Curso introducción a los tuneles de carretera

Documentos de túneles

Director: Manuel G. Romana Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Profesor Titular Departamento de Ingeniería Civil – Transportes ETSI CAMINOS (U.P.M.)

Curso Introducción a los túneles de Carretera: Diseño y Seguridad

FUNDACIÓN AGUSTÍN DE BETANCOURT

Noviembre 2006 ETSI CAMINOS

UPM 1802-2006

Documentos de túneles – nº 1

Manuel G. Romana Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Profesor Titular Departamento de Ingeniería Civil – Transportes ETSI CAMINOS (U.P.M.)

Capitulo 0: Proyecto de túneles. Elementos que lo integran

Curso

Introducción a los túneles de Carretera: Diseño y Seguridad

Noviembre 2006 ETSI CAMINOS

UPM 1802-2006


Índice de Documentos capítulo 0

PROYECTO DE TÚNELES. ELEMENTOS QUE LO INTEGRAN E INFORMACIÓN A INCLUIR ...............................................................................................................................2

1 INTRODUCCIÓN........................................................................................................2

1.1 Aspectos generales ............................................................................................................ 2

1.2 Objetivos del texto ............................................................................................................ 4

2 LOS TÚNELES DE CARRETERA MÁS IMPORTANTES .....................................6

3 QUÉ ES EL PROYECTO DE UN TÚNEL? ..............................................................9

4 EL MITO DE LA INCÓGNITA................................................................................12

5 RECONOCIMIENTOS DEL TERRENO ................................................................15

5.1 Introducción .................................................................................................................... 15

5.2 Clasificaciones geomecánicas......................................................................................... 17

5.3 Fotogeología..................................................................................................................... 18

5.4 Calicatas........................................................................................................................... 18

5.5 Geofísica........................................................................................................................... 20

5.6 Sondeos ............................................................................................................................ 21

5.7 Presiómetro...................................................................................................................... 23

5.8 Ejemplo 1: un túnel de carretera corto......................................................................... 23

5.9 Ejemplo 2: un túnel de carretera complejo .................................................................. 25

6 LA GEOTECNIA Y EL TRAZADO..........................................................................26

7 OBJETIVOS DEL PROYECTO DE UN TÚNEL....................................................26

8 CONTENIDO DEL PROYECTO DE UN TÚNEL..................................................27

9 OBSERVACIONES ...................................................................................................29

10 BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................31

11 APÉNDICE 1:............................................................................................................32

PROYECTO DE TÚNELES 1

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 LOS TÚNELES DE CARRETERA MÁS LARGOS DEL MUNDO (2000)................................... 8

Tabla 2 LOS 20 TÚNELES DE CARRETERA MÁS IMPORTANTES EN ESPAÑA Y ANDORRA (2000,

Fuente: Eugenio A. Merzagora).................................................................................................. 9

Tabla 3 PARTES DEL PROYECTO Y PREGUNTAS A LAS QUE DEBE RESPONDER

CADA PARTE ........................................................................................................................... 29

Tabla 4 OTROS TÚNELES DE CARRETERA DE MÁS DE 1 000 M EN ESPAÑA .............................. 34

Tabla 5 OTROS TÚNELES DE CARRETERA DE MENOS DE 1000 M EN ESPAÑA Y ANDORRA.

(FUENTE: EUGENIO A. MERZAGORA) ................................................................................ 35

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 FLUJO DE INFORMACIÓN IDEAL DEL PROYECTO DE UN TÚNEL .................................. 7

2 TÚNELES DE CARRETERA

PROYECTO DE TÚNELES. ELEMENTOS QUE LO INTEGRAN E INFORMACIÓN A INCLUIR

1 INTRODUCCIÓN

1.1 Aspectos generales

Estos apuntes pretenden ser una introducción a los aspectos particulares de un túnel de carretera. El estudio de los túneles ha evolucionado desde la minería romana y medieval hasta la ingeniería de túneles, desarrollada sobre todo desde la segunda guerra mundial hasta nuestros días. En un paso intermedio, durante el siglo XIX y el principio del siglo XX la construcción de túneles se consideró un "arte", hasta el extremo de que uno de los libros clásicos de túneles, escrito por el ingeniero Scechy se titula "The art of tunnelling".

También fue un arte levantar edificios de varias plantas, cúpulas de cualquier tamaño o estructuras para salvar accidentes geográficos, como puentes o acueductos. En algunos idiomas se sigue denominando "obras de arte" a las estructuras viales. Ahora ya la aproximación no puede ser esa. La generalización de los proyectos y las obras, y la propia cantidad de ellas que es necesario completar con éxito desde los puntos de vista técnico, económico y de seguridad, hace que tengamos que convertir un arte en una técnica. El arte será ahora el valor añadido que cada uno pueda dar a su obra. Es fácil calcular la estructura de un chalet, y quizá no sea muy difícil proyectarlo o construirlo. El arte hará que sea un sitio acogedor, o agradable, o grandioso. Su ausencia hará que sea una casita normal, puede que incluso fea.

No se pretende con estas notas transmitir conocimientos exhaustivos acerca de los aspectos de proyecto de un túnel relacionados con la geología o la geotecnia. Tan sólo se abordarán muy brevemente algunos puntos relacionados con los métodos constructivos. Desde el desarrollo de la mecánica de rocas y de suelos, el proyecto de un túnel se ha complicado considerablemente, hasta el punto de que en este momento el equipo proyectista de un túnel debe ser interdisciplinar. Es necesario un estudio


detallado de aspectos como: materiales existentes, comportamiento de los mismos, estructura geológica, y características y nivel de las aguas en el macizo, entre otros aspectos.

En estos días abundan los cursos, congresos, simposios y reuniones de todo tipo orientados a profundizar el los aspectos de la ingeniería de túneles relacionados con el terreno. Sin embargo, la mera inspección visual de los túneles de carretera revela una notable variedad a la hora de abordar los aspectos no geotécnicos, tales como atención al usuario, trazado, revestimiento, iluminación y ventilación. Es muy cierto que las soluciones adecuadas a todos estos aspectos no son únicas, pero, al mismo tiempo, es igualmente verdadero que muchas son desafortunadas. Algunas de ellas revelan simple ignorancia, pues empleando el mismo dinero se podría haber conseguido un resultado final mucho mejor.

El otro aspecto importante a considerar es la identidad del túnel. Con frecuencia un túnel no recibe la consideración de una obra importante desde el punto de vista de la identidad del tramo o del recorrido. Se considera una obra difícil, que se relaciona de forma instintiva con la claustrofobia. No se cuida adecuadamente su acabado ni su mantenimiento, sino que se termina la obra como se puede sin especiales cuidados. Como contraste evidente están los puentes u obras de arte, que sí son objeto de tratamiento, placas conmemorativas, logotipos, etcétera. Sin embargo, los intentos realizados de dotar de identidad específica a un túnel han sido relativamente exitosos. Existen antecedentes en España, Francia y Portugal, entre otros países.

Es nuestra opinión que el esfuerzo invertido en reforzar la identidad del túnel favorece la imagen del mismo, y puede ayudar a la imagen del recorrido. El elemento más susceptible de ser personalizado es siempre la boca, o la aproximación, considerada de forma más general. Es la identidad mínima, y por tanto simple, que permite identificar un túnel por la forma o aspecto de su boca. La identidad puede reforzarse con colores (naturales, de las plantaciones o flores, o artificiales), con una iluminación especial de las bocas y con obras exteriores, tanto en la mediana como en las viseras.


1.2 Objetivos del texto

Este texto pretende dotar de criterio al coordinador o jefe de proyecto de manera que éste pueda ser un interlocutor completo del equipo de especialistas que proyecta el túnel. De este modo se dotará a las personas indicadas de los criterios de filtro necesarios para que el flujo de la información en el proceso de proyecto sea el adecuado (ver la figura 1). El coordinador debe procesar toda la información y controlarla, de forma que el resultado sea armónico y completo.

Los objetivos específicos del texto son :

1) Ampliar la sensibilidad de los ingenieros que desempeñan los papeles de Directores y Jefes de Proyecto de tramos de carretera con túneles

2) Señalar los aspectos no geotécnicos que son cruciales a la hora de abordar el proyecto de un túnel

3) Establecer criterios de trazado adecuados, en planta, alzado y aspectos de la sección transversal

4) Explicar los aspectos relacionados con la ergonomía del túnel

5) Dar una pequeña introducción a las instalaciones necesarias en un túnel de carretera

6) Explicar el vocabulario básico de materiales empleado en túneles y otras obras geotécnicas, con unidades de obra y criterios de medición a aplicar a cada material.

7) Introducir los aspectos esenciales del impacto ambiental de túneles


Figura 1 FLUJO DE INFORMACIÓN IDEAL DEL PROYECTO DE UN TÚNEL


2 LOS TÚNELES DE CARRETERA MÁS IMPORTANTES

La historia de la tecnología de construcción de túneles es muy larga, siendo conocida ya en tiempo de los Asirios. Los romanos convirtieron una técnica que hasta entonces era poco habitual en una verdadera industria, pero sólo para minería y alcantarillado. Hay que esperar a la revolución industrial para ver aparecer los túneles para medios de comunicación, con los túneles ferroviarios del siglo XIX. Es entonces cuando surgen los primeros túneles de carretera, o más bien de caminos, ya que los principales aspectos que diferencian un camino de una carretera son su trazado y la regularidad y espesor de su firme.

En la actualidad es relativamente normal encontrar en los países montañosos europeos túneles de hasta 2 km en cualquier eje de carretera cuya velocidad de recorrido sea elevada (del orden de 100 km/h). Esta tendencia es está extendiendo a todo el mundo, a medida que los países menos desarrollados hacen esfuerzos por mejorar sus redes de transporte por carretera.

En las tablas siguientes se recogen los túneles más importantes en el mundo y en España y Andorra. Como puede verse, en la actualidad pueden alcanzarse longitudes muy elevadas (del orden de 10 km, con la excepción del Laerdal). Estas longitudes son aún excepcionales y típicas de cadenas montañosas de gran importancia, siendo más habituales los túneles de entre 3 y 6 km. En los túneles largos aumenta la importancia de la gestión de emergencias y de evitar la monotonía de los conductores.


Tabla 1 Los túneles de carretera más largos del mundo (2000)

País Túnel Long. (m) Apertura

Noruega Laerdal 24 510 27-11-2000

Suiza San Gotardo (+ galería de emergencia) 16 918 05-09-1980

Austria Arlberg 13 972 01-12-1978

Taiwan Pinglin (doble con galería de servicios) 12 900 Junio 2003

Fr-It Frejus 12 895 12-07-1980

Fr-It Mont-Blanc 11 660 19-07-1965

Noruega Gudvanga 11 428 17-12-1991

Noruega Folgefonn 11 130 2001

Japón Kan-etsu (segundo túnel) 11 010 1990

Japón Kan-etsu (primer tubo y galería) 10 926 1986

Japón Hida (+ galería de emergencia) 10 750 2010

Italia Gran Sasso (en dirección Este) 10 176 01-12-1984

Italia Gran Sasso (en dirección Oeste) 10 121 1995

Francia Rueil – Jouy en Josas (túnel Este) 10 000 2006

NOTA: las fechas posteriores a 2000 son estimadas


Tabla 2 Los 20 túneles de carretera más importantes en España y Andorra (2000, Fuente: Eugenio A. Merzagora)

País Túnel Long. (m)

Año de inaug. CC.AA. Prov. Observ. Carretera

E - F Somport 8 602 2002 ARA HU En España: 5754 m N 330 – E 7

E Engaña 6 976 CYL BU Ferroviario abandonado

E Alfonso XIII (Viella) 5 133 1948 CAT L

El más largo del mundo entre 1948 y 1964

N 230

E Sierra del Cadì 5 026 1984 CAT B - L Altitud 1150 m C 1411 –

E9

E Negrón 4 132 27.02.93 AST - CYL

O - LE Túnel doble A 66

E Guadarrama I y II

2 961 3 345

1963/72 MAD – CYL

M - SG A 6

F- E Aragnouet – Bielsa 3 070 1976 ARA HU Altitud: 1821 m A 138

E Pedrafita 3 035 2001 GAL-CYL

LU-LE A.6

E Sóller 3 023 1997 IBA PM En Mallorca C 711 E Belate 3 000 1995 NAV NA N121A

E Horta – Cerdanyola 2 900 2005 CAT B

AND-F Envalira 2 891 2003 N 2

E La Cumbre 2 700 1994 ICA TF En La Palma E Somosierra 2 620 2003 MAD M Guadarrama N I E Ispeguy 2 600 PRJ NAV NA E Vallvidrera 2 500 1991 CAT B Toll E 9 E Infanzon II 2 410 AST O N 632 E Gallestegi 2 340 10.2002 PVA SS A 1 E Cereixal 1 730 GAL LU A-6 E Ronda Este 1 606 AND MA En Málaga


3 QUÉ ES EL PROYECTO DE UN TÚNEL?

Los túneles surgen dentro de una red de carreteras para satisfacer una o varias de las necesidades siguientes, cuando no es posible que una carretera al aire libre los logre:

♦ disminuir el tiempo de viaje entre dos puntos

♦ aumentar la comodidad del conductor (expresada a través de seguridad y velocidad)

♦ conseguir una fiabilidad en el trayecto independizándolo de las condiciones atmosféricas.

♦ minimizar el impacto ambiental sobre una zona protegida

Si se prevé que sea necesaria la construcción de un túnel dentro de un tramo deben decidirse algunas cosas inmediatamente dentro de la fase de planificación, como por ejemplo si las mercancías peligrosas circularán por el túnel o por itinerarios alternativos. En el capítulo 2 se abordan estas cuestiones.

En cualquier caso es necesario resaltar la necesidad de comenzar los estudios de túneles tan pronto como se sospeche que puede ser necesario construir uno. En cualquier caso, en carreteras lo importante siempre es el eje en sí, no siendo tan significativo que la sección discurra por un desmonte, un relleno, una estructura o un túnel. Por lo tanto, el estudio del túnel surge como una necesidad de conseguir una geometría de la carretera que resulta ser incompatible con el terreno existente, y tiene que pasar por debajo del mismo. En una primera aproximación el proyecto de un túnel puede clasificarse en cuatro fases, que se incluyen en los distintos trabajos reglados existentes en carreteras:

1) concepción funcional - estudio de necesidades (incluido en el Estudio previo del eje)


2) investigación previa del terreno (incluida en el Anteproyecto o en la fase A del proyecto de trazado)

3) investigación detallada de terreno (incluida en el Proyecto de construcción). Es preciso tener cuidado con los plazos mínimos que deben transcurrir entre la realización de los reconocimientos y la redacción del Proyecto de construcción. No es infrecuente que se intente ganar plazo a costa de realizar un análisis insuficiente de los reconocimientos disponibles.

4) proyecto de construcción: obra civil e instalaciones (incluida asimismo en el Proyecto de construcción, una vez que se conoce la geometría final y los medios constructivos a emplear en la excavación y sostenimiento del túnel)

Como se verá, en cada una de estas fases es necesario responder a cuestiones que afectan a la calidad del túnel. En el fondo y aunque a los ingenieros de caminos nos preocupe y atraiga al máximo la fase de construcción es una anécdota en la vida y servicio de una obra pública. Es inadmisible que haya que soportar un resultado insuficiente durante años -décadas, realmente- porque algunos aspectos de la misma se resuelvan sin el análisis adecuado durante algunas de las fases descritas o durante la obra.

Hay que resaltar la obligada implicación de un equipo interdisciplinar: hace falta coordinar aspectos de tráfico, construcción, geotecnia y explotación. Si no existe una "autoridad del túnel" ante la que responder será necesario designar una dentro del equipo redactor, para garantizar que el proceso será racional y ordenado. Cada una de las personas que interviene en las decisiones a tomar durante el desarrollo del proyecto debe tener una comprensión plena del alcance de su tarea. Es igualmente importante que exista un entendimiento mutuo entre estas personas a dos niveles:

♦ cada uno debe conocer el campo de actuación de los demás, y

♦ una disposición a mantener un diálogo informado con los demás.


Para ello es esencial que el Director del Proyecto tenga un sentido claro de las actividades de todos los especialistas.

En esencia, el proyecto de un túnel es el proyecto de una obra singular que tiene características particulares propias:

♦ el terreno que cruza no se conoce con exactitud.

♦ está sometido a cargas que no se conocen con precisión

♦ se trata de una obra en la que los modelos de comportamiento considerados, incluso en los tramos en que se conoce el terreno, no son más que aproximaciones, tanto en el caso de los materiales existentes como en las cargas, o el funcionamiento de los materiales de sostenimiento.

Como se verá en el apartado siguiente, el terreno cruzado por un túnel es siempre una incógnita. Esto no quiere decir de ningún modo que dé igual el esfuerzo invertido en conocerlo, sino que nunca se conoce con exactitud. Por ello es muy importante que se mantenga el esfuerzo de proyecto durante la obra, mediante un seguimiento técnico suficiente que permita jugar las cartas suministradas en el proyecto. Para defenderse de estas imprecisiones tanto el Director de Proyecto como el Jefe del Equipo deben garantizar los siguientes aspectos:

♦ que la geología de superficie se conozca con claridad

♦ que se expliquen las discontinuidades y fallas intentando evitarse su profusión.

♦ que se haya establecido un perfil de terreno razonable con respecto a la geología de superficie

En suma, la filosofía de base debe ser un esfuerzo del control de la incertidumbre, de forma que sea posible resolver las eventuales sorpresas derivadas de cambios en el terreno.


Los aspectos anteriores son suministrados, normalmente, por especialistas en túneles. Es misión del Director y del Jefe de Proyecto es controlar y comprender al especialista, de forma que éste no sea un brujo cuya palabra se acepta, sino un miembro del equipo cuya aportación se discute, comprende y se acepta.

Un proyecto de un túnel es comparable a un mapa de un viaje que tenemos que realizar. No sabemos bien cuál será la velocidad del viaje, pero si el mapa representa bien el territorio sabremos si tenemos que subir montañas o descender cañones de ríos, si nevará o hará calor. Si no, estaremos a merced de la Providencia, o deberemos llevar equipos para afrontar cualquier imprevisto.

4 EL MITO DE LA INCÓGNITA

Algunos de los involucrados en túneles afirman sin rubor que es imposible saber "a priori" lo que se hará, cómo se hará y cuánto costará. Según esta escuela de pensamiento, es durante la construcción cuando la Dirección de Obra, mediante el recurso a normas o recomendaciones generales habitualmente aceptadas, complementadas por el asesoramiento que se pueda obtener de expertos, o por similitud con otros túneles en explotación, irá definiendo sobre la marcha las características de la obra y sus instalaciones. Esto no es que sea una exageración, es que es falso. Como mínimo, esta actitud encubre un cierto nivel de ignorancia, si no intereses de otra naturaleza. Sin embargo, esta postura la mantiene sin empacho alguna gente que se dice experta. Y muchos que no saben lo repiten. Este apartado va dirigido a contrarrestar esta actitud.

Tomemos este enfoque por partes, para lograr un juicio objetivo. Es cierto, como se ha dicho en el apartado anterior, que existen incógnitas, pero es inexcusable que existan situaciones para las que no se esté preparado. Los argumentos que pueden apoyar esta filosofía son los siguientes:

1) "Los túneles siempre cuestan más de lo presupuestado"


En estos momentos casi cualquier obra pública en España termina costando más que el presupuesto de adjudicación. Sería complejo analizar aquí las causas de esta situación, que tiene que ver con las costumbres -y también vicios- adquirido/as, y los papeles asumidos por Administraciones, Consultores, Asistencia Técnicas a la Dirección de Obra y Contratistas. En cualquier caso, no son los túneles las únicas obras que cuestan más del precio de adjudicación y ni siquiera están entre las que tienen mayores desviaciones porcentuales.

En otras ocasiones se pretende que un túnel, como otras obras, cueste menos de un precio que es políticamente correcto. No importa cuál sea la naturaleza de la obra, frecuentemente un cierto nivel de calidad -en el trazado y en la ejecución- implica un cierto coste.

2) "En los túneles siempre salen sorpresas"

Es cierto que el terreno es difícilmente predecible con total precisión pero entre esto -acertar siempre con la calidad del material que se va a cruzar- y encontrar situaciones no previstas hay un mundo. Si el proyecto se ha realizado correctamente, y se cuenta con suficientes reconocimientos, siempre estará prevista la respuesta a la situación que aparezca. Una situación nueva quiere decir un error del proyecto que puede deberse incluso a un gasto insuficiente en la investigación previa. Es oportuno insistir en la comparación del proyecto del túnel con un mapa del territorio o una guía de viaje. Una buena guía debe anticipar los problemas, y dar soluciones a situaciones que se presentan. Un mapa esquemático puede ser bueno si no hay problemas en el recorrido, pero será totalmente insuficiente si se dan situaciones imprevistas. Un Proyecto malo puede funcionar si no hay problemas, pero sus faltas se revelarán si aparecen.

Un buen proyecto prevé todas las situaciones, si bien puede no predecir con exactitud cuándo aparecen, en qué PK. Por ello es


fundamental el seguimiento de la obra, para elegir en cada momento la respuesta adecuada, dentro del catálogo ofrecido por el Proyecto.

3) "El terreno de un túnel no se conoce hasta que se construye"

Esta es otra inexactitud como la anterior. Si se realizan correctamente, los documentos previos (Estudio Informativo y Proyecto de Trazado) y el Proyecto de Construcción pueden dar información suficiente para enfrentarnos a la construcción de un túnel.

4) "Cualquier sostenimiento vale"

Es frecuente que los sostenimientos, o los métodos constructivos, se cambien a la ligera, sin mayor análisis que el de considerar que existe un margen de seguridad que se puede disminuir. En ocasiones los cambios llevan a fallos, y en estos casos no es infrecuente escuchar que "con los procesos y materiales previstos en el proyecto también se habría caído". Esto algunas veces es cierto, pero en general no. Hay que comenzar a tomarse en serio los túneles y las obras de tierra. Es difícil pensar que en un puente se cambien los tendones de pretensado porque sí, sin justificación ninguna. Esto no quiere decir que no sea posible realizar cambios en un sostenimiento o método constructivo. Es perfectamente posible, pero sólo después de un estudio serio y sopesando las consecuencias.

En resumen, con un buen proyecto estaremos preparados para afrontar sin traumas todas las situaciones que vayan apareciendo, y el precio final no será muy distinto al presupuestado. Para que sea así, el Proyecto debe decir no sólo qué secciones de sostenimiento están previstas, sino, además, cuál es el criterio de elección entre ellas.


5 RECONOCIMIENTOS DEL TERRENO

5.1 Introducción

Para plantear el correcto proyecto de un túnel, en primer lugar es necesario analizar el conocimiento que se tiene del terreno y su grado de exactitud. El problema del conocimiento del terreno puede asemejarse al proceso de encargar a un profesional que pinte una habitación de una casa. La calidad y fiabilidad del presupuesto que el pintor realice depende de lo que sepa de la habitación.

Un estudio de un túnel en el que no se realicen sondeos equivale a la situación en que al pintor no se le permite ver la habitación más que por fuera. Podrá examinar el resto de la casa, e intentar adivinar por la distribución de qué tipo de habitación se trata: dormitorio, salón, etc. Viendo la colocación de las puertas que dan a esta habitación podrá hacerse una idea del tamaño. Por la decoración y los materiales existentes en el resto de la casa (si hay o no molduras, falsos techos, etc.) puede deducir la apariencia de la habitación a pintar. Con esto nos dará un presupuesto y un plazo estimados.

Lo mismo hace el equipo que proyecta el túnel cuando no se realizan sondeos. Extrapola lo conocido de la geología y de los materiales que afloran para deducir qué es razonable que haya, y qué propiedades tendrá.

Ni que decir tiene que cuando por fin hay que pintar la habitación, lo mejor que puede suceder es que el pintor haya acertado en sus deducciones. Pero es igualmente posible que no haya acertado, o que exista un elemento imprevisible: la habitación puede tener goteras que es necesario secar antes de pintar, puede existir una falsa chimenea de hierro forjado, etcétera.

Del mismo modo, en el momento de construir el túnel el contratista puede encontrarse con materiales distintos que no afloraban en la superficie, o con una longitud relativa de cada material muy distinta a la prevista, o con un


dique de material extraordinariamente duro a la cota del túnel escondido por un cabalgamiento en superficie, etc.

Siguiendo con la analogía, es posible que al pintor se le permita asomarse a la habitación por el ojo de una cerradura, o de varias, una en cada puerta de la habitación. Entonces, además de lo dicho anteriormente, el pintor puede conocer la parte de habitación que se ve por cada cerradura. Por supuesto, lo más aconsejable si se persigue un presupuesto de pintura fiable es que se pueda acceder a la habitación, examinando con cierto cuidado los recovecos.

Esto es posible dentro de un orden en obras exteriores, y se complica a medida que la traza se aleja de la superficie. Rara vez se puede hacer algo similar en túneles. Incluso en los casos en los que se hace una cantidad muy elevada de sondeos, éstos tendrán una longitud total de 2 veces la del túnel. No existe regla fija que permita estimar con seguridad los sondeos mínimos, como se verá más adelante.

En túneles es habitual contar con un equipo especialista, sea interno o externo. Sin embargo, eso no exime la responsabilidad del Ingeniero Jefe del Equipo, al igual que ocurre con otras tareas desarrolladas dentro del proyecto por otros especialistas, como la topografía, por ejemplo. Es misión del Jefe del Equipo asegurar el correcto conocimiento del terreno, conjugando los datos aportados por la topografía, la geomorfología, la fotogeología y los datos ofrecidos por los reconocimientos realizados.

En los apartados siguientes se describen brevemente los reconocimientos de terreno a desarrollar en proyectos de túneles. La oportunidad y cantidad de cada uno de los reconocimientos debe ser juzgada conjuntamente entre el especialista y el Jefe de Proyecto. Las cuantías que se citan son generales y están sujetas a numerosos factores en cada caso concreto.


5.2 Clasificaciones geomecánicas

Las clasificaciones geomecánicas son sistemas de evaluación de los materiales, en general rocas más o menos alteradas y diaclasadas. Han conocido un gran desarrollo en los últimos años, ya que objetivizan la estimación de la calidad de los materiales. Se realizan en testigos, y también en afloramientos superficiales, lo que permite multiplicar los puntos de reconocimiento.

Las más conocidas son las de BARTON (índice Q, calidad, o "Quality") y BIENIAWSKI (índice RMR, calificación del macizo rocoso, o "Rock Mass Rating"). Ambas se establecieron en los años setenta y ochenta, aunque se han publicado mejoras con posterioridad. Existen comunicaciones sobre su empleo todos los años, bien de los autores originales o bien de otros especialistas.

Se basan en dar puntos a características de la roca madre, del macizo (alteración y diaclasado), y de las condiciones de agua. El resultado final, como se ha apuntado, es una evaluación semiobjetiva de la calidad y estado del macizo rocoso, combinando el estado de la roca madre con la influencia de las juntas, su eventual relleno y la afluencia de agua. Es semiobjetiva porque la valoración se realiza dentro de unos rangos de puntuación. De esta manera, es habitual que distintos observadores den una puntuación final ligeramente distinta, pero las diferencias no son significativas cuando los tienen un entrenamiento mínimo, y las puntuaciones de un mismo observador son consistentes y permiten detectar diferencias de calidad.

5.3 Fotogeología

La fotogeología es una herramienta que permite determinar fácilmente rasgos reveladores de la geología superficial tales como relieve, morfologías, discontinuidades, contactos, etcétera. Se emplea cada vez con más asiduidad, hasta el punto de ser casi general. Las fotografías pueden ser las del vuelo empleado para la restitución de la cartografía, u obtenerse en el Servicio Geográfico Nacional, algunas tiendas y varias empresas privadas. Es misión


del Director de Proyecto comprobar que se ha presentado una interpretación razonable de las fotografías suministradas.

La importancia de la fotogeología no puede ser ignorada. Permite una interpretación objetiva de rasgos que son difíciles de apreciar en superficie, ya que en las fotografías se estudian áreas que en general es imposible observar a simple vista. Discontinuidades que no son importantes para una obra en superficie pueden ser muy problemáticas durante la excavación de túneles. Todavía durante los años ochenta, tanto en España como fuera de ella, en la construcción de algunos túneles se han encontrado problemas relacionados con el cruce de fallas que podían haberse evitado con un examen somero de las fotografías aéreas.

5.4 Calicatas

Las calicatas son excavaciones de pequeño tamaño (dimensiones decimétricas) que se realizan para determinar la naturaleza y propiedades del subsuelo. Su uso en el reconocimiento de túneles es sólo limitado. Esto se debe a varias de sus características que pueden resumirse como:

A) escasa profundidad alcanzada,

B) complejidad y dificultad de la obtención de muestras inalteradas, y

C) dificultad de examen in situ de la estructura del terreno

El primer punto es claro y conocido. Para un túnel de carretera la altura del conducto está alrededor de los siete metros, y la montera mínima para evitar problemas es del orden de 20 metros. Un reconocimiento que puede alcanzar los cuatro metros es insuficiente, salvo que la cobertura de suelo sea muy pequeña, y una calicata permita tomar muestras de roca u observar su alteración, o cuando el nivel freático es muy superficial para obtener medidas de éste.


En cuanto a las muestras para carreteras no preocupa en general que las muestras sean inalteradas, cuando el análisis tiene por objeto determinar la calidad de los suelos en rellenos. Los ensayos de identificación y comportamiento realizados lo son sobre muestras alteradas. En túneles es fundamental conocer las características del material -suelo o roca- in situ ya que son las que gobernarán las condiciones de excavación y las necesidades de sostenimiento.

El tercer aspecto involucra a la seguridad del personal que realiza el estudio. Es importante resaltar la absoluta prohibición de que ninguna persona descienda a una calicata bajo ningún concepto para tomar muestras, otras medidas u observar el terreno. Desgraciadamente las calicatas son excavaciones que pueden resultar inestables a corto plazo, y algunos técnicos han pagado con sus vidas la ignorancia de esta regla.

Los dos inconvenientes últimos pueden resolverse si se ejecuta una excavación de dimensiones suficientes que permita la realización de medidas o la toma de muestras inalteradas en la pared. o suelo de la misma. En ocasiones estas excavaciones son baratas ya que el precio de la máquina – que se contrata por horas - no suele ser caro.

Es preciso exigir dos fotos de cada cata: una de emplazamiento, de forma que se pueda situar en el campo, y otra de detalle de la cata, cuidando las condiciones de luz de forma que se aprecia algo en la foto. Es mejor recomendar el empleo de cámaras manuales y con ópticas adecuadas, para no acabar con una foto en la que se ve al geólogo, la vegetación y un agujero oscuro.

5.5 Geofísica

La geofísica se basa en la medida de variables físicas de un medio mediante la propagación por el mismo de ondas o partículas. Puede realizarse en superficie o en un sondeo previamente realizado.


Las prospecciones geofísicas superficiales tienen la gran ventaja de ser lineales frente a los demás reconocimientos que se limitan a un punto. Su principal inconveniente es la necesidad de recurrir a un modelo de la realidad a la hora de interpretar los datos. La geofísica basa la mayor parte de sus técnicas de interpretación en modelos de horizontes razonablemente constantes en extensión y espesor. Aunque las técnicas más modernas permiten el reconocimiento de muchas variables, y el empleo de la microgravimetría o el georradar están ampliando su campo de aplicación, las prospecciones geofísicas todavía pueden dividirse en dos grandes campos:

♦ sísmica: se emplea para reconocer variaciones en la velocidad de transmisión de ondas que está relacionada con la solidez (densidad) de los materiales. Es muy adecuada para el reconocimiento de perfiles de alteración de una roca (meteorización y transición de roca a suelo), excavabilidad, existencia de fallas, y otras características.

Dos características de estas técnicas son reseñables: requiere una fuente de energía (golpeo de una pella con un mazo, explosivos, ...) y no permite la detección de una capa blanda que exista bajo otra más dura.

♦ eléctrica: se utiliza para reconocer varias variables, de las que la más comúnmente empleada es la resistividad. Permite detectar la presencia de niveles de agua, arcillas, existencia de antiguos vertederos, entre otros rasgos.

Se trata de un campo en evolución en el que se registran avances tanto en la toma de datos como en la interpretación de los mismos. Una observación final: las técnicas existentes no permiten la detección de oquedades karsticas con claridad, pero hay avances (gravimetría, georradar) prometedores en este sentido.

La profundidad alcanzada por estas técnicas depende de la separación de los sensores captadores y de la energía generada, debiendo realizarse observaciones geofísicas, además de en algunas partes representativas del eje


del túnel, especialmente en las bocas, vaguadas con cobertura escasa y discontinuidades.

Los reconocimientos geofísicos son de gran importancia a la hora de realizar perfiles del terreno entre otros reconocimientos puntuales (sondeos o penetrómetros), ya que permiten una estimación correcta de las condiciones de excavabilidad de los desmontes de las bocas de túneles.

