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Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica
IE – 0502 Proyecto Eléctrico
Diseño electromecánico del túnel vial urbano Zapote - Curridabat. Análisis de la normativa internacional en especificaciones de diseño electromecánico de túneles viales y su aplicación en Costa Rica, específicamente en el proyecto del túnel vial urbano Zapote – Curridabat, adecuando al proyecto los requerimiento solicitados por la normativa.
Por:
Juan Pablo Cruz Ríos A21685
Ciudad Universitaria Rodrigo Facio Julio del 2010
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Diseño electromecánico del túnel vial urbano Zapote - Curridabat. Análisis de la normativa internacional en especificaciones de diseño electromecánico de túneles viales y su aplicación en Costa Rica, específicamente en el proyecto del túnel vial urbano Zapote – Curridabat, adecuando al proyecto los requerimiento solicitados por la normativa. Por:
Juan Pablo Cruz Ríos A21685 Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Costa Rica como requisito parcial para optar por el grado de: BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA Aprobado por el Tribunal: _________________________________ Ing. Peter Zeledón Profesor Guía _________________________________
_________________________________
Ing. Carlos Porras Calvo
Ing. Juan Ramón Rodríguez
Lector
Profesor lector
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DEDICATORIA A mi Familia, Especialmente a mis padres. A mis amigos, la gente que tanto me apoyó y me aconsejó cuando más lo necesitaba.
RECONOCIMIENTOS Al Instituto Costarricense de Electricidad, Especialmente a: Ing. Peter Zeledón
A la Empresa, XXXX, Especialmente a: Ing. Juan Ramón Rodríguez
A la Escuela de Ing. Eléctrica, Especialmente a: Ing. Jorge Arturo Romero Ing. Luis Diego Marín
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INDICE GENERAL DEDICATORIA ..................................................................................................................... 2 RECONOCIMIENTOS .......................................................................................................... 2 INDICE GENERAL ............................................................................................................... 3 ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................................................ 6 ÍNDICE DE FIGURAS .......................................................................................................... 7 NOMENCLATURA............................................................................................................... 7 RESUMEN ............................................................................................................................. 8 CAPITULO 1: Introducción ................................................................................................. 10 1.1 Justificación del Trabajo ............................................................................................. 10 1.2 Objetivos..................................................................................................................... 13 1.2.1 Objetivo General.................................................................................................. 13 1.2.2 Objetivos específicos ........................................................................................... 13 1.3 Alcance ....................................................................................................................... 13 1.4 Metodología ................................................................................................................ 14 1.4.1 Tipo de estudio .................................................................................................... 14 1.4.2 Recopilación de información .............................................................................. 15 1.4.2.1 Aspectos Teóricos ........................................................................................ 15 1.4.2.2 Aspectos Geofísicos ..................................................................................... 15 1.4.2.3 Aspectos Socio-Culturales ............................................................................ 16 3
1.4.3 Tratamiento de la información ............................................................................ 16 1.4.4 Esquema Metodológico de trabajo ...................................................................... 17 CAPITULO 2: Desarrollo teórico ........................................................................................ 18 2.1 Introducción ................................................................................................................ 18 2.2 Equipamiento mínimo según la tipología de túnel. .................................................... 23 2.3 Especificaciones de Diseño ........................................................................................ 26 2.3.1 Las salidas de emergencia ................................................................................... 26 2.3.1.1 Puertas de salida de emergencia ................................................................... 27 2.3.1.2 Zona de filtro aprueba de humo .................................................................... 29 2.3.1.3 Salidas hacia el exterior ................................................................................ 29 2.3.1.4 Enlace peatonal ............................................................................................. 30 2.3.2.1 Sistema de gestión y control ......................................................................... 32 2.3.3 Circuito cerrado de TV ........................................................................................ 36 2.3.4 Sistemas de detección de incendios ..................................................................... 37 2.3.5 Iluminación .......................................................................................................... 38 2.3.5.1 Iluminación ordinaria ................................................................................... 39 Cajas de conexión para alimentar la iluminación en el túnel ............................... 41 2.3.5.2 Iluminación de emergencia ........................................................................... 41 2.3.5.2.1 Iluminación de reserva .......................................................................... 42 Cajas de conexión para alimentar la iluminación de emergencia ......................... 43 4
2.3.5.2.2 Iluminación de seguridad ...................................................................... 44 2.3.6 Ventilación .......................................................................................................... 46 2.3.6.1 Ventilación sanitaria ..................................................................................... 47 2.3.6.2 Ventilación de emergencia ........................................................................... 49 Elección del sistema de ventilación ...................................................................... 50 Túneles bidireccionales ........................................................................................ 52 Túneles unidireccionales ...................................................................................... 53 Ventilación de las vías de evacuación y lugares seguros ..................................... 54 Ventilación de las vías de evacuación protegidas ................................................ 55 Ventilación de los refugios temporales ................................................................ 56 Alimentación del sistema de ventilación .............................................................. 57 2.3.7 Estaciones de emergencia .................................................................................... 59 2.3.8 Semáforos, PMV, signos de emergencia ............................................................. 62 2.3.9 Sistemas de Comunicación .................................................................................. 65 2.3.9.1 Red de Comunicación............................................................................... 66 2.3.10 Alimentación y los circuitos eléctricos .............................................................. 69 Capítulo 3: Aplicación de la teoría ....................................................................................... 79 3.1 Descripción general .................................................................................................... 79 3.2 Revisión de los diferentes elementos del túnel ........................................................... 81 3.2.1 Sistemas de evacuación ....................................................................................... 81 5
3.2.2 Video vigilancia y centro de control ................................................................... 82 3.2.3 Sistema anti incendio ........................................................................................... 83 3.2.4 Iluminación .......................................................................................................... 83 3.2.5 Ventilación .......................................................................................................... 84 3.2.6 Estaciones de emergencia .................................................................................... 85 3.2.7 Señalización ......................................................................................................... 85 3.2.8 Comunicaciones .................................................................................................. 85 3.2.9 Alimentación eléctrica ......................................................................................... 86 Capítulo 4: Conclusiones y recomendaciones ...................................................................... 87 4.1 Conclusiones............................................................................................................... 87 4.2 Recomendaciones ....................................................................................................... 89 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 91 Libros .................................................................................................................... 91 Páginas WEB ........................................................................................................ 91 Normas ................................................................................................................. 91 Otros ..................................................................................................................... 92 ANEXOS .............................................................................................................................. 93
ÍNDICE DE TABLAS Tabla nº1: Estadísticas de tráfico en vehículos / día ............................................................ 11 6
Tabla nº2: Criterios de selección de los sistemas de ventilación ......................................... 50
ÍNDICE DE FIGURAS Figura nº1: Distancias máximas entre componentes de un túnel ......................................... 73 Figura nº2: Diferentes components del túnel ....................................................................... 74 Figura nº3: Panel de mensajes variables ............................................................................... 75 Figura nº4: Señal que indica apartadero y estación de emergencia ...................................... 75 Figura nº5: Distribución eléctrica del túnel .......................................................................... 76 Figura nº6: Conexiones entre centro de control y el túnel ................................................... 77 Figura nº7: Cableado de centro de control y sus redes ......................................................... 77 Figura nº8: Corriente de humo inversa ................................................................................. 78 Figura nº9: Ubicación geográfica del proyecto .................................................................... 80 Figura nº10: Sección del tubo ............................................................................................... 81 Figura nº11: Perfil de los tubos del túnel ............................................................................. 81 Figura nº12: Túnel de conexión entre tubos ......................................................................... 82 Figura nº13: Ejemplo de placas refractantes en túnel vial .................................................... 84
NOMENCLATURA AISI: American Iron and Steel Institute SAI: Sistema de alimentación ininterrumpida
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LSOH: Low Smoke/Zero Halogen AC23A: Categoría de utilización, switching of motor, or other high inductive loads. PMV: Panel de mensajes variables URS: United Research Services REI 60 y REI 120: Estándar de puertas contra fuego UNI 11095:2003 Light And Lighting - Tunnel Lighting: Norma de iluminación de túneles LED: Light-emitting diode CCTV: Circuito cerrado de television GSM: Global System for Mobile Communication: originally from Spécial Mobile) is the most popular standard for mobile telephony systems in the world UMTS: Universal Mobile Telecommunications System is one of the third-generation (3G) mobile telecommunications technologies
RESUMEN
La problemática vial en el mundo, y en especial en Costa Rica está produciendo un nuevo nivel de ingeniería. Cada vez son más necesarias las soluciones de ingeniería de avanzada, las cuales vemos cada vez más.
Por costos expropiación de terrenos, el gobierno de Costa Rica estudia la posibilidad de la construcción de un túnel vial urbano entre Zapote y Curridabat para así finalizar el último tramo de la autopista Florencio del Castillo y así alivianar las presas que se generan a lo largo de Zapote, Curridabat y San Pedro debido al alto flujo vehicular. 8
La idea es concesionar este último tramo, para que así la empresa adjudicada construya y administre el túnel durante un periodo a convenir. De lado al estudio de factibilidad económica, la obra requiere del estudio de la normativa internacional vigente en materia de construcción de túneles.
El presente proyecto, muestra los requisitos mínimos que deben contar las partes electromecánicas de un túnel vial, para así cumplir con el diseño del mismo bajo las buenas prácticas de la ingeniería.
Pese a que un túnel es principalmente una obra estructural, este trabajo se enfoca en las características electromecánicas que hacen posible las condiciones mínimas de seguridad del uso.
Entonces el trabajo consiste principalmente en el estudio de las normativas vigentes de construcción y operación de túneles, para luego así analizar el caso particular del túnel entre Zapote-Curridabat.
De paso, este proyecto espera servir como un aporte para la ejecución del nuevo proyecto vial en Costa Rica, y que sirva como referencia para futuros estudios que se hagan con respecto a temas similares.
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CAPITULO 1: Introducción
1.1 Justificación del Trabajo
Las necesidades viales de Costa Rica han ido creciendo de forma continua, el aumento de población con un consecuente aumento vehicular, unido a la falta de políticas estatales sobre las mejoras en carreteras ha producido una saturación de la red vial actual.
La aérea metropolitana es donde se refleja más la realidad nacional vial, en especial la comunicación vial entre San José y Cartago, la cual es la misma desde 1989. Sin mejoras y ampliaciones esta ha soportado un tráfico diario cada vez más saturado, generando presas a las horas pico, en especial sobre los puntos colocados sobre la zona de Curridabat, Zapote y San Pedro.
Los números así lo reflejan, donde las estadísticas muestra el tráfico esperado en vehículos/día. Lo anterior se resume en la tabla nº1, donde se muestra el tráfico diario actual y el estimado para diferentes sectores de la ruta Florencio del Castillo, previéndose su triplicación para el tramo de túnel entre el año 2000 al 2030.
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Tabla nº1: Estadísticas de tráfico en vehículos / día Tres
Nueva
La Lima Ríos
- Radial
-
Tres Hacienda Zapote
Crecimiento - Anual
Año
Ríos
Vieja
Curridabat Promedio
2000
29281
27530
17220
2005
38831
36509
22837
5,80%
2010
48917
45992
28768
4,70%
2015
59002
55475
34700
3,80%
2020
70145
65951
41253
3,50%
2025
77150
74870
48337
1,90%
2030
82908
80458
55819
1,50%
Como solución al problema, se ha retomado la idea de acabar la autopista Florencio de Castillo, la cual consiste en la construcción del tramo Curridabat – Zapote, de aproximadamente 3 Km.
