al que puede hacer

frente un túnel con determinadas instalaciones y estrategias de ventilación.

4.2 GENERALIDADES DEL FUEGO EN RECINTOS CERRADOS.

En los incendios en túneles el fuego presenta de forma general un comportamiento similar a los

incendios que se producen en cualquier recinto cerrado. Aunque el carácter lineal de este tipo de

estructuras reduce la complejidad de su comportamiento, la existencia de un flujo forzado de aire

con muy distintas condiciones dificulta la predicción del comportamiento del mismo.

Los túneles al ser cavidades muy aisladas del exterior, presentan dificultad en eliminar el calor,

humo y sobrepresiones, que se pueden llegar a generar durante un incendio. Por ello, se

distinguen efectos que lo diferencian de un incendio al aire libre. Estas particularidades, son:

- Efecto Horno: es el aumento continuo de la temperatura, con la consiguiente

acumulación progresiva del calor, similar a lo que ocurre con el horno de una cocina.

- Efecto Cañón: este efecto es producido en caso de haber una explosión en el interior del

túnel. Dicho nombre, viene del comportamiento que ésta tendría, dada la geometría

lineal del túnel, que libera hacia sus entradas, las sobrepresiones generadas por la

explosión.



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4.3 CONSIDERACIONES.

Los incidentes de incendio y los relacionados con el transporte de mercancías peligrosas son los

que presentan mayor riesgo, por lo que se han de adoptar medidas de seguridad especiales para

prevenir que ocurran dichos incidentes y se mitiguen las consecuencias del mismo.

Las medidas paliativas pueden clasificarse en tres tipos:

- Favorecer las condiciones de evacuación de los usuarios (disposición de salidas de

emergencia, refuerzo de la señalización acústica y visual, señalización de a que lado

están las salidas de emergencia a la entrada del túnel, iluminación, etc.)

- Mitigar los efectos del fuego y la reducción de la visibilidad por el humo, la toxicidad de

los gases y la radiación del foco y humo, a través de los sistemas de ventilación.

- Reducir la magnitud del incendio (proximidad de servicios de emergencia, sistemas PCI,

etc.)

Los fenómenos que se desarrollan tras el inicio del incendio (humo y calor) que influyen en la

seguridad de los usuarios dependen de:

- La variación de las condiciones ambientales en el interior del túnel (visibilidad, toxicidad,

radiación) que a su vez depende de:

El crecimiento de la potencia de incendio hasta que alcanza su máxima

magnitud.

El control sobre el humo actuando sobre la instalación de ventilación que

modifica las condiciones en el interior del túnel.

- El desplazamiento de los usuarios hasta alcanzar las zonas seguras.

Uno de los factores más importantes en el estudio del comportamiento de los humos en caso de

incendio es su magnitud. La evolución de un incendio en un recinto confinado presente distintas

fases:

- Crecimiento: en el que la potencia calorífica disipada no es muy importante pero cuya

energía es empleada para vaporizar mayor cantidad de combustible.

- Una fase de máxima capacidad en la que la energía disipada se mantiene.

- Una fase de decaimiento al agotarse el combustible al que tiene acceso el fuego.



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Figura 4.1: Esquema típico de evolución de un incendio

Los incendios de proyecto se definen fundamentalmente mediante su potencia calorífica en MW,

es decir, la variación temporal de la energía liberada por unidad de tiempo. Se representa las

típicas fases de evolución del incendio (incubación, crecimiento, estabilización y decaimiento).

La fase de crecimiento está fuertemente ligada a las condiciones durante la auto-evacuación, ya

que depende no solo del tipo de carga de fuego presente en el túnel sino también a los

equipamientos disponibles, la proximidad de los servicios de emergencia o la capacidad de

evacuación del túnel.

Por su parte, los niveles máximos de potencia de incendio son claves desde el punto de vista de

la evacuación asistida y la fase de lucha contra el fuego. Es importante señalar que rara vez las

instalaciones y sistemas de seguridad del túnel se proyectan para cubrir el escenario pésimo de

potencia de incendio ya que se acepta el riesgo que, cuando el fuego crece por encima de una

determinada magnitud, los efectos de la radiación del foco y los humos serían tan importantes

que impedirían la intervención de los servicios de emergencia.

A partir de estas presunciones, para el dimensionamiento de sistemas de ventilación se puede

recurrir a criterios predominantemente prescriptivos, adoptando valores de potencia de incendio

máxima entre los 30 y 50 MW, dependiendo del país pero sobre todo del tipo de túnel, sistema

de ventilación, tipo de tráfico, etc.

Recientemente, se han llevado a cabo ensayos a escala real (túnel Runehamar) mostrando que

la potencia de incendio pésima que puede darse para vehículos pesados de gran tonelaje puede

superar dichos valores. Por otra parte, los incidentes de transportes de mercancías peligrosas



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también se ha reflejado en numerosos publicaciones, que estos incidente podrían superar las

consecuencias de los mayores incendios de proyecto.

No obstante, es recomendable independizar estos dos riesgos (incendios e incidente de

mercancías peligrosas) para evitar sobredimensionar los sistemas de seguridad del túnel.

Como aclaración, cabe señalar que la curva de potencia de incendio anterior, se refiere

específicamente a los estudios de control de humos. No hay que confundir entre ventilación y

resistencia al fuego de las estructuras, en cuyo caso es emplean las curvas temperatura-tiempo

de dichos fuegos tipo o de otros materiales empleados en la construcción. Se tratan de dos

aspectos conceptualmente diferentes:

- En la ventilación debemos asegurar el control de humos para un fuego tipo, que no tiene

porqué ser el peor imaginable. La evacuación de las personas, el acceso de los equipos

de emergencia, el mantenimiento de las comunicaciones, etc. han sido desde hace

muchos años motivo de estudio.

- Tras los daños originados por los incendios del Mont-Blanc y de Tauern, en 1999, se

impulsó la necesidad de la protección de los elementos de los túneles al fuego. En caso

de fuego debemos prestar atención al tipo de elemento estructural y a los daños

aceptables en función del cometido de la misma y a la duración que debe garantizar la

estabilidad de la estructura o del elemento estructural considerado. De igual forma, el

fuego de diseño no tiene porqué ser el peor imaginable.

4.4 ENFOQUE PRESCRIPTIVO DE UN INCENDIO DE PROYECTO.

Actualmente, en el ámbito nacional el Real Decreto 635/2006, del 26 de mayo, sobre requisitos

mínimos de seguridad en los túneles de carreteras del Estado; en el artículo 2.11 Anexo I señala

lo siguiente:

- Todos los túneles que requieran sistema de ventilación artificial, de acuerdo con el apartado 2.21, deberán contar con su correspondiente sistema de automatismo.

- El proyecto, la construcción y la explotación del sistema de ventilación deberán tener en cuenta: el control de los contaminantes emitidos por los vehículos de carretera en un flujo de tráfico normal y denso, el control de los contaminantes emitidos por vehículos de carretera en el caso de que el tráfico esté detenido a causa de un incidente o accidente, el control del calor y el humo en caso de incendio.