5.6 Sondeos

Los sondeos son el medio más exacto que tenemos de conocer el terreno a atravesar. Su coste es alto (20.000 a 25.000 Pesetas por metro), ensayos incluidos, y su alcance puntual. Es necesario extrapolar los resultados entre un sondeo y otro, para lo cual es fundamental unir los sondeos con los datos conocidos de la estructura geológica y tectónica locales.

Dado su coste, a la hora de afrontar una campaña de sondeos hay que tener en cuenta dos factores fundamentales: el coste de la campaña comparado con el de la obra y qué es necesario hacer para garantizar la utilidad de la campaña.

Respecto al primer punto, el Jefe de Proyecto debe emplear cierta energía para dedicar fondos a los sondeos y no, como ocurre a veces, a determinar la cantidad a gastar por diferencia ("esta es la cantidad que queda para sondeos"). Por mucho que duela oírlo, la calidad del proyecto depende de la calidad de la campaña de reconocimientos. De nada sirven los conocimientos detallados de geotecnia o túneles si no se determinan los materiales a cruzar. Pedir al especialista que oficie de adivino es contraer un riesgo muy elevado, ya que el éxito del proyecto se confía a su suerte y margen de seguridad. Una campaña inadecuada es el atajo más corto a una de las excusas mencionadas en el apartado I.3 de este texto.

Además, hay que tener en cuenta que lo primero que hace el contratista es realizar sondeos adicionales. Aunque se dedica menos del uno por ciento del presupuesto de la obra a sondeos, esta cantidad hace que en general se


duplique o triplique el numero de metros de sondeo con respecto a lo que se pudo realizar en el proyecto, sobre todo si busca un modificado. Un sistema de calidad real exige que se dedique el dinero necesario a reconocimientos. Es tarea de la Administración que este dinero se mezcle lo menos posible con el del resto del proyecto. Para ello una buena práctica es pagar a precios unitarios lo realmente realizado, y habilitar fondos adicionales a los de proyecto, como ya hacen algunas Administraciones de Ministerios y Consejerías de Comunidades Autónomas.

Una campaña de sondeos que se encamine al éxito debe tener como base un documento de algunas páginas, definiendo:

1) Objetivo de cada sondeo: qué se pretende conocer en cada sondeo, tramificando por cotas, si es posible

2) Profundidad a alcanzar

3) Materiales que serán cruzados por el sondeo, según la mejor estimación posible (litología, estructura, estabilidad del orificio)

4) Presencia de agua en el terreno: nivel(es) freático(s), existencia de corrientes (velocidad del agua)

5) Posibilidad de suministro de agua para perforación en las proximidades

6) Muestra requerida por profundidades. Hay que recordar que la recuperación continua de testigo, si bien lo más frecuente, no es la única posibilidad. Pueden realizarse sondeos destructivos hasta una cierta profundidad, lo que abarata el resultado final. Para que esta aproximación tenga éxito hay que conocer la estructura geológica con seguridad. En caso contrario el tramo de sondeo realizado a destroza puede ser muy útil para establecer el perfil.

7) Acceso disponible. Muchas veces sería oportuno destinar algún dinero a la adecuación de accesos a puntos de emplazamiento de sondeos.


5.7 Presiómetro

El presiómetro es un ensayo in situ que puede realizarse en suelos o roca, y que da un dato muy valioso: la deformabilidad del material in situ. En general, los módulos se extraen de la literatura o, si es posible, de ensayos sobre muestras.

La única necesidad es coordinar la realización de los presiómetros con la de los sondeos, ya que aún no los realizan las mismas compañías. Su utilidad a la hora de proyectar toda clase de obras, como las cimentaciones profundas (zanjas, pozos o pilotes), además de túneles, hará que se popularicen como los SPT o la muestras inalteradas.

5.8 Ejemplo 1: un túnel de carretera corto

A modo de ejemplo se explica el túnel de Sumbilla. Se trata de un túnel de 500 metros en pizarras muy plegadas con frecuentes niveles milimétricos de cuarzo . Las tareas de reconocimiento realizadas para el proyecto de este túnel fueron:

i) Recopilación de información geológica y geotécnica

ii) Geología de superficie. General de la traza, de detalle en las bocas

iii) Fotogeología

Se identificaron los siguientes aspectos:

♦ contactos geomorfológicos, identificando aluviales, terrazas y derrubios

♦ Discontinuidades a escala 1:33.000 y 1:18.000


iv) Geofísica sísmica: tres perfiles, uno en cada boca y otro en la traza

v) Sondeos: cuatro sondeos, de los que dos fueron en la traza y uno en cada boca

Resultado: conocimiento preciso del terreno, y ninguna sorpresa en la traza en cuanto a materiales o agua. Inexactitud en el análisis de la Boca Sur, donde un corrimiento apuntado en el proyecto hubo de ser tratado durante la obra. Se evitó el punto peor para esta boca, pero el emplazamiento elegido no fue suficientemente bueno. Eran necesarios más reconocimientos en esta boca. Las consecuencias del fallo fueron económicas, y no se produjeron accidentes.

Durante la obra se realizaron dos sondeos más.

5.9 Ejemplo 2: un túnel de carretera complejo

El segundo ejemplo es muy distinto. Se trata de los reconocimientos del terreno realizados para los túneles de la M-40 bajo el Monte de El Pardo. Hubo dos fases distintas: el proyecto de licitación y el de construcción, una vez adjudicada la obra.

Las tareas de reconocimiento realizadas para el Proyecto de Licitación fueron:


ii) Geología de superficie. De detalle en toda la traza

iii) Fotogeología

iv) Sondeos: seis sondeos en la traza


Las tareas de reconocimiento realizadas para el Proyecto de Construcción de este túnel fueron:


ii) Geología de superficie, tanto general de la traza como de detalle en las bocas

iii) Fotogeología

iv) Sondeos: quince sondeos, cubriendo toda la traza, para detección de niveles interestratificados y posibles niveles freáticos colgados o locales

Resultado: conocimiento preciso del terreno, y ninguna sorpresa en la traza en cuanto a materiales. Tan sólo una surgencia de agua de minutos de duración.

6 LA GEOTECNIA Y EL TRAZADO

La existencia de un túnel es el resultado de un equilibrio entre costes -de construcción y conservación- y calidad de servicio. En ejes en los que la inversión es escasa la solución es un trazado más exigente, desmontes y trincheras. El punto de equilibrio en cada momento lo decide la sociedad, basado en la exigencia de servicio, y el grado de desarrollo social y económico. Para determinar el equilibrio hay que aplicar el concepto de elasticidad, expresado en la siguiente fórmula:

No es posible dar reglas fijas a la hora de proponer la existencia de un túnel. Entre los criterios probablemente aceptados pueden citarse los siguientes:

tecosserviciodElasticida∆∆

=


♦ Doble coste que implique mitad de plazo

♦ Coste necesario para obtener una velocidad específica ve = 80-100 km/h

¿Cuál es el papel de la geotecnia en este proceso? Ninguno, o más bien significativo únicamente en casos excepcionales. La geotecnia sirve para que se sepa cómo hay que hacer el túnel previsto, no para determinar el trazado (salvo en casos extremos). Esta parte de la técnica dice cómo (medios, coste y plazos) y por cuánto, no por dónde.

7 OBJETIVOS DEL PROYECTO DE UN TÚNEL

Los objetivos del Proyecto de un túnel deben ser:

i) Recopilar toda la información disponible

ii) Exponer las investigaciones realizadas

iii) Ofrecer la interpretación realizada de los datos disponibles

(y los criterios disidentes, si los hay)

iv) Proponer y diseñar secciones de sostenimiento y revestimiento.

v) Estudiar especialmente el paso de puntos difíciles

♦ señalar los existentes (fallas, bocas, edificios, ...)

♦ posibles tratamientos (inyecciones, paraguas, ...)

vi) Proponer y diseñar las fases de excavación


vii) Preparar la ejecución contra imprevistos

viii) Realizar la mejor valoración posible del coste de construcción

ix) Diseñar el plan de obra

x) Determinar el proceso de ejecución de cada unidad de obra

8 CONTENIDO DEL PROYECTO DE UN TÚNEL

El contenido del Proyecto de un túnel, como de toda obra civil, no puede definirse con exactitud. Depende de la obra a proyectar y el terreno a cruzar. Sólo es posible emplear dos aproximaciones:

1) definir un índice detallado y semidesarrollado, o

2) incluir una lista de preguntas a las que el proyecto tiene de responder.

La primera aproximación es la ideal a la hora de establecer una relación entre un jefe de proyecto y un equipo especialista en túneles. La segunda es mejor a la hora de sugerir a las dos partes la base de desarrollo del índice, por lo que es la seguida en este texto. La tabla 3 contiene las partes de proyecto y cuáles son las preguntas a responder. Aunque estas preguntas pueden parecer obvias, a veces quedan contestadas están respondidas en el proyecto de algunos túneles.


Tabla 3 PARTES DEL PROYECTO Y PREGUNTAS A LAS QUE DEBE RESPONDER CADA PARTE

PARTE RESPONDE A LA PREGUNTA

GEOLOGÍA ¿QUÉ HAY?

GEOTECNIA ¿CÓMO ES LO QUE HAY?

SOSTENIMIENTO ¿QUÉ HAY QUE PONER PARA QUE

AGUANTE?

REVESTIMIENTO ¿Y PARA QUÉ LOS USUARIOS

ESTÉN CÓMODOS?

MÉTODOS

CONSTRUCTIVOS

¿CÓMO HAY QUE PONERLO?

PASO DE PUNTOS

SINGULARES

¿Y SI HAY DIFICULTADES, QUÉ SE

HACE?

PLIEGO ¿CÓMO ES LO QUE SE PONE?

PRESUPUESTO ¿CUÁNTO VALE?

PLAN DE OBRA ¿CUÁNDO SE HACE QUÉ?

Es necesario recordar que deben existir notables diferencias entre un anteproyecto y un proyecto de túnel. Un anteproyecto suele terminar con la determinación de las necesidades de sostenimiento con una clasificación geomecánica. Se tramifican los materiales, se da un RMR característico a cada uno, y se emplean algunas recomendaciones generales que dan sostenimientos para cada nivel de RMR.


En un proyecto esto es insuficiente. Puede compararse el proceso con el del proyecto de una estructura, que tiene dos fases claramente diferenciadas: una primera, de definición de tipología, y una posterior de proyecto de construcción. Del mismo modo se deben diferenciar el anteproyecto y el proyecto de un túnel.

9 OBSERVACIONES

Pueden hacerse algunas observaciones pertinentes que suelen ser motivo de duda o distintas interpretaciones en los proyectos de túneles.

La primera es la diferencia entre sostenimiento y revestimiento. Las dos palabras se emplean con cierta alegría, y no existe un significado determinado. La terminología sugerida por el autor es la expuesta a continuación.

El sostenimiento es el conjunto de materiales que es necesario construir de forma secuencial poco después de la excavación para conseguir la estabilidad del túnel. Su misión es estructural. Abarca todos los elementos necesarios para garantizar su estabilidad.

El revestimiento es el conjunto de materiales dispuestos para hacer el túnel más comprensible, fácil y agradable para el usuario. No es necesariamente estructural.

La segunda observación es acerca de los cálculos de túneles. Es cierto que los cálculos son sólo en este momento orientativos, debido a, entre otros, los siguientes factores:

♦ consideran materiales homogéneos y conocidos

♦ son aproximaciones a los modelos reales de comportamiento

♦ toman hipótesis simplificadas


♦ modelizan mal el problema tridimensional

Sin embargo, la realización de cálculos resulta imprescindible.¿Por qué? Porque constituyen un sistema de relación de los criterios empleados, para conseguir un conjunto consistente. Son un criterio objetivo, un número que puede ser discutido, pero menos que una opinión.

En los cálculos es fundamental separar y especificar en todo caso los datos y las hipótesis. Además, como en todos los campos de la ingeniería civil, cobran gran importancia los precedentes como complemento a los cálculos. No es imposible innovar, pero es tranquilizador saber que alguien ha hecho lo mismo con éxito antes.

La tercera observación está en relación a las distintas fases de la obra. Como complemento a los estudios es fundamental un seguimiento a pie de obra de las condiciones del frente. Este seguimiento debe incluir:

♦ Un levantamiento por avance a escala o por día hecho por un técnico competente

♦ Visitas frecuentes de un equipo supervisor, tanto en lo referente a sostenimientos como a métodos constructivos, instalaciones o seguridad e higiene.

10 BIBLIOGRAFÍA

[1] ESTEFANÍA, S. (1990) "Túneles de carreteras. Trazado". Curso de ingeniería de túneles. Fundación Gómez Pardo, Madrid.

[2] MARUGÁN I. (1994) "Importancia de considerar en la construcción de túneles carreteros la fase de explotación". Jornadas técnicas sobre túneles, Gijón


[3] ROMANA RUIZ, M. (1983) "Contratación y contenido del proyecto de un túnel". Curso sobre contratación y dirección de túneles, Madrid.

[4] ROMANA RUIZ, M. (1983) "Planificación de reconocimiento para excavación de túneles en roca". Revista de Obras Públicas, febrero-marzo de 1983, Madrid

[5] WOOD A. (1995) "The first road tunnel". Comité internacional de túneles de carreteras de la AIPCR


11 APÉNDICE 1:

ALGUNOS TÚNELES DE CARRETERA ESPAÑOLES

PLANIFICACIÓN, TRAZADO Y TÚNELES URBANOS 33

Tabla 4 Otros túneles de carretera de más de 1 000 m en España

(Fuente: Eugenio A. Merzagora)

Túnel Long. (m)

Apertura

CCAA

Prov. Observaciones Vía

Barrios 1 600 24.05.93 AST O Alto Aragón I 1 489 ARA HU N 330 Miravete 1 400 EXT CC Túnel doble N V Miraflores 1 325 PVA BI Cerca de Basauri A 8 Infanzón I 1 270 AST O N 632 Txorierri – Salve 1 228 PVA BI Cerca de Bilbao Lezarri 1 220 10.2002 PVA SS A 1 Beiramar 1 200 GAL PO En Vigo Montemajor 1 180 AND MA Túnel doble N 340 El Turó de la Rovira 1 165 CAT B Cerca de Barcelona

St.Pere de Malesses 1 160 CAT L N 260

Artxanda 1 153 PVA BI Txoriarri- Ugasko (Bilbao), Toll

Argentaria 1141 CAT L N 260 Ezcaba 1000 2000 NAV NA Perdón 1000 2000 NAV NA Two tubes N 111


Tabla 5 Otros Túneles de carretera de menos de 1000 m en España y Andorra. (Fuente: Eugenio A. Merzagora)

Túnel Long. (m) Apertura CCAA Prov

. Observaciones Vía

Pedro Jiménez 986 AND MA N 340

Sant Bertran 980 CAT B Cinturo del Litoral -

Barcelona

Nova Icaria 930 CAT B Cinturo del Litoral -

Barcelona

Valle Romano 920 AND MA N 340

Los Yebenes 890 1996 CLM TO CN 401

Candean 884 1998 GAL PO A 9

Santa Maria 822 AND MA Shortest tube: 821 m N 340

Cerradura 800 AND J N 323

Acceso norte Presa Llosa del Cavall 1

770 1996 NAV NA

El Pardo 760 MAD M Two tubes M 40

Eitza 720 10.2002 PVA SS A 1

Cerro Gordo 700 AND GR N 340

Cotefablo 680 ARA HU N 260

Erinya 680 1997 CAT GI CN 260

Torrevelaga 650 CAN S Two tubes A 8

Salve – Ugasko 625 PVA BI Near Bilbao

Alto Aragon II 609 ARA HU N 330

Mitre 580 19.03.99 CAT B Barcelona ring

Rio Verde 560 AND MA Two tubes N 340

Villafranca 555 CYL LE Autovia del

Noroeste, two tubes

Paso C. O’Donnell 547 MAD M Town Madrid

Ferreira 545 1992 NAV NA Two tubes

A 15


Plaza Borras 525 CAT B Ronda de Dalt/Town

Barcelona

La Farga 516 1993 CAT GI N 142

Valdeceresales 498 AST O LE 481

Zamudio 490 2002 PVA BI Autovia Derio-

Larrabetzu, Second tube: 490 m

Tezangos 470 2002 AST O A 8

Tarradellas 415 1993 CAT GI N 142

Erga 412 1993 NAV NA Two tubes A 15

Aoiz 400 1997 NAV NA N 17.2

Balupar I 357 ARA HU N 260

San Pedro 345 CYL LE Autovia del

Noroeste, two tubes

Palafolls 330 CAT B Shortest tube: 320 m A 19

Penasjuntas 320 1994 AST O Trubia – P.to

Ventana

Nagore 320 1997 NAV NA N 17.2

Punta de la Mona 300 AND GR N 340

El Pardo en El Cierre 300 MAD M M 40

Viguera 285 1994 LRI LO N III

Orhi 282 1995 NAV NA Valle del Salazar

Llets 280 CAT L N 260

Colladetes 258 ARA HU N 260

Matarò 257 CAT B Second tube: 257 m A 19

Tueiro 250 CYL LE CN 630

Pineda 237 CAT B Second tube: 237 m A 19

Trabaledo 233 CYL LE Autovia del

Noroeste, Two tubes

San Quirze 230 CAT B N 152

Plazaola 225 1991 NAV NA A 15

Foga 224 ARA HU N 260


Canet 216 CAT B Shortest tube: 196 m A 19

Llado 207 ARA HU N 260

Balupar II 207 ARA HU N 260

Ordino 200 Altitude: 1920 m CGN 3

Sacedon 200 1997 CLM GU CN 320

Bas 200 CAT GI C 152

Gavin 190 ARA HU N 260

Musa 150 CAT L N 260


150 1996 NAV NA


150 1996 NAV NA

Alcoy 150 CVA A

Lavaix 140 CAT L N 260

Quintanaortuno 135 1991 CYL BU CN 632

Plana de Bellera 120 CAT L N 260

Alas 110 CAT L N 260

Sahun 110 ARA HU A 139

San Pol 97 CAT B Second tube: 97 m A 19

San Marti 60 CAT L N 260



Capítulo nº 2 Planificación, trazado y túneles urbanos

Curso


Noviembre 2006ETSI CAMINOS

UPM 1802-2006


Índice

PLANIFICACIÓN, TRAZADO Y TÚNELES URBANOS ............................................ 2

1 PLANIFICACIÓN..................................................................................................... 31.1 Introducción .......................................................................................................................31.2 Aspectos económicos..........................................................................................................61.3 Estudios de tráfico previsto ............................................................................................121.4 Planteamiento de la explotación de la vía......................................................................131.5 Criterios de aplicación a la planificación.......................................................................141.6 Criterios de decisión ........................................................................................................151.7 Coste..................................................................................................................................18

2 TRAZADO................................................................................................................ 192.1 Trazado en planta............................................................................................................192.2 Trazado en alzado............................................................................................................212.3 Sección transversal ..........................................................................................................22

3 LA NORMA ESPAÑOLA DE TRAZADO ........................................................... 263.1 Trazado en alzado............................................................................................................263.2 Sección transversal ..........................................................................................................26

4 TÚNELES URBANOS ............................................................................................ 29

5 BOQUILLAS DE TÚNELES.................................................................................. 325.1 INTRODUCCIÓN ...........................................................................................................325.2 MISIONES DE LAS BOQUILLAS DE TÚNELES .....................................................335.3 MATERIALES ................................................................................................................355.4 FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA ELECCIÓN DE LA BOQUILLA........365.4.1 Topografía local ...............................................................................................................365.4.2 Formas ..............................................................................................................................375.4.3 Impacto en el entorno circundante ................................................................................375.4.4 La iluminación exterior...................................................................................................385.5 LA BOQUILLA COMO ELEMENTO DE IMAGEN DEL TÚNEL.........................395.6 BOQUILLAS PARA TÚNELES CON PEATONES ...................................................40

6 BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................... 40

7 APÉNDICE 1: ALGUNAS SECCIONES TRANSVERSALES DE TÚNELES 43


INDICE DE TABLAS

Tabla 1 COMPARACIÓN ENTRE TÚNEL Y TRINCHERA EN ROCA....................................................8

Tabla 2. COMPARACIÓN ENTRE TÚNEL Y TRINCHERA EN SUELO..................................................9

Tabla 3 PLAZOS DE AMORTIZACIÓN DE EQUIPOS EN TÚNELES .................................................11

Tabla 4 COSTE APROXIMADO DE UN TÚNEL...................................................................................19

Tabla 5 ANCHURA DE LOS ELEMENTOS EN SECCIONES TRANSVERSALES EN TÚNELES DE

CALZADAS SEPARADAS..........................................................................................................28

Tabla 6 ANCHURA DE LOS ELEMENTOS EN SECCIONES TRANSVERSALES EN TÚNELES DE

CALZADA ÚNICA .....................................................................................................................28

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 DESPLAZAMIENTO TRANSVERSAL DE LOS VEHÍCULOS EN LAS BOCAS DE LOS

TÚNELES ..................................................................................................................................23

Figura 2 DISTANCIA LATERAL LIBRE PARA CALCULAR LA CAPACIDAD......................................24


PLANIFICACIÓN, TRAZADO Y TÚNELES URBANOS

1 PLANIFICACIÓN

1.1 Introducción

Las excavaciones subterráneas pueden tener muy diversas finalidades. Hay, fundamentalmente, minas y túneles. Existen también otras excavaciones subterráneas, como las bodegas, los depósitos de materiales peligrosos, o los refugios en caso de guerra. Todos estos ejemplos tienen un componente de almacenamiento temporal o definitivo, ya sea de objetos, sustancias o personas, y pueden equipararse con las minas en ciertos aspectos.

En la historia, las primeras excavaciones subterráneas artificiales son, probablemente, captaciones y conducciones de agua. Para este fin se conocen excavaciones en Oriente medio, Persia y Mohenjo Daro. Existen minas horizontales desde la edad del Bronce, y los hititas, por dar un ejemplo, fueron muy activos en la excavación de minas para la extracción de hierro (1200 a.C.). Son también famosas las minas de plata oro, cobre y plomo.

Las excavaciones para captación de agua mencionadas anteriormente son propiamente minas, y no túneles. A partir de este ejemplo puede diferenciarse, en mi opinión, a túnel de una mina, partiendo de la idea de transporte, frente a la de origen o destino de una determinada materia. Ambos tipos de construcciones son subterráneas, y tienen en común los métodos constructivos y de sostenimiento. La principal diferencia es que, mientras las minas están en emplazamientos obligados (donde hay recursos a explotar), los túneles pueden estar en cualquier emplazamiento, a condición de que estén dentro del eje que une un origen con un destino. El emplazamiento obligado es también un factor para las excavaciones para almacenamiento mencionadas en el primer párrafo. En el caso de los túneles, tanto el punto de origen como el de destino son externos, e incluso extraños al túnel. El concepto de transporte resulta entonces inseparable al de túnel.


De las diversas publicaciones resulta que el primer túnel documentado está en Babilonia, y fue construido para pasar bajo el Eufrates. Fue construido entre los años 2180 y 2160 a.C., y probablemente servía para que el rey dispusiera de un paso directo entre el palacio y el templo, que se encontraba en la margen opuesta. Contaba con un revestimiento de ladrillo, una longitud de 900 metros y una sección de 3,5 x 4,5 metros. Se construyó por el procedimiento de falso túnel. En cuanto a excavaciones subterráneas, eran comunes en todas las grandes civilizaciones de la antigüedad. Puede citarse el caso de Abu Simbel, el más conocido.

Los túneles, según su finalidad, pueden ser hidráulicos, de ferrocarril, de carretera o especiales. Un ejemplo de los últimos son los aceleradores de partículas, y hay otros. El presente capítulo se centrará en analizar en qué condiciones surge la idea de realizar un túnel de carretera, qué puntos deben tratarse en la planificación del mismo y cómo debe ser su trazado y sección transversal.

La palabra planificación, de acuerdo con el Diccionario de la RAE, significa plan general, científicamente organizado y frecuentemente de gran amplitud, para obtener un resultado determinado. En el caso de los transportes, la definición resulta demasiado general. Es preciso descender a niveles más concretos.

En Ingeniería de Transportes se denomina planificación a un proceso con las siguientes fases:

1) Diagnóstico de la situación actual: en esta fase se analiza la realidad existente y se evalúa, estableciendo el nivel de servicio suministrado por los sistemas de transporte. Se detectan entonces los problemas existentes.

2) Generación de alternativas: ante la situación actual se examinan las posibles alternativas, comenzando siempre por la alternativa cero, que consiste en no intervenir en el sistema.


3) Análisis de escenario futuro: para cada una de las alternativas consideradas se realiza una proyección del sistema modificado, estudiando las condiciones futuras de funcionamiento, y, de nuevo, el nivel de servicio suministrado en el año horizonte.

4) Selección de solución óptima (o soluciones óptimas): de todas las alternativas planteadas se seleccionan las que mejor cumplen el objetivo fijado.

5) Asignación de recursos: Se establecen actividades a acometer y el calendario que se seguirá para introducir las mejoras decididas.

Es necesario mencionar que una acción que no contenga alguna de estas cinco fases, y en particular la última, no es propiamente una planificación, pudiendo encuadrarse en un análisis de la situación actual, un estudio del sistema o cualquier otra denominación. Establecidos estos puntos, la planificación de un túnel consiste en la correcta realización de estos pasos para una solución en la que se incluya la construcción de un túnel.

En este proceso, los túneles de carretera son los que ofrecen al planificador más grados de libertad. En efecto, los túneles de ferrocarriles y los hidráulicos aparecen de forma más forzada, dado que sus exigencias de trazado lo son por razón de su naturaleza, mientras que en los de carretera estas exigencias son mucho menores, y en genera objeto de negociación en función del presupuesto. Los ferrocarriles tienen pendientes máximas muy bajas, debido al escaso rozamiento acero-acero que se desarrolla entre la rueda y el carril. El agua debe siempre ir a cotas menores, excepción hecha de bombeos, que conllevan un consumo de energía, o sifones, que tienen limitado la posible ganancia de cota. Las carreteras tienen exigencias de trazado mucho más flexibles, siempre y cuando se sacrifique la velocidad. El eje sigue siendo viable, aunque con velocidades más bajas. Por esta razón los ejes viales que contienen túneles pueden ajustarse a presupuestos más flexibles.


1.2 Aspectos económicos

En la planificación de carreteras pueden emplearse tres tipos de análisis: financiero, económico y social. El análisis financiero se fija en el flujo de ingresos y gastos en el tiempo, tiene como objetivo la maximización del beneficio y es realizado por empresas. El análisis económico engloba además otros beneficios, comparando las situaciones de existencia e inexistencia de la obra, y contemplando la mejora económica del entorno. Su objetivo es maximizar el excedente de los productores y consumidores. Es realizado por agentes públicos o semipúblicos, como gobiernos nacionales, autonómicos y locales, Cajas de Ahorro, etc. Por último, el análisis social tiene en cuenta beneficios sociales, y su objetivo es maximizar los beneficios con criterios de equidad, por encima de la pura eficiencia económica. Es realizado por los agentes sociales correctores, bien gobiernos o bien partidos políticos, sindicatos, etc.

En el caso del primer análisis, y con un razonamiento inmediato, puede plantearse un túnel por razones económicas, cuando su coste sea menor que el de excavación de una trinchera. En este caso, se trata de determinar la altura crítica de trinchera.

En las tablas 1 y 2 se presentan los análisis correspondientes (precios normales de 1998) a la comparación de túneles y trincheras en roca (caso 1) y suelo (caso 2). En cada uno de los casos se particulariza para un túnel con revestimiento de alta calidad e instalaciones (subcaso A), o sin éstos elementos (subcaso B). Como puede verse, el túnel es más económico para alturas a partir de entre los 45 y 60 metros en roca. En suelo, estas alturas suben hasta los 85 y 105 metros, respectivamente.

En el caso de trinchera en roca se ha considerado la existencia de un cunetón para recoger las piedras que pudieran caer. La altura para la que se produce el equilibrio puede variar por diversas razones:

♦ variaciones de precios regionales,


♦ disponibilidad de maquinaria de alto rendimiento, sin la cuál los precios de excavación son más altos

♦ relación de precios entre la maquinaria y la mano de obra

♦ uso del material excavado

♦ coste de material (en caso de que exista un defecto de materiales de la calidad de los excavados en la compensación de la obra)

♦ coste derivado del vertedero, bien debido al transporte o a canon por protección medioambiental (en caso de exceso).

Como puede verse, las alturas de equilibrio en el marco actual de la tecnología son considerables. En efecto, la evolución de la maquinaria de obras públicas ha hecho que las alturas de trinchera que implican un gasto igual aumente con el tiempo.

Además de los puntos mencionados, sería necesario añadir al coste de la trinchera el riesgo mayor de interferencia de fenómenos meteorológicos en la circulación, y el riesgo -producto de la probabilidad por la exposición y las consecuencias- de fallo del talud y de afección a la circulación. El primer punto es específico para cada región, mientras que el segundo depende de la formación geológica y geotécnica en la que se encuentre.


Tabla 1 COMPARACIÓN ENTRE TÚNEL Y TRINCHERA EN ROCA

¡Error! Marcador no definido.¡Error! Marcador no definido.CASO IA: ROCA Y TÚNEL CON INSTALACIONES

ANCHURA (m)

CALZADAS ARCENES MEDIANA CUNETONES BERMAS TOTAL

14 4 12 9 2 39

TALUDES DE DESMONTE H 1 V 3

ALTURA DE TRINCHERA: 60 M

ANCHO SUPERIOR: 79 m

VOLUMEN: 3540 m3/m

PRECIO DE EXCAVACIÓN: 900 PTA/m3

COSTE DE EXCAVACIÓN: 3.186.000 PTA/m

COSTE DEL TÚNEL: 3.000.000 PTA/m

CASO IB: ROCA Y TÚNEL SIN INSTALACIONES

ANCHURA (m)

CALZADAS ARCENES MEDIANA CUNETONES BERMAS TOTAL

14 4 12 9 2 39


ALTURA DE TRINCHERA: 45 m

ANCHO SUPERIOR: 69 m

VOLUMEN: 2430 m3/m





Tabla 2. COMPARACIÓN ENTRE TÚNEL Y TRINCHERA EN SUELO

¡Error! Marcador no definido.¡Error! Marcador no definido.CASO IIA: SUELO Y TÚNEL CON INSTALACIONES

ANCHURA (m)

CALZADAS ARCENES MEDIANA CUNETAS BERMAS TOTAL

14 4 12 3 2 33



ANCHO SUPERIOR: 243 M

VOLUMEN: 14.490 m3/m




CASO IIB: SUELO Y TÚNEL SIN INSTALACIONES

ANCHURA (m)

CALZADAS ARCENES MEDIANA CUNETAS BERMAS TOTAL

14 4 12 3 2 33



ANCHO SUPERIOR: 203 M

VOLUMEN: 10.030 m3/m





En muchos casos, el planteamiento de un túnel no se deriva de un análisis puramente económico, por lo que el túnel encarece el coste de construcción del eje del que se trate. Por ello lo ideal es que se realice un análisis coste/beneficio para establecer, dentro de lo posible, bases objetivas de decisión acerca de la existencia de un túnel en un plan de inversiones global.

En los estudios coste/beneficio hay que señalar la posible influencia de algunos factores que pueden ser de difícil establecimiento. Ejemplos de ello son:

♦ el coste del tiempo ahorrado en un recorrido,

♦ el tráfico inducido por la construcción del eje

♦ la tasa de descuento durante la vida de la obra,

♦ la evolución de los costes de mantenimiento de los vehículos y

♦ el precio asignado a las vidas humanas cuya pérdida o no depende de la existencia de un eje.

La simple lectura de los periódicos basta para comprender la dificultad de predecir no ya valores específicos, sino, en ocasiones, ni siquiera tendencias a medio y largo plazo para el valor de la tasa de descuento o la inflación. El precio del tiempo influye en los beneficios, mientras que el de la vida humana suele pesar en los costes y en los beneficios, esto último sólo si existe antes del nuevo eje un itinerario peor. La diferencia de valores puede traducirse en una tentación de elegir precios y valores que conduzcan a un resultado políticamente decidido de antemano. Por ello la utilidad de los análisis coste/beneficio en obras públicas es mayor para establecer prioridades que para decidir la construcción o no de una obra.

En cualquier caso, es opinión generalizada de los técnicos de planificación que este análisis es una herramienta básica, pero siempre parcial, por no incluir otros aspectos aparte de los económicos. El análisis coste-beneficio es necesario, pero no suficiente, ya que la decisión debe basarse siempre en un


análisis multicriterio. El concepto de objetivo explícito que suele manejarse en planificación aparece con cierta frecuencia en los ejes de montaña de alta capacidad en los que aparecen los túneles más largos y, dado su elevado coste.