Se plantea la construcción de un túnel vial urbano para conectar la autopista Florencio del Castillo con la carretera de Circunvalación de San José, se considera que la opción con túnel sea la más práctica por disminuir de manera drástica las expropiaciones necesarias, y con ello los tiempos de construcción.
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El largo aproximado del túnel es de 2500 metros entre Zapote y Curridabat, para el trazado tanto en alzado como en planta se están barajando diferentes alternativas. El mismo representa un reto técnico para el país, por ser el primer túnel vial urbano en Costa Rica.
En principio se plantea una solución bitubo con 3 carriles por cada sentido de circulación, la necesidad de 3 carriles se desprende de una recomendación válida para toda la autopista hecha en su momento por URS1.
El túnel se ajustará a las necesidades de transito que el país está requiere, tanto en dimensionamiento como en tecnologías de construcción y operación del mismo. Además el túnel tendrá las medidas de seguridad que el mundo actual exige.
Un túnel vial debe permitir el paso de circulación de automóviles bajo las condiciones apropiadas de flujo, de velocidad y de comodidad tan homogéneas como sea posible, bajo las mejores condiciones de seguridad.
El siguiente documento expone los factores que se deben de seguir para lograr las condiciones requeridas para un proyecto de esta magnitud, teniendo en cuenta la función que debe cumplir un túnel vehicular.
1
United Research Services
12
1.2 Objetivos 1.2.1 Objetivo General
Desarrollar una propuesta de los sistemas electromecánicos a instalar en un sistema de túneles urbano viales.
1.2.2 Objetivos específicos
•
Estudiar la normativa referente a diseños eléctricos y mecánicos para túneles urbanos viales.
•
Estudiar problemas presentados en otros túneles viales alrededor del mundo y describir las causas y soluciones.
•
Realizar el diseño básico de los sistemas electromecánicos a instalar en el túnel vial urbano Zapote – Curridabat.
1.3 Alcance
El alcance principal del trabajo es exponer los requisitos necesarios para garantizar un nivel de seguridad a los usuarios en un túnel vial mediante el establecimiento de los requisitos
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mínimos que habrán de cumplir dicha infraestructura, con la finalidad de prevenir situaciones críticas que puedan poner en peligro la vida humana, el medio ambiente y las propia infraestructura, así como proteger a los usuarios en caso de que se produzcan algunas de las situaciones citadas.
Los requisitos de seguridad están basados en diferentes normas internacionales los cuales buscan la seguridad de los usuarios del túnel, especialmente bajo funcionamiento de emergencia.
Además el trabajo plantea aplicar la normativa a un caso particular, en este caso el túnel entre Zapote-Curridabat para mostrar en forma práctica los conceptos dados en el mismo.
1.4 Metodología
Para especificar el diseño base se plantean a continuación una serie de definiciones y de procedimientos que darán una visión al lector sobre el estudio y la aplicación de las normas a estudiar.
1.4.1 Tipo de estudio
El tipo de estudio es una investigación teórica basada en la interpretación y aplicación de las normas encontradas, sin dejar de lado la adecuación de las mismas al contexto urbano del proyecto a estudiar. 14
1.4.2 Recopilación de información
La recopilación de información se basará principalmente sobre tres aspectos: 1.4.2.1 Aspectos Teóricos
La búsqueda de la norma o las normas que delimitan las especificaciones técnicas a considerar en el diseño base de un túnel urbano-vial.
Para esto se consultaran varios textos, legislaciones, publicaciones y artículos que se citarán a lo largo de la base teórica mostrados en la bibliografía; por medio de los cuales se desarrollara la base del proyecto.
1.4.2.2 Aspectos Geofísicos
La búsqueda de aspectos geofísicos que influirán directamente en la toma de decisiones y en la aplicación de la norma.
Se recopilarán datos geográficos de Costa Rica, recurriendo a fuentes como el Instituto Geográfico de Costa Rica, el ICE2 y la CNFL3.
2
Instituto Costarricense de Eléctricidad
3
Compañía Nacional de Fuerza y Luz
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1.4.2.3 Aspectos Socio-Culturales
Reconocer las características socio-culturales de Costa Rica y del Valle Central para tener las consideraciones necesarias a la hora de la toma de decisiones en cuanto a las medidas de seguridad necesaria tanto para la protección de la infraestructura en caso de vandalismo, como la seguridad que se debe garantizar a los usuarios en la operación normal del túnel o en caso de una emergencia.
1.4.3 Tratamiento de la información
El tratamiento de la información será de manera simple; aplicando la normativa respectiva considerando las necesidades especificas del proyecto bajo los siguientes pasos:
•
Explicar cada una de las definiciones citadas en la norma, de forma que se delimite o aclare los diferentes aspectos técnicos.
•
Especificar las necesidades de instalaciones de transito y seguridad, para garantizar los requisitos mínimos de seguridad.
•
Con la información encontrada de los aspectos geofísicos obtenidos delimitar el diseño del túnel para garantizar la seguridad y la correcta operación del mismo.
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•
Adecuar las especificaciones de seguridad del túnel a las características socioculturales de país.
•
Comentar implementaciones de seguridad en el diseño de túneles a partir de accidentes y sucesos ocurridos en diferentes lados del mundo. 1.4.4 Esquema Metodológico de trabajo
Recopilación de la información
Aspectos teóricos (norma, etc.) Aspectos geofísicos (geografía, topografía, etc.) Aspectos socio-culturales (vandalismo, etc.)
Definición y caracterización.
Tratamiento de
Especificación y selección. Adecuación e implementación.
la información
Análisis de la
Estudio de tablas y de imágenes. Comprensión y aplicación de la norma.
información
Diseño.
Diseño base del
Conclusiones y
proyecto
Recomendaciones
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CAPITULO 2: Desarrollo teórico
2.1 Introducción
Se pretende en este capítulo definir las disposiciones de seguridad de los nuevos túneles viales con el fin de permitir la evacuación y la protección de los usuarios y la intervención de los servicios de seguridad en caso de incidente o de accidente, así como delimitar las consecuencias de tales eventos. Se designa por incidente o accidente todo hecho con una causa aleatoria, susceptible de poner en peligro los usuarios del túnel: incidente afectando gravemente los sistemas técnicos del túnel, accidente vial, incendio, liberación de materiales peligrosos, etc.
Este texto no le concierne las reglas de construcción relativas a la resistencia mecánica y a la perennidad de las obras, ni las disposiciones y equipos necesarios para asegurar la explotación del túnel bajo el cuadro de un funcionamiento normal.
Si las disposiciones de seguridad descritas en este documento están destinadas a responder a los incidentes o accidentes una vez que ocurren, no podemos dejar de recalcar la importancia de las medidas preventivas, como la limitación de su número y la gravedad, estas medidas son el campo de trabajo de diseño o de su futuro funcionamiento.
Las disposiciones que se aplicarán en estas dos áreas también deben ser consideradas al mismo tiempo. De hecho, las condiciones de explotación futura de la estructura deben 18
adaptarse a las características del túnel, su equipo y su tráfico, y viceversa. Son un elemento fundamental que debe ser considerado anticipadamente.
Si el diseño y operación deben cumplir con las disposiciones aplicables a las rutas al aire libre, sino que también debe tener en cuenta las particularidades de la naturaleza propia de la obra.
En cuanto al diseño general, la elección del número de tubos y su carácter unidireccional o bidireccional debe tener en cuenta todos los parámetros relevantes para la seguridad (tráfico total, el tráfico de vehículos pesados, las licencias de transporte mercancías peligrosas, de riesgo de la congestión, las características geométricas y el diseño, la pendiente, los medios de protección y conservación, la detección de incidentes y casos de los vehículos, equipos de seguridad, las medidas operativas, ...). En general, el túnel será de dos tubos unidireccionales, a fin de aceptar un tráfico de más de 4000 vehículos por día en total en ambas direcciones, en promedio anual. En cualquier caso, como se indica más adelante en esta instrucción, los túneles no urbanos de más de 500 metros y los urbanos de más de 300 metros se incluirán, a intervalos regulares, salidas de emergencia conectado con el exterior.
En cuanto a las características geométricas y de equipamiento, los problemas específicos, tales como la transición entre la ruta del entorno abierto a la entrada del túnel, donde hay un medio mucho más oscuro y que cambio varía según sean las condiciones del día o limitación de la distancia visibilidad a través de las paredes laterales y el techo, no todos serán estudiadas en el presente documento.
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El capítulo contiene las
normas para el diseño de medidas de seguridad que deben
adoptarse en los túneles
viales
destinadas a garantizar el logro de los objetivos de
seguridad identificados por los alcances del proyecto:
•
de la seguridad personal de los usuarios,
•
de la evacuación segura de la estructura por parte de los usuarios,
•
de la intervención de los servicios de emergencia,
•
del control de los daños materiales.
Las normas contenidas en el documento se refieren a las medidas de seguridad para garantizar la propuesta de proyecto:
•
el auxilio bajo condiciones anormales dentro de la estructura y la comunicación con los usuarios (vigilancia, detección, alerta a las situaciones de emergencia);
•
la protección y la evacuación de los usuarios (vías de evacuación, luces de emergencia, ventilación, los sistemas de mitigación);
•
el acceso y la facilitación de las operaciones de intervención de los trabajadores de rescate (carreteras de acceso, iluminación de emergencia, ventilación, sistemas de tuberías de protección contra incendios, de mitigación);
•
la prevención de incendio en el túnel (reacción y resistencia al fuego de los materiales y las instalaciones, sistema de drenaje).
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Así, los requisitos de este texto no siempre se aplica estrictamente a menos que se demuestre que las normas propuestas va a proporcionar un nivel de seguridad global, al menos, equivalente, por ejemplo mediante el fortalecimiento de determinados aspectos de la manera de compensar el bajo nivel seleccionados para los demás. La falta de métodos aceptados para demostrar que las medidas compensatorias proporcionar un nivel de seguridad global equivalente, como mínimo, podemos confiar en las disposiciones adoptadas para casos similares.
Una parte importante de los dispositivos y equipos de seguridad se lleva a cabo a lo largo del túnel en un módulo repetitivo con una longitud de unos 200 metros, o un múltiplo de 200 m para algunos.
En el resto de este documento, se utilizan algunos términos con un significado especial se definen a continuación.
Longitud del túnel: se entenderá por la longitud del carril más largo de circulación, medido en la parte totalmente cubierta del túnel.
Túnel de bajo tráfico: túnel con tráfico previsto en cada dirección, diez años después de la puesta en marcha, inferior a 2 000 vehículos por día en promedio y 400 vehículos por hora pico (30 horas más concurridas del año). Para evaluar estos criterios, los camiones serán contados por cinco vehículos.
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Túnel urbano: túnel situado dentro de una unidad urbana de más de 20 000 habitantes y cumplir al menos uno las siguientes condiciones:
•
concepto de tráfico previsible más de 1 000 vehículos por carril en las horas pico al día, diez años después de la puesta en marcha,
•
riesgo de formación de cola en el túnel, atado a la presencia de una intersección no desnivelada después de la salida de la estructura, o de cualquier otra disposición de carácter permanente (cruce de una zona densamente edificada, etc.)
•
la existencia de intercambios en el túnel, las instalaciones para los peatones, para bicicletas, para el transporte o servicio relacionado con los mismos, etc.
Los contenidos de este trabajo sobre la seguridad en los túneles viales y la seguridad del tráfico en los mismos se basan en satisfacer las recomendaciones contenidas en la Directiva 2004/54/CE emitida por el Parlamento Europeo en la detección de los requisitos mínimos de seguridad para túneles de carretera en la red Trans-Europea.