- La ventilación longitudinal se utilizará únicamente en los túneles con circulación

bidireccional o unidireccional congestionada si un análisis del riesgo conforme al artículo 11 muestra que es aceptable, o si se toman medidas específicas, tales como una apropiada gestión del tráfico, una reducción de la distancia entre salidas de emergencia y la colocación de extractores de humo a intervalos adecuados.

- Los sistemas de ventilación deberán poder extraer el humo para un incendio tipo con

potencia mínima de 30 MW y caudal mínimo de humos de 120 m3/s. La ventilación en las galerías será independiente.



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- En túneles urbanos de longitud mayor que 200metros es obligatoria la instalación de un sistema de ventilación.

- Los sistemas de ventilación transversal o semitransversal se utilizarán en aquellos

túneles que requieran un sistema de ventilación mecánica y para los que no se haya autorizado una ventilación longitudinal de conformidad con el punto 2.11.3. Estos sistemas deberán poder extraer el humo en caso de incendio.

- Para los túneles de longitud superior a 1.000 metros, de tráfico bidireccional, con un

volumen de tráfico superior a 1.000 vehículos por carril, dotados de un centro de control y de ventilación transversal o semitransversal, deberán adoptarse las siguientes medidas mínimas relativas a la ventilación: se instalarán reguladores de aire y humo que puedan funcionar separadamente, la velocidad del aire longitudinal deberá controlarse constantemente, y el proceso de control del sistema de ventilación (reguladores, ventiladores, etc.) deberá ajustarse en consecuencia.

De forma similar se expresa la Directiva Europea 2004/54/CE, del 29 de abril de 2004, sobre

requisitos mínimos se seguridad para túneles de la red transeuropea de carreteras; en su art. 2.9

del Anexo I.

No obstante, se tiene como referencia las recomendaciones dadas por PIARC basadas en los

distintos ensayos del proyecto EUREKA 499, y los realizados en Estados Unidos en el Proyecto

de la Central Artery. En el que como carga de fuego típica para un vehículo pesado tiene una

potencia calorífica en torno a los 30 MW.

Figura 4.2: Valores de potencia calorífica disipada en un incendio para distintos tipo de

vehículos. [PIARC99]

A continuación, se adjunta una tabla de la magnitud de incendio adoptado por diferentes países,

emplean la potencia en MW como indicador de su magnitud, pero dichos valores están

directamente relacionados con el método de cálculo, el tipo de sistema de ventilación, etc.



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Figura 4.3: Magnitud de incendio adoptado en distintos países [PIARC]

En las recomendaciones francesas (Guide des Dossiers de sécurité des tunnels routiers.

Fascilcule 4. Les études spécifiques des dangers. Septembre 2003) recoge la potencia de

incendio mediante una curva característica en lugar de un valor fijo.

Figura 4.4: Propuesta de incendios de proyecto. [ESD03]

Más allá de los valores específicos de cada normativa, los países adoptan una potencia de

incendio según los siguientes aspectos:

- Dependiendo del tipo de vehículos autorizado por el túnel, en el que asumen que es más

probable la ocurrencia de un gran incendio en túneles con vehículos pesados y con

mercancías peligrosas.

- Los países que únicamente emplean ventilación longitudinal (Holanda) admiten la

utilización de potencias de incendio superiores.



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En los ensayos realizados en el túnel de Runehamar (Noruega) dentro del proyecto UPTUN,

cuyas cargas de fuego consistieron en imitaciones de vehículos pesados con materiales

celulósicos y plásticos y demás, con importantes condiciones de ventilación, reflejaron potencias

de incendio máximas muy superiores. Por ello, las magnitudes de incendio anteriormente

descritas para diversos países, provienen de estos resultados de ensayo empleándose los

siguientes valores.

Figura 4.5: Valores típicos de potencia máxima de incendio. [INGA09]

Figura 4.6: Ensayos a escala real. Runehamar. Potencia de Incendio.

En definitiva, la adopción de un criterio prescriptivo, es decir, fijado por la normativa implica la

aceptación de un cierto nivel de riesgo aplicable a todos los túneles. No obstante, para tener en

cuenta la particularidad de cada túnel a la hora de elegir la potencia de incendio, ésta ha de estar

en función del tipo de tráfico, la longitud del túnel, la probabilidad de atasco, lo que debe ser

tenido en cuenta por el proyectista y la autoridad competente.



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4.5 CRITERIO PRESTACIONAL DE UN INCENDIO DE PROYECTO.

El planteamiento de optimización y adecuación de la potencia de incendio a las características

del túnel, son las que llevan cada vez más a la consideración de enfoques prestacionales.

De forma ideal, se dice que una normativa se basa en los principios del proyecto basado en

prestaciones si define explícitamente sus objetivos en cuanto a la seguridad frente a incendio y

recoge claramente los niveles deseados de seguridad. De esta forma se aceptaría cualquier

proyecto que cumpliese con los objetivos establecidos. Pero la realidad es que aplicando la

normativa, aplicamos requisitos concretos de acuerdo a clasificaciones predefinidas dejando a

un lado las particularidades de cada infraestructura.

La NFPA Fire Portection Handbook propone un esquema de la metodología basada en

prestaciones.

Figura 4.7: Metodología para el proyecto y análisis prestacional. [NFPA08]

Dicha metodología puede resumirse en los siguientes conceptos generales:



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- Establecimiento de los objetivos de la seguridad frente a un incendio.

- Especificar los parámetros de proyecto.

- Verificación de la idoneidad de la solución propuesta en base a criterios de aceptabilidad

concretos empleando herramientas y metodologías ingenieriles contrastadas.

Por ello, la potencia de incendio a elegir para el cálculo del sistema de ventilación, formaría parte

del conjunto de parámetros del proyecto a considerar en el proceso.

Debe tenerse en cuenta que aunque el riesgo del paso de mercancías peligrosas con resultado

de incendio (o de fuga de gases tóxicos o de explosión) es lo más grave que puede ocurrir en un

túnel, dejando a un lado el hundimiento o colapso de la estructura, no es la única incidencia, ni la

que por su probabilidad de acontecer, puede generar más cantidad de víctimas y daños, como

se puede observar en los históricos de incidencias comentados en el capítulo I. El proyectista y

la autoridad administrativa deben considerar un cierto nivel de riesgo admisible con el objetivo de

no hacer desproporcionada la solución de ventilación.

Es por ello, que este planteamiento pasa por la aplicación de estrategias adicionales de

reducción del riesgo como puede ser la gestión del tráfico, el refuerzo de salidas de emergencia,

la utilización de sistemas de lucha contra incendios, la disposición de servicios de emergencia en

las proximidades de las bocas, etc.

En este enfoque prestacional se debe de realizar un análisis de riesgos, para tratar de detectar

todos los riesgos respecto a los distintos tipos de incidentes que puede haber en el túnel, la

causa que los origina y las consecuencias que pueden derivarse con el propósito de eliminarlos

o atenuarlos.