En el caso de ejes de peaje, público o privado, el análisis de ingresos y gastos debe realizarse con la mayor atención, y la precisión del mismo incide en el factor de riesgo que debe asumirse. Este riesgo existe, pero para el sector privado puede paliarse si el sector público lo suscribe a través de subvenciones a fondo perdido o créditos en condiciones especiales. Como en los demás casos de financiación, y por recordar las distintas posibilidades, pueden discutirse aportaciones de capital por parte de la Administración en forma de adelantos, subvenciones, créditos y peajes. La discusión de qué tipo de financiación es más adecuada sobrepasa largamente el propósito del texto, por lo que cabe referir al lector a textos especializados.

Sí es oportuno señalar que la construcción de un túnel significa un compromiso ineludible de fondos futuros para afrontar un coste elevado de explotación y conservación. Los túneles con longitud apreciable (más de 500 metros) suelen conllevar centros de control de tráfico e instalaciones, planes de gestión de emergencias (particularmente incendios), y otras operaciones de conservación. Además, la tendencia creciente es la iluminación nocturna de las bocas. Todo ello encarece la explotación, por lo que es necesario estimar unos costes de explotación para realizar una correcta evaluación de la inversión necesaria, tanto en magnitud como en distribución en el tiempo.

En lo que respecta a amortización de equipos, suelen tomarse para el plazo los valores indicados en la tabla 3 (AIPCR, 1991).


¡Error! Marcador no definido.Tabla 3 PLAZOS DE AMORTIZACIÓN DE EQUIPOS EN TÚNELES

¡Error! Marcador no

definido.ELEMENTO

PLAZO DE AMORTIZACIÓN (años)

MÍNIMO MÁXIMO

Material eléctrico 4 10

Iluminación 4 10

Ventilación 10

Material electrónico 5 6

La elección del plazo de amortización depende de la vida esperada del material, que en túneles se supone de entre 15 y 20 años para equipos protegidos y 5 a 10 para equipos expuestos.

1.3 Estudios de tráfico previsto

Los estudios de tráfico deben realizarse con cuidado para aproximarse de forma realista a la demanda futura. Ello permitirá afinar la sección transversal mediante los oportunos estudios de capacidad y niveles de servicio. En túneles interurbanos la capacidad mínima suele darse en las bocas del túnel, en cada uno de los sentidos ascendentes.

La capacidad de los túneles es sólo algo inferior a la del eje. El trazado es el que suele mandar, dado que las rampas prolongadas y las curvas de radios pequeños hacen disminuir la capacidad de forma muy notable. El Manual de Capacidad norteamericano da un método de cálculo de la capacidad y el nivel de servicio de tramos de autopista dependiendo de su pendiente y longitud, aunque hay que señalar que estas capacidades son demasiado optimistas cuando el trazado en planta es estricto. No es infrecuente encontrar tramos con túneles en los que el cuello de botella se encuentra fuera de ellos, y los atascos.


Para el caso de túneles con instalaciones los datos de la intensidad media diaria de circulación (IMD) y la intensidad de la hora 30 no son suficientes, dado que, como se verá, es preciso dimensionar la ventilación para la intensidad de hora punta diaria y para situaciones de emergencia.

Además de las intensidades, es preciso o bien conocer o bien decidir aspectos que se refieran al tipo de circulación que pasará por el túnel. Los tres tipos de tráfico relevantes son vehículos automóviles, vehículos pesados y mercancías peligrosas.

El tráfico de mercancías peligrosas por los túneles merece especial consideración. En el mundo no existe una política coordinada y homogénea en esta materia. Es necesario sopesar los riesgos y las ventajas de hacer pasar estas mercancías por los túneles, dado que las rutas con túneles son, en general, las más cortas y las de un nivel de servicio más altos. En el apartado 2.4 y en la referencia 1 se trata con más detalle este problema.

1.4 Planteamiento de la explotación de la vía

En el planteamiento de la explotación de una vía con túneles es muy importante estimar las necesidades y posibilidades de ampliación de la capacidad. Una solución clásica es la desarrollada en la Autopista Campomanes-León: construir túneles únicos para circulación en ambos sentidos para posibilitar la apertura del eje y la financiación -tanto en cantidad absoluta como en distribución temporal- de la construcción de los segundos túneles. Esto permite un estado final de circulación en sentido único, a la vez que limita el problema del plazo y de la inversión puntual. Es necesario:

♦ Desarrollar una memoria de las instalaciones necesarias durante el proyecto, justificado su presencia o ausencia. En caso de optarse por la presencia de una instalación, debe realizarse un anteproyecto que permita determinar mediciones y costes de la misma. Desarrollar el proyecto no tiene demasiado sentido -aunque siempre es una opción- porque éste está muy ligado a las prestaciones y consumos de cada aparato


de cada marca. En cierto modo, un proyecto detallado puede implicar una elección de marca, lo que no tiene por qué ser conveniente.

♦ Plantear la coordinación de la dirección de obra con especialistas en explotación e instalaciones desde las primeras fases de la misma

♦ No escatimar en las instalaciones. Como máximo, puede pensarse en una construcción de las instalaciones por fases si las intensidades lo permiten. A veces no es así. Por citar dos ejemplos, el túnel del Cadí (5.003 metros) y los túneles del cierre norte de la M-40. El primero tiene un sistema de ventilación previsto con dos fases en caso de no duplicarlo y otras dos tras la duplicación, en función de la intensidad de la circulación. En el segundo caso se planteó la posibilidad de desarrollar las instalaciones por fases durante la fase de proyecto. Esta opción se desechó, a la vista del corto plazo previsto entre el final de la construcción y el cierre de la M-40. La realidad fue que las intensidades de circulación fueron muy altas, incluso antes del cierre. Por ello las instalaciones fueron necesarias desde el primer día.

1.5 Criterios de aplicación a la planificación

El objetivo de la planificación, una vez decidida la existencia de un túnel, debe ser adecuar el túnel al usuario y al entorno. La adecuación al entorno se analiza en el tema VI, dedicado al impacto ambiental de túneles. El punto de vista del conductor debe ser el que más influya en la toma de decisiones viales. La construcción no pasa de ser una anécdota en la vida de una obra pública, y el diseño debe responder al empleo de la obra.

El usuario principal es el conductor del túnel, ya que los demás pasajeros interaccionan mucho menos con el eje. Debe adecuarse la comprensión y la habitabilidad del túnel. Estos aspectos se analizan en los textos dedicados al trazado, la sección transversal, la seguridad vial y la atención al usuario.


En el estudio de los accesos, éstos deben plantearse de forma que el túnel se perciba durante al menos 15 a 30 segundos. En caso de que esto no sea posible por la topografía, es importante señalizar adecuadamente la existencia del túnel con suficiente antelación. En este sentido hay que apuntar que las señales colocadas inmediatamente antes de la boquilla son relativamente inútiles, ya, si son percibidas, lo son después de ver la boquilla.

Es importante conjugar el trazado en planta, en alzado y la graduación de la iluminación natural percibidas por el conductor. Para ello hay que conjugar el trazado con elementos como las trincheras de acceso, estructuras vegetadas, parasoles, etc.

Por último, hay que reseñar la mejora que supone que los enlaces adyacentes estén separados del túnel. Las vías de aceleración o deceleración dentro de los túneles plantean más dificultades al conductor, que debe unir un cambio de ambiente -o un ambiente algo más hostil- a la comprensión de datos adicionales, como vehículos que se incorporan, o percibir el trazado del ramal de salida.

En el caso de una entrada, si ésta se produce dentro del túnel no habrá tiempo para adaptarse a la conducción en túnel. Las condiciones de intensidad y densidad no serán homogéneas. En el caso de la salida, los cambios de la iluminación hacen más compleja la percepción de la velocidad adecuada para negociar la salida. Además, una salida en un túnel con más de un carril por sentido plantea una cierta necesidad de trenzado de vehículos ligeros o rápidos, que circulan por los carriles izquierdos, con otros pesados o lentos, que circulan por los carriles derechos.

No deben existir tramos de trenzado dentro de túneles.

1.6 Criterios de decisión

En resumen cuándo hay que pensar en un túnel? Es imposible dar valores numéricos que permitan un planteamiento semiautomático universal. Sí se


pueden dar reglas claras de carácter objetivo, como las que han sido empleados en casos reales.

Los criterios de decisión pueden ser:

1. La existencia de monteras superiores a los 80 a 100 metros en suelos y 50 metros en roca.

2. El incremento de tiempo de viaje sin túnel. En algunos casos se ha manejado un ahorro de tiempo de 30 minutos como factor de decisión política. Este criterio puede expresarse en términos de velocidad. Si el trazado exigido por una velocidad de proyecto de 100 kilómetros hora implica la construcción de túneles en una autovía de importancia estratégica, éstos debe construirse. Es el caso de casi todos los túneles de las autopistas y autovías de la RIGE, y de algunos ejes autonómicos. Este umbral se rebaja a 60-80 kilómetros horas en el caso de carreteras de importancia regional.

3. La garantía de paso por razones climáticas. Un túnel debe construirse si con ello se obtiene una alta garantía de accesibilidad frente a fenómenos meteorológicos, normalmente precipitaciones de nieve. Para que exista el compromiso de gasto es necesario que este hecho está unido a la existencia de un cierto nivel de intensidades de circulación (una IMD mínima) o una necesidad estratégica. Existen muchos ejemplos de túneles derivados -total o parcialmente- de la aplicación de este criterio, pudiéndose mencionarse los túneles de Belate o la Campomanes - León. Asimismo, la red de vías subterráneas de Chicago tiene una explicación parcial en esta independencia del clima invernal.

4. La protección de parajes de interés particular. Los túneles preservan intacto el terreno sobre ellos, por lo que son indicados para proteger espacios concretos que serían destruidos con otras soluciones constructivas. En caso de poblaciones animales, podría admitirse la ejecución de falsos túneles como una medida intermedia, de impacto temporal. Los túneles de la M-40, en la circunvalación de Madrid, existen para preservar el Monte de El Pardo, mientras que existe un


caso en Portugal de túnel con una montera casi inverosímil para conservar unas huellas de dinosaurio en las proximidades de Lisboa.

5. La consecución de una disminución de los accidentes por causas de trazado o climáticas, o una combinación de ambas. Las mejoras de trazado en terrenos montañosos suele implicar la construcción de túneles, que, además, ofrecen mejores condiciones de circulación respecto a fenómenos meteorológicos.

Además de los criterios indicados, es posible que se decida la construcción de un túnel por razones políticas. En todo caso, y sea cual sea el motivo de decisión, la construcción de un túnel tiene algunas ventajas adicionales, y algunas desventajas, ya mencionadas y resumidas aquí. Entre las ventajas cabe citar:

a) un menor impacto ambiental que el mismo (o similar) trazado a cielo abierto

b) menor impacto visual

c) menor drenaje del macizo que el mismo (o similar) trazado a cielo abierto (pero mayor que carretera "superficial"

Entre las desventajas pueden mencionarse las siguientes:

a) mayor coste de construcción

b) mayor plazo que a cielo abierto. Debe añadirse que este plazo, que depende del material a excavar, la longitud del túnel y la sección transversal, puede ser reducido, lo que incide favorablemente en los costes derivados del plazo, tales como coste de obra abierta, instalaciones fijas, etc.

c) mayor coste de gestión y conservación, debido a:


♦ la conservación de una infraestructura que conlleva operaciones específicas y distintas, que en ocasiones implican la compra de maquinaria específica

♦ la posible existencia de un centro de control, con personal dedicado

♦ el coste de las instalaciones (ventilación, iluminación), tanto durante la construcción como debido a su mantenimiento y los consumos en que se incurre.

1.7 Coste

El coste de un túnel es muy variable, ya que depende de las condiciones de excavación impuestas por la calidad del material y la eventual presencia de agua. Pueden añadirse a estos factores la incertidumbre en los precios de las unidades de obra y las bajas de los contratistas. Sin embargo, sí es posible ofrecer intervalos de costes en porcentaje. Para ello hay que especificar rangos de longitudes (túneles cortos, intermedios y largos).

En todo caso, los rangos de porcentajes ofrecidos en la tabla 4 son orientativos, y deben ser considerados válidos únicamente para estudios previos.


¡Error! Marcador no definido.Tabla 4 COSTE APROXIMADO DE UN TÚNEL

¡Error! Marcador no

definido.Datos del túnel:

Longitud (m) < 500 500 - 1.500

Sección (m2) 90 – 105 100 - 120

Coste (%) Excavación 30 – 40 40 - 50

Sostenimiento 20 – 45 20 - 45

Revestimiento y

acabados

10 – 20 8 - 15

Impermeabilización 1 – 5 1 - 5

Ventilación 0 - 3 - (8) 5 - 12

Iluminación 4 – 10 8 - 12

Suministro de energía variable

Inyecciones 1 – 5 1 - 5

Otras instalaciones de

control

variable

Bocas variable

2 TRAZADO

2.1 Trazado en planta

El trazado en planta más adecuado de un túnel no responde a un planteamiento único, ya que depende de la longitud, ubicación e incidencia en


la ladera. Es fundamental evitar pérdidas de trazado a la salida, dado que se trata de un punto en el que el cambio de las condiciones de luz ya dificulta la percepción de la vía. Si el trazado no se percibe los conductores tienden a reducir la velocidad de manera acusada, con lo que se resiente la capacidad del túnel.

Un segundo aspecto a tener en cuneta es la coordinación entre la orientación del túnel e iluminación. Si el azimut es este u oeste, las condiciones de luz hacen que la conducción sea más incómoda. En las aproximaciones deben disponerse elementos que impidan el deslumbramiento. Esta precaución es más importante en el caso de que el relieve topográfico sea escaso.

El trazado de un túnel corto, con una longitud inferior a los 200 metros debe ser recto, ya que conviene ver la salida. Existen para ello dos razones:

♦ en primer lugar, se le comunica al conductor que el cambio de condiciones es breve. El tiempo que se tarda en recorrer 200 metros a 100 kilómetros por hora es de 7 segundos.

♦ en segundo lugar, el conductor puede percibir la existencia de objetos en la calzada por contraste (sólo si el trazado en alzado es adecuado para ello). En este caso los objetos se perciben a contraluz. Esta es una de las maneras más claras de ver la existencia de un objeto, aunque no de distinguir detalles como color o naturaleza..

La percepción de la luz natural al otro lado ayuda a no tener deslumbramiento a la salida.

Si la longitud de un túnel es elevada (entre 1.000 a 1.500 metros) es importante disponer curvas en las bocas, para evitar el deslumbramiento facilitando una transición adecuada de las condiciones de luz. Si la longitud es muy elevada, deben disponerse curvas de radio amplio para no tener más de 1.500 metros en recta. Rectas demasiado largas aumentan el efecto de monotonía y la eventual pérdida de atención y somnolencia.


Los radios deben ser amplios, para facilitar una adecuada distancia de visibilidad. En general, no deben existir radios inferiores a 500 metros. Si es inevitable adoptar radios pequeños, se debe:

♦ ser consciente de la menor calidad de la solución adoptada

♦ ensanchar la calzada, para facilitar la visibilidad y maniobrabilidad

♦ limitar la velocidad, señalizando adecuadamente

♦ considerar la posibilidad de colocar dispositivos de control de velocidad, como bandas sonoras, por ejemplo

En los túneles bidireccionales con dos carriles debe prohibirse el adelantamiento en toda su longitud. Esto supone una disminución del nivel de servicio, particularmente en túneles largos, pero se antepone la seguridad vial al nivel de servicio.

2.2 Trazado en alzado

Como en el resto del diseño, la consideración primaria del trazado en alzado debe ser el conductor. Sin embargo, existen otras consideraciones adicionales, secundarias respecto a la anterior y que tienen que ver con la explotación. Son el drenaje, la ventilación y la gestión de tráfico y de vehículos averiados.

En lo posible, deben evitarse los acuerdos verticales, tanto cóncavos como convexos, a no ser que se cumplan dos condiciones:

♦ que no existan puntos altos o bajos

♦ que el parámetro del acuerdo sea muy grande, de forma que no se produzcan pérdidas de trazado y se acentúe la claustrofobia

Evitar los puntos bajos es conveniente para facilitar el drenaje y la explotación. El primer argumento no necesita exposición, y el segundo se explica en función de la percepción del trazado por los conductores. Si existen


puntos bajos la impresión es de agujero negro, no percibiéndose bien como sigue el trazado y aumentando la sensación de caverna. Además, si existe un punto bajo no será posible que los vehículos averiados puedan salir sin ser remolcados. En este caso es buena idea disponer de un apartadero en el punto bajo.

Por otro lado, evitar los puntos altos es conveniente para los conductores, por las mismas razones arriba indicadas, pero también para la ventilación. En los puntos altos tiende a acumularse el aire caliente viciado, por lo que en caso de existir es necesario realizar un estudio de ventilación detallado, y en general disponer una extracción de humos en este punto alto.

Un último motivo para evitar puntos altos o bajos es la explotación. En el Mont Blanc (túnel extremadamente largo) se produce una concentración de averías mecánicas cerca de los acuerdos.

La pendiente, pues, debe ser lo más uniforme posible. Particularmente si se trata de un túnel largo y bidireccional, la pendiente de una rampa (ascendente) debe ser menor del 2 por ciento para mejorar el nivel de servicio (las velocidades de los vehículos pesados no bajan excesivamente), y disminuir las necesidades de ventilación que dependen del esfuerzo del motor de los vehículos ligeros y pesados.

En el caso de túneles unidireccionales descendentes, la pendiente máxima debe estar en el entorno del 3 al 4 por ciento para evitar que los vehículos alcancen velocidades excesivas que hagan más peligrosa la circulación. En todo caso, la pendiente no debe ser inferior al 0,5 al 1 por ciento para facilitar el drenaje.

2.3 Sección transversal

La sección transversal de un túnel debe decidirse en función de las necesidades de los vehículos, los eventuales peatones y las instalaciones necesarias. Geométricamente es necesario distinguir los túneles excavados de


los falsos túneles. A efectos de este apartado se consideran falsos túneles, con un sentido amplio, a aquéllos que no son excavados en mina. Se agrupan así los falsos túneles rellenos con los pasos inferiores excavados entre pantallas, los pasos de río sumergidos o flotantes, y otras obras similares.

Los túneles en mina tienen, por facilidad constructiva, una forma más o menos circular o elíptica. Por ello las medidas críticas están dadas por el rectángulo de gálibo considerado. Este rectángulo tiene en el caso de la nueva norma de trazado "5,0 metros de altura en ningún punto de la plataforma ni en las zonas accesibles a los vehículos". Hay que reseñar, además, que esta tendencia está reforzada por el hecho de que los gálibos bajo pasos superiores suben hasta los 5,30 metros en carreteras interurbanas y 5,0 metros en otras vías. Su ancho debe corresponder a las distancia existente entre bandas exteriores a los arcenes.

En el caso de falsos túneles la forma es rectangular, por lo que lo crítico suelen ser las instalaciones, que se analizan más adelante.

El ancho de carriles debe ser de 3,5 metros. Además, debe prestarse especial atención a la transición de la sección transversal en trinchera y en túnel. Diversas experiencias (ver figura 2.1) muestran que, si no se toma ninguna medida, los vehículos pueden desplazarse lejos de la pared.

Los arcenes deben ser de al menos 1,5 metros de ancho, para permitir la detención de vehículos ligeros si es imprescindible. Así pues, las paredes deben estar bien alineadas, y las transiciones deben ser graduales, a ser posible. Debe existir una buena visibilidad de las márgenes. Así se limita el desplazamiento hacia el centro que aumenta el riesgo en circulación bidireccional en las bocas. Se comprueba que a medida que se circula en túnel, los vehículos, tras un período de adaptación, se vuelven a acercar a los bordes.

La altura del bordillo es importante a la hora de facilitar la circulación y aumentar la capacidad. Los conductores perciben como barrera aquéllos obstáculos que superan los 20-40 centímetros, por lo que si el bordillo supera los 20 centímetros de altura, es percibido como una barrera. Así pues, la


capacidad del túnel vendrá condicionada por la distancia desde la banda blanca al bordillo (d1 en la figura 2). Si el bordillo es de menor altura la distancia a considerar será d2.

Figura 1 DESPLAZAMIENTO TRANSVERSAL DE LOS VEHÍCULOS EN LAS BOCAS DE LOS TÚNELES


Figura 2 DISTANCIA LATERAL LIBRE PARA CALCULAR LA CAPACIDAD

En el caso de que se disponga el paso de peatones por dentro del túnel, éstos deben circular por ámbitos claramente separados de los vehículos, tanto en cota como en planta. Las barreras deben tener una franqueabilidad mínima, para evitar accidentes, que unen a la desgracia una espectacularidad y aparatosidad que favorecen la difusión de las imágenes y noticias que perjudican la imagen del túnel y de la vía, por lo reconocible del lugar.

Todos los fines de semana se ven imágenes de accidentes, y no se reconoce con facilidad el entorno. En el caso de un accidente en una obra singular, el reconocimiento es inmediato.


En cuanto a las instalaciones, es necesario comprobar que existe suficiente sitio para los ventiladores, las luminarias y los detectores de incendio, humo y CO. Como ya se ha adelantado, en falsos túneles estas instalaciones, y especialmente la ventilación, cuando es longitudinal, condiciona la altura de la sección. En estos casos se puede caer en la tentación de ahorrar colocando los ventiladores en nichos. En este caso, los ventiladores tienen una efectividad limitada, y su mantenimiento es algo más complicado. Debe considerarse la conveniencia de instalar paneles de señalización variable, y, en caso afirmativo, disponer del espacio suficiente.

En el punto siguiente se comentan las características especificadas para túneles por la instrucción de trazado vigente (1996). A modo de comparación se incluyen en las páginas siguientes las secciones especificadas por la norma alemana.

Existen cuatro soluciones para sentido único y tres para doble sentido. En lo que respecta a los carriles, son de 3,50 m excepto en soluciones excepcionales a justificar por trazado en planta u otros condicionantes. En éstos casos, se puede llegar a 3,75 m tanto para sentido único como doble. Únicamente se admiten 3,25 m como solución excepcional reducida para doble sentido. En todos los casos se disponen aceras montables de 1 m de anchura.

En lo que respecta a arcenes, se disponen arcenes derechos en túneles en calzadas de sentido único. Su anchura es de 2,00 metros en casos normales, pudiendo justificarse soluciones de 1,50 o 2,50 metros.

3 LA NORMA ESPAÑOLA DE TRAZADO

3.1 Trazado en alzado

Con respecto a su trazado en alzado, la norma estipula que: “Los túneles de longitud igual o menor que quinientos metros (500 metros) tendrán una sola inclinación de la rasante, salvo justificación en contrario.


En carreteras de calzadas separadas se evitarán rampas mayores del tres por ciento (3 por ciento, y pendientes mayores del cinco por ciento (5 por ciento). En carreteras de calzada única se evitarán inclinaciones de rasante mayores de 3por ciento."

Se estipula además que al trazado sea tal que la velocidad de los vehículos pesados no sea inferior a 60 kilómetros por hora, y que no sea necesario disponer de carriles adicionales.

3.2 Sección transversal

La norma española de trazado recoge muchas de estas recomendaciones en su nueva redacción. Así, se estipula una altura libre de 5 metros sobre la plataforma y todos los puntos accesibles a vehículos. Asimismo, recoge que

"No podrá realizarse ningún tipo de conexión, nudo o glorieta en la calzada, ni modificación del número de carriles en los doscientos cincuenta metros (250 metros), anteriores o posteriores, del inicio y final de un tramo afectado en toda su longitud por una de las secciones transversales siguientes:

♦ Túneles

♦ Obras de paso de longitud superior a 100 metros

♦ Carriles adicionales

♦ Carriles de cambio de velocidad

♦ Confluencias y bifurcaciones

♦ Carriles de espera

♦ Lechos de frenado"

No entra en contradicción con esto el realizar el túnel con un carril más que el resto de la calzada, del mismo modo que se hace a veces con los viaductos, para permitir en una fase posterior la adición de un carril a todo el tramo.


Merece la pena señalar que se incluyen pasos inferiores de longitud mayor de 100 metros, con lo que este es el valor tomado para un túnel a efectos del conductor.

En cuanto a túneles, se distingue entre aquellos de longitud inferior a superior a 500 metros. Para los de longitud inferior, la norma estipula que "en túneles de longitud igual o menor a quinientos metros (500 metros) se mantendrá la plataforma (carriles y arcenes) prevista en el resto de la traza y se dispondrán a ambos lados resguardos elevados con una anchura mínima de setenta y cinco centímetros (75 centímetros)"

Si la longitud es mayor de 500 metros, se exige un estudio específico. Salvo justificación en contra, se adoptan las secciones especificadas en las tablas 5 y 6.

¡Error! Marcador no definido.Tabla 5 ANCHURA DE LOS ELEMENTOS EN SECCIONES TRANSVERSALES EN TÚNELES DE CALZADAS SEPARADAS

¡Error! Marcador no definido. Carril

(m)

Arcén derecho

(m)

Arcén izquierdo

(m)

Total

Calzada

(m)

Aceras

(m)

CALZADA DE DOS CARRILES 3,5 x 2 2,5 1,0 10,5 0,75

CALZADA DE DOS CARRILES ESPECIALES 1

3,5 x 2 1,0 0,5 8,5 ---

CALZADA DE DOS CARRILES AMPLIABLES A TRES

3,5 x 2 2,5 1,0 10,5 0,75

CALZADA DE TRES CARRILES 3,5 x 3 1,0 1,0 12,5 0,75

1 "túneles en los que la velocidad esté limitada o controlada mediante señalización variable, con tráfico poco intenso (saturación a más de 20 años) o en terrenos geológicamente desfavorables se podrá justificar la reducción a una sección más estricta no inferior a [la descrita]"


¡Error! Marcador no definido.Tabla 6 ANCHURA DE LOS ELEMENTOS EN SECCIONES TRANSVERSALES EN TÚNELES DE CALZADA ÚNICA

¡Error! Marcador no definido.

Carril (m)

Espacio entre

carriles1

Arcén derecho

(m)

Arcén izquierdo

(m)

Total calzada

(m)

Aceras (m)

VÍAS RÁPIDAS 3,5 x 2 1,0 1,5 1,5 11 0,75

CTRAS. CONVENCIONALES

3,5 x 2 1,0 1,25 1,25 10,5 0,75

1 "zona intermedia en la que no se permitirá la circulación de vehículos, que evite la reducción excesiva de la velocidad y la invasión del carril contrario"

La altura sobre aceras se reduce a 2 metros, cuando antes debía ser 4,5 metros según la normativa. Otras novedades son:

♦ la doble acera, que antes era sólo en el lado exterior y de 80 centímetros

♦ el ancho de arcenes, antes siempre de 1 m

♦ desaparecen los apartaderos (de 14 metros) que la 3.1-IC/76 estipulaba cada 300 metros en autopistas

En pasos inferiores de menos de 100 metros se estipula que continúe la sección normal. Si la longitud supera los 100 metros, se puede justificar la reducción de los arcenes a 1,0 metros.

Respecto a esta estipulación es necesario distinguir entre pasos inferiores bajo relleno y bajo terreno. En este último caso suele existir un punto bajo que dificulta la salida de los vehículos averiados, por lo que puede ser buena idea tener un apartadero en este punto si la sección es muy estricta, sea cual sea la longitud del paso.


4 TÚNELES URBANOS

El primer punto a reseñar con respecto de los túneles urbanos es el referente a la tipología de las obras. El número de túneles convencionales en espacios urbanos es reducido, dado que las ciudades suelen estar en zonas abiertas de relieve favorable. Existen excepciones, pero los túneles en mina por razón de relieve suelen estar en vías de alta capacidad exentas de intersecciones a nivel. Este apartado se refiere a estas excepciones y a los pasos inferiores más habituales para suprimir intersecciones a nivel, y únicamente a los puntos de planificación y trazado.

La elección del método constructivo adecuado, entre los muchos empleados en medio urbano, y la posible afección al entorno circundante, particularmente a edificaciones, no son el objeto de este texto, aunque conviene recordar su capital importancia a la hora de juzgar el éxito o el fracaso de una obra de este tipo.

Los túneles urbanos, dadas sus especiales características, merecen un capítulo aparte para particularizar lo dicho antes con carácter general. Todo paso inferior de una longitud superior a los 100 metros puede considerarse como un túnel, ya que lo es para los usuarios. Por ello deben tomarse todas las medidas a considerar en los túneles, con independencia de que por su construcción sean o se asemejen a estructuras.

En general, en una zona urbana existen restricciones de trazado en planta y alzado que obligan a proyectar el trazado con muchas condicionantes. No puede olvidarse la trama existente, con la existencia de edificios, garajes y/o sótanos. El marco general se caracteriza por un coste elevado del suelo, la limitación de la ocupación temporal de la superficie (vías, accesos, viviendas) y la competencia con otros usos del subsuelo.

Así, los trazados en planta suelen muy estrictos, hasta el punto de que suelen ser caracterizados como los únicos posibles. Las pendientes pueden llegar hasta el 6 por ciento- o incluso más-, y son muy frecuentes los acuerdos verticales con un parámetro kv muy restrictivo. Es necesario resolver los


trazados con energía, adoptando soluciones constructivas costosas para no caer en soluciones demasiado deficientes para los usuarios.

En caso de que la traza sea muy desfavorable, es preciso afrontarlo, siendo en primer lugar conscientes de la escasa calidad de la solución posible. Además, hay que tener en cuenta la capacidad reducida, señalizar adecuadamente las bocas y limitar la velocidad a menos de los 50 kilómetros por hora permitidos en ciudad. Es conveniente recordar a los usuarios esta limitación en las bocas. En todo caso, para una adecuada evaluación de la solución el equipo de diseño debe tener presente la insuficiencia de la señalización vertical por sí sola a la hora de influir en la velocidad, y por tanto en la seguridad vial.

En cuanto a sección transversal, es frecuente que la exigencia de trazado en alzado en pasos cortos, o el afán de ahorro en otros casos, haga que la sección sea demasiado estricta, impidiendo la colocación de ventiladores. En este caso existen dos soluciones: el empleo de ventiladores en nichos y la colocación de ventiladores transversales de gran sección. La primera solución implica una infrautilización de la potencia del ventilador y un flujo de aire más penalizado por las entradas y salidas de los nichos, que pueden ser laterales o superiores.

La segunda solución, como se ha apuntado, es considerar la posibilidad de colocar la ventilación perpendicular al túnel. Dado que la ventilación de túneles urbanos es prácticamente siempre longitudinal, con los vehículos compartiendo el conducto con los ventiladores, esta solución permite una independencia del mantenimiento de la misma del tráfico, a la vez que elimina la necesidad de reservar espacio para los ventiladores. Además, la oportunidad de apartaderos en túneles largos facilita la gestión de la circulación cuando existen vehículos averiados o sin combustible.

En lo que respecta a la ventilación, la situación más restrictiva es la de atasco prolongado, y las normales de atasco a ciertas horas y circulación fluida a otras. La iluminación debe ser adecuada, con transiciones más cortas debido a la escasa longitud de las obras.

La habitabilidad que se facilite al conductor debe ser la máxima posible. En entornos urbanos la existencia de recursos destinados al mantenimiento


permiten el empleo de revestimientos agradables que requieran una limpieza periódica. Es conveniente elegir, además, materiales que sean resistentes a los graffitti o pintadas. También es más sencillo adoptar iluminaciones basadas en los fluorescentes, y garantizar una doble alimentación. No será necesario disponer arcenes, pero sí sumideros y conductos para paso de instalaciones.

Es muy frecuente que los niveles freáticos en medios urbanos sean altos, y en muchas ocasiones existen aportaciones de agua al terreno causadas por pérdidas en las conducciones de abastecimiento y saneamiento. También se aumenta la habitabilidad disponiendo de sistemas de impermeabilización y drenaje que, debidamente combinados, eviten las filtraciones y la formación de eflorescencias. De esta forma los revestimientos están más limpios y son más acogedores. La humedad es la segunda condición, tras la oscuridad, más asociada con los espacios subterráneos con un carácter desfavorable. Un túnel seco es percibido como de mayor calidad. Los sistemas de impermeabilización son costosos y algo complejos de construir, pero en general compensan con creces a la hora de la conservación.

Por último, en los túneles urbanos debe estudiarse la conveniencia de permitir o prohibir el paso de peatones. En general, los peatones no suelen emplear los túneles compartidos, por la incomodidad que ello supone por el ruido y el ambiente contaminado que impone la circulación de vehículos. Por ello, si se desea que los peatones empleen el túnel, debe cuidarse al máximo su comodidad y seguridad. Los revestimientos deben estar limpios y ser de colores cálidos. La calidad del aire cumplirá criterios estrictos, y se dispondrá una separación física evidente y resistente entre las circulaciones de vehículos y peatones.

5 BOQUILLAS DE TÚNELES

5.1 INTRODUCCIÓN

Las boquillas de los túneles son, por naturaleza y ubicación, elementos de transición, y por ello tienen una doble faceta que los vincula a entornos


distintos: el espacio exterior y el espacio interior. En cuanto al espacio exterior, cabe distinguir el entorno existente antes de que fuese modificado con la presencia del túnel, y el existente con la construcción de la vía de circulación a cuyos usuarios dan servicio los túneles.