Las normas son formuladas a partir de la incorporación de las soluciones de buenas prácticas de diseño, con respecto en las normativas estudiadas, las cuales son normas promulgadas a nivel internacional, enfocado en las bases del diseño y adaptación de seguridad en los túneles de carretera sobre la base de la metodología de análisis probabilístico de riesgo.
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Las recomendaciones de buenas prácticas de construcción se encuentran sujetas a cambio y la adecuación que las mismas dependen de los avances tecnológicos, los conocimientos científicos y sobre la dinámica de los eventuales incidentes críticos.
Las recomendaciones contenidas en las normas se aplican a todos los túneles de la red de carreteras europeas abiertas al tráfico público, caracterizado por una longitud superior a 500 m de independientemente del tipo de construcción.
También se considerarán los túneles urbanos en las zonas urbanas de menos de 20 000 habitantes en las que existe un riesgo de congestión frecuente.
2.2 Equipamiento mínimo según la tipología de túnel.
Las especificaciones de diseño constan de una componente prescriptiva y una componente de rendimiento. La componente prescriptiva pone en marcha un conjunto de reglas de diseño coherente con buena práctica y probada en términos de análisis de riesgo. La componente de rendimiento se llevará a cabo por un conjunto de valores límite de la fiabilidad y eficacia de las medidas de seguridad acordes con la buena práctica y verificada en términos análisis de riesgo.
El tipo de túnel que se considerara en este trabajo es un túnel urbano, que no es de bajo tráfico, con una longitud mayor a los 1000 m.
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Un túnel con las características anteriores debe de contar con:
1. Aceras. 2. Salidas de emergencia. 3. Apartaderos. 4. Drenaje de líquidos tóxicos. 5. Centro de control. 6. Circuito cerrado de TV. 7. Sistema de extracción de humos, automático y manual. 8. Iluminación normal. 9. Iluminación de seguridad. 10. Iluminación de emergencia. 11. Ventilación. 12. Doble suministro eléctrico. 13. Generadores de emergencia. 14. Sistema de alimentación ininterrumpida (SAI). 15. Detectores de CO. 16. Opacímetros. 17. Sistemas para detección de incendios. 18. Detección automática de incidentes. 19. Estaciones de emergencia. 20. Señalización de salidas y equipamientos de emergencia. 21. Señalización. 22. Paneles de señalización variable. 24
23. Barreras exteriores. 24. Semáforos exteriores. 25. Semáforos interiores (si algún tubo mide igual o más de 3000 metros). 26. Megafonía. 27. Red de hidrantes. 28. Aforadores. 29. Sistema de radiocomunicación para servicios de emergencia. 30. Mensajería de emergencia por radio para usuarios.
Pero en este documento se tomarán específicamente los puntos con contenidos electromecánicos, los cuales son:
1. Salidas de emergencia. 2. Centro de control. 3. Circuito cerrado de TV. 4. Sistema manual y automático de extracción de humos. 5. Iluminación normal. 6. Iluminación de seguridad. 7. Iluminación de emergencia. 8. Sistema de alimentación ininterrumpida. 9. Detectores de CO. 10. Opacímetros. 11. Sistemas para detección de incendios. 25
12. Detección automática de incidentes. 13. Estaciones de emergencia. 14. Señalización de salidas y equipamientos de emergencia. 15. Señalización. 16. Paneles de señalización variable. 17. Barreras exteriores. 18. Semáforos exteriores. 19. Semáforos interiores. 20. Megafonía. 21. Sistema de radiocomunicación para servicios de emergencia. 22. Mensajería de emergencia por radio para usuarios.
2.3 Especificaciones de Diseño
2.3.1 Las salidas de emergencia
Define una salida de emergencia creado una apertura de la estructura de ajuste de fomentar el éxodo de personas a las vías de evacuación y lugares seguros.
Ejemplos de salidas de emergencia son:
•
salidas directas hacia el exterior del túnel 26
•
salidas hacia los enlaces peatonales entre los tubos de túnel,
•
salidas a un túnel de emergencia,
•
refugios con acceso a las salidas que están separadas del túnel.
•
Los portales del túnel son las salidas de emergencia por definición.
Los túneles nuevos estarán equipados con salidas de emergencia, si el volumen de tráfico de diaria superior a 2.000 vehículos por carril.
El espacio entre las salidas de emergencia no debe exceder de 500 m, ver figura nº1. Las salidas de emergencia deben ir acompañados de dispositivos de seguridad adecuados capaces de impedir la propagación de humo y la energía de calor dentro de las vías de evacuación, permitiendo a los usuarios llegar a los refugios de seguridad y a los trabajadores de los servicios de emergencia el acceso al túnel.
2.3.1.1 Puertas de salida de emergencia
Las puertas de emergencia deben abrirse en la dirección de éxodo. Las puertas de emergencia deben tener un grado de resistencia al fuego en conformidad a REI 120.
Las puertas deben estar normalmente cerradas, con cierre automático de dispositivos, certificado cumplir con los requisitos reglamentarios.
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La anchura total de salidas de emergencia no debe ser inferior al valor de determinado por la relación siguiente:
=ܣ
ܲ × 0,6 50
donde P representa el número de personas presentes (agrupación), el valor representa el 0,6 anchura suficiente en metros al tránsito de una persona (de un solo módulo de paso), el 50 indica el número de personas que pueden escapar a través de una forma unitaria de manera que se estableció el tiempo promedio de evacuación.
La anchura total de las salidas de emergencia debe ser un múltiplo de 0,6 m, con la tolerancia 5%. La anchura mínima de una salida no puede ser inferior a 0,80 m (con una tolerancia del 2%) y debe se contará igual a una forma unitaria de manera suficiente y por lo tanto el éxodo de los 50 personas. No debe llevarse a las aberturas a más de 1,8 m.
Los tamaños recomendados son:
•
1 puerta de 90 cm para los túneles de 1-2 carriles y el volumen de tráfico de al menos de 2000 V / carril-día
•
1 puerta de 120 cm para los túneles de 2 carriles y el volumen de tráfico entre 2000 y 15000 V / carril-día
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•
2 puertas de 90 cm o 1 puerta de 140 cm para los túneles de 2 carriles y el tráfico superior a 15000 vehículos día / carril o para los túneles de 3 carriles y un tráfico de más de 10000 vehículos día / carril.
2.3.1.2 Zona de filtro aprueba de humo
La zona de filtro aprueba de humo se define como un compartimiento delimitado de la estructura con una resistencia REI previamente determinada, de no menos de 60 minutos, con dos o más puertas equipadas con dispositivo de cierre automático, cuyo dispositivo con una resistencia al fuego REI predeterminada de no menos de 60 minutos, con un camino de ventilación de sección adecuada de no menos de 0,1 m2 conducida por encima de la cubierta de la estructura, o una habitación con las mismas características de resistencia al fuego y esta mantenida bajo presión positiva al menos a 30 Pa, incluso en condiciones de emergencia, o con una ventilación directamente a la superficie libre exterior con aberturas de no menos de 1 m2, con exclusión de la conductos.
2.3.1.3 Salidas hacia el exterior
Se entiende por salidas hacia el exterior los enlaces directos a un espacio al aire libre. Las puertas de acceso deben ser claramente visibles desde lo interno del túnel, debidamente iluminadas y señalizadas.
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2.3.1.4 Enlace peatonal
Esto significa una estructura de enlaces peatonal que conecta los dos tubos de un túnel. El acceso a los enlaces peatonales debe ser claramente visible desde el tubo, debidamente señalado e iluminado.
Si las condiciones locales de tipo estructural y geomecánica permiten las dimensiones interiores del enlace tales que albergue un prisma recto rectangular de tamaño mínimo de 240 x 230 x 1000 cm (ancho x alto x largo).
Las dimensiones dadas, asumiendo la máxima ocupación de 3 personas por metro cuadrado, puede dar cabida a unos 50 usuarios.
El tamaño del enlace debe tener en cuenta el estorbo de la planta instalada. A lo interno del enlace peatonal no deben ser colocados componentes eléctricos a la vista, y cuando se encuentren presentes, deben ser separados de la ruta del éxodo con elementos apropiados y acordes con los lineamentos de seguridad y con elementos REI 120.
2.3.2 Centro de control
Todos los túneles deberán estar dotados de un centro de control que recogerá toda la información procedente de las instalaciones fijas. Los equipamientos tales como
30
ventilación, semáforos, detectores de CO u opacímetros, estaciones de emergencia, etc. éstos se conectarán al centro desde el cual será posible actuar sobre los mismos.
Deberá instalarse un sistema que garantice las funciones de ventilación, extinción de incendios y suministro de emergencia en el caso de que fallara el sistema de control. El sistema de control deberá ser permanente con mando automático y/o manual, según los casos.
La vigilancia de varios túneles podrá estar centralizada en un único centro de control.
Fuera de cada túnel debe haber un puesto de mando y de control local de normalmente sin operarios.
El centro de control debe hacerse de conformidad con principios de la ergonomía de la interfaz humana de la máquina y estar equipado con una red informática que se adjunta a una sala de procesamiento de datos autoridad de control y gestión automática de los procedimientos en los casos de ejercicio y situaciones de emergencia.
El centro de control se delega, las condiciones de funcionamiento, para seguir el control de rutina normal en el funcionamiento de las galerías y los sistemas relacionados.
Los operadores del centro de control deben ser entrenados a través de cursos de simulación interactiva de formación de ejecutivos y mantiene a través de simulacros de emergencia para maximizar la coordinación y los procedimientos de intervención. 31
Las emergencias se clasifican según su gravedad y la intervención manual apropiada teniendo los procedimientos operativos que deberán realizarse se incluyen en la sala y sus operadores.
Las simulaciones interactivas se utilizan para la formación continua de los operadores para situaciones de emergencia no previstas en los manuales de operación, a fin de mantener la flexibilidad necesaria de intervención de los operadores de centro de control.
El esquema de conexión del centro de control es esquematizado en la figura nº7 y el esquema de cableado del mismo se ve en la figura nº6 del presente documento.
2.3.2.1 Sistema de gestión y control
El sistema de gestión y control debe proporcionar un centro de mando y el dominio departamental normalmente abierto.
El sistema de gestión del túnel debe permitir tanto localmente como a distancia, el mando, control y el autodiagnóstico de la misma planta del túnel. El sistema de control debe estar estructurado de tal manera que permita mantener las funciones vitales de las unidades de servicios básicos para que una interrupción del sistema no afecte en modo alguno la intervención básica de los sistemas de seguridad.
32
La funcionalidad del sistema de gestión y control que se instale debe ser apoyada por los resultados suministrados por la aplicación de la metodología de análisis probabilístico de riesgo.
La información recopilada por los sensores, debe ser procesada por los sistemas de acuerdo con los algoritmos, y así alertar al personal del puesto de control y establecer un procedimiento para la reacción a los cambios en la condiciones de funcionamiento, tanto para el funcionamiento normal, como en caso de accidentes.