Figura 4.8: Esquema de un Análisis de Riesgos. [GUIAR]



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El siguiente paso consiste en la utilización de herramientas cualitativas o cuantitativas,

metodologías de análisis de riesgo, para comprobar si el sistema (túnel + equipamiento) alcanza

lo criterios fijados. Evaluando el peligro potencial del túnel, estableciendo un coeficiente de

seguridad mínimo requerido según el peligro potencial del túnel y evaluando las características

de seguridad del túnel. De esta forma el proyectista debe de demostrar que el riesgo del sistema

está por debajo de un nivel aceptable con procedimientos detallados y, sobre todo, evaluables

por parte de la Autoridad Administrativa.



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CAPITULO V

CALCULO

5.1 PARAMETROS DE ENTRADA.

Como se ha mencionado en el capítulo I, apartado 1.3, el sistema de ventilación que se ha

estudiado es el “longitudinal” para un túnel no urbano, unidireccional con tráfico fluido y

estrategia de arrastre.

Por un lado, se ha estudiado como influye la pendiente a la hora de elegir la potencia de

incendio, estableciendo tres tipos de túnel, cada uno de ellos con una pendiente del 3,9 %, 0 % y

una rampa del 2,5 % respectivamente.

En el segundo caso se ha estudiado como influye la longitud del túnel para diferentes potencias

de incendio, un túnel de 500 m, 1.000 m y 2.500 m de longitud.

Por último se ha estudiado como influye el número de vehículos que quedan atrapados en el

interior del túnel ante un incendio, para una densidad de 150, 80 y 50 vehi/km.

5.2 DATOS DE ENTRADA

Geometría del túnel

- Longitud del túnel (ésta varía en el estudio del Caso B)

- Área de la sección transversal

- Altura del túnel

- Perímetro del túnel

- Pendiente del túnel ( ésta varía en el estudio del Caso A)

- Nº de carriles de circulación del túnel

Propiedades del aire fresco

- Altitud media a la que se ubica el túnel.

- Temperatura del aire fresco en el túnel (calculado a partir de la altitud)

- Densidad de aire fresco en el túnel (calculado a partir de la altitud)

- Calor especifico del aire

- Aceleración de la gravedad

- Presión atmosférica en la salida del túnel

- Presión atmosférica en la entrada del túnel

Fuego de Cálculo



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- Potencia calorífica del incendio (en los tres casos se han estudiado para las siguientes

potencias: 20, 30, 50, 70, 100, 150 y 200 MW)

- Potencia transmitida del incendio al aire del túnel por convección

- Distancia a la boca de entrada en que se produce el fuego en el túnel (en los cálculos

realizados se ha hecho un barrido a lo largo de todo el túnel, de todas las posiciones de

incendio en tramos de 10, 20 y 50 m dependiendo de la longitud del túnel)

- Longitud del sub-tramo del túnel ( 10, 20 y 50 m dependiendo de la longitud del túnel)

- Número de Fraude crítico

- Coeficiente por inclinación en descenso (para ascenso es 1)

Temperatura y densidad del aire en el túnel

- Duración considerada del fuego

- Coeficiente de intercambio térmico

- Parámetro de decaimiento de la temperatura (calculado en función de otros parámetros)

Coeficientes perdidas de carga

- Coeficiente de fricción con las paredes del túnel

- Coeficiente de pérdida de carga en la entrada del túnel

- Coeficiente de pérdida de carga en la salida del túnel

- Coeficiente de pérdida de carga por expansión de los humos en el foco del fuego

(calculado a partir de otros parámetros)

- Coeficiente de la velocidad del viento en la boca en el eje del túnel medida a una altura

de 2 a 3 m

Datos Tráfico

- Nº de vehículos en el interior del túnel (ésta varía en el estudio del Caso C)

- Porcentaje de vehículos pesados

- Longitud media del vehículo pesado

- Coeficiente de penetración de los vehículos pesados

- Superficie transversal de los vehículos pesados

- Densidad de vehículo pesado por carril

- Porcentaje de vehículos ligeros

- Longitud media del vehículo ligero

- Coeficiente de penetración de los vehículos ligeros

- Superficie transversal de los vehículos ligeros

- Densidad de vehículo ligero por carril

Jet-Fan



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- Empuje nominal medido en las condiciones indicadas por el fabricante

- Densidad del aire con la que se obtuvo el empuje nominal del jet-fan

- Velocidad del chorro del jet-fan

- Diámetro interior del jet-fan

- Distancia de colocación entre el jet-fan y la bóveda del túnel

- Coeficiente de instalación del jet-fan

5.3 METODOLOGÍA DE CÁLCULO.

Para determinar el empuje total necesario que los ventiladores han de hacer frente ante una

situación de emergencia de incendio, es necesario establecer las pérdidas de carga que dicho

sistema de ventilación ha de contrarrestar para poder garantizar que los humos producidos en el

incendio se dirijan hacia una de las bocas del túnel. Por ello, se ha de calcular el sistema de

ventilación para todas las hipótesis de escenario de incendio y teniendo en cuenta que las

temperaturas alcanzadas por el aire en el interior del túnel variarán de una sección a otra según

se encuentren más o menos alejados del foco del incendio. En este estudio se entiende que la

variación de temperatura en la misma sección es homogénea, es decir, no varía la temperatura

en los diferentes puntos de una misma sección.

Las pérdidas de carga que se han tenido en cuenta son:

- Pérdidas de carga lineales

- Pérdida de carga por singularidades

- Pérdida de carga por expansión de los humos en el foco del fuego

- Pérdida de carga por efecto chimenea

- Pérdida de carga por velocidad del viento en la boca de salida

- Pérdida de carga tiro natural

- Pérdida de carga por la resistencia aerodinámica de los vehículos en el túnel

Cumpliéndose la siguiente ecuación de equilibrio:

Pjet-fan * n H lineales + H singularidades + H exp-incendio + H efe.chim + H viento + H tiro natural + H vehic.

5.4 ECUACIONES DE CÁLCULO.

Anteriormente se ha comentado que para conseguir el arrastre de los humos, necesitamos

alcanzar una velocidad del aire en el sentido de la circulación suficiente para que no se produzca

retroceso de la capa de humos. A esta velocidad se le denomina velocidad crítica y el caudal de

aire ha de desplazarse a una velocidad superior a la velocidad crítica. Empezaremos calculando

dicha velocidad y a continuación las pérdidas de carga consideradas.



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1.- Velocidad Crítica

El cálculo de la velocidad crítica depende de la temperatura en el foco del incendio, y para

calcular su valor se iteran las dos ecuaciones utilizando las formulas definidas en la normativa

americana. [NFPA08]

Ecuación 1: Velocidad crítica. [NFPA08]

Ecuación 2: Temperatura de los humos en el foco del incendio. [NFPA08]

Dónde:

• VC = velocidad crítica (m/s).

• K1 = coeficiente determinado a partir del número de Froude.