La concepción de la boquilla del túnel puede hacerse lógicamente desde los puntos de vista distintos. En primer lugar, descontrol vista del lugar, del entorno en el que se inserta. Una primera elección es si se debe reducir la distorsión que se produce en el terreno a realizar la infraestructura, pero por el contrario, destacar de forma estética esta distorsión. En ambos casos se trata de un proceso de cicatrización de la herida que supone la construcción del túnel.

La segunda elección es como a comprender el usuario la boca del túnel, ya que se encuentra con entrada una puerta a un espacio interior, normalmente asociado a un nivel superior bien guste claustrofobia, y, posteriormente, otra puerta de salida. La importante es ahora la evolución de las sensaciones percibidas durante el movimiento del vehículo, del exterior al interior y otra vez del interior al exterior.

Podemos asimilar estas transiciones a las que se producen al entrar las personas en edificios, pero al moverse por un espacio interior y pasar de una habitación a otro. Para que las puertas o portales cumplan su misión es necesario que se realicen varios aspectos: que las puertas se destaquen sobre los muros, y que no resulten hostiles para las personas que las cruzan. Por tanto, estas condiciones deben ser cumplidas también por las boquillas de los túneles con respecto a los conductores y usuarios de la carretera.

Por otro lado, el tratamiento de la iluminación exterior y su incidencia en las boquillas es un punto muy importante en su diseño, tanto como elemento funcional cómo como elemento decorativo. Finalmente, la topografía y naturaleza del entorno inmediato al túnel son también factores fundamentales de diseño es preciso tener en cuenta.

En resumen, es necesario diseñar la entrada de un túnel para que los usuarios perciban con suficiente antelación que van a entrar en él, así como donde se


encuentra aproximadamente. Asimismo, es preciso diseño de forma armónica con el entorno y acuerdo con las intenciones del diseñador.

5.2 MISIONES DE LAS BOQUILLAS DE TÚNELES

Las boquillas son los elementos intermedios que separan el interior de un túnel (o un paso inferior) del exterior. Para el usuario son, pues, la transición del espacio exterior al interior en la entrada y del interior al exterior en la salida. Transición y percepción son, probablemente, las palabras más adecuadas para definir el papel de la boquilla con respecto al conductor.

Pero, además, las boquillas pueden cumplir otras misiones, como evitar que lleguen a la calzada las piedras que puedan caer por la ladera de la boca, o modular la intensidad de luz que llega a la boquilla. En este apartado se discuten las diferentes misiones de las boquillas, culminando con una lista de misiones a considerar a la hora de decidir cuál debe ser la boquilla de un túnel.

Como todos los elementos de transición, su diseño y construcción deben ser cuidados de forma que no haya un salto brusco en las cualidades del espacio, sino que el cambio se haga de forma paulatina. Por ello, las boquillas deberían constar de elementos característicos de la construcción interior que continúen hasta el exterior (por ejemplo los materiales, las texturas, las formas...) y, asimismo, elementos del exterior que se prolonguen hacia el interior. La elección de los elementos que deben dar continuidad a la percepción del conductor de ver realizarse en función del entorno exterior del túnel, siendo un espacio urbano susceptible tratamiento muy diferente del adecuado en un entorno rural.

Un buen diseño de boquillas debe tener cuenta no sólo su visión estática, sino su percepción dinámica; es decir la que verán el conductor y los demás ocupantes de los vehículos que las atraviesen. En particular, resulta perjudicial que sean tan llamativas que distraigan la atención del conductor.


Lista de misiones de las boquillas

Una lista más completa de estas misiones de una boquilla, haciendo notar que no todas deben ser cumplidas en todos los casos, es la siguiente:

♦ Facilitar la transición de los conductores entre el exterior y el interior

♦ Integrar las necesidades de sostenimiento del terreno, y los elementos constructivos que ello conlleva, con elementos decorativos

♦ Jugar el papel deseado con respecto al entorno: una posibilidad es que el elemento constructivo sea claramente percibido, mientras que la contraria es que pase inadvertido dentro del entorno en el que se enmarca

♦ En caso de que se desee, la boquilla puede ser un hito o elemento representativo, ya sea por su situación geográfica, o por hechos históricos ocurridos en sus proximidades quue se desea recoger en su diseño

5.3 MATERIALES

En principio, y siendo las boquillas elementos arquitectónicos, puede pensarse en emplear cualquiera de los materiales disponibles en arquitectura. Sin embargo, pueden distinguirse dos casos habituales, así como otro que se encuentra menos a menudo:

♦ túneles interurbanos, en los que las boquillas se enmarcan en plena naturaleza. En estos casos, los materiales suelen ser hormigón, hormigón proyectado, mampostería, geotextiles o plantaciones

♦ pasos subterráneos urbanos, en los que las boquillas tienen una perspectiva horizontal o subhorizontal. Se emplean entonces


elementos de delimitación, en hormigón, acero, mampostería, materiales cerámicos, solados, etc.

♦ túneles urbanos, en los que las boquillas están en ambiente urbano, apropiado para un diseño de fachada “más habitual”. En este caso, todas las posibilidades están abiertas

Una vez elegidos los materiales con los que se desea contar, es preciso determinar otros dos puntos:

♦ la iluminación natural y artificial existente o prevista en el entorno de las boquillas, y

♦ los acabados con los que se va a dotar a estos materiales.

En cuanto a los acabados, hay que apuntar que en muchos casos hay que tener en cuenta que la conservación y limpieza de las boquillas no puede ser constante, salvo que se desee comprometer una partida importante en este aspecto. Por tanto, será preciso elegir materiales texturas que tengan una buena resistencia a las condiciones ambientales, y que envejezcan con dignidad. Ello no obsta para que en el diseño de la boquilla se procure que los elementos sean de reposición sencilla.

5.4 FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA ELECCIÓN DE LA BOQUILLA

5.4.1 Topografía local

Las formas topográficas existentes en el entorno del túnel condicionan la morfología de la boquilla. Dependiendo del ángulo de incidencia de la rasante en el terreno vendrá dado el espacio horizontal que es necesario ocupar, que es el que podemos emplear como transición entre el exterior e interior del túnel.

Cuanto mayor sea este espacio disponible más es posible graduar la percepción de la entrada. Este es el caso habitual de los pasos inferiores


cubanos. Por el contrario, si el ángulo de incidencia es acusado, como el que se dará en terreno abrupto, la transición horizontal percibida es más corta, salvo que se emplean elementos que ocupen la parte de la carretera anterior al túnel.

En resumen, pueden darse tres casos:

♦ Terrenos horizontales o sensiblemente horizontales (ángulos de incidencia entre 0 y 10º): si en estos casos la boquilla es muy alargada, la pendiente de la rasante es poco pronunciada, y la transición es lenta. De hecho, la imposibilidad de disponer rasante es muy inclinadas hace que la boquilla sea un espacio abierto de anchura algo superior a la anchura de la calzada y longitud en el entorno del centenar de metros.

♦ Terrenos con pendientes medias (ángulos entre 10 y 50º): en estos casos la objeto de transición está en el entorno de los cincuenta metros, y la perspectiva del terreno tiene una componente vertical tan acusada como la componente horizontal.

♦ Terreros abruptos (ángulos de más de 50 grados): en estos casos predomina la percepción vertical, siendo la longitud de transición horizontal pequeña.

5.4.2 Formas

Las formas elegidas para la boquilla configurarán la imagen del túnel, así como la manera en que se inserta en el entorno. Este último aspecto se trata del apartado siguiente. Las formas serán distintas si la boquilla de su un hito visual oro un elemento funcional.

Aspectos funcionales que pueden influir en las formas son la regulación de la iluminación exterior, la sección tipo de la carretera en la que se encuentra, y la idoneidad de disponer con la boquilla un elemento que impida la caída de partículas a la calzada. La sección tipo de un túnel de carretera puede ser en


herradura, se trata de un túnel en mina, o rectangular en el caso de un paso inferior.

Por ejemplo, manteniendo una sección final en herradura, pueden disponerse boquillas en pico de flauta. Si se desea impedir la caída de partículas, la tercera compra declinar invertido resulta elemento de mínimo volumen constructivo que consigue este fin.

También es posible elegir formas más o menos “escultóricas”. Pero estas formas pueden integrarse en la propia boquilla, pero en elementos accesorios de la construcción del túnel, tales como salidas de humos, tomarse de ventilación, drenajes del terreno, elementos de anclaje, etc.

5.4.3 Impacto en el entorno circundante

En algunos casos se pretende que la boquilla represente un caso de “camuflaje perfecto” en el terreno. Se restituye entonces la ladera a la configuración inicial, secular vegetación del relleno, y se construye un falso túnel de sección mínima y, justo en el portal, canto mínimo. Este suele ser el caso de los túneles de ferrocarril, ya que en este caso los usuarios no tienen necesidad de percibir claramente la llegada al túnel. Por tanto, las boquillas no tienen que ser resaltadas.

Situándose en el punto de vista completamente opuesto, en otras ocasiones se desea marcar la diferencia entre la boquilla y el entorno. Por último, en general existen casos intermedios en los que se desea que el conductor perciba claramente el túnel, mientras que un observador externo y razonablemente alejado no perciba el túnel como un elemento discordante del paisaje.

5.4.4 La iluminación exterior

Quizá el aspecto que más condicionada el diseño de la boquilla, junto con la topografía y en torno en los que se enmarca, sea la iluminación exterior, tanto diurna como nocturna. Los aspectos a considerar de la iluminación son los siguientes:


♦ La luz solar incidente en la boquilla. Este es un elemento fundamental del diseño, ya que si la luz solar incide en la boquilla de salida de los vehículos, aunque sea unos pocos días al año, obliga a disponer viseras y elementos de transición de iluminación que impidan el deslumbramiento de los conductores. Asimismo, la luz solar ayudará a resaltar formas texturas brillos materiales, aspecto que puede ser empleado para enriquecer el proyecto. Para tener en cuenta este aspecto es necesario realizar estudio cuidadoso insolación, teniendo en cuenta los ángulos de puesta y salida del sol y sus declinaciones a lo largo del año.

♦ El nivel de iluminación nocturna. Dado que un la boca es un elemento de transición en el viaje de los usuarios, es conveniente que este claramente iluminado. Las tendencias modernas incluye la construcción de torres de iluminación elevadas, para permitir la iluminación de un entorno algo mayor que la calzada, que sería lo que se iluminaría empleando únicamente báculos tradicionales.

Si no existe riesgo del deslumbramiento, es posible diseñarla boquilla de manera que se produzca una transición de la iluminación natural favorable para disminuir las necesidades de iluminación en las boquilla de entrada a los túneles.

5.5 LA BOQUILLA COMO ELEMENTO DE IMAGEN DEL TÚNEL

La boquilla es la parte del túnel que más singularmente es percibida por los usuarios. Es al mismo tiempo un elemento externo e interno. Puede ser apreciado por los usuarios y los eventuales observadores. En consecuencia, las boquilla son los elementos básicos de imagen del túnel, su vehículo de expresión exterior.

Así consideradas, las boquillas deben ser diseñadas de forma que reflejen la imagen intencionada que quiere dar al túnel su propietario. Ésta puede ser más o menos cuidada, pero la elección de colores, formas, elementos


arquitectónicos y oro escultóricos, plantaciones y percepción general del entorno reflejan de hecho la actitud de quien construye con respecto a, en primer lugar, los usuarios del túnel, y, en segundo lugar, el entorno circundante.

En muchos casos, en el pasado, la percepción de los usuarios y del público ha sido entre neutra y negativa. En el futuro, el diseño cuidadoso de boquillas, así como de los interiores de los túneles de carreteras, enviará un mensaje de la propiedad y de los ingenieros a los usuarios y a la sociedad. Este mensaje, que ya se está expresando en otros elementos constructivos, tales como edificios, parques, urbanizaciones, grandes nudos de carreteras, o puentes, tiene que ser también incluido en los túneles, ya que su elevado coste sin duda permite dedicar una pequeña parte del presupuesto a cumplir esta función.

Puede aducirse en contra de este razonamiento que “esto no es necesario”. Toda la vida se han hecho boquillas de hormigón y túneles de hormigón visto, sin mayor esfuerzo de decoración o imagen. Sin embargo, es cierto que en los entornos en los que se desea que el ambiente sea agradable los cuidados han sido siempre mucho mayores. Un buen ejemplo de ello son, en túneles, las estaciones y cañones de los ferrocarriles suburbanos. El coste de sus revestimientos, la combinación de colores elegida, el nivel de iluminación y la calidad la ventilación todas ellas se eligen para que el usuario tenga una mejor imagen de la infraestructura. En muchos casos, esta imagen comienza en la propia boca de entrada al metro. Casos como los de los metros de Madrid o Bilbao pueden servir de ejemplo de cómo se diseña una boca para comenzar a transmitir una imagen que se continuará en el interior.

5.6 BOQUILLAS PARA TÚNELES CON PEATONES

En el caso de que el túnel pueda ser también utilizado por peatones, el diseño de las boquillas deberá realizarse teniendo en cuenta este hecho. Concretamente, el diseño deberá realizarse con elementos pensados para una escala menor, más cercana a la proporción humana. El objetivo principal es que el túnel no resulte inhóspito o desagradable, sino que, al contrario, invite a entrar en él.


6 BIBLIOGRAFÍA

[1] AIPCR. (1991) "Durée de vie et durée d'amortissement des equipements dans les tunnels routiers". Comité Internacional de Túneles de Carretera". XX Congreso Mundial de la Carretera.

[2] AIPCR. (1995) "Informe del Comité Internacional de Túneles de Carretera". XX Congreso Mundial de la Carretera, Montreal. Véanse también los informes correspondientes de los congresos desde 1975 (México) hasta 1991 (Marrakesh).

[3] CEDEX (1992). "Curso sobre túneles urbanos y suburbanos". Gabinete de Formación y Documentación del CEDEX, Madrid.

[4] ESTEFANÍA, S. (1990) "Túneles de carretera. Trazado". Curso de Ingeniería de Túneles. Fundación Gómez Pardo, Madrid.

[5] GALÁN BUENO, P. (1988) "La Planificación de Carreteras". Vitoria.

[6] DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS (1993) "Recomendaciones para la evaluación económica coste-beneficio de estudios y proyectos de carreteras". Ministerio de Fomento, Madrid.

[7] DIRECCIÓN GENERAL DE CARRETERAS (1997) "Instrucción de Carreteras. Norma 3.1-IC. Trazado". Ministerio de Fomento, Madrid.

[8] IZQUIERDO, R. (1997) "Gestión y financiación de las infraestructuras de transporte terrestre" Ineco - Asociación Española de la Carretera.

[9] JUNCÁ UBIERNA, J. A.. (1988) "Historia y estética de los túneles". Tesis Doctoral. ETSI Caminos, Universidad Politécnica de Madrid.


[10] PRIETO MARTÍN, T. (1997) "Secciones transversales especiales". Jornadas sobre la futura norma 3.1-IC de trazado de carreteras. Córdoba

[11] ROMANA RUIZ, M. (1987) "Curso de túneles urbanos". Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos, Madrid.

[12] STIKSMA, K. (1987) "Tunnels in the Netherlands". Rijkswaterstaat, Rotterdam.

[13] TRANSPORTATION RESEARCH BOARD (1994): "Special Report 209: Highway Capacity Manual". TRB, National Research Council, Washington, D.C. (Existe traducción en español: "Manual de Capacidad de Carreteras". Asociación Técnica de Carreteras, Madrid, 1995. Traducción de Gardeta Oliveros, J.G. y Gardeta Oliveros, G.)

[14] WOOD A. (1995) "The first road tunnel". Comité de túneles carreteros de la AIPCR.


7 APÉNDICE 1: ALGUNAS SECCIONES TRANSVERSALES

DE TÚNELES








Capítulo nº 3: Ventilación, iluminación y otras instalaciones

Curso



UPM 1802-2006


Índice de Documentos capítulo 3 VENTILACIÓN, ILUMINACIÓN Y OTRAS INSTALACIONES............................................................ 8

1 VENTILACIÓN ................................................................................................................................... 3

1.1 INTRODUCCIÓN.................................................................................................................................. 31.2 CAUDAL DE AIRE NECESARIO............................................................................................................. 81.3 VENTILACIÓN NO ASISTIDA................................................................................................................ 81.4 VENTILACIÓN LONGITUDINAL ......................................................................................................... 101.5 VENTILACIÓN SEMITRANSVERSAL ................................................................................................... 121.6 VENTILACIÓN TRANSVERSAL........................................................................................................... 131.7 LOS INCENDIOS................................................................................................................................ 141.8 ELECCIÓN DEL SISTEMA DE VENTILACIÓN ....................................................................................... 171.9 CONTROL DE LA VENTILACIÓN ........................................................................................................ 20

2 I ILUMINACIÓN............................................................................................................................... 21

2.1 INTRODUCCIÓN................................................................................................................................ 212.2 ZONAS DE ILUMINACIÓN A CONSIDERAR.......................................................................................... 232.3 ESQUEMAS DE ILUMINACIÓN A CONSIDERAR ................................................................................... 252.4 TIPOS DE LUMINARIAS ..................................................................................................................... 262.5 EMPLAZAMIENTO EN LA SECCIÓN .................................................................................................... 262.6 ILUMINACIÓN A CONTRAFLUJO ........................................................................................................ 27

3 OTRAS INSTALACIONES .............................................................................................................. 28

4 CLASIFICACIONES DE TÚNELES (I): LA NORMA BRITÁNICA.......................................... 30

4.1 INTRODUCCIÓN .......................................................................................................................... 304.2 CLASIFICACIÓN OPERATIVA DE EQUIPAMIENTO DE SEGURIDAD PARA EL USUARIO

EN TÚNELES DE CARRETERA ............................................................................................................. 314.2.1 ASPECTOS GENERALES ........................................................................................................... 314.2.2 CONSIDERACIONES BÁSICAS ................................................................................................... 314.2.3 CLASIFICACIÓN DE TÚNELES .................................................................................................. 334.2.4 DISEÑO DEL TÚNEL Y OBRA CIVIL PARA EMERGENCIAS............................................................. 344.2.5 INFRAESTRUCTURA DE EMERGENCIA Y COMUNICACIONES........................................................ 374.2.6 CONSIDERACIÓN FINAL .......................................................................................................... 38

5 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................................................ 41

6 APÉNDICE 1:..................................................................................................................................... 43

7 APÉNDICE 2:..................................................................................................................................... 43


INDICE DE TABLAS

TABLA 1 FACTORES A CONSIDERAR EN LA VENTILACIÓN DE TÚNELES ........................................ 4 TABLA 2 ÍNDICES DE CONTAMINACIÓN ADMISIBLES ....................................................................... 7 TABLA 3 NIVELES DE CO, HUMOS Y NO2 MÁXIMOS RECOMENDADOS POR LA AIPCR................. 8 TABLA 4 LONGITUDES MÁXIMAS DE TÚNELES A VENTILAR CON CADA SISTEMA (CETU) ......... 20 TABLA 5 EQUIVALENCIA DE CANDELAS A LUX................................................................................. 23 TABLA 6 EQUIPAMIENTO DE SEGURIDAD SEGÚN LA CATEGORÍA DEL TÚNEL ................................................ 40

INDICE DE FIGURAS

FIGURA 1 EFECTOS DE LA CONCENTRACIÓN DEL COHB SOBRE EL ORGANISMO HUMANO........ 5 FIGURA 2 VENTILACIÓN NATURAL Y LONGITUDINAL ....................................................................... 10 FIGURA 3 VENTILACIÓN SEMITRANSVERSAL Y TRANSVERSAL......................................................... 13 FIGURA 4 PROPAGACIÓN DE HUMO DE INCENDIOS EN TÚNELES. ................................................ 17 FIGURA 5 ZONAS DEFINIDAS EN UN TÚNEL A EFECTOS DE ILUMINACIÓN................................... 24 FIGURA 6 ILUMINANCIA DE LAS DISTINTAS ZONAS DE LOS TÚNELES DE LA M-40 BAJO EL MONTE

DE EL PARDO.......................................................................................................................... 26 FIGURA 7 COMPARACIÓN DE ILUMINACIONES SIMÉTRICA Y A CONTRAFLUJO .......................... 29

FIGURA 8 CLASIFICACIÓN DE TÚNELES A EFECTOS DE DOTACIONES Y EQUIPAMIENTO DE SEGURIDAD........... 41

VENTILACIÓN, ILUMINACIÓN Y OTRAS INSTALACIONES 3

VENTILACIÓN, ILUMINACIÓN Y OTRAS INSTALACIONES

1 VENTILACIÓN

1.1 Introducción

La ventilación de una obra subterránea es necesaria cuando existe presencia de agentes nocivos para la salud. En el caso de los túneles de carretera estos agentes existen durante la construcción y durante la explotación.

Durante la construcción es necesario ventilar los humos producidos por la detonación de explosivos y por los vehículos con motor de explosión que circulan por el túnel. La ventilación se ve dificultada normalmente por la ausencia de tiro, ya que el orificio de entrada de aire fresco tiene que ser el mismo que el de salida de aire viciado. Durante la explotación los vehículos que circulan generan monóxido de carbono y humos. El presente apartado es una introducción a los métodos de ventilación de túneles.

La ventilación forzada de túneles es muy antigua, y los primeros casos datan de los años 20. Antes de 1920 los túneles no se ventilaban, aunque las intensidades de circulación crecientes hicieron que se añadieran posteriormente sistemas de ventilación. El primer caso notable de necesidad de ventilación fue el túnel Holland, en Nueva York, con una longitud de 2.540 m. En un principio se adaptaron los conocimientos de ventilación de minas y túneles ferroviarios, pero las características específicas de los vehículos de carreteras y la abundancia de túneles para este uso han hecho que se desarrolle un cuerpo de doctrina específico.


Los principales factores a considerar en la ventilación de túneles se reflejan en la tabla 1. La AIPCR, a través de los sucesivos informes del Comité Internacional de Túneles de Carretera, emitidos con ocasión de los Congresos Mundiales de la Carretera, ha producido un cuerpo de doctrina muy importante respecto de la ventilación de túneles.

Tabla 1 FACTORES A CONSIDERAR EN LA VENTILACIÓN DE TÚNELES

+ Cantidad y composición de los gases emitidos por los vehículos

+ Caudal necesario de aire fresco para diluir los gases hasta cantidades tolerables

+ Tipo de ventilación adecuado para conseguir una correcta dilución en toda la longitud del túnel

+ Naturaleza y geometría de los conductos por los que circula el aire, ya sea fresco o viciado

+ Sistemas de control de la operación de la ventilación en función de las características existentes en el túnel

Los motores de explosión de los vehículos emiten, sobre todo, monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno (sobre todo NO2), vapor de agua y humos, compuestos en su mayoría por partículas de carbonilla y vapores de aceites hidrocarbonados. No todas estas sustancias son igual de peligrosas.

Las sustancias peligrosas producidas por los vehículos de gasolina son el monóxido de carbono y el dióxido de nitrógeno. Las emisiones de estas sustancias son uno de los parámetros para determinar el caudal de aire fresco necesario, dado que se trata de materias venenosas. Por su parte, los vehículos con motor diesel emiten humos, que no son tóxicas, pero perjudican la visibilidad dentro del túnel. Este es el otro factor que determina las necesidades de aire fresco. Las tendencias modernas están implantando estándares más exigentes, y por tanto añadiendo sustancias eventualmente peligrosas. Ahora se investiga la influencia de concentraciones de benceno y humos (ver el informe de la AIPCR de Montreal).


Las reglamentaciones existentes en Europa y Estados Unidos limitan las emisiones de CO y NO2, pero no suelen tratar de reducir la emisión de humos de motores diesel. Por ello es frecuente que la dilución de humos sea el factor determinante. Otros factores, como el aumento de potencia de los vehículos pesados y la mayor exigencia de los usuarios, determinan que los costes de ventilación aumenten con el tiempo en todo el mundo occidental.

La concentración máxima admisible de CO y NO2 es función del tiempo de exposición a los gases. De ambos, las emisiones más abundantes son las de CO. Este gas es tóxico porque reacciona con la hemoglobina, formando carboxihemoglobina (COHb). Esta sustancia afecta al organismo de acuerdo con lo indicado en la figura 1.

Figura 1 EFECTOS DE LA CONCENTRACIÓN DEL COHb SOBRE EL ORGANISMO HUMANO


La concentración máxima de NO2 admisible es de 25 ppm en Japón, pero estas emisiones rara vez determinan el caudal de aire necesario. En la página siguiente se dan las concentraciones máximas de CO y de humos admisibles para varias condiciones de tráfico y presencia de personas en un túnel tabla 2. Los criterios más modernos son los de la AIPCR en Bruselas (1987), que se reflejan en la tabla 3.


Tabla 2 ÍNDICES DE CONTAMINACIÓN ADMISIBLES

CONCENTRACIÓN DE HUMOS

ESTADO DE LA CIRCULACIÓN SISTEMA DE VENTILACIÓN

CONCENTRACIÓN MÁXIMA DE CO

(PPM) VISIBILIDAD COEFICIENTE

MÁXIMO DE EXTINCIÓN K

(m-3)

TRANSPARENCIA MÍNIMA

T100%

1 TRÁFICO NORMAL FLUIDO V 80 Km/h Todos 100 Ambiente claro 5 x 10-3 60

2 DENSIDAD MÁXIMA DE TRÁFICO FLUIDO (V 60 km/h)

TRÁFICO CONGESTIONADO Todos 150 Humos visibles 7,5 x 10-3 47

Transversal y Semitransversal 200

3

SITUACIONES EXCEPCIONALES DE CORTA DURACIÓN

TRÁFICO MUY CONGESTIONADO CON RETENCIONES

DURACIÓN MÁXIMA 20 MIN. Longitudinal 300

Humos Molestos 9 x 10-3 40

4 TRABAJOS DE LARGA DURACIÓN EN EL TÚNEL CON TRÁFICO REDUCIDO Todos 30 Ambiente claro 3,5 x 10-3 70


Los humos se miden por pérdida de visibilidad mediante un coeficiente K de absorción que puede variar entre 3 x 10-3 (condiciones de trabajo buenas) y 12 x 10-3 (condiciones muy desagradables).

Tabla 3 NIVELES DE CO, HUMOS Y NO2 MÁXIMOS RECOMENDADOS POR LA AIPCR

Concentración máxima de CO límite admisible (ppm) en períodos cortos

Tipo de túnel Tráfico fluido Congestión o parada

Urbano, congestión diaria 100 - 150 100 - 150

Urbano, circulación libre 100 - 150 250

Interurbanos (campo abierto) 150 250

Concentración de CO límite admisible (m-1)

Tipo de túnel Kmax

urbano con circulación densa rápida 0,005

Interurbano, vmax = 60 - 80 km/h 0,0075

Interurbano, vmax = 100 km/h 0,005

Concentración de NO2 (µg/m3)

Estándar

valor medio anual (50%) 80 (entre 30 y 100)

valor correspondiente al 98% 100 a 300


1.2 Caudal de aire necesario

El caudal de aire necesario sigue la fórmula recogida en el congreso de Bruselas de 1987. Se calculan tres caudales, el necesario para diluir el NO2, el necesario para diluir el CO y el necesario para diluir los humos. Una vez calculados se dimensionan los ventiladores necesarios, teniendo en cuenta las pérdidas del conducto y la impulsión de los ventiladores (ver el Apéndice 1).

Las emisiones dependen enormemente de la tecnología empleada en la fabricación de los motores. Los caudales de aire necesarios varían en distintas partes del mundo, dependiendo de la legislación existente, la exigencia de su cumplimiento y la edad del parque automovilístico. Las emisiones de humos, aparentemente, se regularán en el año 2000 añadiendo filtros y catalizadores. Estas emisiones dependerán en gran medida de los mecanismos de control establecidos. Si el control no es homogéneo en todos los países de la Unión Europea, es posible que sea necesario estimar producciones distintas para distintos países.

Para dimensionar el sistema de ventilación debe considerarse la situación de tráfico pésima. Los caudales críticos son casi siempre los correspondientes a CO y humos. Sus fórmulas se dan en el apéndice 1 del presente capítulo.

1.3 Ventilación no asistida

Todo túnel tiene una cierta ventilación no asistida. Las causas más importantes son el tiro natural y el efecto pistón de los vehículos.

El tiro natural se establece entre ambas bocas, de la misma manera que en una chimenea, por diferencia de presión y/o temperatura entre las dos bocas. Este tiro depende de las condiciones atmosféricas existentes, y de la diferencia de soleamientos entre bocas. Se trata de un componente poco fiable, ya que no puede contarse con él por no existir siempre.


El efecto pistón se produce por la impulsión que ejercen los vehículos al circular por el túnel a una cierta velocidad. El vehículo ocupa un porcentaje de la sección, y comunica una cierta cantidad de movimiento al aire. Este efecto debe considerarse sólo en túneles unidireccionales, ya que en los bidireccionales la columna de aire del túnel tiene un movimiento oscilatorio que responde a los movimientos de los vehículos. En las bocas se producen movimientos extraños como suma de la topografía y el movimiento de los vehículos, y esto puede resultar en una acumulación de humo y gases en el conducto. En túneles unidireccionales el efecto pistón es acusado, y favorece la ventilación.

En cualquier caso, es difícil determinar la longitud máxima de túnel que puede ser ventilado sin forzar, dado que los efectos pistón y tiro pueden actuar en sentido contrario, anulándose total o parcialmente. Esto depende de las condiciones atmosféricas, dado que determinan el tiro natural.

En todo caso, la ventilación natural no puede garantizar la correcta renovación del aire dentro del túnel en todas las condiciones atmosféricas que pueden darse. Además, como se verá más adelante, la gestión de humos en incendios obliga a disponer de medios para que exista siempre un viento mínimo dentro del túnel y para empujar el humo hasta la boca más indicada. Por las dos razones la ventilación natural suele ser complementada con la instalación de ventiladores, excepto en túneles muy cortos con un tráfico no muy elevado.


Figura 2 VENTILACIÓN NATURAL Y LONGITUDINAL


1.4 Ventilación longitudinal

La ventilación longitudinal consiste en hacer circular el aire fresco por el mismo conducto que los vehículos (ver figura 2). Se trata del sistema más económico de instalación, ya que consiste únicamente en la instalación de ventiladores de alrededor de 1 metro de diámetro en la sección (ver las figuras del Apéndice 2).

Los ventiladores son inyectores capaces de comunicar una velocidad alta a una masa pequeña de aire. Esta masa transmite su energía cinética a la masa de aire existente en el túnel. La colocación más frecuente es en bóveda, lo que facilita esta transmisión de energía sin la interferencia de los vehículos. El rendimiento de los ventiladores aumenta a medida que se separan de las paredes, por lo que suelen colgarse de vástagos con cierta longitud. Por ello el rendimiento de ventiladores colocados dentro de nichos es limitado, como ya se comentó en el apartado 1.22.

Si se colocan ventiladores en más de una sección, deben separarse una cierta distancia, para permitir un flujo de aire adecuado y regular en toda la sección. Esta distancia debe ser en todo caso mayor de 30 metros, y los rendimientos son óptimos para separaciones en torno a los 100 metros. La rugosidad de las paredes influye en la cantidad de ventilación, dado que una de las fuentes de pérdidas de la energía aportada es el rozamiento con el conducto.

En su esquema más simple, reflejado en la figura .2, este sistema contempla la introducción de aire fresco por una boca y la extracción de aire viciado por la otra. De esta forma la concentración de agentes nocivos y molestos es prácticamente nula en la boca de entrada del aire, y máxima en la de salida.

Este es el punto crítico del sistema, ya que es aquí donde la concentración de estos agentes debe ser inferior a la máxima mencionada en apartados anteriores. Con este criterio, las longitudes máximas de túnel que pueden ventilarse con este sistema están en el orden de 1.500 a 2.000 metros en túneles unidireccionales y menos en túneles bidireccionales. Estas longitudes pueden aumentar si la intensidad de circulación es reducida. Para más detalle sobre la elección del sistema más conveniente véase el apartado 1.8.


Dada la sencillez y economía del sistema, es el más empleado con gran diferencia. Además, el desarrollo tecnológico hace que los ventiladores sean más efectivos y de mayor potencia, lo que hace que la aumente la longitud de túnel que puede ser ventilada con este sistema.

Otro método para aplicar esta ventilación a túneles más largos es dividir el túnel en varios tramos, ventilando longitudinalmente cada uno. Ello implica la excavación de pozos intermedios. Se incluyen algunos ejemplos en el Apéndice 2. En España el túnel del Cadí tiene un esquema similar de ampliación a medida que aumente la circulación.

Los ventiladores deben ser reversibles para hacer frente a distintas condiciones meteorológicas, y, especialmente, para la gestión del humo y del aire en caso de incendio.