El sistema de control y gestión de un túnel debe:
•
aplicar los procedimientos de ahorro de energía en condiciones de funcionamiento normal
•
controlar los flujos de tráfico
•
mantener la estructura de la eficiencia para mejorar la gestión del ejercicio
•
comunicar alertas a los usuarios
•
la movilización de unidades de emergencia para resolver los acontecimientos imprevistos en el túnel
•
iniciar las operaciones de emergencia apropiadas cuando sea necesario
•
supervisar continuamente el equipo de seguridad de la estructura de manera que siempre se mantenga operativo
•
la gestión del mantenimiento de las instalaciones de seguridad
33
•
indicar con precisión y puntualidad de los hechos y el área de los posibles incendios consecuentes
•
indicar con precisión y puntualidad de las concentraciones de gases nocivos
•
indicar con precisión y puntualidad de la visibilidad dentro del túnel
•
activar el plan de ayuda y/o evacuación cuando sea necesario
•
almacenar en una base de datos de los valores medidos por los sensores, alarmas y eventos
El sistema de control y gestión del túnel también debe ser capaz de:
•
gestión de la operación del sistema de ventilación en condiciones operativas, a fin de garantizar la calidad del aire en el interior del túnel
•
gestión de la operación del sistema de ventilación en condiciones de emergencia para asegurar que los usuarios se salvaguarden
•
gestionar el funcionamiento del sistema de ventilación de las vías de evacuación y lugares seguros en condiciones de funcionamiento y las condiciones de emergencia
•
administrar las alarmas del sistema de detección de accidentes y/o incendios
•
gestionar la operación de incendio y cualquier otros sistemas de agua
•
gestionar los cambios en el ejercicio y las señales de mensaje variable dentro y fuera del túnel
•
manejar el sistema de comunicación de audio también el de los mensajes pregrabados
•
gestión de la iluminación en condiciones de funcionamiento y de emergencia 34
•
gestionar el sistema de suministro eléctrico en condiciones de funcionamiento y en condiciones de emergencia
•
gestión de procedimientos rutinarios de mantenimiento y reparaciones de los sistemas de seguridad
•
administrar las alarmas causadas por mal funcionamiento de los diferentes sistemas
•
proporcionar una interfaz de comunicación con el personal de seguridad locales y remotas
El sistema de gestión del túnel debe proporcionar redundancia de hardware en la gestión de al menos una parte debe ser capaz de implementar procedimientos mínimos de emergencia.
Los requisitos mínimos que debe cumplir un programa de la gestión de seguridad en el túnel son:
•
fiabilidad bajo condiciones de funcionamiento
•
fiabilidad bajo condiciones de emergencia
•
fiabilidad en la gestión a distancia
•
intrínsecamente seguro
•
gestión separada y la interoperabilidad de los sistemas de seguridad
•
prioridad para el usuario
•
redundancia
•
modularidad
•
funcionalidad fuera de línea 35
•
compatibilidad con la automatización y las tecnologías de información más reconocidas
•
estándares reconocidos de los protocolos de comunicación
•
formatos de código abierto, archivos y datos necesarios para las funciones específicas del programa de gestión
•
código abierto para los procedimientos de seguridad básicos
Programa de manejo, en caso de rotura de un componente o no activación de un procedimiento debe ser capaz de cambiar a una condición conocida de emergencia. El programa debe estar estructurado de tal manera de permitir la gestión del sistema de seguridad del túnel cuando se someten a la nueva configuración y las operaciones de actualización.
2.3.3 Circuito cerrado de TV
En todos los túneles dotados de un centro de control se instalarán sistemas de vigilancia por vídeo, ver figura nº2, con orientación y aumento para las cámaras externas, y un sistema capaz de detectar de forma automática incidentes e incendios, todo ello de conformidad con los requisitos establecidos en la normativa vigente para este tipo de instalaciones.
Las cámaras deben ser instaladas a fin de permitir:
•
el control de la situación del tráfico dentro del túnel 36
el control de los apartaderos y/o estaciones de emergencia
•
El equipo de monitoreo y subsistema de detección deben estar conectados a través de sistema de control y gestión del túnel con otros sistemas de seguridad instalados en la mismo.
El subsistema de control y detección de los equipos deben estar conectados a la seguridad del suministro de energía.
2.3.4 Sistemas de detección de incendios
La instalación de un sistema de detección de incendios debe ser evaluada caso por caso, ya que se espera la presencia de un sistema de ventilación mecánica.
Un sistema de detección de incendios se debe instalarse cuando la longitud de túnel es de 3000 m o más y para todos los túneles con un centro de control. Los dispositivos y sistemas utilizados actualmente para la detección de incendios en los túneles son los siguientes:
•
opacímetros, ver figura nº2;
•
sensores de concentración de dióxido de carbono y monóxido de carbono;
•
detectores lineales de temperatura;
•
sistemas de detección de humo mediante imágenes digitales. 37
En los túneles con los dispositivos de ventilación mecánica y sistemas de detección incendios debe lograr la localización de los brotes o conatos de incendio.
La buena práctica requiere que el tiempo de detección en caso de incendio no sea superior a 3 minutos desde el arresto del vehículo incendiado.
Cuando los sistemas de detección de incendios se instalan en las estructuras que permiten el tránsito de mercancías peligrosas, la determinación del tiempo de detección debe ser calculada mediante la aplicación de la metodología de análisis de riesgo probabilístico.
2.3.5 Iluminación
Túneles y pasos inferiores debe contar con iluminación tanto de día como de noche diseñados conforme UNI 11095:2003, Light And Lighting - Tunnel Lighting.
Se distinguen los siguientes tipos de iluminación:
•
iluminación ordinaria constituida de iluminación permanente e iluminación de refuerzo,
•
iluminación de emergencia constituida de iluminación del túnel en caso de interrupción de la electricidad (iluminación de reserva) y iluminación de las vías de evacuación (iluminación de seguridad). 38
2.3.5.1 Iluminación ordinaria
En el caso de entrada de los túneles deberán disponer de zonas reforzadas (umbral y zonas de transición) a fin de garantizar la adaptación de los usuarios a las condiciones de luminosidad externa e interna de acuerdo a la velocidad promedio esperada del viaje.
El sistema de ajuste del sistema de iluminación debe ser capaz de ajustar la luminancia en el túnel a las condiciones cambiantes de luz exterior durante el día.
La adaptación debe tener lugar sin provocar cambios inesperados en la comodidad visual del usuario. Los reguladores de flujo luminoso pueden ser de tipo "constante" de un tipo “escalonado” dando preferencia, cuando sea posible, el uso de reguladores de flujo del tipo "continuo", mediante electrónica y con estabilizadores de voltaje adecuado.
En los túneles bidireccionales, las indicaciones en las áreas de refuerzo, deben estar presentes en las dos entradas.
Los cables de alimentación de la iluminación se deben colocar en lo posible dentro del área protegida. En los túneles, donde el posicionamiento no es posible en la acera, detrás del perfil redirigido o el interior del revestimiento, los cables deben ser alojados en los conductos especiales de acero inoxidable de características AISI al menos 304L.
39
Los cables deben cumplir con retardante de fuego IEC4, de baja emisión de gases nocivos, tóxicos y corrosivos.
Las lámparas de la iluminación deben ser de elevado rendimiento luminoso con el fin de que el ahorro de energía.
Las luces deben ser sometidos a:
•
para túneles de un tubo, de tráfico bidireccional, se prefiere colocar dos filas de armaduras, cada una sobre un carril, para los túneles hasta el techo plano o con secciones rectangulares bidireccionales se deben colocar a ambos lados del tubo;
•
Para los túneles unidireccionales son preferibles a las del sistema de filas continuas sobre los carriles.
Las luminarias deben tener un grado de protección IP 655.
Todos los accesorios de metal, la armadura, los proyectores, los accesorios del cuerpo de iluminación, los anclajes al revestimiento deben garantizar máxima resistencia a la corrosión.
4
The International Electrotechnical Commission
5
Grado de protección contra el ingreso de partículas, ver Anexos
40
Las luces deben ser fácilmente sustituibles o estar provistas de dispositivos que permitan la liberación y la colación rápida.
Cajas de conexión para alimentar la iluminación en el túnel
La caja debe tener un grado de protección al menos IP 65 según IEC EN 60529 y un grado de resistencia al impacto IK106.
El contenedor debe tener una base porta fusible pre-cableada a la derivación adecuada para la protección de la fase de alimentación de la iluminación.
El aterrizamiento debe ser efectuado por la terminal.
El material de construcción será de aleación de aluminio UNI 5076 o en acero inoxidable AISI 304 o 316L. La alimentación de la iluminación debe ser de 2 fases + Tierra de 16 A con un grado de protección IP 65 como mínimo.
2.3.5.2 Iluminación de emergencia
La iluminación de emergencia debe ser prevista para túneles de más de 500 m, mientras que en túneles de longitud inferior debe ser prevista solo con iluminación de reserva.
6
Grado de protección contra impactos, ver Anexos
41
2.3.5.2.1 Iluminación de reserva
La iluminación de reserva debe permitir una buena circulación de vehículos dentro del túnel en caso de falla del suministro de energía ordinario.
Las características técnicas de los accesorios de la iluminación de reserva son los mismos que la iluminación ordinaria.
La iluminación de reserva debe garantizar en las zonas interiores y en las áreas de descanso una luminancia no menor que la de cualquier camino exterior que está iluminado y donde la luminancia no debe ser inferior a 1 cd7 / m².
En túneles de más de 500 m, la iluminación de reserva debe ser alimentada por un generador, común eventualmente a otras plantas, con una autonomía de al menos 24 horas; también se debe proporcionar un suministro de energía en continuidad absoluta, posiblemente compuesto por un SAI que permita al menos 30 minutos para la iluminación.
En túneles de menos de 500 m, que se espera que tenga iluminación nocturna, debe ser prevista la iluminación de reserva alimentada por un SAI con autonomía por lo menos 30
7
Cd: Candela, unidad de Intensidad Luminosa en SI
42
minutos. Las soluciones son preferibles integración máxima entre SAI y los dispositivos de la regulación del flujo luminoso.
Las señales de mensaje variable del túnel deben indicar a los usuarios el estado de un mal funcionamiento de la iluminación dentro del túnel y de las medidas temporales de funcionamiento regulado.
Cajas de conexión para alimentar la iluminación de emergencia
Cajas de conexión para la alimentación de alumbrado de seguridad caja debe tener un grado de protección al menos IP 65 según IEC EN 60529 con un grado de resistencia al impacto IK10.
Los terminales deben ser adecuados para el tipo de aplicación cable FTG10 (O) M1 0.6/1KV8 o similar (resistencia al fuego según la norma EN 50362 y EN 50200).
El contenedor debe tener una base porta fusible pre-cableada a la derivación adecuada para la protección de la fase de alimentación de la iluminación.
El aterrizamiento debe ser efectuado por la terminal.
8
Cable eléctrico, ver Anexos
43
El material de construcción será de aleación de aluminio UNI 5076 o en acero inoxidable AISI 304 o 316L. La alimentación de la iluminación debe ser de 2 fases + Tierra de 16 A. La caja debe ser certificada por organismos de certificación acreditados para asegurar la funcionalidad por lo menos durante 90 minutos a 850 ° C según la norma EN 50362.
2.3.5.2.2 Iluminación de seguridad
La iluminación de seguridad debe garantizar la seguridad de los usuarios a través de las salidas de emergencia, o la detección de las mismas así como de las estaciones de emergencia por los usuarios y de los servicios de rescate, ver figura nº2.
La iluminación de seguridad deberá ser capaz de garantizar:
•
Indicación clara e inequívoca de las vías de evacuación, y también garantizada por una guía física y luminosa de una lámpara
•
Iluminación de las vías de evacuación,
•
Identificación del equipo de seguridad para los usuarios del túnel
En el interior del túnel debe ser provisto en ambos lados, una iluminación tal que garantice un nivel mínimo de la iluminación sobre un plano horizontal a 1 m por encima del suelo de:
•
5 lux en las entradas a las salidas, 44
•
2 lux en las secciones restantes de las rutas de salida.