K1 = Fr crítico-1/3

Fr crítico = Número de Froude crítico

(Ensayos realizados en modelos a escala prueban que se requieren números de 4,5 para

impedir el retroceso de los humos, no se producirá dicho retroceso para números entre 6,7 y 4,5)

• Kg = coeficiente por inclinación en descenso (para ascenso es 1,00).

Kg = 1 + 0,0374 • i0.8

i = inclinación del túnel (%):

+ subida (rampa)

- Bajada (pendiente) (limitada entre 0% y el 10%).

• g = aceleración de la gravedad (m/s2).

• H = altura desde la base del fuego hasta la parte más alta del túnel (m).



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- Para un fuego sobre la calzada es igual a la altura máxima del túnel

- Para un fuego en un camión algunos autores suponen que éste se produce a 1 m de

altura sobre la calzada.

• A = Área –sin obstáculos- de la sección transversal del túnel (m2).

• β = factor entre 0 y 1 que representa las proporción del área del túnel que es atravesada por el

aire fresco. Para fuegos mayores de 20 MW puede emplearse la fórmula de Kennedy (β=1).

• Q = potencia calorífica del incendio transmitida al aire (por convección) (MW).

Q aire = 2/3 • Q total

- Se estima que 1/3 del total de la potencia calorífica del incendio se transmite por

radiación a las paredes del túnel, y los 2/3 permanecen en los humos calientes.

• Q total = potencia calorífica del incendio (MW).

• ρ = densidad aire fresco en el túnel (kg/m3).

• Cp = calor específico del aire (J/(kg.K)).

- El calor específico del aire puede suponerse igual a 1.006 J/(kg.K) para todo el rango de

temperaturas de aire fresco.

• Tfoco = temperatura media de los gases en el lugar del fuego (K).

• T = temperatura del aire fresco en el túnel.

- T = tnivel mar – (Hm.s.n.m./Δtfresco) → T = 20 – (Hm.s.n.m/200)

Hm.s.n.m. = altitud media a la que se ubica el túnel (msnm).

Tnivel mar = temperatura fijada por la AIN al nivel del mar. (Normalizada: 15ºC). En los cálculos

realizados se ha considerado 20 ºC, según otras autores.

Δtfresco = descenso de la temperatura según la altitud. 1,00 ºC cada 200 m de ascenso.

2.- Temperatura media de los gases en la sección estudiada del tramo del túnel.

En las ecuaciones anteriores hemos visto como calcular la temperatura del aire fresco y la

temperatura de los gases (humos) en el lugar del fuego. Ahora bien, las temperaturas

alcanzadas por el aire en el interior del túnel varían de una sección a otra, según se encuentren

más o menos alejadas del foco. Se establece que:



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- Secciones anteriores al foco se consideran no afectadas por el fuego: T antes foco = T fresco

- Sección en el foco: Tfoco = T foco

- Secciones afectadas por el fuego:

Ecuación 3: Temperatura del aire en el interior del túnel. [CETU03]

Ecuación 4: Parámetro de decaimiento de la temperatura. [CETU03]

Dónde:

• T = temperatura del aire en el interior del túnel (K).

• T ∞ = temperatura del aire fresco en el túnel (K).

• T max = temperatura media de los gases en el lugar del fuego (K).

• x = distancia a la boca de entrada en que se produce el fuego en el túnel (m).

• xe = parámetro de decaimiento de la temperatura (m).

• Cp = calor específico del aire (J/(kg.K)).


• W0 = velocidad crítica (m/s).

• DH = diámetro hidráulico (m).

• happ = coeficiente de intercambio térmico (W/m2/K) [se ha escogido 6 W/m

2/K de modo

conservador entendiendo que la pared absorbe menos calor por lo tanto más temperatura en la

capa de homos.



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Figura 5.1: Coeficiente de intercambio térmico. [CETU03]

3.- Velocidad del aire en la sección estudiada del tramo del túnel.

Al igual que en el apartado anterior, la velocidad del aire en el interior del túnel varía de una

sección a otra.

W sección = Vc • (T / T∞)

Ecuación 5: Velocidad del aire en el interior del túnel.

Donde:

• Wsección = Velocidad del aire en la sección estudiada (m/s).

• VC = velocidad crítica (m/s).



4.- Pérdidas de carga lineales.

Son las pérdidas de carga por fricción del aire con las paredes del túnel (en bóveda, hastiales y

calzada)

Ecuación 6: Pérdidas de carga lineales. [CETU03]

Dónde:

• δH = pérdida de carga con la paredes del túnel (Pa).

• λ = coeficiente de fricción con la paredes del túnel.

Figure 5.2: Coeficiente de fricción del aire con la paredes del túnel. [CETU03]



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• ρ sección = densidad aire en la sección del túnel (kg/m3).

ρ sección = ρ • (T∞ / T )

• W sección = velocidad del aire en la sección estudiada del túnel (m/s).

• δl = longitud del tramo del túnel considerado (m)




5.- Pérdidas de carga por singularidades.

Son las pérdidas de carga por cambio brusco de sección, de dirección, etc. en la salida y entrada

del túnel.

Ecuación 7: Pérdida de carga por singularidades. [CETU03]

Dónde:

• ΔH = pérdida de carga por singularidades (Pa).

• ξ = coeficiente de pérdida de carga en la salida y entrada del túnel.

ξ entrada = frecuentemente se adopta entre 0,4 y 0,6. [CETU03]

ξ salida = frecuentemente se adopta 1. [CETU03]


• W = velocidad del aire en la sección estudiada del túnel (m/s).

6.- Pérdidas de carga por expansión de los humos en el foco del fuego.

Son la pérdidas que se generan en el foco del incendio, los humos hacen un efecto bloqueo

impidiendo que pase la ventilación.



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En los cálculo realizados he comprobado que a menor velocidad crítica mayor pérdida de carga,

algo inusual, pues cuanto mayor es la velocidad crítica mayor la temperatura de humos en el

foco. Esto sucede porque la velocidad crítica, como podéis observar en la fórmula del coeficiente

de pérdidas por expansión de los humos, está dividiendo. Por lo que he considerado incorporar

estas pérdidas en mis cálculos, pero es evidente que la fórmula no puede ser válida para todos

los casos, sino podría darse el caso que teniendo una velocidad nula obtuviéramos pérdidas

infinitas.

Ecuación 8: Pérdidas de carga por expansión de los humos en el foco del fuego. [ABELLA12]

Dónde:

• ΔH expansión = pérdida de carga por expansión de humos en el foco del fuego (Pa).

• ξexpansión = coeficiente de pérdida por expansión de los humos en el foco del fuego.



• u crítica = velocidad del aire en la sección estudiada del túnel (m/s).

Ecuación 9: coeficiente de pérdida por expansión de humos en el foco del fuego. [CETU03]

Dónde:


• Qa = potencia calorífica del incendio transmitida al aire (por convección) (W).