En túneles urbanos las longitudes son en general cortas, los trazados desfavorables -tanto en planta como en alzado- y las intensidades muy altas, con situaciones habituales de congestión. Por ello las ventilaciones suelen ser longitudinales. El mantenimiento de los mismos suele hacerse en noches de fines de semana, cuando es posible cortar la circulación sin efectos apreciables sobre los niveles de congestión existentes. Ultimamente se instalan ventiladores en el entorno del centro del paso inferior, de forma que inyectan el aire perpendicularmente a los vehículos. Esta disposición tiene las siguientes ventajas:

♦ pueden emplearse ventiladores de mayor diámetro sin que ello incida en el tamaño de la sección, que puede ser estricta por razones de gálibo. Lo cual implica un trazado en alzado más favorable

♦ permiten considerar una longitud menor a efectos de ventilación (en el caso más favorable, la mitad)

♦ los ventiladores están lejos de las paredes, con aspiraciones e inyecciones más favorables para aumentar el rendimiento del sistema desde el punto de vista aerodinámico


♦ el mantenimiento, la reparación y la eventual sustitución de los aparatos y circuitos puede realizarse independientemente de la circulación

El inconveniente principal es una pérdida de rendimiento debida al cambio de dirección del aire de transversal a longitudinal y la inyección del aire en la zona de circulación de vehículos.

1.5 Ventilación semitransversal

La ventilación semitransversal consiste en inyectar el aire transversalmente a la circulación de los vehículos y extraerla por una de las bocas (ver figura 3). Para ello se emplea un conducto que lleva el aire a lo largo del túnel y lo distribuye, inyectándolo por bocas colocadas a intervalos regulares. Estos conductos están equipados con ventiladores industriales de gran diámetro, y las bocas de salida tienen una sección variable, lo que permite regular los caudales de entrada de aire en cada tramo del túnel.


Figura 3 VENTILACIÓN SEMITRANSVERSAL Y TRANSVERSAL


Dado que el gálibo es sensiblemente rectangular, en túneles en mina los conductos suelen disponerse en el espacio disponible sobre el gálibo (colgados de la bóveda y separados de la circulación por un falso techo) o, en túneles circulares, en la contrabóveda, bajo la calzada.

La concentración de agentes tóxicos es relativamente uniforme, pero máxima en la boca de salida (a veces en ambas). Dadas las características del sistema, puede emplearse en túneles de mayor longitud que la ventilación longitudinal, pero existe un máximo. Para una longitud muy grande y un caudal de renovación alto, el aire en las proximidades de la boca de salida no cumpliría las condiciones de calidad exigidas.

Para extender la capacidad del sistema se procede, como en el caso de la ventilación longitudinal, a dividir la longitud total del túnel en tramos más cortos cuya ventilación es independiente. A título de ejemplo puede mencionarse el túnel de Guadarrama I, que está dividido en dos tramos de igual longitud.

Este sistema permite una gestión de los incendios mucho mejor que la ventilación longitudinal, dado que es posible aspirar los humos para que afecten a una longitud mínima del túnel.

1.6 Ventilación transversal

El sistema de ventilación transversal es el que permite una atmósfera de mayor calidad dentro del túnel. Consiste en la introducción y extracción de aire transversalmente a la circulación. Deben disponerse conductos de entrada de aire fresco y de salida de aire viciado. Ambos conductos disponen de impulsiones mediante ventiladores.

En este caso la calidad del aire es prácticamente constante en todo el túnel, por lo que puede instalarse en túneles de cualquier longitud. El túnel suele


dividirse en cantones de ventilación para facilitar la gestión de la misma. El funcionamiento del sistema puede adaptarse con facilidad en caso de incendio, aumentando la aspiración al máximo, con lo que la presencia de humo se restringe al cantón afectado. Si es necesaria más aspiración puede invertirse el ventilador de inyección. La calidad de este sistema es máxima, y no se emplea siempre debido a su mayor coste de instalaciones y mayor necesidad de sección transversal.

La práctica totalidad de los túneles de carretera de gran longitud que existen en el mundo tienen una ventilación transversal. Pueden citarse los Guadarrama II, los transalpinos (San Gotardo, Mont Blanc), los de paso del Hudson en Nueva York y algunos túneles japoneses.

1.7 Los incendios

En la conferencia especial de Seguridad Vial del congreso de la AIPCR de Bruselas se insistió en que: "Un fuego en un túnel es normalmente más devastador que un fuego al aire libre, por lo que debe prestarse especial atención a equipar el túnel con sistemas de aviso y de emergencia para proteger a los usuarios y las instalaciones".

Los incendios son los accidentes más graves que se producen en los túneles. No son excesivamente frecuentes, como a veces se cree, pero representan un riesgo tan importante que es necesario estar preparados. Estadísticamente, se han obtenido riesgos de entre 0,02 a 0,1 incendios por millón de vehículos.kilómetro. Esto quiere decir que en un túnel de 1.000 metros habrá un incendio, en media, cada diez a cincuenta millones de vehículos que lo atraviesen. Pero, además, las estadísticas de túneles españoles son aún más favorables. En cualquier caso, la conciencia del riesgo es tal que en muchos túneles modernos (M-40, Padrún, Guadarrama y otros) se han hecho pruebas de control de humos en caso de incendio.

El peligro es, en primer lugar, la posible pérdida de vidas humanas, y, en segundo, el de pérdida de imagen de seguridad, lo que puede influir negativamente en el número de usuarios del túnel. Esto es perjudicial para la


red general en caso de acceso libre, y para la empresa concesionaria en caso de peaje.

Los incendios en túneles son provocados por el incendio de un vehículo. Éste es debido casi siempre a un fallo mecánico, y sólo ocasionalmente a un accidente. El riesgo que el incendio provoca respecto a la vida de los usuarios del túnel se debe primordialmente a los gases y partículas tóxicas que se encuentran en el humo. En un ambiente cerrado el humo provoca asfixia muy pronto. El riesgo de quemadura por exposición a una temperatura demasiado alta es secundario. Por tanto, el riesgo es proporcional a la capacidad de generar humos. En este sentido, el incendio de uno o dos vehículos ligeros es poco dañino. En el caso de vehículos pesados todo depende de la naturaleza de la carga. Camiones de frutas son poco peligrosos, pero los de transporte de muebles o plásticos son potencialmente muy peligrosos.

Un incendio en un túnel se caracteriza por los siguientes parámetros:

♦ velocidad del aire en el túnel

♦ dimensiones del incendio

♦ tiempo transcurrido desde el origen

♦ distancia al foco del incendio

El humo ocupa la parte superior de la sección. Cerca del foco queda una parte relativamente importante sin ocupar (2,5 a 3,5 metros de altura en sección rectangular y 4-5 metros de altura en secciones en herradura), pero aguas abajo llega a llenarse la sección de humo. Si la velocidad del aire es inferior a 2 metros por segundo, los humos se propagan aguas arriba y aguas abajo del foco. Si se alcanza este valor, todo el humo se desplaza hacia aguas abajo. El espacio total ocupado por humo concentrado es del orden de 1.200 metros. La velocidad de ocupación de la sección por los gases es rápida durante 8 minutos, y más lenta después. (ver figura 4).


Figura 4 PROPAGACIÓN DE HUMO DE INCENDIOS EN TÚNELES.

(a) Vaire < 0,5 m/s (b) Vaire = 2 m/s

La gestión adecuada de un incendio comprende las siguientes fases:

♦ dotación de equipamiento adecuado (ver el capítulo 5)

♦ detección del incendio

♦ aviso a bomberos / personal de emergencia / ambulancias

♦ control de la circulación: cortar el acceso / evacuar todos los vehículos posibles

♦ gestión de la ventilación para control de humos.


De todos estos puntos el que se desarrolla ahora es este último. Para controlar la dispersión del humo puede actuarse de las maneras descritas a continuación:

♦ Con ventilación longitudinal, el humo afectará al menos a uno de los tramos comprendidos entre el incendio y una boca. Si la velocidad del aire en el túnel es superior a 2 metros por segundo, el humo no se propagará aguas arriba. Si los túneles son unidireccionales, los vehículos aguas abajo pueden evacuar el túnel mucho más deprisa (72 kilómetros por hora son 20 metros por segundo). Los vehículos aguas arriba se detendrán, pero no serán evacuados, salvo que se encuentren muy cerca del foco.

♦ Si el túnel es bidireccional el riesgo es mayor, dado que los vehículos circulando en contra de la corriente de aire tienen unos 5 minutos para salir del túnel. En este tiempo un peatón recorre, a paso normal, del orden de 200 a 300 metros. Por ello deben disponerse salidas de emergencia cada cierta distancia. En la literatura existen valores entre 100 y 800 metros.

♦ En caso de existir pozos intermedios, deben emplearse para la aspiración del humo si el incendio está aguas arriba del pozo, reduciendo su influencia a un cantón. Es posible disponer puntos de extracción puntual de emergencia, que sólo son empleados en incendios.

♦ Si la ventilación es semitransversal o transversal, se trata de gestionar el sistema de forma que los humos se aspiren en las proximidades del túnel. Para un control efectivo del humo, es necesario que el túnel esté dividido en cantones. En este caso el cantón donde está el incendio se pone a funcionar a máxima aspiración, y los adyacentes en inyección máxima.

Si se combinan varios de estos elementos, puede reducirse mucho el radio de acción de los humos.


1.8 Elección del sistema de ventilación

En todo el mundo es normal, aunque no deseable, que los únicos criterios de elección del sistema de ventilación sean los antecedentes y el coste. El Comité Internacional de Túneles de la AIPCR ha insistido siempre en lo erróneo de esta aproximación, y en la necesidad de adoptar un sistema que contemple:

♦ la circulación de vehículos (sentido único o ambos sentidos)

♦ la seguridad contra los incendios, y

♦ la protección del medio ambiente

Una primera aproximación, suelen considerarse únicamente los costes de construcción y la longitud del túnel. Se intenta así llegar a longitudes máximas de túnel susceptibles de ser ventiladas con cada sistema.

El coste, como ya se ha dicho, es mínimo para la ventilación longitudinal, medio para la semitransversal y máximo para la transversal. En la tabla 4 se dan los criterios del CETu (Centro de estudios de túneles del Ministerio de Urbanismo, Vivienda y Transportes francés) para las longitudes de túnel a ventilar con cada sistema. Puede apreciarse que las celdas no son excluyentes, sino que tienen un cierto solape.

Es frecuente que se elija una ventilación longitudinal por su menor coste de construcción. En túneles dobles, con circulación en sentido único, el efecto pistón creado por el tráfico suele predominar frente al tiro natural. Por ello, habitualmente, solo será necesaria una ventilación forzada en ausencia de incidentes cuando exista congestión. Si la longitud del túnel es alta, puede ser más adecuado dividirlo en cantones con ayuda de pozos que emplear un número excesivo de ventiladores. En túneles con circulación bidireccional los menores costes de construcción pueden verse más que descompensados por unos costes de explotación más elevados.


Tabla 4 LONGITUDES MÁXIMAS DE TÚNELES A VENTILAR CON CADA SISTEMA (CETu)

Tipo de vía Sentido de circulación

Circulación VENTILACIÓN

Longitudinal Transversal o Semitransversal

urbana único fluida L < 2.000 m L > 1.500 m

único normalmente densa

L < 1.500 m L > 800 m

doble cualquiera L < 400 m L > 250 m

interurbana único fluida L < 2.000 m L > 1.500 m

doble escasa L < 3.000 m L > 2.000 m

doble fluida L < 1.000 m L > 800 m

Existen algunos túneles modernos que tienen sistemas mixtos, combinaciones de los sistemas básicos. Estos sistemas son muy flexibles y minimizan los costes de explotación, ya que pueden adaptarse a las diferentes condiciones atmosféricas y de circulación. Sin embargo, implican la existencia de sistemas de control muy complejos y sofisticados.

La consideración de los incendios favorece a la ventilación longitudinal en caso de túneles unidireccionales no demasiado largos, y a la semitransversal o transversal en los demás casos.

En emplazamientos en los que es fundamental la protección al medio ambiente se suele imponer que no se emita aire viciado por las bocas de los túneles. La respuesta desde el proyecto suele ser optar por un pozo central de extracción. Se hace única la salida de aire viciado, pudiéndose instalar dispositivos de purificación de este aire. Hay que señalar, frente a la aparente claridad del diseño, que:

♦ el funcionamiento del sistema es de difícil garantía una vez se superpongan el efecto pistón y el tiro natural,


♦ la efectividad y el coste de la implantación de sistemas de purificación no está clara en este momento, y

♦ esta disposición suele llevar a la existencia de tapones de humo (aire viciado) en las inmediaciones del pozo, lo que sólo puede evitarse sobreventilando el túnel.

La velocidad del aire dentro del túnel es un parámetro importante. Una velocidad excesiva implica una cierta incomodidad, o incluso riesgo, para los usuarios, especialmente motoristas y peatones. Además, puede contribuir a una propagación muy rápida del humo en caso de incendio. Por ello se suele limitar a valores en el entorno de 10 metros por segundo, o incluso menos.

1.9 Control de la ventilación

Para gestionar la ventilación suelen instalarse sistemas automáticos o semiautomáticos, existan o no centros específicos de control de los túneles. Estos centros son cada vez más frecuentes en túneles de más de 500 metros de longitud.

Los sistemas van desde una definición de umbrales con una alarma en caso de superación del máximo a sistemas expertos. Estos últimos tienen avisos, alarmas, toma de decisiones y confirmación de la toma de decisiones propuesta por el sistema. Se basan en la existencia de detectores dentro del túnel. Hay tres tipos principales:

♦ detectores de incendio (de temperatura),

♦ opacímetros (detección de la concentración de humos), y

♦ detectores de CO y NO2.

Con las características actuales de las técnicas de control y señales es posible conectar las instalaciones a un centro remoto, a la distancia que se quiera. Por ello se aconseja disponer como mínimo de un centro de control común a varias instalaciones para la gestión de emergencias (accidentes, incendios,


etc.). En caso de existir un centro de control del túnel esto se lleva a cabo en dicho centro.

La gestión de la circulación debe permitir el control del acceso a los túneles de forma total o parcial, dependiendo del grado de obediencia de los conductores. Si se detecta un atasco o una emergencia es necesario cortar la entrada de vehículos. Por contra, si sólo se detecta una concentración elevada de agentes nocivos puede ser suficiente con espaciar la entrada de vehículos, disminuyendo la densidad dentro del túnel. Esto puede conseguirse con la gestión de los semáforos en las bocas de entrada.

2 ILUMINACIÓN

2.1 Introducción

La iluminación de túneles juega un papel muy importante en al menos tres aspectos:

♦ seguridad vial

♦ comprensión del túnel

♦ ergonomía / comodidad

La iluminación debe ser tal que pueda percibirse el túnel, (su sección transversal), otros vehículos y los obstáculos que pudiera haber en la calzada. El objetivo del dimensionamiento es alcanzar unas condiciones análogas a las de la vía en la que está situado. Además, el alumbrado tiene una función de guiado de los conductores que ayude a la comprensión general del túnel.

Dada la magnitud de la industria de la iluminación, existen numerosos comités que trabajan sobre iluminación de vías públicas e interiores. Algunos de ellos producen notas o recomendaciones sobre túneles. Entre ellos cabe citar el Comité Internacional de Iluminación (CIE), cuyos documentos son un


resumen adecuado del estado del arte desde hace veinticinco años. Los más relevantes son los documentos nº 31, 61 y 88. Además, el grupo de trabajo nº 6 del comité CEN TC 169 de la Unión Europea está produciendo una Norma para el alumbrado de túneles de carretera. Por último, el Centro de experimentación en túneles francés (CETu) también ha producido una guía de iluminación de túneles de carretera.

Al hablar de iluminación se manejan dos unidades que hay que diferenciar: la iluminancia y la luminancia. La primera se expresa en lux y mide el flujo de luz que atraviesa una unidad de superficie. Es independiente de la naturaleza de la superficie, y tiene que ver sólo con la fuente de luz. Sin embargo, lo que percibe el observador es la luminancia (expresada en candelas por metro cuadrado, cd/m2), que es la luz reflejada por una superficie determinada, en este caso la calzada. En la tabla 5 se dan las equivalencias aproximadas entre lux y candelas para carreteras.

Tabla 5 EQUIVALENCIA DE CANDELAS A LUX

10 lux si la superficie es muy clara (hormigón con áridos claros)

15 lux si la superficie es media (firme bituminoso con áridos claros)

1 cd/m2 es equivalente

a 20 lux si la superficie es oscura (firme bituminoso con áridos oscuros)

Las características a cuidar son las siguientes:

♦ nivel de luminancia de la carretera (exterior),

♦ nivel de luminancia de la sección percibida por el conductor,

♦ uniformidad de la luminancia de calzada y paredes,

♦ control del deslumbramiento, y

♦ eliminación del efecto de parpadeo ("flicker")

El efecto de parpadeo ("flicker") está ocasionado por la alternancia de luminarias y zonas oscuras entre ellas. Se crea por los cambios periódicos de la luminancia en el campo de visión. Depende de la fuente luminosa, de la duración total del parpadeo, de las características de la distribución luminosas


de la luminaria y de la frecuencia del parpadeo (número de variaciones de la luminancia en cada segundo). El parpadeo se produce para frecuencias entre 2,5 y 15 repeticiones por segundo.

2.2 Zonas de iluminación a considerar

Para plantear la correcta iluminación de un túnel es necesario distinguir entre las zonas descritas a continuación. Los números indicados corresponden a los indicados en la figura 5.

Figura 5 ZONAS DEFINIDAS EN UN TÚNEL A EFECTOS DE ILUMINACIÓN

Zona de acceso (1): la zona de acceso es la parte de la carretera a cielo abierto, situada inmediatamente fuera de las bocas. Cubre la distancia a la que un conductor que se aproxima debe distinguir el interior del túnel. Es la distancia de parada, medida hacia fuera a partir del umbral de entrada.

La luminancia a considerar es la correspondiente al campo de visión descansada del conductor (20 gonios en horizontal, 12 gonios en vertical, a una altura de 1,2 metros). Este campo está centrado a 1/4 de la altura de la sección del túnel en su boca. Esta luminancia suele tomar valores en torno a 8.000 o 10.000 cd/m2 en campo abierto. Las boquillas tienen una luminancia


menor, dado que existirán obstáculos como laderas, muros, trincheras, etc. Puede asumirse que la luminosidad en las bocas está entre 1.000 y 8.000 cd/m2. En general, la luz exterior puede penetrar en el túnel entre 40 y 50 metros.

Zona de umbral (2): es la primera parte del túnel, a partir del umbral. Su longitud es también la distancia de parada medida a partir del umbral de entrada. La luminancia a dar a la zona de umbral debe ser función de la existente en el exterior. Suelen definirse valores entre el 3 y el 10 % de la luminancia exterior.

Zona de transición (3): es la que sigue a la zona de umbral. Su objetivo es permitir la adaptación del conductor desde la luminosidad exterior a la de la zona interior. Su longitud depende de:

♦ la velocidad a la que se considera que circulan los vehículos (se mide en realidad en tiempo de recorrido),

♦ la luminancia de la zona de umbral, y

♦ la luminancia de la zona interior.

Zona interior (4): es el tramo de túnel propiamente dicho. Se sitúa entre la zona de transición y la de salida. Su luminancia es un valor absoluto, que depende de las condiciones de comodidad que se quieran dar. Oscila entre 2 y 15 cd/m2.

Los valores también son una cuestión política. A estos efectos pueden compararse los 1.500 lux de la zona de umbral y los 50 lux de la zona interior definidos por la circular 248/74 del MOP para ahorrar energía con los 2.300 lux y 75 lux de los Túneles del Monte de El Pardo.

Zona de salida (5): se trata del tramo del túnel en el que se comienza a percibir la luminancia exterior. Esta zona debe tener una longitud mucho menor que la de entrada, ya que la capacidad de adaptación del ojo a más luz es mucho más rápida que a menos luz.


Zona de salida a cielo abierto (6): es la primera parte de la vía al aire libre tras dejar el túnel. Su longitud es el doble de la distancia de parada medida hacia afuera, a partir del umbral de salida.

En la figura 6 se dan las iluminancias de estas zonas en los Túneles de la M-40 bajo el Monte de El Pardo.


Figura 6 ILUMINANCIA DE LAS DISTINTAS ZONAS DE LOS TÚNELES DE LA M-40 BAJO EL MONTE DE EL PARDO


2.3 Esquemas de iluminación a considerar

Para el diseño de la iluminación deben considerarse al menos las situaciones de día claro, día nublado y noche.

Además, pueden considerarse dos situaciones adicionales: crepúsculo y nocturno reducido, para las horas de intensidad de circulación muy reducida.

2.4 Tipos de luminarias

Las luminarias que pueden emplearse en túneles son:

♦ vapor de sodio de alta presión

♦ vapor de sodio de baja presión, y

♦ fluorescentes

La diferencia principal entre ellas es la percepción de color que permiten. Las de vapor de sodio de baja presión permiten una reproducción cromática muy reducida, más bien hacia el rojo-anaranjado. Los fluorescentes dan una percepción óptima, dado que la luz es prácticamente blanca, pero su coste es muy elevado. Las luminarias de vapor de sodio de alta presión son un equilibrio entre coste y percepción, por lo que son las más empleadas en túneles.

2.5 Emplazamiento en la sección

Las luminarias pueden ser colocadas de las siguientes formas:

♦ en bóveda dan una iluminación cenital, que es la mejor para el ojo humano. Ilumina la totalidad de la sección. Presenta una mayor dificultad de acceso y mantenimiento.


♦ en hombros: la iluminación es de menor calidad, percibiéndose la luminaria. El mantenimiento es mucho más sencillo, y sólo se ilumina la parte inferior de la sección, que es la del campo de visión de los conductores. La sensación de parpadeo es más acentuada.

2.6 Iluminación a contraflujo

La iluminación a contraflujo se basa en inducir la percepción de los obstáculos por contraste negativo. Para que un ojo humano perciba un objeto es necesario que exista el suficiente contraste visual entre el objeto y el entorno.

El contraste de luminancia de un objeto depende de las propiedades de su superficie, su geometría y de las características del fondo (la calzada y hastiales del túnel). El contraste se expresa como

donde

C: contraste

L0: luminancia del objeto

Lf: luminancia del fondo

Si el contraste es positivo (C>0), el conductor percibirá un objeto iluminado que destaca sobre un fondo oscuro. Esta iluminación se consigue con luminarias de distribución fotométrica simétrica.

Si el contraste es negativo (C<0), el conductor percibirá un objeto oscuro que destaca sobre un fondo iluminado. Esta es la iluminación a contraflujo, que se

100⋅−

=f

fo

LLL

C


basa en la percepción a contraluz, en la que la detección de la existencia de un obstáculo parece ser más sencilla, si bien se dificulta la identificación de la naturaleza del objeto.

La mayor calidad de la iluminación a contraflujo es aún objeto de debate entre los técnicos, pero parece que se confirma. Esta iluminación se consigue con luminarias de distribución fotométrica asimétrica (ver la figura 7).

Figura 7 COMPARACIÓN DE ILUMINACIONES SIMÉTRICA Y A CONTRAFLUJO

3 OTRAS INSTALACIONES

En este apartado se incluyen, más bien como enumeración, otras instalaciones que pueden existir en los túneles. De algunas de ellas se habla también en el capítulo V del presente texto.


Control de la circulación

Para este fin deben existir semáforos a la entrada del túnel. Pueden disponerse además barreras y/o sistemas de control por circuito cerrado de TV (sólo si el túnel es importante).

Sistemas de extinción de incendios

Es habitual disponer extintores en los emplazamientos de postes SOS. Además, si se justifica adecuadamente, pueden disponerse otros sistemas de extinción de incendios. Normalmente consisten en hidrantes o mangueras colocados a intervalos dentro del túnel. Si se decide la colocación de mangueras con suministro de agua, la longitud de las mangueras debe ser algo mayor que la separación entre ellas, para asegurara el acceso con al menos dos mangueras a todos los puntos del túnel.

El incendio de 1978 en el túnel Velser (Países Bajos) ocurrió frente a una manguera, por lo que ésta no se pudo emplear. La longitud de cada una era de 30 metros, y la separación entre mangueras de 55 metros. Por ello, no se logró llegar al incendio con ninguna manguera.

Es muy infrecuente la instalación de sistemas de rociado en túneles. La diversa naturaleza del fuego, dependiendo de la materia inflamada, la movilidad permanente de los usuarios, la dispersión de emplazamientos y la baja frecuencia de los incendios en túneles hacen que su empleo no sea económicamente rentable.

Comunicaciones

En el túnel hay que instalar los medios que permitan la transmisión de las comunicaciones de naturaleza diversa. Pueden citarse, entre otras, la telefonía móvil, las comunicaciones internas del equipo de explotación, los postes SOS, los bomberos, Protección Civil (o similar). La coordinación de estas


comunicaciones entre los usuarios y entre los integrantes de los organismos y cuerpos que pueden intervenir en un túnel es compleja, dadas las distintas frecuencias que emplean. Algunas de estas comunicaciones se realizan por hilo telefónico, dados los problemas de transmisión de ondas por túneles. Estos problemas pueden resolverse por medio de una antena continua.

Iluminación de emergencia

En todo túnel importante deben alimentarse las instalaciones con un doble suministro independiente, proveniente, a ser posible, de circuitos de distribución distintos (o mejor incluso, de compañías diferentes). En caso de que esto sea imposible, debe existir una iluminación de emergencia para evitar el pánico de los usuarios si se apagan instantáneamente las luces y las señales variables. Este pánico puede provocar frenazos, congestiones o accidentes que pueden ser más graves por coincidencia con el apagón.

Debe ser suficiente para los primeros trabajos de restauración de la iluminación. Pueden ser luminarias autónomas a baja altura, para servir de balizamiento o guiado visual en apagón o si el humo de un incendio cubre las luminarias normales.

Puertas resistentes al fuego

Si existen escapes de emergencia, bien hacia el exterior o bien como conexiones entre túneles paralelos, es conveniente que estén equipados con puertas antifuego dotadas de barras antipánico para facilitar su apertura.


4 CLASIFICACIONES DE TÚNELES (I): LA NORMA BRITÁNICA

4.1 INTRODUCCIÓN

Uno de los riesgos que se corren al diseñar un túnel es disponer demasiadas instalaciones, o demasiado pocas, en relación con los riesgos que se corren. Por ello, es corriente ayudar a la toma de decisiones mediante la elaboración clasificaciones de túneles, en las que a cada clase se asocia un cierto nivel de instalaciones a colocar. Se resume, a modo de ejemplo, la clasificación de túneles a efectos de instalaciones y equipamiento de seguridad de la norma británica PARTE 9, BD 78/99, DESIGN OF ROAD TUNNELS, de Agosto de 1999.

4.2 CLASIFICACIÓN OPERATIVA DE EQUIPAMIENTO DE SEGURIDAD PARA EL USUARIO EN TÚNELES DE CARRETERA

4.2.1 Aspectos generales

En esta norma se incluye la descripción de los criterios de clasificación para la selección de equipamientos de seguridad que deben ser previstos en un determinado túnel de carretera, tales como postes SOS, accesos de peatones, escapes, accesos de vehículos. Se incluyen también las instalaciones y equipamientos relativos a los puntos de emergencia o postes SOS, el control de ventilación en emergencias, el control del tráfico y los sistemas de comunicación e información. La autorización de la circulación de mercancías peligrosas por un túnel no es objeto de esta norma, pero, en caso de que esté permitida, el túnel estará debidamente equipado para ello.

La norma recoge el hecho de que para ciertos conductores y en determinadas situaciones, como por ejemplo los túneles muy largos o los pasos bajo ríos, éstos pueden experimentar una cierta claustrofobia e incluso una cierta intimidación. Sin embargo, mientras la circulación se mantenga en


condiciones de fluidez, la mayoría de los conductores no tienen problemas especiales al conducir por los túneles. Sólo cuando se producen incidencias tales como averías, congestiones de tráfico o accidentes dentro del túnel, se generaliza entre los usuarios una sensación de pánico y malestar.

Para mitigar estas sensaciones, y facilitar el comportamiento adecuado de los usuarios como deben existir posibilidades de comunicación y guiado de estos usuarios de túneles cuando se producen incidencias. En todos los casos debe señalizarse claramente la existencia de vías de escape.

4.2.2 Consideraciones básicas

El equipamiento de seguridad que debe ser considerado en el proyecto de un túnel depende:

♦ del tipo de carretera en que se encuentra,

♦ del papel de esta carretera con respecto a la red circundante,

♦ del tráfico que soporta (en cuanto a su intensidad y composición), y

♦ de la longitud del propio túnel.

En todo caso, en túneles existentes es preciso revisar todos los aspectos referentes al trazado, sección transversal, comunicaciones, así como los procedimientos de emergencias y las instalaciones primarias de control de emergencias, tales como iluminación de emergencia y ventilación en caso de incendio. Cuando existen túneles paralelos aquel en el que no será la emergencia puede constituir un refugio una ruta de evacuación, y un acceso para los servicios de emergencia.

La adopción de un sistema de clasificación permite simplificar el proceso de decisión, pero también presenta inconvenientes. En todo caso, la norma británica advierte del posible mal uso que puede hacerse de toda clasificación, dada la especificidad de cada túnel y la variedad de aspectos de seguridad entre distintos túneles. La norma aconseja estudiar cada túnel


independientemente del resto, empleando la clasificación como una herramienta que puede resultar de utilidad, una vez decidida la oportunidad de su aplicación, especialmente destinada a ser empleada por aquellos no especialistas, de forma que se establezcan avance preliminar para los requerimientos de proyecto y las estimaciones del coste de las obras.

La norma establece la creación de un comité denominado Grupo de consulta en el diseño y seguridad del túnel (GCDST, o TDSCG, en inglés), que es un grupo cuya composición no está establecida para todas las situaciones, sino que reúne a las partes interesadas en el proyecto del túnel. En la norma se mencionan específicamente la Administración responsable de la carretera, el equipo de proyecto, la policía o cuerpo similar con autoridad sobre la carretera y la zona circundante, los encargados de la explotación y las agencias y servicios de gestión de emergencias involucrados.

La clasificación de túneles se concibe entonces como una herramienta para que este grupo de consulta pueda realizar un análisis sistemático. En lo que respecta al control de la circulación y a las telecomunicaciones, la norma pretende únicamente dar una guía general, ya que el diseño detallado de los requisitos en estas materias corresponde a la administración encargada de la construcción del túnel.

Deben tenerse en cuenta tanto el tipo de circulación como el emplazamiento del túnel, teniendo en cuenta los puntos siguientes

1) circulación bidireccional o unidireccional en el túnel: esto afectará al emplazamiento de los paneles de emergencia, las medidas adoptadas de control de la circulación y la sistemática de control del humo.

2) Emplazamiento del túnel (túnel urbano o túnel interurbano): la posibilidad de acceso y el tiempo mínimo de asistencia para los servicios de emergencia puede variar considerablemente según se trate de un emplazamiento urbano o interurbano.

3) Túnel por encima o por debajo del nivel freático: los túneles por debajo del nivel freático pueden ser susceptibles de


inundación, y en el caso particular de túneles bajo cursos de agua las únicas vías de escape posibles son a otros túneles.

4) Autopista o carretera de dos carriles: el tipo de circulación, la velocidad de los vehículos y el nivel de preparación de los conductores ante la presencia incidentes dependen del equipo de vía en la que se encuentre el túnel.

4.2.3 Clasificación de túneles

La clasificación británica de túneles depende de la longitud del mismo y de la Intensidad media diaria (IMD) de circulación prevista para el año horizonte (a falta de mejores datos, 15 años a partir de la puesta en servicio). Se definen así seis categorías (AA, A, B, C, D y E), que pueden verse en la tabla 6.

La norma aconseja la extrapolación para IMD por encima de 100.000, aunque es fácil ver, excepto en el caso de túneles excepcionalmente cortos, estos túneles serán todos de categoría AA. La tabla 6 muestra el equipamiento recomendado para cada una de las categorías, recomendación que es, como ya se ha indicado, un punto de partida para su discusión, de forma que finalmente se llegue a una lista de equipos a disponer, especificando cuáles de ellos deben ser redundantes para defenderse de los fallos en caso de incendio o incidente.

4.2.4 Diseño del túnel y obra civil para emergencias

En este apartado se discuten algunos aspectos referentes a cada uno de los equipamientos que es posible disponer en un túnel.

Puntos de emergencia: los puntos de emergencia, espaciados regularmente a lo largo del túnel, deben ser suficientemente grandes como para que puedan albergar algunos instrumentos de extinción de incendios y postes SOS. EN todo caso, de la norma se desprende que no es necesario que todos los puntos tengan todos los equipos, de forma que en algunos puede haber postes SOS y extintores, en otros postes SOS y mangueras e hidrantes, y otros con todos los elementos. El espaciamiento dependerá del previsto para los postes SOS, y los espaciados de los equipos de extinción de incendios deben ser acordadas con


los bomberos. Se apunta un espaciado por defecto de 50 m para los postes SOS y mangueras (si así lo establece el cuerpo de bomberos), con hidrantes cada 100 m.