Las luces deben estar caracterizadas por la resistencia al fuego9 de clase V0. De preferencia la iluminación debe ser de luminarias LED y se debe mantener de forma permanente. Los LED fueron elegidos por un mejor rendimiento en términos de durabilidad y mantenimiento en comparación con la tecnología tradicional.
Para la iluminación de las vías de evacuación se podrán adoptar los tubos de iluminación, con un grado de protección IP65, con resistencia al desgarro de al menos 150 kg, a los 90 centímetros del suelo, capaz de transportar la luz característica emitida de las lámparas LED y perpendicular al suelo para evitar cualquier interferencia con los automovilistas.
El sistema, debe tener un sistema de alimentación de emergencia, que debe ser alimentado por un grupo de continuidad absoluta (SAI) con una autonomía de al menos 30 minutos.
El sistema debe estar diseñado de manera que un fallo en un componente (por ejemplo, un cortocircuito, colisión de vehículos, incendios, fundición, etc.) No afecta el buen funcionamiento de otros componentes involucrados.
El panel de alimentación debe colocarse en una posición adecuada en el nicho de emergencia.
9
Relativo a UL 94: plastics flammability standard, ver Anexos
45
Los cables de alimentación deben ser de un LSOH y resistente al fuego según la norma EN 50200.
El valor de la tensión de las lámparas no debe exceder de 50 Vcc.
El sistema debe tener un grado de protección IP 66 según IEC EN 60529 grado de resistencia al choque IK10.
En las rutas de escape fuera del túnel. Aplicar los mismos valores de iluminación en el interior del túnel y el mismo tipo de fuente de alimentación.
2.3.6 Ventilación
Los parámetros estructurales y del tráfico relevante para la elección del tipo y tamaño de subsistema de ventilación son:
•
longitud de cada tubo del túnel,
•
área de sección transversal,
•
tendencia altimétrica del túnel
•
volumen de tráfico equivalente
•
frecuencia de régimen de congestión vial,
•
condiciones climáticas que prevalecen en el clima del sitio.
46
La elección y el diseño del sistema de ventilación deben tener en cuenta estadísticas de los acontecimientos, debido a posibles eventos accidentales de incendio o derrames de sustancias tóxicas, nocivas e inflamables.
El subsistema de ventilación debe ser realizado de acuerdo a los estándares actuales de buenas prácticas y debe contribuir en proporción de su competencia, para asegurar los estándares de seguridad establecidos con la aplicación de la metodología de análisis de riesgo probabilístico, cuando sea prevista, en el sistema de túneles.
El diseño del subsistema de ventilación de los túneles debe llevar a la definición de una óptima configuración del sistema, el cual debe garantizar la:
•
dilución de las emisiones de los vehículos dentro del túnel,
•
compatibilidad ambiental de la estructura,
•
gestión y control de los posibles eventos accidentales identificados como relevantes.
2.3.6.1 Ventilación sanitaria
El subsistema de ventilación es responsable de:
47
•
diluir los contaminantes emitidos por vehículos de motor en cualquier régimen de tráfico,
•
diluir los contaminantes emitidos por los vehículos en caso de accidente de tránsito generado por un incidente relacionados al mismo
Se debe mantener la concentración de contaminantes en la estructura en niveles que no afecten la visibilidad y reducir la dosis de contaminantes inhalados por los usuarios.
La dilución de contaminantes producidas por el sistema de ventilación debe estar basada en las últimas estimaciones de las emisiones procedentes de vehículos y con la legislación nacional vigente.
La ventilación sanitaria debe ser de un tamaño en función del volumen de tráfico y emisiones de los vehículos estimados para los primeros 20 años de funcionamiento.
La determinación de las condiciones meteorológicas para que en las entradas se deba aplicar el cierre al tráfico al túnel se determinará mediante la aplicación de la metodología de análisis de riesgo probabilístico.
Deben adoptarse medidas adecuadas en los túneles de dos tubos a fin de que no se presente el fenómeno de recirculación de contaminantes entre los dos tubos.
48
2.3.6.2 Ventilación de emergencia
El subsistema de ventilación es responsable de:
•
dispersar el calor generado por el conato de incendio,
•
gestionar y controlar el movimiento del gas,
•
diluir las sustancias tóxicas e inflamables.
El sistema debe garantizar el éxodo seguro de los usuarios y de facilitar las operaciones de rescate y extinción, además de la prevención de la formación de mezclas explosivas en un caso de vertido.
El subsistema de ventilación también afecta a la dinámica del brote incendiario y determina el proceso de éxodo de los usuarios.
El diseño del sistema de ventilación para situaciones de emergencia debe hacerse con anticipación por lo menos según los dictados de análisis de escenarios considerando la influencia de los parámetros de seguridad, en particular, el perfil longitudinal y las condiciones meteorológicas en las entradas que son las que determinan la ventilación natural.
El diseñador debe analizar un pequeño número de posibles situaciones de accidente para así estimar el número de usuarios a salvar.
49
Se deben tomar medidas para evitar que un túnel de dos tubos en caso de incendio no presente el fenómeno de recirculación de los humos procedentes del tubo incendiado al tubo integro. Elección del sistema de ventilación
En todos los túneles de más de 1000 m con un volumen de tráfico superior a 2.000 vehículos por carril, debe tener un sistema de ventilación mecánica.
La verificación de la necesidad de la instalación de la ventilación mecánica debería extenderse a los túneles por debajo de 1000 m de largo donde los parámetros estructurales y de tráfico afecten la seguridad del túnel en condiciones anormales.
Ejemplos de valores con anomalías son los túneles de sección transversal inferior a 45 m2 para los túneles de dos carriles y 65 m2 para los túneles de tres carriles, con pendiente superior al 3%, el volumen de tráfico previsto es superior a 10000 vehículos / día, con regímenes de congestión de por lo menos 5 días a la semana durante un período de al menos 30 minutos consecutivos.
La tabla siguiente proporciona una indicación basada en la buena práctica del diseño actual de la elección de los sistemas de ventilación que se instalarán en una galería. Tabla nº2: Criterios de selección de los sistemas de ventilación Sistema de ventilación recomendado para los túneles vías
50
Longitud del túnel (Km) Áreas de aplicación de los sistemas de
Túneles con doble
Túneles de un solo
ventilación
sentido (un tubo)
sentido (dos tubos)
≤ 0,5
≤ 1,0
≤ 2,0
≤ 4,0
chorro y extractores de humo
≤ 4,0
≤ 6,0
Ventilación semi-transversal reversible
≥ 1,0
≥ 2,0
transversal
≥ 1,0
≥ 2,0
Ventilación transversal
≥ 2,0
≥ 6,0
Ventilación natural (con sistemas de alarmas por la concentración de CO) Ventilación longitudinal con ventiladores de chorro Ventilación longitudinal con ventiladores de
Ventilación mixta semi-transversal y
El esquema de la tipología de ventilación transversal o semi-transversal está basada sobre los rasgos geométricos y arquitectónicos y las características del tráfico que debe ser apoyado por los resultados proporcionados por la metodología de análisis de riesgo probabilístico, cuando sea necesario.
En los túneles bidireccionales y / o unidireccionales congestionados, la ventilación longitudinal está consentida sólo si los resultados del análisis de riesgo probabilístico muestra que es aceptable, y / o si se toman medidas compensatorias específicas, tales como
51
la gestión adecuada del tráfico, las distancias adecuadas entre las salidas, las estaciones intermedias de extracción de los sistemas de mitigación de gases.
Las condiciones de congestión vial para los que la adopción de un sistema de ventilación longitudinal está supeditada a los resultados de aplicar la metodología de análisis de riesgo probabilístico se define desde el inicio de los regímenes de la congestión durante dos días a la semana durante el tiempo por lo menos 30 minutos consecutivos sobre una base anual y estacional.
Túneles bidireccionales
Para un solo tubo y con un tráfico bidireccional se puede utilizar un sistema de ventilación longitudinal de hasta 1500 m de longitud, donde el análisis de escenarios proporciona resultados consistentes con los requisitos medioambientales y de seguridad.
Para túneles de más de 1500 m debe ser evaluada caso por caso la aplicación de la metodología de análisis de riesgo probabilístico, la adopción de un sistema de longitudinal completando una idónea medida compensativa en lugar de realizar un sistema de ventilación semi-transversal, transversal o híbrido.
En túneles de más de 3000m bidireccionales, con un volumen de tráfico superior a 2.000 vehículos por carril, un centro de control y ventilación cruzada, y / o semi-transversal deben tomarse las siguientes medidas en relación con el mínimo de ventilación: 52
•
la instalación de extracción de aire y de gases debe funcionar por separado o en grupos;
•
el control constante de la velocidad longitudinal del aire y la
consecuente
regulación del proceso de control del sistema de ventilación (reguladores, ventiladores, etc.).
La velocidad longitudinal puede considerarse controlada cuando oscila entre -1 m/s y 1 m/s en una longitud fija situada en el umbral del brote de incendio.
El sistema de ventilación debe preservar la estratificación de los gases de combustión de un evento de incendio representativo de los eventos críticos posibles en un túnel de carretera durante un tiempo suficiente para asegurar el proceso de éxodo de los usuarios a la primera salida de emergencia disponible.
El sistema de ventilación debe ser capaz de invertir la dirección del flujo de aire en cada posición del túnel en un tiempo compatible con el evento dinámico de fuego y con la salvaguarda de los usuarios.
Túneles unidireccionales
Para los túneles de dos tubos y un solo sentido de tráfico, puede utilizar un sistema de ventilación longitudinal hasta una longitud igual a 4000 m. 53
La longitud se puede aumentar hasta 6000 m cuando el proyecto implica la adopción de medidas compensatorias adecuadas apoyada por el análisis de escenarios apropiados.
Para túneles de más de 6000 m debe ser evaluada caso por caso la aplicación de la metodología de análisis de riesgo probabilístico, la adopción de un sistema de longitudinal completando una idónea medida compensativa en lugar de realizar un sistema de ventilación semi-transversal, transversal o híbrido.
El sistema de ventilación debe ser capaz de limitar el fenómeno de corriente de humo inversa entendida como un fenómeno de la propagación de humo contra el viento del brote de incendio, como se aprecia en la figura nº8.
Ventilación de las vías de evacuación y lugares seguros
La sobrepresión, a puerta cerrada, necesaria para la presurización de los locales no debe ser inferior a 30 Pa y no más de 80 Pa.
La presurización se puede lograr mediante:
•
entrada del aire exterior implementando un sistema dedicado,
•
entrada del aire exterior realizado desde la ventilación del túnel,
•
eliminación del aire por el tubo no accidentado. 54
Si los sistemas contemplan la adición de amortiguadores de calibración, deben estar equipados con dispositivos que impidan la entrada de humo de fuego del tubo accidentado.
Durante la evacuación, a fin de no permitir la entrada de los humos generados por un caso de incendio en un espacio o puesto en comunicación con una zona invadida por el humo a través de una puerta de enlace es necesario garantizar la velocidad del flujo de aire en salida al ambiente para proteger de al menos 0,75 m/s.
Durante el tiempo que esté cerrado el túnel, para permitir el acceso a servicios de emergencias al tubo accidentado, debe ser sobre-dimensionamiento del sistema de ventilación con el fin de conseguir el efecto burbuja. El sistema de ventilación debe garantizar una velocidad mínima de flujo de aire en la dirección del tubo accidentado de 2 m/s. La realización de este modo de acción requiere la instalación de un teclado que permita a los equipos de rescate el cambio del régimen de funcionamiento de los ventiladores para que garanticen la velocidad de proyecto.