Q aire = 2/3 • Q total

- Se estima que 1/3 del total de la potencia calorífica del incendio se transmite por

radiación a las paredes del túnel, y los 2/3 permanecen en los humos calientes.



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• Q total = potencia calorífica del incendio (W).

• W0 = velocidad crítica (m/s).


7.- Pérdidas de carga por efecto chimenea.

Son las pérdidas debidas a que cuando tenemos una pendiente en un túnel, el efecto chimenea

de éste, puede favorecer a la progresión de los gases calientes hacia el lado más alto, si el

sentido de la circulación y el de la ventilación son ambos descendentes, la vía de escape

avanzando por el túnel en sentido contrario a la corriente de aire podría verse comprometida si

los gases calientes remontasen la pendiente.

Ecuación 10: Pérdida de carga por efecto chimenea. [ABELLA12]

Dónde:

• ΔH chimenea = pérdida de carga por efecto chimenea (Pa).

• i = inclinación del túnel (%):

+ subida (rampa).

- Bajada (pendiente) (limitada entre 0% y el 10%).

• ρ fresco= densidad aire fresco en el túnel (kg/m3).



• g = aceleración de la gravedad (m/s2).

• Ltramo = longitud del tramo del túnel considerado (m).

8.- Pérdida de carga por velocidad del viento en la boca de salida.

La incidencia del viento puede generar una diferencia de presiones entre las bocas del túnel.



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Ecuación 11: Pérdida de carga por velocidad del viento en la boca de salida. [CETU03]

Dónde:

• ΔPaereo

a = pérdida de carga por velocidad del viento (Pa).

• ρ0= densidad aire fresco en el túnel (kg/m3).

• V = componente de la velocidad del viento en la boca del eje del túnel, medida a una altura de

2 a 3 m. (Km/h).

9.- Pérdida de carga por tiro natural.

Son las pérdidas generadas por la diferencia de presión atmosférica entre ambas bocas del

túnel.

Ecuación 12: Pérdida de carga por tiro natural. [CETU03]

Dónde:

• ΔP a = pérdida de carga por diferencia de presión atmosférica (Pa).

• P1 = Presión atmosférica en la boca de entrada del túnel (Pa).

• P1 = Presión atmosférica en la boca de salida del túnel (Pa).

10.- Pérdida de carga por la resistencia aerodinámica de los vehículos en el túnel.

Son la pérdidas de carga por le resistencia de los vehículos que han quedado bloqueados entre

la boca de entrada y el fuego.



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Ecuación 13: Pérdida de carga por la resistencia aerodinámica de los vehículos. [ABELLA12]

Dónde:

• ΔH vehículos = pérdida de carga por la resistencia aerodinámica de los vehículos (Pa).

• ρfresco = densidad aire fresco en el túnel (kg/m3).

• u crítica = velocidad del aire en la sección estudiad del túnel (m/s).

• Cxligeros = coeficiente de penetración de los vehículos ligeros (0,45).

• A ligeros = superficie transversal de los vehículos ligeros (2 m2).

• A túnel = área -sin obstáculos- de la sección transversal del túnel (m2).

• D ligeros = densidad de vehículos ligeros por carril (veh ligero / km.carril).

• Cx pesados = coeficiente de penetración de los vehículos pesados (0,9).

• A pesados = superficie transversal de los vehículos pesados (5 m2).

• D pesados = densidad de vehículos pesados por carril (veh ligero / km.carril).

• Ltramo = longitud del tramo del túnel considerado (m).

• N carriles = número de carriles de circulación en el túnel.

Figura 5.3: Coeficientes de penetración dinámica para diferentes formas. [GILLE92]



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11.- Empuje total requerido para contrarrestar las pérdidas de carga en el túnel.

Es el empuje total necesario requerido a los jet-fan para mover la masa de aire del túnel y ha de

ser suficiente para contrarrestar todas las pérdidas de carga.

E total = A túnel • H

Ecuación 14: Empuje total necesario para contrarrestar las pérdidas de carga. [ABELLA12]

Dónde:

• E total = empuje total necesario para contrarrestar las pérdidas de carga (N).

• A túnel = área -sin obstáculos- de la sección transversal del túnel (m2).

• H = H lineales + H singul. + H expans+ H chimenea + Paereo

a + P a + H vehículos . Suma de

pérdidas de carga(Pa)

12.- Empuje real de un ventilador de chorro (jet-fan).

El empuje real de un jet-fan colocado en la sección estudiada dentro del túnel.

Ecuación 15: Empuje real de un jet-fan. [ABELLA12]

Dónde:

• E real = empuje real del jet-fan dentro del túnel (N).

• E nominal = empuje nominal medido en las condiciones indicadas por el fabricante del jet-fan (N).

• ρ sección = densidad aire en el túnel en la sección estudiada (kg/m3).


• ρ nominal = densidad de aire con la que se obtuvo el empuje nominal del fet-fan (kg/m3).

• instalación = coeficiente de instalación del jet-fan. (Altura de ½ de diámetro al techo 0,80)



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• velocidad = coeficiente de velocidad del jet-fan trabajando en el túnel.

velocidad = 1 – (w sección /u chorro)

• W sección = velocidad del aire en la sección estudiada del túnel (m/s).

• u chorro = velocidad del chorro del jet-fan (m/s).

Figura 5.4: Ejemplo de la hoja de cálculo de la pérdidas de carga.



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CAPÍTULO VI

ESTUDIO PARAMÉTRICO Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

6.1 ESTUDIO PARAMETRICO.

CASO A

En este estudio se pretende comprobar como influye la pendiente de un túnel de 1.000 m de

longitud en la elección de la potencia de incendio al que puede hacer frente la instalación de

ventilación longitudinal con estrategia de arrastre.

Se ha estudiado para las potencias de incendio: 20, 30, 50, 70, 100, 150 y 200 MW para el

CASO A.1 , A.2 y A.3, con los siguientes datos de entrada.

Figura 6.1: Ejemplo del cálculo de la hoja de cálculo de la velocidad crítica.



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CASO A.1



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CASO A.2



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CASO A.3



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CASO A.1 CASO A.2 CASO A.3

PENDIENTE: -3.9 % SIN PENDIENTE RAMPA: 2.5%

POTENCIA INCENDIO: 20 MW POTENCIA INCENDIO: 20 MW POTENCIA INCENDIO: 20 MW

Pérdidas de Carga

POSICIÓN INCENDIO: 0 m POSICIÓN INCENDIO: 990 m POSICIÓN INCENDIO: 0 m POSICIÓN INCENDIO: 990 m POSICIÓN INCENDIO: 0 m POSICIÓN INCENDIO: 990 m




Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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CASO B

En este estudio se pretende comprobar como influye la longitud de un túnel de pendiente 0% en

la elección de la potencia de incendio al que puede hacer frente la instalación de ventilación

longitudinal con estrategia de arrastre.