Refugios para vehículos en caso de incidentes: el incremento de coste derivado de un aumento de la sección transversal debe ser evaluado teniendo en cuenta las ventajas obtenidas en términos de aumento de la posibilidad de acceso, la consecuencia de las congestiones de circulación derivadas de los incidentes y la influencia del tramo en el que se encuentra el túnel sobre la red circundante. En cualquier caso, la norma inglesa recomienda que en estas decisiones se cuente más con el asesoramiento de expertos en la gestión de riesgos en túneles, más que en estadísticas de accidentes. Hay que decir que este consejo puede ser interpretado en cualquier sentido: podría querer decir que es mejor no dejarse llevar por las estadísticas de accidentes, y acudir a un consejo más equilibrado; poro también podría querer decir que, aunque las estadísticas indican la relativa escasez de incendios en túneles con víctimas, debe seguirse el criterio de expertos que piden un aumento del gasto para defenderse de estas situaciones.

Carriles de detención de emergencia: La norma admite la escasez de ejemplos de obras de este tipo en túneles, dado su elevado coste. Sin embargo, recomienda que se disponga de espacio para sobrepasar a un vehículo detenido. En este sentido, la sección transversal dispuesta en algunos túneles españoles, como los del Cadí o Somport, cuya filosofía ha sido recogida por la Instrucción de trazado 3.1 IC, da una buena solución a este problema, evitando aumentos de coste y separando – en túneles bidireccionales - los sentidos de circulación.

Aceras de emergencia: La norma especifica que se dispongan accesos para peatones a baja cota, desaconsejando el empleo para este fin de las aceras altas y protegidas, construidas a veces por mayor aprovechamiento de la sección circular de las tuneladoras. Las razones aducidas para ello son:

♦ una pérdida de sección transversal aprovechable para los vehículos,

♦ el efecto pared que sufren los conductores,


♦ la dificultad de acceso a los puntos de emergencia y las conexiones de evacuación, particularmente para las personas discapacitadas, y

♦ algunas dificultades de mantenimiento

Accesos para evacuación: en túneles paralelos, se disponen conexiones cada 100 m, con señalización con iluminación permanente y teléfonos de emergencia. Cuando se trata de un solo túnel, las posibilidades deben ser examinadas cuidadosamente por el GCDST, para, de ser posible, disponer accesos siguiendo la misma filosofía.

Conexiones transversales entre túneles: siguiendo esa norma británica, las conexiones transversales pueden ser de tres tipos:

1) con una puerta antifuego en el centro de la conexión

2) una conexión con puertas antifuego en cada extremo, de forma que el espacio intermedio constituya un refugio

3) con una conexión a una vía de evacuación segura

Las opciones 2 y 3 requieren la instalación de una ventilación que suministre aire fresco y la suficiente presión de aire como para evitar la entrada del fuego en la conexión. En el diseño del sistema se deberá tener en cuenta la posibilidad de que se abran las puertas tanto en la explotación normal como en emergencia, por lo que se incorporarán instalaciones que reduzcan o eliminen los riesgos derivados de la apertura de puertas.

Cambios de calzada en la mediana: Se dispondrán cambios de calzada en la mediana para permitir el acceso de vehículos de emergencia en contraflujo en vías de calzadas separadas y el acceso de convoyes en túneles bidireccionales. En caso de que exista una intersección o enlace en las proximidades del túnel, tiene que ser posible que todo el tráfico proveniente de estos puntos tome el cambio en mediana en caso necesario. La señalización y geometría de estos desvíos deben ser adecuadas. En la explotación normal debe impedirse el acceso de vehículos a estos desvíos, por lo que las barreras a disponer deben ser justificadas en cuanto a los costes de conservación derivados de su existencia.


Cambios de sentido: en túneles de más de 5 km de longitud se dispondrán, para su uso emergencias, cambios de sentido que puedan ser tomados por camiones a no más de 1 km del centro del túnel.

Estacionamiento de servicios de emergencia: en las áreas próximas a las bocas se dispondrán, si se considera necesario, zonas de estacionamiento para ser empleadas por los equipos de emergencia en caso de que ocurra un incidente o accidente en el túnel.

Estaciones de peaje: las estaciones de peaje se dispondrán, en todo caso, a una distancia de las bocas tal que sea posible que la circulación en las bocas sea libre. En caso contrario, se perjudica no sólo a la seguridad, sino también a los niveles de contaminación dentro del túnel y, por tanto, a la ventilación necesaria. Esta distancia se evalúa en 300 m.

Sumideros de drenaje: los sumideros deben estar dimensionados para captar y contener el volumen de líquido correspondiente al vertido más desfavorable que se pueda considerar dentro del túnel. A menos que sean aplicables otras restricciones, este volumen debe ser de 30 m3, que es aproximadamente el volumen de un camión cisterna grande.

4.2.5 Infraestructura de emergencia y comunicaciones

Comunicaciones: los postes SOS permiten la comunicación directa de los usuarios con la policía o el centro de control del túnel. Mediante el empleo de sistemas de transmisión y repetición de radio deben permitir el mantenimiento de las comunicaciones entre os equipos de control y emergencias en el caso de que se produzca un incidente. Debe considerarse el empleo de cualquier sistema de aviso, guiado y asistencia a los usuarios, tal como señales luminosas, RDS, señales acústicas, megafonía, y cualquier otra que esté disponible, teniendo en cuenta que se trata de un medio con un ruido ambiental elevado.

Control de tráfico: dadas las consecuencias derivadas de las interrupciones de la circulación en túneles, tanto en cuanto a seguridad como a contaminación,


deben mantenerse unos niveles apropiados de control y seguimiento de la circulación. Para ello se medirá la densidad y la velocidad de la corriente circulatoria, y se dispondrá de un circuito cerrado de TV que, junto con un conjunto de señales de mensaje variable, permita un control adecuado de la circulación. La decisión acerca de los sistemas a disponer depende de la Administración que tiene a su cargo el túnel, pero los sistemas a instalar deben ser integrados con los existentes en la red circundante.

Detectores de incendio, extintores y dispositivos de control de humos: deben disponerse elementos que permitan la declaración de una alarma, ya sea por medios manuales o automáticos. Asimismo deben disponerse medios adecuados de extinción de incendios y elementos de control de humos, de acuerdo con la reglamentación vigente.

Iluminación y alimentación eléctrica de emergencia: debe disponerse de un sistema de alimentación alternativo, para el caso de que la alimentación eléctrica normal no pueda ser empleada. Esta alimentación alternativa debe ser suficiente como para continuar la explotación del túnel y, en particular, de los sistemas de seguridad y emergencia.

4.2.6 Consideración final

Dado el elevado coste de los elementos e infraestructuras a disponer, la necesidad de su conservación y la corta vida útil de algunos de ellos, debe considerarse que es esencial que se instale únicamente el equipamiento necesario, y no más. El objetivo es mantener la seguridad en un nivel adecuado, conservando al mismo tiempo la confianza de los usuarios.


Tabla 6 Equipamiento de seguridad según la categoría del túnel

CATEGORÍA DEL TÚNEL EQUIPAMIENTO DE SEGURIDAD Y PREVENCIÓN Y

GESTIÓN DE INCENDIOS AA A B C D

Teléfonos de emergencia λ λ λ λ ν

Sistemas de transmisión y

repetición de radio λ µ µ µ

Detectores de lazo magnético λ µ µ µ µ

Equipos de

comunicación y alarma

Circuito cerrado de TV λ µ µ µ µ

Extintores portátiles λ λ λ µ

Hidrantes a presión λ λ λ λ µ Equipo de extinción de

incendios Mangueras λ µ µ µ

Señales de salidas de

emergencia λ λ λ µ µ

Equipo de señales y

rescate Señales de control de carriles

(sentido y carril abierto o

cerrado)

λ λ λ λ µ

Carril de detención en

emergencias λ λ λ

Acera de emergencia λ λ λ λ µ

Puertas de escape y

conexiones λ µ µ

Cambios de sentido µ

Otros equipos e

infraestructuras

Control de humos mediante el

empleo de la ventilación λ λ λ µ µ

Leyenda Equipamiento normal λ

A decisión del GCDST µ

Según normas y reglamentos locales o regionales ν


5 BIBLIOGRAFÍA

[1] AIPCR. (1995) "Informe del Comité Internacional de Túneles de Carretera". XX Congreso Mundial de la Carretera, Montreal.

Véanse también los informes correspondientes de los congresos desde 1975 (México) hasta 1991 (Marrakesh).

[2] BS Standard PARTE 9, BD 78/99, DESIGN OF ROAD TUNNELS (1999)

[3] CEN TC 169 WG 6 (1994) "Borrador nº 4A de la Norma para el alumbrado de túneles de carretera". No publicado.

[4] CETU (1985) "Guide de l'éclairage des tunnels routiers", Lyon.

[5] HIGHNETT, H.J. Y HOGBIN, L. (1972): "A review of methods for ventilating road tunnels". TRRL Report LR 447, Crawthoprne, Reino Unido.

[6] MONCLÚS, B. (1994) "Instalaciones de ventilación, iluminación, suministro de energía eléctrica, seguridad, vigilancia y control remoto". X Curso Internacional de Carreteras, ETSICCP Madrid.

[7] PHILIPS (1985) "Tunnel lightning", Países Bajos.

[8] ROHNE, E. "The use of Jet Fans for the Ventilation of Road Tunnels". Schweizerische Bauzeitung, vol. 82, no. 48, reimpreso por VOITH, Heidenheim

[9] SCHREUDER, D.A. (1997) "Recent developments in traffic tunnel lighting in the Netherlands" Transportation Research Board Meeting, Washington.


[10] SARROCA, J.R.. (1994) "Iluminación de túneles de carretera". Jornadas técnicas sobre túneles, Gijón.

[11] SWAART, LUUK (1994) "Medidas de seguridad en túneles carreteros". Jornadas técnicas sobre túneles, Gijón.


6 APÉNDICE 1:

CÁLCULO DE LOS CAUDALES DE AIRE FRESCO DE CO Y HUMOS






APÉNDICE 2:

EJEMPLOS DE SECCIONES TRANSVERSALES

CON SISTEMAS DE VENTILACIÓN










El cálculo de la respuesta del revestimiento ante un incendio: estrategias en el proyecto de túneles

Curso



UPM 1802-2006

Curso


Índice de Documentos

EL CÁLCULO DE LA RESPUESTA DEL REVESTIMIENTO ANTE UN INCENDIO: ESTRATEGIAS EN EL PROYECTO DE TÚNELES..............................3

1 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................3

2 EL PROCESO DE RAZONAMIENTO ...................................................................4

3 CÓMO SURGE EL CÁLCULO ...............................................................................5

4 LOS DOCUMENTOS SIMILARES.........................................................................7

5 FUENTES ESPECIALMENTE ÚTILES.................................................................9

6 LOS TIPOS DE TÚNELES .....................................................................................10

7 EL INCENDIO DE DISEÑO Y EL EFECTO DE LA VENTILACIÓN ............12

8 LA SITUACIÓN DEL TRÁFICO Y LA GESTIÓN DE LA VENTILACIÓN ..13

9 LAS DEGRADACIONES QUE SUFRE CADA MATERIAL.............................14

10 LA RESPUESTA DEL HORMIGÓN ....................................................................15 10.1 Modelos existentes de respuesta del material................................................................15 10.2 La aplicación de la solicitación .......................................................................................18 10.3 Las limitaciones a la solicitación ....................................................................................19

11 ESTRATEGIAS DE CÁLCULO ............................................................................20 11.1 Planteamiento del cálculo ...............................................................................................20 11.2 Cálculo del incendio (resolución del efecto del fuego de cálculo) ................................21 11.3 Cálculo de la resistencia del hormigón: tablas de espesores ........................................24 11.4 Cálculo de la resistencia del hormigón: cálculos simplificados no acoplados ............25 11.5 Cálculo de la resistencia del hormigón: cálculos acoplados de temperaturas............26 11.6 Cálculo de la resistencia del hormigón: Cálculos acoplados incluyendo lajeo...........27

11.7 LOS POSIBLES TRATAMIENTOS Y SU EFECTO ..........................................27

12 ALGUNOS EJEMPLOS EN CASOS REALES EN PROYECTO......................28

13 UN POSIBLE ESQUEMA DE CÁLCULO ...........................................................31

14 CONCLUSIONES ....................................................................................................32

15 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................33

2

INDICE DE TABLAS

Tabla 1. Diferencias entre incendios en edificaciones y en túneles (elaboración propia, a

partir de Ingason, 2005)............................................................................................ 7

Tabla 2. Riesgo para la infraestructura según el tipo de túnel (elaboración propia)................ 10

Tabla 3. Características típicas de los fuegos de distintos vehículos....................................... 11

Tabla 4. Degradaciones de los materiales de revestimiento (ICE, 2004) ................................ 14

Tabla 5. Umbrales de temperatura en el comportamiento del hormigón (Romana, 2005) ...... 15

Tabla 6. Escenarios elegidos por la AIPCR y la OCDE (OCDE, 2001).................................. 20

INDICE DE FIGURAS

Figura 1. Fases de un incendio (de Ingason, 2005).................................................................... 8

Figura 2. Clasificación de túneles en Vizcaya (de Estefanía, 2005) ........................................ 10

Figura 3. Zonas en un incendio de un túnel con ventilación longitudinal (de Ingason, 2005) 12

Figura 4. Predicción de lajeo a 5 y 20 minutos (de Schrefler, 2002)....................................... 17

Figura 5. Mapa de temperaturas recogido en un ensayo de fuego (de Schrefler, 2002).......... 18

Figura 6. Comparación de una simulación y un ensayo a 29 m aguas arriba del incendio (de

Rhodes, 2005).......................................................................................................... 21

Figura 7. Potencia transmitida al revestimiento. Curva ISO 834 – 60 minutos (de Romana y

Varona, 2005) .......................................................................................................... 29

Figura 8. Funciones temperatura tiempo cada 2 cm en el revestimiento. (ejemplo, de

Romana y Varona, 2005)......................................................................................... 30

EL CÁLCULO DE LA RESPUESTA DEL REVESTIMIENTO 3

EL CÁLCULO DE LA RESPUESTA DEL REVESTIMIENTO ANTE UN INCENDIO: ESTRATEGIAS EN EL PROYECTO DE TÚNELES

Manuel G. Romana

Prof. Titular de Universidad

Departamento de Ingeniería Civil: Transportes

Universidad Politécnica de Madrid

1 INTRODUCCIÓN

Los túneles son seguros, y el incendio, con ser de gran impacto momentáneo, no es tan grave en el largo plazo: En hasta 23 túneles en total, no se ha registrado la pérdida de ninguna infraestructura. Sí se han producido daños serios, llegando a afectar a cientos de metros en algunos casos, a casi todo el espesor de revestimiento en otros y a cierres prolongados en otros más, pero en cuanto a daños, los informes más pesimistas hablan de “casi colapso”.

Nuestra preocupación por disponer de un método de cálculo del revestimiento que contemple el incendio está derivada de la necesidad de un procedimiento que permita una coherencia social adecuada, empleando recursos similares en túneles similares. Por supuesto, en algunos casos, como los túneles subacuáticos, la protección de la infraestructura debe ser muy costosa, porque el riesgo (producto de la esperanza matemática de un incendio de grandes proporciones por el coste de reposición de una infraestructura que se puede perder por completo) es inaceptable para la sociedad.

Es importante destacar el papel de la sociedad como árbitro final de cualquier estrategia relacionada con las obras públicas: su presión puede hacer que aumente o disminuya el esfuerzo inversor en un aspecto determinado, y a su vez esta presión puede variar en el espacio y en el tiempo: no hay más que recordar la variada historia de las centrales nucleares.

4

Son posibles varias estrategias de cálculo del revestimiento frente a la acción del fuego, combinada con las demás acciones soportadas por el revestimiento, en el proyecto de un túnel de carretera o ferrocarril. En esta ponencia se discute el estado actual del conocimiento, se analizan las posibles estrategias y se recomienda la

elaboración de dos catálogos: uno de procedimientos y otro de casos en los que debe aplicarse cada uno.

Las cifras indicadas no son indicativas de una posición particular del autor, aunque, claro está, las considera válidas. Pero hay que destacar que lo importante es llegar a un mecanismo común que trascienda la situación de diferencia entre proyectos de una misma administración.

2 EL PROCESO DE RAZONAMIENTO

El proceso de razonamiento en ingeniería puede resumirse en los pasos

siguientes (CORMAACC, basado en un razonamiento similar de Edwards,

1996):

Cuestión: un aspecto que ofrece algunas dudas o alternativas que hay

que resolver

Objetivos: el conjunto de fines que deben ser cumplidos por la

solución elegida finalmente

Reglas (que incluyen los conocimientos previos y los antecedentes

directos)

Medios que deben emplearse

Aplicación de diseño (predimensionamiento)


Análisis y comprobaciones (dimensionamiento de detalle y

elaboración de planos y mediciones)

Controles que deben realizarse

Conclusión

La falta de alguno o varios de estos pasos rompe la validez del razonamiento,

convirtiéndolo bien en un sistema voluntarista y arbitrario (si no se conocen los

objetivos, o faltan el análisis, los medios o los controles) o en un sistema

incompleto (si falta la conclusión).

3 CÓMO SURGE EL CÁLCULO

El cálculo es una herramienta que surge del desarrollo de la fase de análisis y

comprobaciones cuando se dispone de modelos de respuesta adecuados para

describir el comportamiento de los elementos que intervienen en un proceso en

un determinado intervalo de valores similar al real. El desarrollo de los modelos

es una necesidad para refinar el análisis, es responsabilidad de la comunidad

técnica en su conjunto, como se verá más adelante.

Cuando se desarrolla un campo técnico nuevo, el proceso histórico puede

caracterizarse mediante las siguientes etapas:

• Adopción de un producto: cuando aparece un producto que contribuye a

resolver una necesidad, se adopta siempre que la necesidad existe, con

independencia de si el producto es excesivo o insuficiente para cumplir la

6

finalidad estipulada. El razonamiento que se sigue es éste: “esto es lo que

hay y es mejor que nada”.

• Adopción de un conjunto de recetas: Cuando existen varios

suministradores y la comunidad técnica no dispone de modelos de

funcionamiento tiende a producirse un conjunto de recetas que se siguen

basándose en una relación de confianza entre el suministrador y el cliente

y de precedentes. Es frecuente que exista un elevado nivel de confusión en

el mercado, aplicándose simultáneamente en casos similares soluciones

muy diferentes y hasta contradictorias. En esta fase el talento de los

vendedores es un factor fundamental de la penetración de cada receta o

solución en el mercado.

• Consolidación de un conjunto mínimo de recetas: La experiencia repetida

termina por eliminar soluciones no efectivas (lo que no debe confundirse

con ineficaces). Las soluciones preferidas, de eficacia variable, se

extienden a casi todas las aplicaciones. Esta fase puede no existir,

dependiendo del horizonte temporal de la anterior y de la siguiente.

• Desarrollo de modelos cualitativos: La necesidad de extender el análisis a

un rango de casos provoca el desarrollo de criterios simplificados con los

que se obtienen resultados cualitativos.

• Desarrollo de modelos cuantitativos: se perfeccionan los modelos

cualitativos sustituyéndolos por modelos cuantitativos, en los que la

solución se puede variar ligeramente al variar los valores de las variables

de entrada.


Los modelos cuantitativos tienen normalmente los siguientes componentes:

a) modelos de propiedades del material

b) coeficientes de minoración de propiedades requeridas

c) modelos de solicitaciones

d) coeficientes de mayoración de las solicitaciones

e) modelos de respuesta del material

f) umbrales de aceptación de la solución

4 LOS DOCUMENTOS SIMILARES

Los documentos normativos más cercanos en español son estos:

• Eurocódigo 1, parte 1-2. Acciones en estructuras expuestas al fuego

(2004)

• Eurocódigo 2, parte 1-2. Proyecto de estructuras frente al fuego (1996,

fecha de estado AENOR: 15/05/2004)

• Reglamento de seguridad contra incendios en establecimientos

industriales (2004)

Sin embargo, la normativa existente, desarrollada para la edificación, no debe

ser empleada para el diseño de túneles directamente. Como se sabe, hay

diferencias notables entre los incendios de edificaciones y los de túneles.

Ingason (2005) destaca tres de estas diferencias, y en la tabla siguiente se

recogen hasta seis:

8

Tabla 1. Diferencias entre incendios en edificaciones y en túneles

(elaboración propia, a partir de Ingason, 2005) Diferencia En edificaciones En túneles

1

Tasa de generación de calor

La tasa de generación de calor (en inglés, HRR, o heat release rate) del fuego está relacionada con el factor de ventilación, que depende del tamaño de las aperturas de las habitaciones o recintos en los que se desarrolla

La tasa depende de las condiciones del túnel, ya que los túneles funcionan como conductos entre vasos comunicantes. En los túneles la aportación de oxígeno es superior en varios ordenes de magnitud

Además, esta tasa es muy importante para determinar si el fuego se propaga de un vehículo a otro.

2

Estado explosivo

Se desarrolla un estado casi explosivo (en inglés, flashover) en minutos, con una curva de ascenso muy acusada, en recintos cerrados

Este estado no se produce en el túnel, porque se disipa una gran cantidad de energía calorífica. Sí puede darse en vehículos, como coches ferroviarios, camiones o coches.

3

Estratificación del humo

Se forma una estratificación muy clara en las fases tempranas burbuja de aire

La estratificación puede lograrse (en algunos ensayos no se ha observado), pero se pierde por efecto del enfriamiento del humo o de la ventilación, o de una combinación de ambos

4

Condiciones de evacuación

La evacuación es rápida, y muchos usuarios de edificios han participado en simulacros. En todo caso, muchos usuarios conocen el edificio. Es frecuente que algunas personas conozcan el procedimiento de evacuación y puedan asistir a otros, a veces con autoridad reconocida (empleados frente a visitantes o clientes).

La evacuación es más lenta, porque las distancias involucradas son mayores. Los usuarios no conocen la infraestructura, y en general no han participado en simulacros. El entorno es más oscuro. En túneles de ferrocarril existen figuras de autoridad (la tripulación del tren), pero en carreteras no suele haber ninguna autoridad reconocida.

5

Consideración de la importancia de la infraestructura

El edificio es sacrificable, y se pasa rápidamente a contener la extensión del incendio a edificios vecinos, dando por perdido el inmueble.

La infraestructura es importante, y se dedican esfuerzos de proyecto y de emergencia a preservar su integridad en la medida en que sea posible.

6

Duración del incendio

El incendio suele durar algunas horas (de 1 a 6), salvo excepciones muy notorias.

La duración habitual es inferior a 2 horas, pero se conocen casos de uno o varios días.


La curva de desarrollo del incendio puede ser como la representada en la figura

1:

Figura 1. Fases de un incendio (de Ingason, 2005)

5 FUENTES ESPECIALMENTE ÚTILES

Normativa relevante:

• Instrucción IOS-98

• borrador de Norma ISTF (marzo, 2004)

• Circulaire relative aux tunnels routiers : Circulaire_2000-63

• Instruction technique interministérielle IT Tunnels Ferroviaires 98-300

• Recomendaciones de la ITA-PIARC

• Eurocódigo 1 EN 1991-1-2 Eurocódigo 1 Parte 2-2. Acciones en

estructuras. Acciones en estructuras expuestas al fuego (fecha de estado

AENOR: 15/05/2004)

• Eurocódigo 2- Parte 1-2.Reglas generales. Proyecto de estructuras frente

al fuego. Marzo 2004.

En el documento “Tunnel Lining Design Life”, del ICE (Institute of Civil

Engineers, el equivalente británico Colegio de Ingenieros de Caminos) se dan

10

recomendaciones específicas para el proyecto de revestimientos resistentes al

fuego. En este documento se indica:

que hay que distinguir entre túneles en roca, (en los que la

infraestructura no corre peligro) y túneles en terrenos blandos (en los

que se corre el riesgo de perder total o parcialmente la infraestructura

a causa del incendio).

que debe contemplarse el peor caso posible.

que en túneles artificiales con formas rectangulares los elementos

están sometidos a flexiones importantes, y en ellos el lajeo produce

efectos más serios que en los de forma circular. La pérdida de sección

debe considerarse en el cálculo en todos los casos.

que se distinga entre fuegos de celulosas y de hidrocarburos.

En CARVEL, R (2005) “A History of experimental tunnel fires” se resumen los

ensayos de fuego realizados desde 1965 hasta la fecha, indicando algunos

detalles como potencias y duraciones. No siendo de utilidad directa para esta

ponencia, no se resume, pero se recomienda su lectura.

Resulta muy útil como espejo el documento de la Jornada Técnica “Los

Eurocódigos estructurales: Comportamiento de la estructura en caso de

incendio”, celebrada en Madrid el 12 de mayo de 2005.

6 LOS TIPOS DE TÚNELES

Partiendo de una consideración de Carvel (2005) sobre tipos de túneles, en esta

ponencia se presentan reordenados de menor a mayor riesgo:


Tabla 2. Riesgo para la infraestructura según el tipo de túnel (elaboración

propia) Tipo de túnel Riesgo para la

infraestructura

• Túnel excavado por métodos convencionales en roca

• Túnel ejecutado con tuneladora, con revestimiento de

dovelas

• Túnel en suelos blandos con presencia de agua en el

frente, durante la ejecución y durante la vida del túnel

• Falsos túneles abovedados

• Falsos túneles rectangulares

• Túneles sumergidos

-

+

Pueden emplearse otros criterios de clasificación, como los recogidos en

Estefanía et al (2005), que fueron empleados en Vizcaya, para establecer

estándares de seguridad de equipamiento.

Figura 2. Clasificación de túneles en Vizcaya (de Estefanía, 2005)

12

En conclusión, sería conveniente establecer una clasificación de túneles para

elaborar un catálogo de casos en los que debe aplicarse cada procedimiento de

los expuestos a continuación.

7 EL INCENDIO DE DISEÑO Y EL EFECTO DE LA VENTILACIÓN

El incendio de diseño es en la actualidad un problema. Se han medido potencias

muy grandes en incendios reales y en ensayos, pero nos resistimos a emplear

potencias tan elevadas en el proceso de diseño, porque muchos pensamos que

proteger la infraestructura contra estas potencias es desproporcionado en

comparación con el riesgo y con el coste de las vidas que se van a salvar.

Tabla 3. Características típicas de los fuegos de distintos vehículos Nº de veh. Tipo Potencia

(MW) Duración

(h) Humo (m3/s)

1 Coche pequeño 2,5 1 20

1 Coche grande 5 1 30

2 – 3 Coches 8 1 50

1 Furgoneta / Camión pequeño 15 1 50

1 Autobús 20 2 ---

1 Camión grande 20 - 30 4 50 – 80

1 Camión de mercancías peligrosas 200 - 300 4 300

Además, está el hecho de que los túneles no han colapsado tras los incendios. En los ejemplos

citados por Lotsberg y Merzagora (2004), el ICE (2004) y por Romana Ruiz (2005), entre los

que están la A-86 en Versalles, Guadarrama, Caldecott, Mont Blanc, Tauern, San Gotardo, y

hasta 23 túneles en total, no se ha registrado la pérdida de ninguna infraestructura. Sí se han

producido daños serios, llegando a afectar a cientos de metros en algunos casos, a casi todo el

espesor de revestimiento en otros y a cierres prolongados en otros más, pero en cuanto a

daños, los informes más pesimistas hablan de “casi colapso”.


8 LA SITUACIÓN DEL TRÁFICO Y LA GESTIÓN DE LA VENTILACIÓN

Es importante alcanzar un consenso sobre la situación del tráfico en distintos túneles en

función de su entorno en el momento del incendio, así como de las directrices generales de la

gestión de la ventilación. Las dos cuestiones tienen importancia en cuanto al número de

vehículos que pueden tomar parte activa en el incendio.

Por ejemplo, la asunción usual en un túnel unidireccional en campo abierto es que los

vehículos aguas abajo del incendio pueden escapar libremente, mientras que la ventilación

empuja el humo hacia aguas abajo, donde no hay vehículos. Por tanto, lo normal es asumir

que el incendio está limitado a un vehículo, si no media colisión, o a los vehículos que

colisionen, en caso contrario. Sin embargo, en un túnel unidireccional urbano (con

intersecciones con demanda elevada en las bocas) la posibilidad de salida libre está dificultada

o incluso anulada durante períodos largos de tiempo al día, al menos en principio. La

situación de partida del túnel en campo abierto puede lograrse si se gestiona la intersección

aguas debajo de manera que nunca, o casi nunca, se alcance la capacidad del movimiento de

salida del túnel. Un ejemplo de ello es el túnel de Sinesio Delgado en Madrid, en ambas

bocas. En el caso de túneles unidireccionales con ventilación longitudinal, pueden distinguirse

hasta cinco zonas en caso de incendio, como se muestra en la figura 3.

Figura 3. Zonas en un incendio de un túnel con ventilación longitudinal (de Ingason, 2005)

• 1: zona quemada, en proceso de enfriamiento (el incendio se originó en

x=0)

• 2: zona de brasas

14

• 3: zona de combustión

• 4: zona de exceso de combustible

• 5: zona de precalentamiento

Como puede observarse, en este caso el calos ha alcanzado al segundo vehículo

y está en proceso de afectar al tercero. De acuerdo con Ingason, las temperaturas

de extensión del incendio dependen del modo de difusión del calor, pudiendo

estimarse para la ignición espontánea aproximadamente y de forma algo cruda

(basándose en los escasos datos disponibles) en unos 500 ºC para transmisión

por convección y 600 ºC en el caso de transmisión por radiación. Si existe una

llama piloto, las temperaturas descienden a alrededor de 400 ºC en ambos casos.

En resumen, es preciso estar de acuerdo en términos generales en cómo se

gestionará la ventilación para calcular (o al menos estimar) el efecto del

incendio sobre el revestimiento.

9 LAS DEGRADACIONES QUE SUFRE CADA MATERIAL

La tabla 4 recoge las diferentes degradaciones que sufre cada uno de los

materiales que pueden emplearse en el revestimiento de túneles, excluyendo

materiales cerámicos o decorativos, que no son de uso corriente. En caso de que

se empleen estos materiales los fabricantes debe suministrar la información

equivalente para su producto.


Tabla 4. Degradaciones de los materiales de revestimiento (ICE, 2004) H

orm

igón

Laje

o

Cam

bio

en la

de

nsid

ad

Def

orm

ació

n

Pérd

ida

de

resi

sten

cia

Ela

stic

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en

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rmic

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ºC

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ºC

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Des

com

posi

ción

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ión

Deg

rada

ción

fís

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Deg

rada

ción

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ica

Deg

rada

ción

té

rmic

a

Deg

rada

ción

qu

ímic

a

NOTA: la respuesta de la madera es relevante únicamente en la ejecución de túneles en

suelos, cuando son excavados por métodos en los que la sección se divide en muchas particiones, como el método belga o similares.

10 LA RESPUESTA DEL HORMIGÓN

10.1 Modelos existentes de respuesta del material

En este mismo simposio hay una ponencia de mi padre (Manuel Romana Ruiz)

sobre el comportamiento del hormigón frente al incendio. Esa ponencia es un

análisis más completo y actualizado de cómo se comporta el material, por lo que

16

se recomienda encarecidamente su lectura. Se reproduce una tabla de una

conferencia anterior suya, no publicada.

Tabla 5. Umbrales de temperatura en el comportamiento del hormigón

(Romana, 2005) Umbral de

temperatura (ºC) Efecto en el hormigón

100 – 150 Pérdida de agua capilar y de adsorción. Lajeo en las proximidades de la superficie interior.

300 Comienza la pérdida de resistencia

400 Disociación del hidróxido de calcio

600 Fuerte incremento de la fluencia

700 Disociación del carbonato cálcico

800 Pérdida total del agua de hidratación

1200 Fusión

En lo que sigue se ofrecen los modelos más generalizados de propiedades

térmicas y mecánicas considerando los cambios de temperatura, que son los

contenidos en los Eurocódigos. Es de esperar que si aparecen modelos mejores,

se incluirán en las sucesivas versiones de los Eurocódigos. Por otra parte, esta es

la fuente para los códigos existentes en edificación, por lo que lo más

aconsejable es utilizarlos.

Las características térmicas del hormigón (conductividad térmica y calor

específico), que a su vez varían con la temperatura, están recogidas en el

Eurocódigo 2, ENV1992-1-2:2004, Anexo A, punto A.3.1, Propiedades térmicas

del hormigón.