Ventilación de las vías de evacuación protegidas
El sistema de ventilación debe mantener las vías de evacuación libres de humo y con una sobrepresión con respecto al túnel.
En caso de incendio, el sistema de ventilación debe proporcionar: 55
•
a puerta cerrada, la entrada de aire fresco al ambiente con el fin de garantizar la preservación del medio ambiente en sobrepresión en relación con el túnel afectado por el tráfico;
•
a puertas abiertas, la limitación de la entrada de humo a lo interno del ambiente.
El sistema de ventilación debe garantizar a puerta cerrada una presión mínima de 30 Pa y no más de 80 Pa.
La fuerza aplicada a la apertura de la puerta no debe exceder de 220 N.
En el caso de enlaces peatonales el sistema de ventilación pueda tomar el aire del tubo no accidentado por un conducto de ventilación dedicada.
Ventilación de los refugios temporales
El sistema de ventilación debe ser de aire exterior o con un sistema de filtración, cuando el único lugar seguro se crea dentro de las conexiones peatonales temporales y el aire se extrae del tubo no involucrado con el accidente de manera.
El sistema de ventilación debe mantener una vía de escape del humo, en sobrepresión en relación con el túnel y garantizar un nivel aceptable de calidad del aire a los usuarios.
56
En caso de incendio, el sistema de ventilación debe proporcionar:
•
a puerta cerrada, introducir aire fresco en el interior del lugar seguro para garantizar la continua sobrepresión respecto al túnel afectado por el tráfico y garantizar un nivel aceptable de calidad del aire en el lugar seguro;
•
a puertas abiertas, la limitación del flujo de humo dentro de la zona filtro.
El sistema de ventilación debe garantizar a puerta cerrada una presión mínima de 30 Pa y no más de 80 Pa.
La fuerza aplicada a la apertura de la puerta no debe exceder de 220 N.
El sistema de ventilación deberá presentar un flujo de aire no inferior a 20 m3/h por persona.
Un valor óptimo de la corriente de aire se encuentra a 50 m3/h por persona.
Alimentación del sistema de ventilación
El suministro del sistema eléctrico se encuentra en la medida de lo posible dentro del área protegida. En los túneles, donde el posicionamiento no es posible en la acera, detrás del perfil o redirigir el interior del revestimiento, los cables deben ser alojados en los conductos especiales de acero inoxidable AISI al menos 304L. 57
Los cables deben cumplir con retardante de fuego IEC, baja emisión de gases nocivos tóxicos y corrosivos, y el tipo resistente al fuego según IEC.
Todos los ventiladores estarán alimentados mediante por un circuito exclusivo directamente desde la caja eléctrica de alimentación.
Sockets con interruptor de bloqueo y los enchufes eléctricos de túnel
Los ventiladores presentes en el túnel deben ser alimentados por tomacorrientes con interruptor de bloqueo, que garantizan la continuidad eléctrica a 400 ° C durante 90 minutos.
Las terminales tendrán una tensión nominal 690V10 3P + T.
La categoría de utilización a 690 V es AC23A - AC3.
La terminal de puesta a tierra deberá estar provista de abrazaderas tanto a lo interno y lo externo del tomacorriente, conectado eléctricamente.
La salida debe estar equipada con enclavamiento mecánico.
10
Valor de tensión nominal en Europa, las tensiones nominal de Costa Rica varían con respecto a este valor,
así que debe adecuarse el valor de las mismas.
58
El grado de protección debe ser no inferior a IP65 de acuerdo a la norma IEC EN60529 y con una resistencia al impacto IK10.
La caja debe ser certificada por organismos de certificación acreditados para asegurar la funcionalidad por lo menos 90 minutos a 400 ° C.
Los ventiladores se conectarán al suministro de energía de emergencia.
El sistema de mando y control del subsistema de ventilación debe estar conectado con el sistema eléctrico de seguridad.
Si el proyecto implica la parte de suministro del sistema de ventilación a través del sistema de emergencia eléctrica debe subordinar la aceptación de la solución a la aplicación de la metodología de análisis de riesgo probabilístico.
2.3.7 Estaciones de emergencia
Las estaciones de emergencia están diseñados para proporcionar diversos herramientas de seguridad, incluidos los teléfonos de emergencia y extintores, pero para proteger a los usuarios de los efectos en un caso de incendio.
59
Las estaciones de emergencia pueden consistir en un armario o, preferiblemente, un nicho hecho en la pared lateral, ver figura nº2.
En los túneles de tráfico unidireccional el armario de emergencia debe estar colocado en el lado derecho de la carretera.
En los túneles bidireccionales los armarios de emergencia deben colocarse a ambos lados de la carretera de acuerdo con un tipo de distribución a tresbolillo manteniendo el mismo espacio a cada lado.
La ruptura de un vidrio o la abertura de una puerta para la liberación de los extintores de incendios deben activar una alarma local visual y audible temporizadora.
La señal de apertura debe ser enviada al centro de control cuando sea esperado.
Un armario de emergencia se colocará en todas las áreas de filtro y en el acceso a vías de evacuación y a lo interno de los lugares seguros.
El sistema de alarma que viene con los armarios debe estar conectado a la alimentación eléctrica de seguridad.
Para túneles de más de 500 m el espaciamiento entre cada estación de emergencia es de 150 m, debidamente señalado e iluminado, ver figura nº1.
60
Los armarios, situados preferentemente en un nicho, deben contener:
•
botón de alarma;
•
un hidrante;
•
dos extintores uno de polvo y otro de espuma;
•
un teléfono de emergencia.
La señal de la apertura del armario debe ser enviada al centro remoto. Cuando se pulsa el botón de alarma, viene a comunicarse con el operador del centro de control remoto para así determinar la situación de emergencia.
El operador, además establece un diálogo con el usuario, seguirá los procedimientos de emergencia y activar los sistemas relativos a emergencia presentes en el túnel (PMV, CCTV, la ventilación, la señalización, mensajería, etc.)
Las inscripciones explicativas junto con los botones deben estar escritos en dos idiomas: español e inglés.
Los armarios están colocados como se muestra en las figuras:
•
en los apartaderos,
•
en el acceso directo a las entradas de las salidas de emergencia de más de 1000 m.
61
2.3.8 Semáforos, PMV, signos de emergencia
Las entradas de todos los túneles de más de 500 m se deben instalar semáforos para el cierre del túnel en situaciones de emergencia y, a una distancia de 150 m antes de la entrada debe colocarse un panel de mensajes variables (PMV), que consiste en una indicación alfanumérica y de un tipo de pictograma a todo color.
En los túneles de más de 1000 m los semáforos y el PMV se repetirá cada 500 m dentro del túnel, en cuyo caso usted tendrá que adoptarse un tipo de linternas semáforo con mensajes variables (cruz roja, flecha verde), ubicado por encima de los carriles como se muestra en la figura nº3.
La figura nº2 enumera los signos y paneles para su utilización en los túneles.
Los túneles deben estar precedidos, en la correspondencia de la entrada, la señal de la "túnel", con un letrero adicional indicando el nombre y la longitud del mismo.
Cada túnel viene precedido por una señal de precaución situada a 150 m del emboquillamiento del mismo (ya que es una distancia de la entrada no inferior a la distancia de frenado del vehículo), por el que se usuario estará informado.
Los apartaderos deben ser informados a 250 m primero con una señal luminosa como se muestra en la figura nº4. La señal debe repetirse en la correspondiente área de descanso.
62
A 150 metros de la de salida deben ser colocados en el interior del túnel y, de considerarlo necesario, una señal que indique el fin del mismo.
Para los túneles de más de 2000 m se debe establecer una distancia mínima de seguridad entre los vehículos de 100 m, mientras que se debe repetir el mensaje a lo largo del túnel.
Los semáforos a la entrada del túnel deben ser precedidos por una señal de advertencia que indique que hay semáforos, junto con las señales de precaución y la señal de túnel antes mencionadas.
Toda la señalización luminosa del túnel debe ser conectada a la alimentación eléctrica de seguridad.
El diseño general de las señales se debe examinar cuidadosamente, los sitios y grupos de señales debe estudiarse para evitar los excesos o el desorden entre sí.
Las señales de emergencia en carretera (apartaderos, estaciones de emergencia, extintores, hidrantes, salidas de emergencia) debe ser un brillante L2, clase mínima como se describe en la norma 12899-1 y recubierta con una película reflexiva microprismática capaz de garantizar la visibilidad de señal, incluso en ausencia de electricidad, las señales restantes deberán ser cubiertas por lo menos con una película de microprismática con una reflectividad muy alta, tal como se define por la UNI 11122 (julio 2004) relativa a las "características de rendimiento de los materiales para las señales de tráfico con tecnología microprismática”. 63
Las señales verticales de emergencia (apartaderos, estaciones de emergencia, extintores, hidrantes, salidas de emergencia) deben ser del tipo luminosas, y las señales restantes deberán tener al menos una película de alta refracción.
Cada 75 m, alternativamente en los costados del túnel debe ser colocado en señal luminosa como la de figura nº1 para indicar las vías de evacuación y su distancia más cercana.
Las salidas de emergencia deberán ser indicadas por un señal certificada, fácilmente visible desde todas las direcciones para acceder a la salida con la excepción de una puerta claramente identificado como el principal acceso a un lugar seguro.
En cada acceso a las vías de evacuación o lugar seguro debe instalarse una señal luminosa como en la figura nº2.
Cerca de las señales no deben estar objetos o capas de colores contrastantes y formas que no permiten la correcta identificación de la señal.
Las señales deben tener un tamaño y tipología fácilmente identificables.
Las inscripciones deberán ser tales que se garantice la máxima visibilidad en todas las condiciones del tráfico y de reducir al mínimo el trabajo de mantenimiento, debe considerar el uso de preformados elastoplásticos para responder a la clase A5 de la UNI 1436 (≥ 300
64
mcd / m * lx11) y el uso de al menos de la clase A2 (≥ 100 mcd / m * lx) por un período que deben evaluarse en términos de volumen real del tráfico no inferior de dos años.
2.3.9 Sistemas de Comunicación
En todos los túneles de más de 1000 m con un volumen de tráfico superior a 2.000 vehículos por carril, se instalarán para las transmisiones de radio para uso de los servicios de emergencia.
En particular, debe haber un sistema de radio que permite la comunicación entre los operadores de centro de control, la policía, bomberos y otros trabajadores de intervención y de rescate, y la repetición de algunos mensajes pregrabados en frecuencias de radio FM para transmitir cualquier información a los usuarios túnel.
También deben evaluarse las posibilidades técnicas y económicas y de seguridad para prever la instalación de un único sistema radiante multi-operador que permite la ampliación de la cobertura de los sistemas de telefonía móvil en los túneles.
Los refugios temporales en las que los usuarios del túnel durante la evacuación se hayan detenido antes de que puedan llegar al exterior deberán estar equipados con altavoces para transmitir información a los usuarios.
11
Lux, unidad de Iluminancia, en el SI
65
El sistema de comunicación debe permitir:
•
la comunicación a los usuarios a través de instrucciones de comportamiento mediante mensajes pre grabados,
•
la comunicación a los usuarios de la sala de control o de una ubicación remota para obtener información adicional.
Si el tiempo de espera es de más de 30 min, es necesario evaluar la necesidad de una instalación de dos vías audio-visual.
En el caso de las estructuras existentes con interdistancias altas entre las vías de evacuación debe estudiarse caso por caso la necesidad de instalar sistemas de sonido de conducción a lo largo del túnel para facilitar el proceso de éxodo de los usuarios.