CASO B.1, B.2 y B.3 con los siguientes datos de entrada:

CASO B.1



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CASO B.2



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CASO B.3



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CASO B.1 CASO B.2 CASO B.3

LONGITUD TÚNEL: 500 m LONGITUD TÚNEL : 1.000 m LONGITUD TÚNEL : 2.500 m


Pérdidas de Carga

POSICIÓN INCENDIO: 0 m POSICIÓN INCENDIO: 490 m POSICIÓN INCENDIO: 0 m POSICIÓN INCENDIO: 990 m POSICIÓN INCENDIO: 0 m POSICIÓN INCENDIO: 2.450 m



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Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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CASO C

En este estudio se pretende comprobar como influye la densidad del tráfico en el interior de un

túnel de 1.000 m de longitud y sin pendiente en la elección de la potencia de incendio al que

puede hacer frente la instalación de ventilación longitudinal con estrategia de arrastre.


CASO C.1, C.2 y C.3 con los siguientes datos de entrada:

CASO C.1



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CASO C.3



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CASO C.1 CASO C.2 CASO C.3

DENSIDAD 150 veh/km DENSIDAD 80 veh/km DENSIDAD 50 veh/km


Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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Pérdidas de Carga




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6.2 ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS.

CASO A

Según los resultados obtenidos en el estudio paramétrico CASO A se puede observar que:

Pérdidas de Carga Lineales ( H lineales): Son mayores en el túnel con pendiente –3,9%,

mientras que en el túnel sin pendiente 0% y rampa 2,5% las pérdidas son menores, esto es

debido a que la velocidad crítica y temperatura del foco es mayor para el túnel con pendiente,

como consecuencia mayor velocidad del aire en el interior del túnel. Éstas pérdidas van

aumentando conforme aumenta la potencia de incendio.

Pérdida de Carga por singularidades ( H sing. ): Estas pérdidas aumentan debido a la velocidad

crítica, por lo que son mayores en el caso del túnel con pendiente –3,9% que en el resto de los

casos. Por lo que también aumentan a mayor potencia de incendio en todos los casos.

Pérdida de Carga por expansión de los humos en el foco del fuego ( H expa-incen): En los cálculo

realizados he comprobado que a menor velocidad crítica mayor pérdida de carga, algo inusual,

pues cuanto mayor es la velocidad crítica mayor la temperatura de humos en el foco. Esto

sucede porque la velocidad crítica, como podéis observar en la fórmula del coeficiente de

pérdidas por expansión de los humos, está dividiendo. Por lo que he considerado incorporar

estas pérdidas en mis cálculos, pero es evidente que la fórmula no puede ser válida para todos

los casos, sino podría darse el caso que teniendo una velocidad nula obtuviéramos pérdidas

infinitas. Por ello, en el caso del túnel con pendiente del –3.9 % éstas pérdidas son menores que

en el resto de túneles estudiado, pues la velocidad crítica es mayor en el túnel con pendiente ya

que el coeficiente por inclinación en descenso es superior a la unidad.

Pérdida de carga por efecto chimenea ( H efect. chim ): En el caso del túnel con pendiente –3,9%

las pérdidas son positivas, van en contra del sentido de la ventilación, por lo que se requiere

mayor empuje de los jet-fan para poder contrarrestar las pérdidas de carga. Mientras que en el

túnel sin pendiente 0% las pérdidas por efecto chimenea son nulas. En el túnel con rampa 2,5%

estas pérdidas son negativas, disminuyendo así el empuje necesario para contrarrestar las

pérdidas de carga.

Pérdida de Carga por velocidad del viento en la boca de salida ( H viento ): Las pérdidas de

carga en los tres casos son las mismas, ya que se supone una velocidad del viento igual en los

tres casos.

Pérdida de Carga debido al tiro natural atmosférico ( H tiro nat): Se ha considerado una

diferencia de presión entre bocas de 5 Pa para todos los casos.

Pérdida de Carga por la resistencia aerodinámica de los vehículos en el túnel ( H vehíc): Éstas

pérdidas son mayores en un túnel con pendiente ya que la velocidad crítica es mayor y también

aumentan conforme es mayor la potencia de incendio en los tres casos.



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En este estudio se observa que para una potencia de incendio de 30 MW, en el túnel con

pendiente –3,9%, las pérdidas de carga por efecto chimenea suponiendo un incendio en la boca

de entrada son 84,34 Pa, y con un incendio de 200 MW las pérdidas son 242,63 Pa, esto supone

un aumento de las pérdidas por efecto chimenea de 187,68 %, conforme se va aumentando la

potencia del incendio de 20 MW a 200 MW estas pérdidas van aumentando aproximadamente

unos 30 Pa.

Para el túnel sin pendiente 0% no hay efecto chimenea y las pérdidas son nulas, por lo que no

influye la potencia del incendio en estas pérdidas de carga. Sin embargo en el túnel con rampa

2,5 % conforme aumenta la potencia de incendio, en el caso de un incendio en la boca del túnel,

éstas disminuyen un 254,51% de 20 MW a 200 MW, disminuyendo unos 20 Pa conforme

aumenta la potencia de incendio, por lo que las pérdidas de carga son negativas.

Se observar que un incendio en la boca de entrada del túnel estudiado, el empuje requerido para

contrarrestar las pérdidas de carga globales, son mayores en el túnel con pendiente. Mientras

que en el túnel sin pendiente y con rampa estas pérdidas son menores o negativas. No hay que

olvidar que el empuje de los jet-fan ha de contrarrestar el empuje real del túnel en cualquier

posición del incendio dentro de él.

Un túnel con rampa o sin pendiente, la ventilación en caso de incendio se podría calcular para

potencias mayores en cuanto a las pérdidas de carga por efecto chimenea, obteniendo un

empuje requerido menor y por tanto menor número de jet-fan, con respecto a un túnel con

pendiente e inferior potencia de incendio. Teniendo en cuenta las pérdidas de carga globales

para poder conseguir menor número de jet-fan habría que estudiar, además de otros parámetros,

la reducción del tiempo de cierre, para reducir las perdidas por la resistencia aerodinámica de los

vehículos atrapados dentro del túnel, claro esta que esto conlleva a un buen sistema de

detección del incendio para poder cumplir con los parámetros que se ha calculado el tiempo de

cierre.

Por último, se observa que en potencias menores de 100 MW, el empuje de los jet-fan, con un

mero reparto, es mucho mayor que el empuje requerido a la entrada del túnel.

Con potencias de incendio de 150 – 200 MW el empuje de los jet-fan cubre el empuje requerido

del túnel sin sobredimensionamiento, pero con baterías de 6 a 8 jet-fan, y hay que ser

conscientes que según las dimensiones geométricas del túnel son inviables la colocación de

estas baterías, sin haber realizado dicho estudio durante la elaboración del proyecto del túnel.



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CASO B

Según los resultados obtenidos en el estudio paramétrico CASO B se puede observar que:

Pérdidas de Carga Lineales ( H lineales): Son mayores en los túneles de más longitud y van

aumentando conforme aumenta la potencia del incendio, esto es debido a que la velocidad

crítica y temperatura del foco es mayor conforme aumenta la potencia de incendio, como

consecuencia mayor velocidad del aire en el interior del túnel.