Se indican a continuación las fórmulas recogidas en el Eurocódigo 2, parte 1-2,

apartado 3 para considerar el efecto de la temperatura en el comportamiento

estructural del hormigón a compresión:

)º20()()( Cfkf ckcck ⋅= θθ

⎪⎪⎪

⎩

⎪⎪⎪

⎨

⎧

≤≤

≤≤−

≤≤−

≤≤

=

CC

CC

CC

CC

kc

º1200º9000

º900º400625

900

º400º1001500

1600º100º201

)(

θ

θθ

θθθ

θ

Para el caso del comportamiento del hormigón a tracción, la reducción de la

resistencia admitida como máxima información está recogida en la Fig. A.1 del

Anexo A (Informativo), parte A1, del Eurocódigo 2.

El análisis del lajeo es más complejo. Pueden plantearse estas dos alternativas:

• Examinar la evolución de las temperaturas de un espesor reducido de

hormigón cercano a la cara vista, y eliminar directamente del modelo las

que se consideren que se van perdiendo por lajeo

• Emplear un modelo bifase complejo. Esta alternativa, otra vez atractiva

sobre el papel, requiere conocer muchos datos del material de los que no

se suelen medir. Una aproximación específica al problema del lajeo es

la efectuada por el grupo de trabajo 11 (cuyo tema es el hormigón como

un material multifase) del grupo MACSI-net (MAthematics, Computing

and Simulation for Industry). Los resultados son prometedores, pero

están lejos de poder ser empleados en casos concretos.

18

Figura 4. Predicción de lajeo a 5 y 20 minutos (de Schrefler, 2002)

10.2 La aplicación de la solicitación

Existen las siguientes especificaciones de fuego en vigor:

Curvas de Temperatura:

• Eurocódigo 1 (1991): Celulosa e Hidrocarburos

• ISO 834 (1975)

• RWS ( Rijkswaterstaat, holandés, 1995)

• RABT (alemán, 1997)

• BS 476 (1987)

Potencia: recomendaciones de la PIARC y a ITA (véase la tabla 3)

Efecto del fuego:

• Eurocódigo 2

• BS 8110 (1985): datos tabulados, ensayos de fuego o cálculos

Localización del efecto del fuego:

Sobre este punto no hay documentos reglados o normativos. Tanto las

fotografías disponibles de los túneles de San Gotardo, el Tauern y el Kaprun,


como las medidas recogidas en algunos ensayos (véase la figura 5) indican que

el calor se aplica sobre todo en clave, y que en el nivel inferior (por debajo de

los hombros) el calentamiento es reducido, y desde luego inferior al requerido

para una combustión, ya sea espontánea o a partir de una llama piloto.

En lo concerniente a la longitud, un fuego normal afecta a unas decenas de

metros de túnel, pero si se extiende a varios vehículos puede llegar a afectar a

cientos de metros (pueden citarse dentro de esta categoría los casos de los

túneles de Mont-Blanc, Caldecott, Hovden, Nikonzaka o Holland).

Figura 5. Mapa de temperaturas recogido en un ensayo de fuego (de Schrefler,

2002)

10.3 Las limitaciones a la solicitación

En algunas normativas se limita la exposición a valores bajos de temperatura, lo

que obliga a adoptar tratamientos de piel que protejan al hormigón o al acero.

Así, en Suiza se limita la temperatura de exposición del hormigón a un máximo

de 250 ºC, y en Holanda se recoge también esta misma limitación al hormigón,

limitando también al acero a una exposición a una temperatura inferior a 500 ºC.

20

11 ESTRATEGIAS DE CÁLCULO

11.1 Planteamiento del cálculo

Como plantea Maciá (2005), para calcular “una estructura en situación de

incendio se deberían considerar … las siguientes etapas:

• Selección de los escenarios de fuego de cálculo oportunos

• Determinación de los fuegos de cálculo correspondientes

• Cálculo de la evolución de la temperatura en el interior de los elementos

estructurales

• Cálculo del comportamiento mecánico de la estructura expuesta al

fuego”

En los túneles, los escenarios son diferentes si se consideran implicados o no los

vehículos de mercancías peligrosas, y si la hipótesis es de incendio iniciado por

un fallo mecánico o por un accidente de circulación. La tabla 6 reproduce los

escenarios elegidos por la OCDE en sus documento Transport of Dangerous

Goods through Road Tunnels, de 2001.


Tabla 6. Escenarios elegidos por la AIPCR y la OCDE (OCDE, 2001)

Descripción Capacidad del

depósito Tamaño de la rotura (mm)

Flujo de masa (kg/s)

1 Vehículo pesado convencional (20 MW) ------ ------ ------

2 Vehículo pesado convencional (100 MW) ------ ------ ------

3 Explosión de gas (BLEVE) en un contenedor de gas licuado (LPG)

50 kg ------ ------

4 Líquidos de motor 28 t 100 20.6 5 Nube de gas (VCE) o Líquidos de motor 28 t 100 20.6 6 Escape de Clorina 20 t 50 45 7 BLEVE o LPG a granel 18 t ------ ------ 8 VCE o LPG a granel 18 t 50 36 9 Fuego con llama de LPG a granel 18 t 50 36

10 Escape de Amoniaco 20 t 50 36 11 Escape de acroleína a granel 25 t 100 24,8 12 Escape de acroleína en cilindros 100 litros 4 0,02 13 BLEVE de dióxido de carbono a granel (son

incluir la consideración de la toxicidad) 20 t ------ ------

NOTA: se han mantenido las abreviaturas en inglés por ser de uso común en documentos técnicos, comités y reuniones.

En el documento de la OCDE se incluyen los árboles de sucesos e los casos de

incendio de un camión de mercancía convencional y de uno de mercancías

peligrosas.

11.2 Cálculo del incendio (resolución del efecto del fuego de cálculo)

El cálculo del incendio en un túnel es el primer paso para determinar el mapa de

las temperaturas del aire en cada punto de la superficie del revestimiento. Debe

ser forzosamente en tres dimensiones, ya que, como se ha visto, la influencia de

la ventilación y su manejo y de la tasa de transmisión de calor en sentido

longitudinal influyen en la propagación o no del incendio a más vehículos, ya

sea de carretera o de ferrocarril.

22

Los modelos más empleados para este proceso son los que permiten la

simulación de la dinámica de fluidos (CFD), que se basan en encontrar una

solución transitoria para la ecuación de Navier-Stokes con las condiciones de

contorno que se puedan imponer. Las simulaciones se emplean habitualmente,

pero junto a sus innegables ventajas tienen limitaciones claras. La figura 6

presenta los resultados de una simulación, que son en general aceptables, con

una precisión alta en el principio y al final del período de análisis y menor, pero

del lado de la seguridad, entre ambos momentos. Nótese que en el modelo se

perdería resistencia del hormigón durante el plazo entre los minutos 15 a 25, o

que no ocurrió en el ensayo.

Figura 6. Comparación de una simulación y un ensayo a 29 m aguas arriba del incendio (de

Rhodes, 2005)

Los problemas de estos modelos son los relacionados con sus características

deterministas, frente a una realidad con in cierto grado de variación local y

aleatoriedad, con las simplificaciones que es necesario realizar y con la validez

limitada derivada del hecho de que hay todavía pocos experimentos para validar

los modelos. En otras áreas de la ingeniería es habitual confiar el resultado

global del problema a la experimentación, estudiando con modelos numéricos la

sensibilidad del problema frente a variaciones ligeras de alguna de las variables.


El empleo de modelos probabilísticos, alternativa muy atractiva sobre el papel,

tiene la desventaja de requerir una clara definición del número de veces que es

preciso ejecutar el modelo y el período de análisis para asegurar con un cierto

nivel de confianza que se conoce la distribución de efectos de las causas

desencadenantes y las circunstancias ambientales.

Una causa inherente de imprecisión del modelo es que está limitado por el

número de ensayos disponibles y por el estado del conocimiento específico en

esta materia. Para aumentar el conocimiento es muy importante recoger

información de incidentes en los que fue posible un incendio, o bien se

consiguió extinguir en sus primeras fases. Para ello es vital la agilidad, ya que

los implicados en un incidente o accidente cuentan la verdad con cierta candidez

en los primeros minutos posteriores al evento, para posteriormente variar su

versión en función de lo que ellos perciben como sus intereses.

Una discusión muy completa de las trampas que plantea el uso de modelos

complejos puede encontrarse en Beard (2005).

En todo caso, en la lectura de este apartado y los que siguen hay que tener muy

presente que un modelo no puede reproducir la realidad. Por ello es fundamental

escribir previamente la lista de preguntas que necesitamos que se conteste; de lo

contrario, el fracaso está casi asegurado. Esta lista de preguntas no puede

referirse, además, a toda la geometría del modelo con la misma precisión.

En resumen, en este momento en el proyecto de túneles es preferible emplear

modelos deterministas que muestren las diferencias entre un caso general y otro

24

específico. Buenos resúmenes de simulaciones complejas pueden encontrarse en

los textos de Alarcón (muchos disponibles) o en McGrattan y Hamins (2001).

11.3 Cálculo de la resistencia del hormigón: tablas de espesores

El método de cálculo más simple es el recogido en tablas de dimensiones y

espesores para cada elemento. Este método no es trasvasable directamente a

túneles, ya que la solicitación mecánica en túneles es más compleja y se

recuerdan las diferencias apuntadas entre incendios en edificación y en túneles.

A modo de guía intelectual sí podrían ser la base de otros cuadros de aplicación

en túneles.

En la tabla 7 se recogen los espesores y dimensiones para vigas isostáticas.

Como aclaran Vega y Burón (2005), de esta tabla cada estado miembro se

pronunciará en su Anejo Nacional acerca de qué columna es de aplicación en su

país. Existen además provisiones para que la aplicación de una u otra columna

no suponga la eliminación de la libre competencia. La EHE recoge la clase WC

en su anejo 7.


Tabla 7. Especificaciones de dimensiones mínimas para la resistencia a fuego de vigas

isostáticas en el Eurocódigo 2 (1996)

En el Eurocódigo se incluyen tablas para muros, portantes y no portantes,

pilares, tirantes, vigas y losas en diversas condiciones de apoyo y exposición.

11.4 Cálculo de la resistencia del hormigón: cálculos simplificados no

acoplados

26

Los cálculos simplificados se basan en la determinación de un espesor de

sacrificio a partir de un mapa de temperaturas. En el Eurocódigo 2 se plantean

dos posibilidades:

• El método de la isoterma de 500 ºC

• El método de las áreas

El método de la isoterma de 500 ºC consiste en eliminar toda la parte de la pieza

que exceda de esta temperatura durante el incendio. Las armaduras, de haberlas,

deben ver modificada su tensión de trabajo según lo indicado en la figura 5.1 del

Eurocódigo.

El método de las áreas se aborda subdividiendo la sección en Zonas distintas, y

corrigiendo las características de cada zona.

Los cálculos no acoplados pueden realizarse de manera relativamente sencilla

con programas de cálculo numérico (FLAC, por ejemplo) en 2D (también

pueden hacerse en 3D, aunque no parecería necesario para un cálculo no

acoplado).

11.5 Cálculo de la resistencia del hormigón: cálculos acoplados de

temperaturas

En el Eurocódigo no hay indicaciones concretas de cómo se hacen lo que

denomina métodos avanzados, sino únicamente observaciones generales. En el

caso de túneles, opinamos que este análisis es necesario en muchos casos, dado

que no es caro, es relativamente rápido y puede tener en cuenta aspectos

específicos.


Se trata de corregir las características térmicas y mecánicas del hormigón a

medida que se produce el calentamiento provocado por el incendio. Requiere

que se disponga de un programa adecuado, pero existen varios en el mercado.

Este método está particularmente indicado para el análisis de un túnel que haya

sido protegido con un tratamiento superficial, ya que en este caso, si el

tratamiento es adecuado, puede eliminarse completamente el lajeo.

Si no se considera el tratamiento, el análisis es incompleto para incendios de

gran potencia y duración, ya que el error introducido hace que no merezca la

pena emplear una herramienta tan fina.

11.6 Cálculo de la resistencia del hormigón: Cálculos acoplados incluyendo

lajeo

Ya se han discutido más arriba (apartado 10.1) los métodos de consideración del

lajeo, de los que se recomienda el simplificado, al menos mientras no se

disponga de un modelo robusto y comprobado de este fenómeno.

Como consideración global, se recomienda esta estrategia como comprobación

de los casos de cálculo más desfavorables en túneles excavados en mina tanto de

carretera como de ferrocarril.

11.7 Los posibles tratamientos y su efecto

En el mercado existe una gran variedad de tratamientos, y no es el objeto de esta

ponencia el discutirlos. Para que puedan ser considerados en el cálculo los

fabricantes deberían suministrar las leyes de variación de resistencia y

propiedades térmicas, tales como el coeficiente de dilatación del material

28

original y del material tratado (si es en masa) o aplicado (en este caso), así como

las funciones de variación con la temperatura de las características reológicas de

los tratamientos. De esta manera sería relativamente sencillo incorporarlos a los

métodos descritos en los apartados anteriores.

En el caso de tratamientos en masa para mejora de la respuesta con respecto al

lajeo, conviene realizar ensayos con probetas de espesores importantes y con

una exposición similar a la que se espera en un túnel.

La única alternativa viable que le queda a un fabricante a la elaboración de estas

leyes es la puesta a disposición de los profesionales que efectúan el proyecto o

sus modificaciones posteriores de todos los resultados detallados de los ensayos,

para disponer así de mapas de temperaturas y tiempos que puedan ser calados

mediante el cálculo numérico.

12 ALGUNOS EJEMPLOS EN CASOS REALES EN PROYECTO

Un equipo de personal técnico de la empresa de ingeniería SENER elaboró una

comprobación estructural de unos falsos túneles bajo la acción del fuego, en un

proyecto que, que sepamos, no ha sido publicado. En este estudio se emplea un

método simplificado propuesto en el Eurocódigo 2. Se parte de las ecuaciones

de temperatura de la ISO (4 horas) y de hidrocarburos (2 horas). Con ello, y las

ecuaciones de transmisión de calor incluidas en el Anexo 2 del Eurocódigo 2 se

llega a unos diagramas de temperatura en función de la distancia de la fibra a la

cara expuesta. Con ello se descarta la parte de hormigón que se considera

perdida, y se realiza el cálculo estructural con el espesor reducido.


Abazovic y Amon exponen un caso de modelización en 2D de un incendio con

datos experimentales en túneles de ferrocarril (el proyecto BEG). Se reprodujo

la transmisión de calor por convección y radiación, utilizando unos valores de

transmisión en la superficie de manera que se reprodujeran las temperaturas

medidas en el ensayo. El comportamiento del material es acoplado entre el

modo térmico (progreso de las temperaturas) y mecánico (caída de las

resistencias). Los autores concluyeron que era posible reproducir un

comportamiento acoplado, pero no introdujeron el lajeo y efectos térmicos

secundarios. En cualquier caso, comprobaron que se producen redistribuciones

de tensiones de cierta importancia por efecto de dilatación y de pérdida de

resistencia.

Romana y Varona realizaron varios cálculos en túneles de ferrocarril y carretera

a lo largo de 2004 y 2005. En ellos se partió de los siguientes datos:

• Potencia del incendio

• Duración del incendio

• Curvas de temperatura

• Zona del revestimiento a la que se aplicaba la potencia calorífica

Con estos datos se realizó un cálculo acoplado termomecánico obteniendo la

curva temperatura tiempo en el interior del revestimiento, y teniendo en cuenta

el efecto de la temperatura en la resistencia a tracción y compresión del

hormigón y la dilatación del material. La transmisión de calor se modelizó

considerando la conductividad térmica y calor específico variables con la

temperatura, y considerando la potencia del incendio y la curva de temperatura

adoptada en cada caso (ISO 834 o hidrocarburos).

30

Se realizó en algunos de los casos la consideración de lajeo eliminando uno a

uno los elementos cercanos a la superficie, que se renovaba en cuanto a su

posición. En otros casos se obtuvo un espesor de sacrificio que se consideraba

perdido. En todos los casos se recalculó la respuesta del revestimiento a las

cargas a las que estaba sometido tras el incendio.

Figura 7. Potencia transmitida al revestimiento. Curva ISO 834 – 60 minutos (de Romana y Varona, 2005)

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

0 1000 2000 3000 4000 5000

Tiempo (s)

Fluj

o de

ene

rgía

(w/m

2)


0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000

t(s)

T(o C

)

Figura 8. Funciones temperatura tiempo cada 2 cm en el revestimiento. (ejemplo, de

Romana y Varona, 2005)

13 UN POSIBLE ESQUEMA DE CÁLCULO

• Tipo de túnel: túnel en mina de 2500 m

• Incendio de Diseño

1. Evento para respuesta de seguridad

• Duración: 2 horas

• Tipo de vehículo: Longitud: 16,5 m (UE) ó 20,88 m (AASHTO,

14,63 m de semirremolque)

• Potencia del incendio: 30 MW

• Curva de temperatura adoptada: celulosa

2. Evento extraordinario: Evaluación de daños

32

• Duración: 4 horas

• Tipo de vehículo: Transporte de Mercancías Peligrosas

• Potencia del incendio: 200 MW

• Curva de temperatura adoptada: hidrocarburos

• Respuesta del material

• Según los Eurocódigos

• Proceso de cálculo

• Falsos túneles: espesor de sacrificio o método de los 500 ºC

• Túnel: cálculo acoplado incluyendo lajeo

• Resultados

• Evento para respuesta de seguridad: resiste, requeriría reparaciones

menores y puntuales

• Evento extraordinario: garantía de que no se pierde la infraestructura

(no se producirán hundimientos catastróficos). Evaluación de daños y

de coste de itinerarios alternativos en caso de cierre de larga duración.

14 CONCLUSIONES

• Los túneles son seguros, y el incendio, con ser de gran impacto

momentáneo, no es tan grave en el largo plazo: En hasta 23 túneles en

total, no se ha registrado la pérdida de ninguna infraestructura. Sí se han

producido daños serios, llegando a afectar a cientos de metros en

algunos casos, a casi todo el espesor de revestimiento en otros y a

cierres prolongados en otros más, pero en cuanto a daños, los informes

más pesimistas hablan de “casi colapso”.


• Nuestra preocupación está derivada de la necesidad de un procedimiento

que permita una coherencia social adecuada, empleando recursos

similares en túneles similares.

• Son posibles varias estrategias de cálculo del revestimiento frente a la

acción del fuego, combinada con las demás acciones soportadas por el

revestimiento, en el proyecto de un túnel de carretera o ferrocarril.

• Es deseable la elaboración de un catálogo de túneles en función de su

situación, para exigir un cálculo del revestimiento ajustado al nivel de

riesgo de pérdida de la infraestructura

• Es deseable elaborar un catálogo oficial o cuasi-oficial

(recomendaciones de un cuerpo con la suficiente autoridad y

conocimiento, como el Comité de Túneles de la ATC) de posibles

estrategias de cálculo, recomendando una o varias para cada caso de los

del catálogo anterior.

• Es deseable considerar en cada túnel dos escenarios de incendio, el

primero para resistirlo con plenas garantías y el segundo para que no

provoque la desaparición de la infraestructura.

15 BIBLIOGRAFÍA

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elastic constitutive model for fire loads and its application in tunnel

34

construction. FLAC and Numerical Modelling in Geomechanics, Brumer et

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[3] CARVEL, R., con contribuciones de BOTH, K. (2005) Fire protection in

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A. y Carvel, R. Thomas Telford, Londres, Reino Unido.

[4] CARVEL, R (2005) A History of experimental tunnel fires. En The

Handbook of Tunnel Fire Safety. Editores: Beard, A. y Carvel, R. Thomas

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norma de seguridad en túneles de la diputación de Vizcaya, una normativa

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[7] EUROCÓDIGO 2 (1996, fecha de estado AENOR: 15/05/2004) Proyecto de

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[8] ICE, BTS (2004) Tunnel Lining Design Life. Thomas Telford, Londres,

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Tunnel Fire Safety. Editores: Beard, A. y Carvel, R. Thomas Telford,

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[16] ROMANA, M. (2005) Incendios en túneles. Conferencia en un curso de

STMR, no publicado.

[17] ROMANA, M. G. (2000) Apuntes de túneles de carretera. ETSICCP, UPM,

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[18] ROMANA, M. G. y VARONA, P. (2004) Cálculos del revestimiento

considerando el incendio. En varios proyectos de túneles de carretera y

ferrocarril, no publicados.

[19] SCHREFLER, B.A. (2002) MACSI-net WG11 –Concrete as a multiphase

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[20] SENER (2004) Comprobación estructural de falsos túneles bajo la acción del

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[21] VEGA, L. y BURÓN, M. (2005) Eurocódigo 2: Proyecto de estructuras de

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[22] VOELTZEL, A. y DIX, A. (2004). A comparative analysis of the Mont

Blanc, Tauern and Gothard tunnel fires. Revista Routes, nº 324, AIPCR,

París, Francia.


Sandro Rocci Dr. Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos Catedrático Departamento de Ingeniería Civil – Transportes ETSI CAMINOS (U.P.M.)

La organización en la seguridad

Curso



UPM 1802-2006

Curso


Índice de Documentos

LA ORGANIZACIÓN EN LA SEGURIDAD

1 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................3

2 ORGANIZACIÓN DE LA GESTIÓN DE LA SEGURIDAD ...............................3 2.1 Los responsables ............................................................................................................... 3 2.1.1 La Autoridad administrativa ........................................................................................... 3 2.1.2 El Gestor del túnel ............................................................................................................ 4 2.1.3 El Responsable de seguridad ........................................................................................... 5 2.1.4 Los servicios de emergencia ............................................................................................. 7

2.2 EL ANÁLISIS DEL RIESGO ...................................................................................7

2.3 LAS INSPECCIONES................................................................................................8 2.3.1 Los Organismos de inspección......................................................................................... 8 2.3.2 Inspecciones con informe desfavorable........................................................................... 9

2.4 LAS EXCEPCIONES.................................................................................................9

2.5 LOS INFORMES DE INCIDENCIAS .....................................................................9

2.6 LA FASE TRANSITORIA ......................................................................................10 2.6.1 Túneles sin proyecto aprobado...................................................................................... 10 2.6.2 Túneles en construcción ................................................................................................. 10 2.6.3 Túneles en servicio .......................................................................................................... 10

2.7 LOS PROCEDIMIENTOS DE APROBACIÓN O DE AUTORIZACIÓN........11 2.7.1 Procedimiento de aprobación de proyecto ................................................................... 11 2.7.2 Procedimiento de autorización de excepción................................................................ 12 2.7.3 Procedimiento de autorización de puesta en servicio .................................................. 13 2.7.4 Procedimiento de autorización de funcionamiento...................................................... 13

3 EL MANUAL DE EXPLOTACIÓN.......................................................................14

3.1 GENERALIDADES .................................................................................................14

Introducción a los túneles de carretera: diseño y seguridad 2

3.2 LA GESTIÓN DE LAS INCIDENCIAS ................................................................16 3.2.1 Definición, objetivo y contenido .....................................................................................16 3.2.2 Los planes de emergencia................................................................................................16 3.2.3 Niveles de emergencia .....................................................................................................18 3.2.4 Actividades y procedimientos .........................................................................................20 3.2.5 Sistema de gestión............................................................................................................25 3.3.2 La congestión ...................................................................................................................27 3.3.3 Normas de circulación.....................................................................................................30 3.3.4 Actuaciones sobre el tráfico en una emergencia ...........................................................34

3.3 LA GESTIÓN DEL TRÁFICO...............................................................................26 3.3.1 El Plan de gestión del tráfico ..........................................................................................26 3.3.2 La congestión ...................................................................................................................27 3.3.3 Normas de circulación.....................................................................................................30 3.3.4 Actuaciones sobre el tráfico en una emergencia ...........................................................34

3.4 LOS MEDIOS TÉCNICOS .....................................................................................35

3.5 LA ESTRUCTURA ORGANIZATIVA .................................................................35 3.5.1 El Jefe de la emergencia ..................................................................................................35 3.5.2 Por parte de la explotación .............................................................................................36 3.5.3 Colectivos exteriores a la explotación ............................................................................37

3.6 CAMPAÑAS DE INFORMACIÓN........................................................................37

3.7 SIMULACROS PERIÓDICOS...............................................................................38

BIBLIOGRAFÍA................................................................................................................39

LA ORGANIZACIÓN EN LA SEGURIDAD

Sandro Rocci Universidad Politécnica de Madrid

1 Introducción En esta clase se van a tratar los temas organizativos exigidos por la normativa moderna en materia de explotación de túneles, representada en España por el Real Decreto 635/2006, de 26 de mayo1, sobre requi-sitos mínimos de seguridad en los túneles de carreteras del Estado, el cual transpone la Directiva 2004/54/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 29 de abril de 20042, sobre requisitos mínimos de seguri-dad para túneles de la red transeuropea de carreteras:

1. Las distintas figuras a las que compete la responsabilidad de la seguridad de los túneles objeto de esas disposiciones.

2. La documentación de seguridad que debe reunirse de forma sistemática durante la explotación de esos túneles y para las actuaciones en caso de emergencia.

2 Organización de la gestión de la seguridad

2.1 Los responsables

2.1.1 La Autoridad administrativa

La Directiva europea exige la designación de un órgano administrativo específico, con una denominación similar a la epigrafiada, que asuma la responsabilidad de garantizar la observancia de todas las cuestiones relacionadas con la seguridad de los usuarios en los túneles de la red transeuropea de carreteras y, en particular, del cumplimiento de la normativa ya desde la fase de proyecto.

Según el Real Decreto, para los túneles de la red de carreteras del Esta-do la Autoridad administrativa será la Secretaría de Estado de Infraes-tructuras y Planificación del Ministerio de Fomento: la cual deberá ga-rantizar y adoptar las medidas necesarias para asegurar el cumplimien-

1 BOE nº 126, del 27 de mayo. Corrección de errores en BOE del 31 de julio. 2 Publlcada, con corrección de errores, en el DOUE del 7 de junio.


to del Real Decreto y, en particular, que se realicen bajo su dependencia las siguientes tareas:

a) Autorizar la apertura (irrestricta o no) de los túneles, tanto la inicial como después de cualquier cambio en su estructura, modo de funcionamiento o alteración significativa de cualquier elemento de su documentación de seguridad.

b) Comprobar e inspeccionar los túneles con regularidad y de-terminar los requisitos de seguridad pertinentes.

c) Establecer los planes de organización y de funcionamiento, in-cluidos los planes de respuesta a situaciones de emergencia interior, para la formación y el equipamiento de los servicios de explotación del túnel; y cuando proceda, actuar en coordi-nación con las autoridades encargadas de los servicios de emergencia exteriores.

d) Determinar, en el ámbito de sus competencias en materia de carreteras, el procedimiento de cierre inmediato del túnel en caso de emergencia.

e) Poner en práctica las medidas de reducción del riesgo que re-sulten necesarias.

f) Determinar los organismos de inspección.

g) Suspender o restringir el funcionamiento de un túnel si no cumple los requisitos de seguridad; y especificar las condicio-nes necesarias para mantener la circulación normal, en coor-dinación con la autoridad competente en materia de tráfico y, en su caso, con otras Administraciones y organismos con competencias concurrentes en la materia.

La Autoridad administrativa no tiene por qué ser única, y se pueden instituir otras a un nivel autonómico o local para los túneles de su competencia.

2.1.2 El Gestor del túnel

La Directiva europea define también un Gestor para cada túnel, respon-sable de su gestión en la fase en que se halle (proyecto, construcción o explotación). El Gestor del túnel puede ser público o privado, y nada im-pide que un mismo gestor tenga más de un túnel.

Según el Real Decreto, para los túneles de la red de carreteras del Esta-do el Gestor será la Dirección General de Carreteras del Ministerio de Fomento; aunque durante la fase de explotación, esa Dirección General podrá designar a una empresa explotadora1 como gestor de cada túnel,

1 Cuando el túnel forme parte de una carretera en régimen de concesión, la empresa explota-

dora será la sociedad concesionaria.

de acuerdo con las normas reguladoras de la contratación pública. La empresa explotadora asumirá las siguientes funciones:

• Ejecutar las operaciones necesarias para el correcto funcio-namiento del túnel y de sus instalaciones.

• Asumir la responsabilidad sobre su ellas.

• Proponer a la Dirección General de Carreteras la designación de un Director de explotación, bajo cuya dirección se llevarán a cabo las actividades anteriores.

El Gestor del túnel debe mantener actualizado el Manual de explotación: un documento de obligado cumplimiento que forma parte de la docu-mentación de seguridad del túnel. Su cometido abarca, además:

• La elaboración de un Informe de incidencias siempre que tenga lugar una incidencia o un accidente significativo, a partir de la información aportada (en su caso) por la empresa explotadora. Este Informe debe ser remitido en el plazo de un mes a la Au-toridad administrativa, al Responsable de seguridad y a los servicios de emergencia.

• En el mismo plazo debe remitir a la Autoridad administrativa, al Responsable de seguridad y a los servicios de emergencia cualquier Informe de investigación que se redacte, en el que se analicen las circunstancias de determinados incidentes o acci-dentes, o las conclusiones que se puedan extraer de ellos.

2.1.3 El Responsable de seguridad

La Directiva europea fija que cada uno de los túneles1 tenga un Respon-sable de seguridad, nombrado por el Gestor y aceptado por la Autoridad administrativa. Podrá tener una relación funcional o contractual con el Gestor del túnel, o formar parte de los servicios de emergencia; pero no recibirá instrucciones de aquél en relación con el ejercicio de sus fun-ciones.

Según el Real Decreto, para los túneles de la red de carreteras del Esta-do el Responsable de seguridad será designado por la Dirección General de Carreteras, y podrá ser diferente para cada una de las fases de pro-yecto, construcción y explotación del túnel.

El Responsable de seguridad coordinará, durante cada fase, todas las medidas preventivas y de salvaguardia, a fin de garantizar la seguridad de la infraestructura y sus instalaciones, la de los usuarios y la del per-sonal que explota el túnel.

1 O varios túneles de un mismo conjunto.


Para ello realizará, entre otras, las siguientes tareas o funciones:

a) Durante la fase de proyecto:

• Colaborar con el redactor del proyecto en los aspectos relacionados con la seguridad del túnel.

• Informar al Gestor del túnel y a la Autoridad administra-tiva sobre la documentación de seguridad del túnel, pre-viamente a la aprobación del proyecto.

b) Durante la fase de construcción:

• Colaborar con la Dirección de las obras y con su Res-ponsable de seguridad y salud.

• Verificar la adecuación a lo establecido en el proyecto de las instalaciones de seguridad del túnel, tanto de los equipamientos como de su ejecución o montaje.

• Informar a la Autoridad administrativa y al Gestor del tú-nel sobre modificaciones de las instalaciones en relación con las previstas en el proyecto, para su eventual autori-zación; así como sobre la actualización de la documenta-ción de seguridad y, en especial, del Manual de explota-ción.

• Asesorar, previamente a la resolución de autorización de puesta en servicio de la estructura, sobre el equipamien-to y el Manual de explotación.

c) Durante la fase de explotación:

• Asegurar la coordinación con los servicios de emergencia, y participar en la preparación de los planes de actua-ción.

• Participar en la planificación, puesta en práctica y eva-luación de las operaciones de emergencia.

• Participar en la definición de los planes de seguridad y en la especificación de la infraestructura, el equipamien-to y su funcionamiento, tanto en lo que se refiere a los túneles futuros como a las modificaciones de los túneles existentes.

• Verificar la formación del personal del túnel y de los ser-vicios de emergencia, si existieran; y participar en la or-ganización de simulacros periódicos.

• Asesorar, previamente a la resolución de autorización de apertura o de reapertura al tráfico, sobre la infraestruc-tura, las actuaciones de acondicionamiento, el equipa-miento y el Manual de explotación.

• Verificar el mantenimiento y las reparaciones de la in-fraestructura y el equipamiento del túnel, relacionados con la seguridad.

• Participar en la evaluación de cualquier incidente o acci-dente importante.

• Proponer el cierre o restricción del tráfico si no se cum-plieren todas las medidas de seguridad.

2.1.4 Los servicios de emergencia

Bajo esta denominación se incluyen todos los servicios, públicos o pri-vados, que intervienen en el caso de un accidente, incluyendo a los ser-vicios de policía, los bomberos y los equipos de rescate.

Tienen un carácter interno si dependen del titular de la carretera o del Gestor del túnel, y externo en los demás casos (policía municipal, bom-beros municipales o autonómicos, servicios médicos, grúas, etc.).

2.2 El análisis del riesgo

En todo túnel existen riesgos potenciales que pueden manifestarse en forma de incidencias o emergencias, unas veces relacionadas con la cir-culación y otras con el funcionamiento de las instalaciones de control de los túneles o de la propia infraestructura. Hay que prever una res-puesta para ellos.

• Riesgos técnicos y tecnológicos asociados al funcionamiento de los túneles: incendio en las instalaciones, fallos en ellas, y otros.

• Riesgos antrópicos, relacionados con la actividad del hombre. En este grupo se incluyen:

• Los que afectan a la circulación de vehículos: accidentes de tráfico, incendios en vehículos y cargas, derrame o explosión de mercancías peligrosas, etc.