2.3.9.1 Red de Comunicación
La red de comunicación debe proporcionar los siguientes servicios necesarios para la gestión y el monitoreo de los sistemas de seguridad:
•
transmisión de datos para el monitoreo y control de sistemas de seguridad (adquisición de datos de los sensores, manejo de dispositivos a distancia); 66
•
transmisión de datos multimedia (audio, vídeo, alfanumérico) para garantizar las comunicaciones de audio, vídeo y paneles de iluminación con mensaje variable;
•
el intercambio de datos con el mundo exterior a través de crestas geográfica.
La red de comunicaciones debe permitir la continuidad y eficiencia de los servicios que realizan funciones de seguridad sea en condiciones de servicio o en condiciones de emergencia y se caracteriza por un nivel específico de fiabilidad.
El dimensionamiento de la capacidad de la red de transporte de datos, así como garantizar la funcionalidad de los servicios de seguridad de datos, debe considerar:
•
redundancia,
•
funcionamiento en modo degradado,
•
posibles ampliaciones futuras,
•
transportar datos de servicios adicionales (GSM, UMTS).
La creación de una línea de enlace auxiliar debe incluir la creación de conductos físicamente separados para la línea principal y las secundarias. Siempre que sea posible debe haber una configuración en forma de anillo.
El protocolo de transporte de datos utilizado debe ser compatible y optimizado para permitir la transferencia de datos en forma codificada y comprimida correctamente.
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En caso de que la red geográfica de enlace se puede lograr utilizando la infraestructura de conexión de cable de fibra óptica propio o arrendado, la tecnología de transporte de datos utilizados deben ser elegidos entre las normas vigentes y adoptar tecnologías como la plataforma Ethernet, IP/MPLS-Multi Protocol Label Switching, SDH (Synchronous Digital Hierarchy), PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy).
Si ya están disponibles a nivel local las redes de banda ancha de los operadores de telecomunicaciones, la capacidad necesaria de enlace puede ser directamente prevista de esto último, utilizando una norma de transmisión estándar entre los mencionadas anteriormente o por medio de tecnologías de acceso con menor capacidad.
Como una alternativa o complemento a las conexiones geográficas a través de cable, es posible un nivel de transporte de información vía radio (puentes de microondas, sistemas de comunicación inalámbrico).
Si se toma las conexiones geográficas través de la radio, debe utilizar frecuencias de transmisión que requieran de licencias obligatorias o autorizaciones, para proteger contra la interferencia por parte de terceros.
En todas las situaciones donde no hay otras soluciones posibles, pueden ser adoptadas soluciones de enlace de conexión bidireccional vía satélite.
Si la transmisión de radio se utiliza para el enlace local de la parte de la red de comunicaciones, debe ser probada específicamente en la fiabilidad y la continuidad del 68
servicio debe tener las tecnologías adecuadas de protección que limiten el acceso y la posible interferencia por parte de terceros no autorizados.
Los cables de fibra óptica para datos deben ser incluidos, siempre que sea posible, bajo el nivel del suelo de la acera o la calle, dentro de una tubería protegida en conformidad con las normas adoptadas por los operadores de servicios públicos de telecomunicaciones y de conformidad Código de la Circulación. Cuando no sea posible colocar los cables subterráneos deben estar alojados en conductos especiales o puentes de acero inoxidable característica no menos de AISI 304.
Todos los cables, independientemente de las condiciones de instalación, deberá ser retardante de fuego y baja emisión de humo, gases tóxicos y corrosivos (LSOH).
2.3.10 Alimentación y los circuitos eléctricos
El esquema típico y no es exhaustiva de la implementación del sistema eléctrico a hacerse en los túneles se muestra en la figura nº5 del presente documento.
En cualquier caso, cualquiera que sea la arquitectura sugiere en la figura nº5, el proyecto desarrollará, mediante un informe, los aspectos técnico - económicos con vistas a optimizar el sistema eléctrico.
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En particular, garantizará los mejores resultados en términos de ahorro de energía y, teniendo en cuenta los diferentes regímenes contractuales para el suministro de los servicios públicos, determinar la solución técnica más adecuada.
Todos los túneles de más de 500 m deben tener alimentación de emergencia (generador) para garantizar el funcionamiento de emergencia durante 24 horas.
Todos los túneles de más de 500 m deben estar equipados con un sistema de alimentación de seguridad (SAI), capaces de garantizar la continuidad del servicio por un período fijo de tiempo.
Los sistemas de alimentación de seguridad (SAI) deberán ser independientes, no menos de 1 h, cuando no se especifique lo contrario para las partes individuales del sistema que se alimenta.
La alimentación de emergencia debe ser capaz de garantizar el funcionamiento de los siguientes sistemas:
•
sistema de alimentación de seguridad;
•
sistema de ventilación del túnel para la gestión de humo generada por un caso de incendio;
•
sistema de ventilación de las vías de evacuación;
•
sistema de fontanería contra incendios, 70
•
sistema de iluminación diurna y nocturna del túnel.
Si el proyecto prevé la alimentación parcial del sistema de ventilación a través del sistema de emergencia eléctrica, se debe subordinar la aceptación de la solución a los resultados obtenidos mediante la aplicación de la metodología de análisis de riesgo probabilístico.
La alimentación de seguridad debe ser capaz de garantizar el funcionamiento de los siguientes sistemas:
•
sistema de iluminación de reserva y de seguridad;
•
sistema de iluminación del centro de control y las salas de máquinas;
•
señalización en el túnel y cerca de las entradas;
•
aparatos de medición instalados en el túnel;
•
sistema de vigilancia;
•
sistema de detección de incendios e accidentes;
•
sistema de gestión del túnel;
•
sistemas de comunicación.
El cableado eléctrico debe estar situado por cuanto sea posible dentro de una zona protegida, si no es posible colocación en la acera, detrás del perfil o en el interior del revestimiento, los cables deben ser alojados en canalizaciones o pasarelas de características al menos AISI 304L.
71
Todos los cables presentes en el túnel, independiente de las condiciones de instalación debe ser de retardante de fuego y libres de halógenos "LSOH” (CEI 20-22, CEI 20-37, CEI 2038) y tensión nominal de 0, 6/1 kV.
Los cables que constituyen los circuitos de emergencia y seguridad hasta el dispositivo de alimentación debe responder a la norma CEI 20-45 ed. 2 ª de 2003, o del tipo retardante de incendio, sin halógenos (LSOH), tensión nominal 0,6 / 1 kV y resistentes al fuego según los métodos de prueba establecidos en la norma IEC 50200 y EN IEC 50362 ES.
La arquitectura de distribución eléctrica, incluyendo el número de cajas de la transformación se debe diseñar de acuerdo a los criterios de la buena práctica del diseño técnico-económico.
Los equipos eléctricos de medición y el control deben estar diseñados de manera que un fallo local, por ejemplo debido a un incendio, no incluya la participación de los circuitos no implicados.
La fiabilidad del sistema de suministro de electricidad debe ser verificada mediante la aplicación de la metodología de análisis probabilista de riesgos, cuando sea necesario.
72
Figura nº1: Distancias máximas entre componentes de un túnel 73
Figura nº2: Diferentes componentes del túnel
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Figura nº3: Panel de mensajes variables
Figura nº4: Señal que indica apartadero y estación de emergencia
75
Figura nº5: Distribución eléctrica del túnel
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Figura nº6: Conexiones entre centro de control y el túnel
Figura nº7: Cableado de centro de control y sus redes 77
Figura nº8: Corriente de humo inversa
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Capítulo 3: Aplicación de la teoría
3.1 Descripción general
La propuesta de túnel vial entre Zapote-Curridabat es una alternativa de proyecto para la finalización de la autopista Florencio del Castillo, que comunica Cartago con San José.
A continuación se muestra imágenes de la propuesta de implementación del túnel, elaborada por el Dr. Ing. Nicola della Valle, consultor del CNC12, el cual elaboró una propuesta de proyecto. Las figuras nº9, 10 y 11 describen la propuesta de túnel.
Como fue mencionado, las explotación de un túnel vial representan un esfuerzo económico considerable, efectivamente para la explotación es necesario tener una cantidad importante de instalaciones de transito y seguridad, a tal efecto se recomienda de seguir los puntos tratados en el capítulo anterior, los cuales están basados en la directiva europea 2004/54/CE sobre requisitos mínimos de seguridad para túneles viales. Esta norma ha sido comentada en la sección anterior, y sólo se hará mención de puntos adicionales que conviene tratar en esta sección.
12
Consejo Nacional de Concesiones
79
Figura nº9: Ubicación geográfica del proyecto
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Figura nº10: Sección del tubo
Figura nº11: Perfil de los tubos del túnel
3.2 Revisión de los diferentes elementos del túnel
3.2.1 Sistemas de evacuación
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De acuerdo a la normativa, cada 500 metros el túnel debe de ser equipado con pasadizos o túneles de evacuación que comuniquen los dos tubos, que, en caso de emergencia, servirán uno como vía de escape del otro. La dimensión propuesta de los pasadizos es de 1,8 m x 2,2 m. La figura nº12 muestra los túneles de enlace entre los dos tubos.
Figura nº12: Túnel de conexión entre tubos
Las galerías deben de ser equipadas de puertas de seguridad bidireccionales, o sea que permitan la apertura en un sentido o en el otro. Además, localizado a la mitad del túnel entre tubos, deberá de haber una galería de comunicación suficientemente amplia para permitir el paso de un camión de bomberos y otros vehículos de emergencia.
3.2.2 Video vigilancia y centro de control
De acuerdo a la norma, es aconsejable que el túnel, por su característica urbana y de transito importante, sea dotado de un sistema a circuito cerrado de video vigilancia que pueda ser controlado desde un centro de control con supervisión continua. Así mismo el sistema de video se conformará con un software de reconocimiento de imagen para la alerta 82
temprana en caso de accidentes, paros del tránsito, etc. Desde el centro de control además se podrán coordinar todos los servicios del túnel y comprobar en tiempo real el buen funcionamiento de todos los aparatos de explotación y de emergencia.
3.2.3 Sistema anti incendio
Los tubos deberán de ser equipados con sistema anti incendio, sea por un sistema de hidrantes localizados en la pared del túnel o doble sistema de difusores en bóveda comandados por un sistema de detección automática. De todas maneras será necesario contar con un sistema de bombas que mantengan el circuito constantemente en presión ante cualquier situación.
3.2.4 Iluminación
En principio el túnel deberá de ser dotado de tres tipos de iluminación, normal, de reserva y de seguridad. La iluminación normal deberá de ser dotada de un sistema crepuscular para adaptarse a las condiciones de iluminación externas, de manera de evitar un cambio súbito de luminosidad entre el exterior y el túnel tanto en ingreso como en salida. Las paredes del túnel deberán de ser tratadas con pinturas especiales para dar luminosidad al túnel, o se deberán de aplicar unas placas reflectantes, ver figura nº13.
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Figura nº13: Ejemplo de placas refractantes en túnel vial
3.2.5 Ventilación
Tratándose de un túnel de calzadas separadas se puede utilizar la ventilación longitudinal, instalando ventiladores de techo tal como se indica en la figura nº10. Los ventiladores tendrán que ser regulados en función de varios parámetros, como la contaminación del aire (concentración de gases nocivos), temperatura y visibilidad. En principio los mismos ventiladores deberán de ser previstos tanto para el funcionamiento en condiciones normales como de emergencia.