Pérdida de Carga por singularidades ( H sing. ): Estas pérdidas en un túnel de 500 m son

mayores cuando la posición del incendio esta en la boca de entrada y menores cuando el

incendio esta en la boca de salida, y estas van aumentando conforme aumenta la potencia de

incendio. Sin embargo para los túneles de 1.000 y 2.500 m, las pérdidas en la boca de entrada

son menores y en la boca de salida mayores.

Pérdida de Carga por expansión de los humos en el foco del fuego ( H expa-incen): Al disminuir la

velocidad crítica aumentan las pérdidas de carga. A mayor potencia de incendio mayor pérdida

de carga.

Pérdida de carga por efecto chimenea ( H efect. chim ): Debido a que el túnel estudiado en los tres

casos se ha considerado sin pendiente estas pérdidas de carga son nulas.



tres casos.



Pérdida de Carga por la resistencia aerodinámica de los vehículos en el túnel ( H vehíc): A

mayor longitud de túnel mayor pérdida de carga y a mayor potencia de incendio mayor pérdidas.

Se observa que en túneles de menor longitud las pérdidas de carga globales son ligeramente

menores. Esto supone que has de superar un empuje requerido en menos longitud, sin embargo

en túneles de mayor longitud estas pérdidas globales están más repartidas. Dejando a un lado

las pérdidas de carga por la resistencia aerodinámica de los vehículos, siendo estas

notablemente mayores conforme aumenta la longitud del túnel, la diferencia de las restantes

pérdidas de carga son mínimas, comparadas con el aumento de longitud del túnel.

Para potencias de incendio entre 20 y 70 MW el número de ventiladores de un túnel de 500 m a

1.000 m es de unos 4 ventiladores más, sin embargo para potencias de 100 a 200 MW el

número de ventiladores para un túnel de 500 m a 1.000 m casi se duplica, pero con la diferencia

que también se duplica en longitud. En el túnel de 2.500 m el número de ventiladores con

respecto al túnel de 1.000 m es el doble desde la potencia de incendio de 20 MW.



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Uno de lo principales problemas que se observa, es que en túneles de 500 m, para potencias

elevadas de incendio no hay espacio físico para instalar los jet-fan requeridos para contrarrestar

el empuje del túnel. Como se puede observar en el estudio paramétrico, y siendo este un túnel

sin pendiente, cuando nos encontramos ante un túnel con pendiente esta dificultad será mayor.



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CASO C

Según los resultados obtenidos en el estudio paramétrico CASO C se puede observar que:

Pérdidas de Carga Lineales ( H lineales): Aumentan conforme aumenta la potencia del incendio,

esto es debido a que la velocidad crítica y temperatura del foco es mayor conforme aumenta la

potencia de incendio, como consecuencia mayor velocidad del aire en el interior del túnel.

Pérdida de Carga por singularidades ( H sing. ): Aumentan conforme aumenta la potencia de

incendio.

Pérdida de Carga por expansión de los humos en el foco del fuego ( H expa-incen): Al disminuir la

velocidad crítica aumentan las pérdidas de carga. A mayor potencia de incendio mayor pérdida

de carga.

Pérdida de carga por efecto chimenea ( H efect. chim ): Debido a que el túnel estudiado en los tres

casos se ha considerado sin pendiente estas pérdidas de carga son nulas.



tres casos.



Pérdida de Carga por la resistencia aerodinámica de los vehículos en el túnel ( H vehíc): Las

pérdidas por los vehículos disminuyen entorno a 1/3, conforme la densidad de los vehículos en el

tramo de 20 m es menor. Cuando la potencia de incendio es mayor estas pérdidas son mayores,

por la velocidad del aire y la temperatura interior del túnel, ya que varía la velocidad del aire en

el interior del túnel contra más denso el aire más cuesta penetrar los vehículos.

Conforme hay menos vehículos en el interior del túnel la curva del empuje requerido es más

suave, facilitando que el empuje necesario para contrarrestar las pérdidas de carga sea

superado con menos empuje de los jet-fan que para un túnel con una densidad mayor de

vehículos.

Al igual que en los anteriores casos, a mayor potencia de incendio menor

sobredimensionamiento del empuje de los jet-fan.

Las pérdidas de carga por resistencia aerodinámica de los vehículos es una de las pérdidas de

carga que más penaliza a la hora del cálculo para la instalación de ventilación de un túnel según

los casos estudiados.



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CAPÍTULO VII

CONCLUSIONES

7.1 CONCLUSIONES.

El presente proyecto se encuadra en el ámbito de la seguridad contra incendios en túneles y, con

especial énfasis, en el de los túneles de carreteras con tráfico unidireccional y ventilación

longitudinal. El interés de este estudio radica en la ausencia de referencias normativas a nivel

nacional para el proyecto de sistemas de ventilación en este tipo de infraestructuras, instalación

que, hoy por hoy, representa uno de los elementos fundamentales para garantizar la seguridad

de los usuarios durante las fases de auto-evacuación y de los servicios de emergencia en la

lucha contra el fuego.

Con este punto de partida, el objetivo final del proyecto ha sido el estudio de la influencia que los

distintos parámetros a considerar en el proyecto de un sistema de ventilación longitudinal

(longitud del túnel, sección, potencia de incendio, etc.) puedan tener en las características de la

solución. Para ello, partiendo de una descripción general de los tipos de sistema de ventilación

se ha descrito en detalle el procedimiento de cálculo aplicable si se pretende plantear un enfoque

prestacional. Además, el estudio profundiza en los dos factores más importantes: la velocidad

crítica y la potencia de incendio. La primera, velocidad mínima de aire que impida el retroceso de

los humos, es función principalmente de la potencia de incendio y de la geometría del túnel, y

garantiza la ausencia de retroceso de humos y por tanto el envío de los humos hacia la boca del

túnel deseada. El segundo, magnitud de la potencia de incendio de proyecto que condiciona el

dimensionamiento de la instalación. Se han planteado, diferentes tipos de túneles, según su

pendiente, su longitud y la densidad de tráfico, estableciéndose una estrategia de arrastre

mediante ventilación longitudinal.

Uno de los resultados más importantes del proyecto es la elaboración de un conjunto de

herramientas sofisticadas (programadas en entorno Excel) que permiten el cálculo de los

distintos factores (pérdidas de carga, densidad del aire a lo largo del túnel, empuje de los

aceleradores, etc.) considerados en este tipo de estudios y que se describen en detalle en la

memoria. Para mostrar el interés de estas herramientas, en la memoria se han incluido distintos

estudios paramétricos considerados ilustrativos de la dificultad de aplicar criterios simplificados

en este tipo de cálculos. Los casos se han orientado al estudio de la influencia de la pendiente

(escenarios A), de la longitud del túnel (escenarios B) o de la densidad de vehículos en el interior

en caso de incidente (escenarios C). Cada uno de los casos permite comprender singularidades

a tener en cuenta en cualquier estudio de ventilación. Así, por ejemplo, los escenarios tipo B

muestran la dificultad de ventilar adecuadamente túneles de moderada longitud con gran

potencia de incendio o, en los de tipo C, la importancia de conseguir un cierre inmediato de un

túnel en caso de incendio o la influencia de la intensidad de tráfico, que podría ser crítica en

túneles urbanos. Por último, las herramientas desarrolladas permiten entender la importancia de

la pérdida de rendimiento de los aceleradores por la variación de la densidad del aire.