En condiciones de emergencia la ventilación deberá de ser accionada de manera tal que el túnel que sirva de vía de escape posea una sobre presión con respecto al del incendio. 84
3.2.6 Estaciones de emergencia
Cada 150 m a lo largo de los tubos se tendrán estación de emergencia debidamente indicada con un teléfono conectado automáticamente con el centro de control. En el mismo lugar deberán de encontrarse dos extintores manuales, cuya protección contra el robo puede presentar algún inconveniente.
3.2.7 Señalización
El túnel deberá de ser dotado de una señalización adecuada que indique además de la señalización estándar para carretera la localización de puntos de emergencia y túneles de evacuación. Así mismo los ingresos deberán de ser dotados de semáforos y/o barreras para cerrar paulatinamente el transito ante cualquier necesidad. En principio dentro del túnel debe de estar prohibido adelantar, por lo menos entre camiones.
3.2.8 Comunicaciones
El túnel deberá de ser equipado con sendos sistemas de comunicación tanto para los servicios de emergencia como para los usuarios. En general se deben de seleccionar algunos canales FM que serán redistribuidos dentro del túnel con la posibilidad de ser utilizados para difundir mensajes por el operador del túnel. Así mismo el túnel deberá de ser dotado de cables radiantes para permitir el uso de teléfonos GSM.
85
3.2.9 Alimentación eléctrica
Los dos tubos deberán de contar con un circuito doble de abastecimiento, mientras los servicios de emergencia y la ventilación deberán de contar también con una fuente de poder (generador) independiente y que se conecte de manera automática (volantín). El sistema abastecerá también el equipo de las bombas anti incendio y de drenaje.
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Capítulo 4: Conclusiones y recomendaciones
4.1 Conclusiones
El proyecto buscaba principalmente la elaboración de un diseño electromecánico base como propuesta al túnel vial urbano entre Zapote-Curridabat. Este diseño debía estar basado en el estudio de la normativa internacional vigente que determina las características que debe considerar un túnel vial.
En el estudio de la normativa, se descubre que el diseño base es en sí mismo seguir los lineamientos que esta presenta, la cual delimita cuales son los equipos mínimos con los que debe contar un túnel, y las características que estos deben cumplir.
La normativa nos indica cómo deben de ser los cables, los terminales de conexión, las tuberías, los niveles de iluminación, los niveles de ventilación, las posibles tecnologías a utilizar, etc. Además nos indica cuales son las características y los niveles de protección que deben poseer los equipos eléctricos de operación normal del túnel así como los equipos eléctricos de emergencia.
Entonces se puede concluir que se logró satisfacer el fin principal del proyecto, y a partir de este es que se debe plantear un diseño electromecánico específico, donde se planteen que equipos específicos se van a usar, y como va a ser la distribución de estos.
87
Con respecto a los objetivos específicos, se puede decir que el estudio de las diferentes normativas, fue el más productivo, ya que estás proporcionan detalles de operación del túnel, además de que nos indican todos los componentes que se deben considerar a la hora de diseñar las partes electromecánicas de los mismos.
Cosas interesantes de la normativa es que indica la necesidad de barreras a las entradas de los túneles, no obstante, no indica cómo deben de ser las mismas, ni a qué distancia colocarlas de los emboquillamientos. Pero a partir de la naturaleza del túnel vial entre Zapote-Curridabat, eso no va a ser un problema, ya que él mismo es un proyecto a concesionar, lo cual implica intrínsecamente que poseerá casetillas de peaje, con sus respectivas barreras, por lo que este aspecto de la normativa que no desarrollamos, si va a ser contemplado en la construcción del túnel.
Así mismo, la normativa indica el uso de megafonía, ya que si hace mención de indicadores visuales y auditivos, así como sonidos en caso de emergencia. Pero al igual que el caso anterior, no se específica cada cuanto se deben colocar los megáfonos, ni cuánto debe ser su nivel de sonido en dB13 a cierta distancia. Pero a partir de diseños de otros túneles, se ve que la distancia de colocación entre uno y otro megáfono es de 50 m aproximadamente.
Con respecto a la distancia de separación de las cámaras, opacímetros, sensores de incendio, y otros componente que estén conectados al centro de control y que determinan la
13
Decibeles
88
operación del túnel, esta no se específica ya que depende del equipo y su respectivo rango de cobertura, el cual será el que determinará su distribución.
Luego, al buscar información referente a medidas de seguridad implementadas en otros túneles a partir de accidentes suscitados en los mismos, nos topamos con el inconveniente que esta información es de difícil acceso (puede tener procesos legales que limiten la obtención de la información, como en el caso del túnel en el Monte Blanco14), y mucha de las mejoras en la operación de los túneles son las mejoras que se le hacen a las normativas vigentes.
4.2 Recomendaciones
Con respecto a los niveles de de iluminación ordinaria del túnel, se tiene que cumplir con que esta sea suficiente, con buen índice de color y que vaya en pro de ahorro energético. No obstante no indica cuanto es este nivel de iluminación, ni cuánto es un buen índice de color.
Se sugiere que los niveles de luminancia en el túnel deban ser como mínimo de 2,5 lx a lo largo del túnel y en el emboquillamiento del mismo un crecimiento gradual de la intensidad, durante la noche para evitar el encandilamiento.
14
Monte más alto de los Alpes y de Europa, límite entre Francia y Italia
89
Además la luminancia en el interior del túnel debe de ser no menor a 5 lx, cuando es de día, para evitar que el ojo entre en estado de visión nocturna, cuando se esté transitando por el mismo.
Con respecto a la ventilación, los ventiladores deben generar un flujo de viento de al menos 3 m/s, en ambas direcciones, para evitar la corriente de humo inversa, siempre y cuando no haya pendientes superiores a 3%. Pero en el caso de la propuesta de túnel ZapoteCurridabat, el tubo de ida posee una pendiente de 3,2% la cual hay que considerar a la hora de especificar los ventiladores.
Y para evitar un caso como el accidente del Monte Blanco, donde se supone que fue una mala ejecución de protocolo de ventilación del túnel por parte de los operadores italianos, y el cual le costó la vida a 39 personas. Todo se debió a que los ventiladores oxigenaron el fuego producido por un camión accidentado. Entonces se recomienda elaborar bien el protocolo de ventilación y hacer simulacros para corroborar el mismo.
Además hay que considerar que el sistema de drenaje y los hidrantes, poseen un sistema de bombeado que será alimentado mediante electricidad, y que hay que considerar estas cargas, así como su ubicación dentro del proyecto. Y las mismas cargas deben cumplir con los requisitos de cableado, tubería, equipos eléctricos, etc. Todo bajo el amparo de las normas de construcción de túneles.
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BIBLIOGRAFÍA
Libros
1. Hernández, R; Fernández, C; Baptista, P. “Metodología de la investigación” Tercera edición, Editorial Mc-Graw Hill, Chile 2004 2. Walker, M. “Cómo escribir trabajos de investigación” Primera edición, Editorial gedisa, Barcelona 2005
Páginas WEB
1. http://www.debatpublic-a12.org/docs/pdf/etudes/etude-trace-2a/examen-securite--a12 variante-2a---version-1.pdf sábado 31 octubre 2009 11:00 am 2. http://disasterremember.blogspot.com/2009/03/ncendio-del-tunel-transalpino-del mont.html domingo 7 noviembre 2009 9:00 pm 3. http://www.rtpcompany.com/info/ul/ul94v012.htm Lunes 10 mayo 2010 10:00 am
Normas
1. ANAS S.p.A. Direzione Centrale Progettazione Linee Guida per la progettazione della sicurezza nelle Gallerie Stradali Novembre 2006 2. MINISTERE DE L’EQUIPEMENT, DES TRANSPORTS ET DU LOGEMENT Direction des routes Direction de la sécurité et de la circulation routières Direction des transports terrestres 91
CIRCULAIRE INTERMINISTERIELLE N° 2000- 63 DU 25 AOUT 2000 relative à la sécurité dans les tunnels du réseau routier national 3. Directiva 2004/54/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 29 de abril de 2004, sobre requisitos mínimos de seguridad para túneles de la red transeuropea de carreteras 4. MINISTÈRE DE L’ÉQUIPEMENT, DES TRANSPORTS ET DU LOGEMENT DIRECTION DES ROUTES dossier pilote des tunnels génie civil section 6 génie civil lié aux équipements et à l’exploitation Juillet 1998 5. CETU dossier pilote des tunnels Decembre 1990 2 géométrie 6. NFPA 502 Standard for Road Tunnels, Bridges, and Other Limited Access Highways 2001 Edition 7. MINISTERIO DE FOMENTO REAL DECRETO 635/2006, de 26 de mayo, sobre requisitos mínimos de seguridad en los túneles de carreteras del Estado.
Otros 1. Dr. Ing. Nicola Della Valle. “CONSULTORÍA PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DEL PROYECTO DEL TÚNEL VIAL URBANO ZAPOTE/CURRIDABAT”. TC-CNC 01 2. Archivo PDF. “8.1 Túnel-Instalaciones” 3. Apuntes vía correo electrónico, Profesor Ing. Luis Diego Marín. “Iluminación”
92
ANEXOS UL94 V-0, V-1, V-2 Flammability Standard Specimen
•
Length 125 mm (5 in) x Width 13 mm (0.5 in) x Thickness [typically 0.7 mm (1/32 in) or 1.5 mm (1/16 in) or 3.0 mm (1/8 in)].
Procedure 1. A total of 10 specimens (2 sets) are tested per thickness. 2. Five specimens of each thickness are tested after conditioning for 48 hours at 23 degrees C and 50% RH. 3. Five specimens of each thickness are tested after conditioning for 7 days at 70 degrees C. 4. Each specimen is mounted with long axis vertical 5. Each specimen is supported such that its lower end is 10 mm above Bunsen burner tube. 6. A blue 20 mm high flame is applied to the center of the lower edge of the specimen for 10 seconds and removed. If burning ceases within 30 seconds, the flame is reapplied for an additional 10 seconds. If the specimen drips, particles are allowed to fall onto a layer of dry absorbent surgical cotton placed 300 mm below the specimen. Requirements for V-0 1. The specimens may not burn with flaming combustion for more than 10 seconds after either application of the test flame. 2. The total flaming combustion time may not exceed 50 seconds for the 10 flame applications for each set of 5 specimens. 3. The specimens may not burn with flaming or glowing combustion up to the holding clamp. 4. The specimens may not drip flaming particles that ignite the dry absorbent surgical cotton located 300 mm below the test specimen. 5. The specimens may not have glowing combustion that persists for more than 30 seconds after the second removal of the test flame.
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Requirements for V-1 1. The specimens may not burn with flaming combustion for more than 30 seconds after either application of the test flame. 2. The total flaming combustion time may not exceed 250 seconds for the 10 flame applications for each set of 5 specimens. 3. The specimens may not burn with flaming or glowing combustion up to the holding clamp. 4. The specimens may not drip flaming particles that ignite the dry absorbent surgical cotton located 300 mm below the test specimen. 5. The specimens may not have glowing combustion that persists for more than 60 seconds after the second removal of the test flame. Requirements for V-2 1. The specimens may not burn with flaming combustion for more than 30 seconds after either application of the test flame. 2. The total flaming combustion time may not exceed 250 seconds for the 10 flame applications for each set of 5 specimens. 3. The specimens may not burn with flaming or glowing combustion up to the holding clamp. 4. The specimens can drip flaming particles that ignite the dry absorbent surgical cotton located 300 mm below the test specimen. 5. The specimens may not have glowing combustion that persists for more than 60 seconds after the second removal of the test flame.
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