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En definitiva, la herramienta de cálculo desarrollada permite realizar el dimensionado de la

instalación de ventilación y, lo que resulta muy interesante desde el punto de vista pedagógico,

cuantificar los efectos que intervienen en la ventilación, obteniendo las pérdidas de carga y

empuje requerido según las diferentes potencias de incendio.

7.3 LÍNEAS FUTURAS.

Cabe señalar, que el estudio realizado tiene carácter estacionario. Aunque, los instantes iniciales

de un incendio son muy importantes, más si cabe en recintos confinados, conocer el tiempo de

que disponen los usuarios para la evacuación, sabiendo el tiempo de encendido de los

aceleradores o el tiempo en conseguir desplazar los humos, junto con el estudio realizado en el

presente proyecto, permitiría obtener un sistema de ventilación eficaz. Aspecto que “a priori”

parece obvio, pero para ello sería necesario instalar un sistema que informase sobre la potencia

del fuego producido y poder actuar correctamente sobre la ventilación.

Dada la enorme complejidad que supone la obtención de un sistema de ventilación eficiente, y

dado que en este proyecto se ha realizado uno de los primeros pasos para elegir la potencia de

incendio a la que puede hacer frente un túnel con determinadas características y estrategias de

ventilación, se propone como líneas futuras:

- El desarrollo de una herramienta para realizar estudios en régimen transitorio, lo que

permitiría estudiar fenómenos de evolución, como por ejemplo el tiempo necesario que disponen

para evacuar los usuarios, conociendo el tiempo de encendido de nuestro sistema de ventilación

para la potencia de incendio elegida. De esta forma, deberíamos saber cómo varía la velocidad

del aire en el interior del túnel cuando se enciende la ventilación y el tiempo que tarda ésta hasta

alcanzar su régimen permanente. Este tiempo está sumamente ligado al tiempo de detección del

incendio, ya que si la detección del incendio es tardía, el tiempo de confirmación y validación del

incendio también lo será, por tanto, sólo se podrá conocer el tiempo de encendido de los

aceleradores a partir de la detección del incendio. El tiempo desde el inicio del fuego hasta su

detección ha de minimizarse todo lo posible por medio del circuito TV, DAI, sensores detectores

de fuego, etc.



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CAPÍTULO VIII

BIBLIOGRAFÍA

8.1 BIBLIOGRAFÍA

• [ABELLA93] Abella, A.; García-Arango, I.; Hacar, F. A. Tunnel Fire Test in the Padrun Tunnels,

Asturias, Sapain. Revista Tunnel Safety International. 1993.

• [ABELLA12]: Abella, A.; García-Arango, I.; Hacar, F. “El Túnel. Un paso más en el camino”.

Fundación Ingeniería Técnica de Obras Públicas. 2012.

• [CETU03]: Centre d´Estudes des Tunnels. Les dossiers pilotes du Cetu. “Ventilation” sección 4.1.

Novembre 2003.

• [ESD03]: Guide des Dossiers de Sécurité des Tunnels Routiers. Fascilcule 4. “Les études

spécifiques des dangers”. CETU. Septembre 2003.

• [GILLE92]: Guillespie, Thomas. D. “Fundamentals of Vehicle Dynamics”. SAE International.

February 1992.

• [GUIAR]: Grupo Universitario de Investigación Analítica de Riesgos. “Análisis de Riesgos”.

Departamento de química analítica. Universidad de Zaragoza.

• [HORN06]: Horn, Ven. “Integrated Approach to Road Tunnel Safety”. PIARC. Marzo 2006.

• [HWAN05]: Hwang, C.C.; Edwards, J.C. “The Critical Ventilation Velocity in Tunnel Fires- a

computer simulation”. Fire Safety Journal. Volume 40. Issue 3. April 2005.

• [INGA09]: SP Technical Research Institute of Sweden. “Desing Fire Curves in Tunnels”.

INGASON, H. 2009.

• [MIGO02]: Emilio Migoya Valor. Tesis Doctoral. “Modelo zonal para simulación del movimiento de

humos y gases calientes en incendios: aplicación a túneles de carretera. Escuela

Técnica Superior de Ingeniería Industrial. U.P.M. 2002.

• [MIPCI12]: Master en Ingeniería de Protección Contra Incendios. Módulo III, Ventilación I. Ignacio

del Rey. Universidad Pontificia de Comillas. 2012.

• [NFPA08]: NFPA. Fire Protection Handbook. 2008.



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• [NFPA08]: NFPA 502. Standard for Road Tunnels, Bridges and other Limited Access Highways.

2008.

• [VDI 2053]: Norma Alemana VDI 2053. “Ventilación de Garajes y Túneles” Diciembre 1969.

• [PIARC99]: PIARC. Committe on Road Tunnels. C5. “Fire and Smoke Control in Road Tunnels”.

1999.

• [PIARC07]: PIARC. Technicla Committee C.5. “Systems and Equipment for Fire and Smoke Control

in Road Tunnel”. 2007.

• [PIARC08]: PIARC. Technicla Committee C.3.3 “Risk Analysis for Road Tunnels”. 2008.



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ANEXO I

EVOLUCIÓN DEL EMPUJE TOTAL REQUERIDO PARA DIFERENTES POTENCIAS

DE INCENDIO

El presente anexo muestra el análisis de la evolución del empuje total requerido a lo largo del

túnel para las distintas potencias de incendio. Cuando hablamos de potencia de incendio entre

20 y 70 MW, el empuje requerido en el interior del túnel aumenta entorno a unos 1.000 o 2.000 N

entre cada potencia dependiendo del túnel, sin embargo cuando pasamos a hablar de potencias

entre 100 y 200 MW este intervalo es el doble que para potencias inferiores.

En el caso de un túnel con pendiente el empuje requerido es mayor que para túneles sin

pendiente o con rampa.

Para túneles de pequeña longitud, ante grandes potencias de incendio, se hace inviable la

ubicación de los ventiladores necesarios para contrarrestar dicho empuje.

Una de las pérdidas de carga que más penaliza el dimensionado de un sistema de ventilación,

según el estudio realizado, es la resistencia aerodinámica de los vehículos atrapados dentro del

túnel.

Según las gráficas adjuntas, el empuje requerido desde la boca de entrada del túnel hasta los

300 m, para potencias de incendio de 20 a 50 MW es similar, y a partir de 300 m hasta la boca

de salida dicho empuje varía conforma aumenta la potencia.



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