• Los debidos a un mal uso de la infraestructura: atrope-llos a peatones.

• Los debidos a actos ilícitos: bandidaje, terrorismo.

• Riesgos derivados de la presencia de otras infraestructuras: inundaciones, descargas eléctricas, incendios, vertidos de otras instalaciones, etc.

• Riesgos naturales asociados al entorno: terremotos, corrimien-tos de tierras, filtraciones, desprendimientos, inundaciones, presencia de animales, etc.

• Riesgos atmosféricos: lluvia intensa.


La longitud del túnel es uno de los factores de riesgo más importantes: una mayor longitud no sólo representa una mayor probabilidad de ocu-rrencia de incidencias, sino que multiplica la afección potencial, porque inutiliza una vía más larga.

El análisis del riesgo es un procedimiento que permite estimar la proba-bilidad de ocurrencia de un suceso normalmente desfavorable como un accidente. En un túnel debe tener en cuenta todos los factores que afec-tan a la seguridad y, en particular:

• La geometría del túnel.

• El entorno (rústico, urbano, etc.).

• El equipamiento.

• Las características del pavimento y del tráfico.

• El tiempo de llegada de los servicios de emergencia.

Para los análisis del riesgo se debe seguir obligatoriamente una metodo-logía detallada y bien definida, en consonancia con las normas de bue-na práctica disponibles, la cual ha de ser objeto de la aprobación de la Autoridad administrativa.

Los análisis del riesgo deben ser realizados por un organismo funcio-nalmente independiente del Gestor del túnel.

El contenido y los resultados de los análisis del riesgo se deben incluir en el Manual de explotación.

2.3 Las inspecciones

2.3.1 Los Organismos de inspección

La Directiva europea establece que los Estados miembros garantizarán que en los túneles de la red transeuropea de carreteras se llevarán a cabo inspecciones, evaluaciones y pruebas por parte de unos Organis-mos de inspección, con una periodicidad no superior a seis años1.

Según el Real Decreto, para los túneles de la red de carreteras del Esta-do corresponde a la Autoridad administrativa ejercer las tareas de ins-pección, y también habilitar para dicha función a los entes públicos2 o privados que resulten apropiados para ello, por tener:

• Un elevado grado de competencia.

• Un alto nivel de calidad en sus procedimientos. 1 Cinco años, según el Real Decreto, para los túneles de la red de carreteras del Estado. 2 Según la Disposición adicional primera al Real Decreto, las tareas de inspección podrán ser

desempeñadas por el Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX), organismo al que preferentemente se encomendará dicha función.

• Una experiencia demostrada en inspección.

• Una independencia funcional respecto del Gestor del túnel.

2.3.2 Inspecciones con informe desfavorable

Cuando, a tenor de un informe de inspección, la Autoridad administrati-va compruebe que un túnel no cumple los requisitos de seguridad, co-municará al Gestor del túnel y al Responsable de seguridad que deberán adoptar medidas para incrementar la seguridad del túnel. Por el Gestor del túnel se propondrán las medidas en el plazo máximo de tres meses, así como el plazo máximo para su ejecución.

La Autoridad administrativa determinará las condiciones que deberán aplicarse para que el túnel siga funcionando o para su reapertura, has-ta que haya concluido la aplicación de las medidas correctoras; así co-mo las demás restricciones o condiciones pertinentes.

Si las medidas correctoras incluyeren algún tipo de modificación sus-tancial de la construcción o de la explotación, una vez tomadas esas medidas se deberá contar con una nueva autorización para que el túnel reanude su funcionamiento.

2.4 Las excepciones

A fin de fomentar la innovación en cuanto a equipamientos o procedi-mientos de seguridad, la Autoridad administrativa podrá conceder una autorización de excepción respecto de los requisitos de la Directiva eu-ropea o del Real Decreto, a petición documentada del Gestor del túnel, siempre que proporcione una protección equivalente o mayor que las tecnologías actuales. Asimismo se podrán autorizar excepciones por otras causas debidamente justificadas.

2.5 Los informes de incidencias

Cada dos años, y antes de finalizar el mes de septiembre del año si-guiente al periodo sobre el que versen, la Dirección General de Carrete-ras del Ministerio de Fomento remitirá a la Comisión Europea unos In-formes de incidencias sobre los accidentes e incendios ocurridos en los túneles de la red transeuropea de carreteras que afecten a la seguridad de los usuarios de manera significativa, incluyendo:

• La frecuencia y las causas de dichos incidentes.

• Su evaluación.

• Información sobre la función y la eficacia reales de las instala-ciones y medidas de seguridad.

Para asegurar la participación de todos los servicios, órganos y adminis-traciones con responsabilidades diversas en relación con la seguridad, a


estos informes de incidencias se podrán incorporar informes de los Res-ponsables de seguridad de los túneles

La Administración General del Estado pondrá a disposición de todas las administraciones públicas competentes los informes de incidencias en los túneles de la red transeuropea de carreteras de todos los Estados miembros, remitidos por la Comisión Europea.

2.6 La fase transitoria

2.6.1 Túneles sin proyecto aprobado

Los túneles de la red de carreteras del Estado cuyo proyecto no haya sido aprobado por la Autoridad administrativa con anterioridad al 28 de mayo de 2006 deberán cumplir los requisitos que se establecen en el Real Decreto, y habrán de someterse al procedimiento de aprobación de proyecto.

2.6.2 Túneles en construcción

En los túneles de la red de carreteras del Estado cuyo proyecto se en-contrase aprobado, pero que no se hubieran puesto en servicio con an-terioridad al 28 de mayo de 2006, la Autoridad administrativa evaluará el cumplimiento de los requisitos del Real Decreto, con referencia espe-cífica al Manual de explotación.

Si la Autoridad administrativa comprobare que el túnel no se ajusta a lo establecido en el Real Decreto, comunicará al Gestor del túnel la obliga-ción de adoptar las medidas que sean necesarias para incrementar la seguridad, e informará al Responsable de seguridad. A continuación, el túnel deberá someterse al procedimiento de autorización de puesta en servicio.

En los túneles de la red de carreteras del Estado cuya construcción se inicie con posterioridad al 28 de mayo de 2006, si algunos requisitos estructurales de los establecidos en el Real Decreto sólo se pudieren satisfacer recurriendo a soluciones técnicas de imposible ejecución en la práctica, o que tuvieren un coste desproporcionado, la Autoridad ad-ministrativa podrá aceptar que se apliquen como alternativas otras me-didas de reducción del riesgo, siempre y cuando éstas medidas dieren lugar a una protección equivalente o mayor; la eficacia de dichas medi-das deberá demostrarse mediante un análisis del riesgo. Para los túne-les incluidos en la red transeuropea de carreteras, el Ministerio de Fo-mento informará a la Comisión Europea de las medidas alternativas aceptadas de reducción del riesgo, y de su justificación.

2.6.3 Túneles en servicio

La Autoridad administrativa deberá valorar, a través de inspecciones que se deberán haber realizado antes del 30 de octubre de 2006, si los

túneles de la red de carreteras del Estado que se encontraban en explo-tación el 28 de mayo de 2006 cumplen los requisitos que se establecen en el Real Decreto, con referencia específica al Manual de explotación.

Si fuese necesario, el Gestor del túnel propondrá a la Autoridad adminis-trativa un plan para adaptar el túnel a las disposiciones del Real Decre-to, junto con las medidas correctoras que tenga intención de aplicar. La Autoridad administrativa dará su aprobación a las medidas correctoras, o requerirá su modificación. Si las medidas correctoras incluyeren cual-quier tipo de modificación sustancial de la construcción o de la explota-ción, una vez tomadas se aplicará el procedimiento de autorización de funcionamiento.

La adecuación de los túneles de la red de carreteras del Estado inclui-dos en la red transeuropea de carreteras deberá haber concluido antes del 30 de abril de 20141.

Una vez presentado a la Comisión Europea el plan de aplicación por etapas de la Directiva a los túneles en servicio, los Estados miembros informarán a dicha Comisión cada dos años acerca del estado de apli-cación del plan, y de las posibles adaptaciones del mismo. Corresponde al Ministerio de Fomento establecer un plan que incluya el calendario para la aplicación del Real Decreto a los túneles de la red de carreteras del Estado que estén en servicio, así como la información que al respec-to haya de facilitarse a la Comisión Europea.

2.7 Los procedimientos de aprobación o de autorización

2.7.1 Procedimiento de aprobación de proyecto

Durante la fase de proyecto, el Gestor del túnel reunirá la documenta-ción que constituye el Manual de explotación y consultará al Responsa-ble de seguridad.

El Gestor del túnel presentará el Manual de explotación a la Autoridad administrativa, acompañando el dictamen del Responsable de seguridad o del Organismo de inspección, si existiese.

El proyecto será aprobado, en su caso, por la Autoridad administrativa, la cual informará de su decisión al Gestor del túnel.

1 Este plazo se ampliará hasta el 30 de abril de 2019, si la razón entre la longitud total de los

tubos existentes y la longitud total de la red transeuropea de carreteras en España fuera supe-rior a la media europea.


2.7.2 Procedimiento de autorización de excepción

Las autorizaciones de excepción se ajustarán al procedimiento siguiente:

a) Túneles de la red de carreteras del Estado que formen parte de la red transeuropea:

• El Gestor del túnel solicitará la autorización de excepción a la Autoridad administrativa, justificando debidamente los siguientes extremos:

• La excepción que se propone en relación con la norma.

• Las razones en las que se basa la excepción propuesta.

• Las medidas alternativas de reducción del ries-go que se vayan a adoptar o a reforzar con obje-to de garantizar al menos un nivel equivalente de seguridad, incluida su comprobación me-diante un análisis del riesgo.

• Si la Autoridad administrativa tuviese la intención de au-torizar cualquier excepción respecto del cumplimiento de la Directiva europea, lo pondrá en conocimiento de la Comisión Europea, junto con la petición original y la opinión del Organismo de inspección.

• En el plazo de un mes la Comisión la enviará a los de-más Estados miembros y, si ninguno de ellos formulare objeciones en el plazo de tres meses, la excepción se considerará aceptada; en caso contrario la Comisión formulará una contrapropuesta.

• La autorización de excepción no será concedida si la Co-misión Europea emitiere un informe desfavorable en re-lación con ella.

b) Túneles de la red de carreteras del Estado que no formen parte de la red transeuropea:

• El Gestor del túnel solicitará la autorización de excepción a la Autoridad administrativa, acompañando un análisis del riesgo en el que se justificarán:

• Las razones que motivan la excepción propues-ta.

• Las medidas alternativas de reducción del ries-go que se vayan a adoptar o a reforzar.

• El mantenimiento de unos niveles de seguridad en el túnel análogos a los que se obtendrían de no aplicarse la excepción.

• Corresponde a la Autoridad administrativa la autoriza-ción de la excepción propouesta.

c) Túneles que no son de la red de carreteras del Estado, pero que forman parte de la red transeuropea1:

• La información sobre la autorización de excepción a la que se refiere el artículo 14 habrá de ser facilitada por las Comunida-des Autónomas a la Administración General del Estado, con objeto de que ésta cumpla las obligaciones de información a la Comisión Europea impuestas por la Directiva europea.

• A tal fin, las Entidades locales pondrán, en su caso, la infor-mación necesaria a disposición de las correspondientes Comu-nidades Autónomas para su remisión por éstas a la Adminis-tración General del Estado.

• La Administración General del Estado transmitirá, en el plazo de un mes desde su recepción, lo comunicado por la Comisión Europea sobre las excepciones solicitadas.

2.7.3 Procedimiento de autorización de puesta en servicio

Estará sujeta a autorización por parte de la Autoridad administrativa la puesta en servicio inicial de un túnel, y la reapertura de un túnel al trá-fico después de cualquier cambio importante en su infraestructura o modo de funcionamiento, o de cualquier obra de modificación sustan-cial del túnel que pueda suponer una alteración significativa de algún elemento del Manual de explotación.

El Gestor del túnel remitirá el Manual de explotación al Responsable de seguridad, quien emitirá un dictamen sobre la puesta en servicio o re-apertura del túnel.

El Gestor del túnel transmitirá el Manual de explotación a la Autoridad administrativa, acompañando el dictamen del Responsable de seguri-dad.

La Autoridad administrativa decidirá si autoriza o no la apertura del tú-nel al tráfico, o si la autoriza en condiciones restrictivas; y lo notificará al Gestor del túnel. Se transmitirá una copia de esa decisión a los servi-cios de emergencia.

2.7.4 Procedimiento de autorización de funcionamiento

Respecto de cualquier modificación sustancial de la infraestructura, de las instalaciones o de la explotación que pueda suponer una alteración significativa de algún elemento del Manual de explotación, el Gestor del túnel debe pedir una nueva autorización de funcionamiento.

1 Disposición adicional segunda del Real Decreto.


El Gestor del túnel informará al Responsable de seguridad de cualquier otro cambio en la infraestructura o en la explotación. Además, antes de iniciar cualquier obra de modificación del túnel, le facilitará una docu-mentación que la describa.

El Responsable de seguridad estudiará las consecuencias de la modifi-cación y, en cualquier caso, transmitirá su dictamen al Gestor del túnel, quien enviará una copia del mismo a la Autoridad administrativa y a los servicios de emergencia.

3 El Manual de explotación

3.1 Generalidades

El Manual de explotación es un documento en el que quedan reflejadas de forma detallada y sistemática todas las instalaciones del túnel1 que permiten su explotación en unas adecuadas condiciones de seguridad y eficiencia, y se describen las medidas necesarias para garantizar la se-guridad de los usuarios2, teniendo en cuenta:

• Las características de la vía.

• La configuración de la infraestructura.

• El entorno (rústico o urbano, etc.).

El Manual de explotación debe incluir, entre otros aspectos:

• La gestión de las incidencias.

• La gestión del tráfico.

• Los medios técnicos, incluyendo los márgenes de actuación de los servicios de emergencia.

• La estructura organizativa.

• El mantenimiento y el control de las instalaciones, tanto per-manentes como periódicos y ocasionales.

El Manual de explotación se debe redactar durante la fase de proyecto, sin perjuicio de su actualización y ampliación en las fases posteriores de construcción y explotación del túnel:

a) En la fase de proyecto incluirá los siguientes elementos:

• Una descripción de la infraestructura prevista, del acce-so a ella y de las instalaciones, junto con los planos ne-cesarios para definir el proyecto y las disposiciones pre-vias de funcionamiento.

1 Una forma ventajosa de reunir los datos es disponerlos en un banco normalizado de datos

con referencia geográfica, que ofrece notables ventajas. 2 Con especial consideración a los usuarios con movilidad reducida o con discapacidad.

• Un estudio de previsión del tráfico, en el que además se especifiquen y se justifiquen las condiciones que se pre-vean para el transporte de mercancías peligrosas, siem-pre que un análisis del riesgo demuestre que no hay una alternativa más favorable.

• Un estudio específico del riesgo en el que se describan los accidentes que puedan afectar claramente a la segu-ridad de los usuarios de los túneles, y que puedan ocu-rrir durante la fase de explotación, así como la naturale-za y la magnitud de sus posibles consecuencias; dicho estudio debe especificar y justificar las medidas para re-ducir la probabilidad de los accidentes y sus consecuen-cias.

• Un dictamen sobre la seguridad, emitido por un experto o una organización especializados en la materia, que puede ser el Organismo de inspección.

d) En la fase de construcción y previamente a la puesta en servi-cio, además de los elementos indicados para la fase de proyec-to, se incluirán:

• Una descripción de la organización, de los recursos hu-manos y materiales, y de las instrucciones dadas por el Gestor del túnel para garantizar su funcionamiento y su mantenimiento.

• Un plan de respuesta a las situaciones de emergencia, elaborado conjuntamente con los servicios de emergencia y con los organismos competentes en materia de protec-ción civil, que tenga en cuenta asimismo a las personas con movilidad reducida y a las personas con discapaci-dad.

• Una descripción de un sistema permanente de integra-ción de las experiencias, que permita registrar y analizar los incidentes y accidentes significativos.

e) En la fase de explotación, además de los elementos indicados para las fases de proyecto y de construcción, se incluirán:

• Un análisis de las incidencias y accidentes significati-vos que se hayan producido desde el 28 de mayo de 2006.

• Una relación de los simulacros de seguridad realiza-dos, y un análisis de las conclusiones extraídas.

• Un plan de mantenimiento de las instalaciones.

• Un plan de emergencia redactado por el explotador.

• Un plan de formación del personal.

• Fichas de incidencias y protocolos de actuación.


El Gestor del túnel deberá reunir la documentación que constituye el Manual de explotación de cada túnel, y mantenerla permanentemente actualizada. Facilitará al Responsable de seguridad una copia de dicha documentación.

3.2 La gestión de las incidencias

3.2.1 Definición, objetivo y contenido

Es el proceso mediante el cual se coordinan y gestionan eficazmente los medios que se desplegarán cuando ocurra una incidencia, sobre todo los que están en el escenario de ésta.

Su principal objetivo es el de garantizar la seguridad del personal que interviene, la de las víctimas de la incidencia, y la de los demás usua-rios de la vía.

Comprende las siguientes actividades:

• Una correcta valoración de la incidencia.

• Una adecuada fijación de las prioridades.

• Un informe a los servicios de seguridad necesarios, y una bue-na coordinación con ellos.

• El empleo de relaciones eficaces con los demás agentes.

• El mantenimiento de unas comunicaciones claras.

3.2.2 Los planes de emergencia

La eficacia de la gestión de las incidencias mejora si existe un sistema formal (Plan de emergencia) que facilite la cooperación entre las organi-zaciones, evitando que cada una de ellas desarrolle una respuesta ais-lada. Este sistema debe incluir:

• Una gestión integrada.

• Una terminología común.

• Una organización modular.

• Unas comunicaciones integradas.

• Una estructura de mando acordada.

• Unos planes de actuación integrados.

• Un control manejable.

• La fijación de los recursos necesarios.

La ocurrencia de una incidencia durante la explotación de un túnel1 supone un incremento del nivel de riesgo, eventualmente acompañado de daños a las personas, los bienes o el medio ambiente. Supone, en consecuencia, la activación de un Plan de emergencia y, con ello, el paso de una situación “normal” a una situación “de emergencia” en la que caben distintos grados, según la naturaleza y magnitud de la inciden-cia.

Durante las 24 horas del día y los 365 días del año, el Plan de emergen-cia:

• Identifica los riesgos que afectan al uso de los túne-les.

• Define el marco organizativo que garantiza las accio-nes en caso de incidencias.

• Establece un conjunto de medidas para la organiza-ción de los medios y recursos disponibles, con objeto de reducir los daños y de controlar las emergencias que se puedan generar durante la explotación.

El Plan de Emergencia puede ser:

1. Plan de emergencia interior2, cuya aplicación es competencia exclusiva del Gestor del túnel3. Tiene un nivel local, con recur-sos próximos a los túneles. Atiende tanto a las incidencias que puedan ser tratadas con los recursos propios de la empresa explotadora, como a las que sobrepasen su capacidad de res-puesta y, para ser resueltas, requieran la ayuda de servicios de seguridad y emergencias externos. Para estos últimos casos establece los procedimientos de primera actuación, así como de solicitud de apoyo externo y de coordinación con los servi-cios de emergencia exteriores.

2. Planes de emergencia exteriores, que apoyan y complementan al interior, y son competencia exclusiva de diferentes Adminis-traciones municipales, regionales y estatales. Son de nivel su-perior al Plan de emergencia interior, y están dotados de recur-sos externos a la empresa explotadora. Se activan cuando la magnitud de la incidencia sobrepasa la capacidad de los re-cursos del Plan de emergencia interior.

La activación del Plan de emergencia interior o de los Planes de emer-gencia exteriores depende fundamentalmente de la gravedad de la emer-gencia y de la capacidad de la empresa explotadora para hacer frente a la situación.

Los objetivos fundamentales del Plan de emergencia interior son:

1 Y en la el resto de la red viaria que influye en la del túnel. 2 O Manual de autoprotección. 3 En algunos casos se podrá requerir la intervención de la Policía para controlar el tráfico.


a) Prever una estructura organizativa que permita la dirección y coordinación de los recursos de la empresa explotadora en las situaciones de emergencia, tanto en los túneles como en el re-sto de la red viaria afectada.

f) Prever unos mecanismos de comunicación y de solicitud de aportación de medios y recursos externos de intervención en emergencias, para los casos en los que los de la empresa ex-plotadora resulten insuficientes.

g) Establecer y mantener un inventario de los medios y recursos movilizables en caso de emergencia.

h) Facilitar una intervención rápida, eficaz y coordinada de los equipos de intervención de la empresa explotadora y de los servicios de seguridad exteriores.

i) Organizar, en caso necesario, una evacuación segura y orde-nada de los usuarios del interior de los túneles.

j) Difundir información sobre la explotación, sus instalaciones de seguridad y el propio Plan de emergencia entre los servicios públicos de protección ciudadana.

k) Contribuir a una buena preparación de los recursos de emer-gencia, programando ejercicios y simulacros periódicos.

3.2.3 Niveles de emergencia

Se suelen distinguir varios niveles de emergencia, los cuales se corres-ponden con diferentes grados de riesgo y de afección a la circulación, e implican actuaciones con distinta dotación de medios y recursos.

1. Las incidencias de explotación son eventos generalmente recu-rrentes, que requieren comprobaciones o actuaciones preventi-vas dentro del funcionamiento normal de los túneles. Se tratan en el marco de los Planes de gestión del tráfico, y no activan el Plan de emergencia interior.

2. Las preemergencias son unas condiciones de funcionamiento que suponen un incremento del riesgo, aunque sin que se hayan producido daños a las personas, los bienes o el medio ambiente.

Dentro del marco del Plan de emergencia interior, son controla-das por el personal y los medios de la empresa explotadora de los túneles. Se podrá requerir la intervención de la policía de la circulación para regular el tráfico, sin que esto suponga la ac-tivación de Planes de emergencia exteriores; pero en este caso un agente de dicha policía asumirá las competencias y respon-sabilidades de Jefe de la emergencia.

La preemergencia cesa cuando se considere que la situación de riesgo ha remitido, o cuando se decreten emergencias de nive-les 1 ó 2. Esta decisión la toma el Jefe de la emergencia.

3. Las emergencias de nivel 1 suponen un riesgo de daño inmi-nente, o unos daños leves, a las personas, los bienes o el me-dio ambiente.

En el ámbito del Plan de emergencia interior, también pueden ser controladas por el personal y los medios de la empresa ex-plotadora; pero en razón de su posible evolución, deben ser ob-jeto de medidas de restricción de la circulación en los túneles y en la red viaria externa en la que éstos influyen. Por ello puede ser necesario requerir la intervención de algún servicio de emergencia exterior (normalmente la policía de la circulación), sin que ello suponga la activación de planes de emergencia ex-teriores.

La emergencia de nivel 1 finaliza cuando el Jefe de la emergen-cia:

• Declare el fin de la situación de emergencia.

• Decida volver al nivel de preemergencia.

• En base a la información suministrada sobre la evolución de la situación, decida pasar a una emergencia de nivel 2.

4. Las emergencias de nivel 2, aun sin haberse materializado nin-gún daño, suponen un nivel de riesgo inaceptable; o bien se trata de unos siniestros con daños importantes a las personas, a los bienes o al medio ambiente.

Implican la activación de Planes de emergencia exteriores; exi-gen la intervención coordinada de servicios de emergencias ex-ternos; y pueden requerir la suspensión del servicio del túnel.

La emergencia de nivel 2 finaliza cuando el Jefe de la emergen-cia declare el fin de la situación de emergencia En ese momen-to, se pasa a niveles de emergencia de nivel 1 o de preemergen-cia, pudiéndose ceder la dirección de la emergencia a la explo-tación.


3.2.4 Actividades y procedimientos

En los túneles, como en cualquier infraestructura viaria, la gestión de las incidencias comporta una serie identificable de actividades, llevadas a cabo por personal perteneciente a distintas organizaciones. Algunas de estas actividades (normalizadas en unos procedimientos) se realizan de forma secuencial, y otras de forma simultánea; pero todas se inclu-yen dentro de alguna de las categorías que se examinan en los subapar-tados siguientes, establecidas desde el punto de vista de su repercusión sobre los usuarios.

Los procedimientos contenidos en el Plan de emergencia describen de forma explícita y concisa las actividades básicas que se deben llevar a cabo para aminorar el riesgo, en unos casos, o prevenir daños mayores en otros; proponiendo en cada caso las respuestas más apropiadas, particularizadas para cada incidencia.

Además, el contenido de los procedimientos sirve de referencia para la programación de las secuencias de actuación en los sistemas de gestión de los Centros de control, en las que los operadores pueden ser asisti-dos por sistemas informáticos que les muestren una propuesta de ac-ciones que deberán confirmar. En casos extremos, en los que el tiempo de reacción es crítico, algunas de las acciones pueden ser ejecutadas directamente por el sistema informático, sin confirmación de los opera-dores1.

3.2.4.1 Detección

Es el proceso por el cual el Centro de control del túnel se entera de que se ha producido una incidencia.

Los medios normalmente empleados para detectar (y también para com-probar) una incidencia son:

• Postes SOS.

• Llamadas de los usuarios a través del móvil.

• Cámaras de TV, y algoritmos que permiten detectar anomalías.

• Dispositivos para aforar el tráfico (lazos de inducción), y algo-ritmos que permiten detectar anomalías.

• Usuarios concertados (autobuses, taxistas) que avisan por ra-dio.

1 O transcurrido un tiempo sin respuesta de éstos.

• Patrullas de servicio.

• Sensores: temperatura, opacidad, velocidad del aire, composi-ción química del aire, etc.

• Instrumentación de control de los elementos del túnel: ventila-ción, iluminación, etc.

3.2.4.2 Comprobación

Es el proceso por el cual

• Se confirma que ha tenido lugar una incidencia.

• Se determina su emplazamiento exacto.

• Se obtienen todos los detalles relevantes posibles, de manera que se pueda llevar a cabo una primera respuesta adecuada.

La comprobación finaliza, generalmente, cuando los primeros equipos de intervención han llegado al escenario de la incidencia. Sin embargo, en el caso de que intervengan en ésta mercancías peligrosas, la com-probación puede tardar bastante más.

Los medios de comprobación incluyen los siguientes:

• Cámaras de TV.

• Patrullas enviadas al escenario de la incidencia, y que infor-man por radio.

• Combinación de información de varias llamadas de móviles.

3.2.4.3 Información a los usuarios

Se dispone de un conjunto de medios para difundir información rela-cionada con la incidencia a los usuarios afectados por ella. Entre dichos medios se cuentan:

• Carteles de mensaje variable.

• Emisoras comerciales de radio.

• Emisoras especializadas de radio.

• Sistemas embarcados de navegación.

• Emisoras de TV.

• Servicios en Internet.

La información debe ser difundida lo antes posible, y hasta después de que la incidencia haya sido despejada y el tráfico haya vuelto a su esta-do normal, lo cual puede llevar bastante tiempo.


3.2.4.4 Intervención

Apenas haya una certidumbre razonable de que ha tenido lugar una incidencia, la intervención de respuesta a ella comprende:

• La entrada en acción de personal y medios adecuados.

• La activación de los sistemas de comunicación.

• La activación de la información a los usuarios.

Todos los actores deben estar preparados para una variedad de tipos de incidencia. Esto se logra mediante una buena planificación, un entre-namiento adecuado, tanto aisladamente como en conjunto. La respues-ta debe ser coordinada, eficiente y eficaz.

El acceso inmediato al lugar de la incidencia por parte de los equipos de primera intervención de la empresa explotadora y de los servicios de emergencia es fundamental para lograr una seguridad aceptable. La mayoría de las incidencias pueden ser solucionadas con consecuencias limitadas en daños humanos y materiales, si se consigue acceder al foco del problema en los primeros minutos. En cualquier caso, con una rá-pida intervención se minimizan las consecuencias.

Los equipos de primera intervención de la empresa explotadora han de tener una formación en extinción de incendios, y estar capacitados para impartir primeros auxilios a personas involucradas en accidentes leves, y para gestionar la circulación in situ. Estos equipos prestarán, además, apoyo a la escolta de los convoyes que transporten materias peligrosas y de los vehículos especiales, realizada por la policía.

La intervención requiere que se definan unas zonas de gestión para las cuales las actuaciones son homogéneas:

• Zona caliente: Principal zona de gestión de la incidencia, en la que se localiza el foco del riesgo o en la que se haya produ-cido, y en la que no pueden encontrarse más que los actuantes directos con la protección adecuada.

• Zona templada: Zona que se vea o se pueda ver afectada por un incremento del riesgo como consecuencia de una inciden-cia. Ejemplos:

• Tramos corriente abajo de la zona caliente, afectados por la ac-tuación sobre los sistemas de ventilación.

• Tramos de túnel próximos al afectado por un fuego, un daño estructural, etc.

• Tramos en los que, como consecuencia de una incidencia, se pueden producir retenciones prolongadas con acumulaciones de gases tóxicos u otro tipo de riesgos.

• Zona de afección indirecta: Zona que se vea o se pueda ver afectada, como consecuencia de un incidencia, por necesida-des de gestión del tráfico, con el objetivo de evitar retenciones

en el interior de los túneles, propiciar itinerarios alternativos, o favorecer la entrada y salida de los vehículos de emergencia a los tramos donde se localiza la incidencia. Ejemplos:

• Tramos que se utilicen dentro del plan de desvíos como vía de liberación de la zona caliente.

• Tramos empleados como itinerarios de acceso o evacua-ción de los vehículos de emergencia.

• Zonas con funciones logísticas: centros médicos avanza-dos, zonas en superficie en las que se recojan las perso-nas evacuadas de los túneles (salidas de evacuación a superficie, puntos de reunión, etc.).

Suele ser conveniente establecer unas bases de primera intervención, dotadas con recursos adecuados y ubicadas en lugares que permitan un acceso rápido a los focos sensibles desde el punto de vista de la se-guridad.

3.2.4.5 Evacuación de los túneles

Ante una incidencia que ponga en peligro las vidas de los usuarios del túnel es necesaria la evacuación de éste. Este recurso se debe utilizar sólo ante situaciones extremas, y afecta principalmente a los sectores contenidos en la zona caliente:

• En caso de incendio, tanto en las instalaciones de los túneles como en vehículos que se encuentren en el interior de aqué-llos.

• En caso de accidente en el interior de un túnel, donde se vea implicado un vehículo con mercancías peligrosas (gases tóxi-cos, líquidos inflamables, substancias corrosivas), con pérdida de carga o no.

• Amenaza de bomba o de atentado, o cuando se detecte un ve-hículo u objeto sospechoso en el interior del túnel que pueda suponer un atentado.

• Siempre que existan vehículos bloqueados en el interior de un túnel y el valor medio de concentración de CO sea superior a 300 p.p.m.

• En condiciones de fallos graves en la estructura del túnel, con grave peligro para los usuarios (colapso de la estructura o des-prendimientos).

• Socavones en el interior de los túneles, con riesgo de derrum-be.

• Inundaciones en túnel de forma que no sea posible la circula-ción y la acumulación de agua suba de nivel rápidamente.


• Cualquier otra situación en la que haya usuarios bloqueados en el interior del túnel y se observe un riesgo potencial rele-vante para su seguridad, a criterio del Jefe de la emergencia.

La decisión de evacuar un túnel será tomada por el Jefe de la emergen-cia.

El tiempo de respuesta y de evacuación de los usuarios del túnel es de-terminante en las consecuencias finales. Una rápida y correcta evacua-ción del túnel por los usuarios, apoyados por los equipos de primera intervención, disminuye los efectos de la incidencia.

Por lo tanto es indispensable un Plan de evacuación, cuyo objetivo prio-ritario sea el de preservar las vidas de los usuarios organizando sus desplazamientos y destino, y garantizando su seguridad y atención. Pa-ra ello debe gestionar los medios que vayan a ser usados en la evacua-ción: recursos materiales, infraestructuras auxiliares e instalaciones de los túneles, recursos humanos, servicios exteriores y equipos de prime-ra intervención.

Los medios técnicos específicos para una evacuación son:

• Sistemas de ventilación, cuya gestión es decisiva cuando la evacuación sea motivada por incendio o un accidente con mer-cancías peligrosas donde se liberen gases tóxicos.

• Sistemas de megafonía sectorizados por los que se pueden trasmitir instrucciones a los usuarios.

• Sistema de retransmisión de señales de radio, tanto para los servicios de emergencia como para emisoras comerciales de FM, que puedan ser interrumpidas para emitir instrucciones a los usuarios.

• Salidas de emergencia con galerías de evacuación que condu-cen al exterior.

• Sistemas de señalización variable, que permiten dar instruc-ciones sobre la evacuación a los usuarios.

• Señalización de evacuación: señales fotoluminiscentes, balizas luminosas, etc.

• Iluminación de emergencia, con luminarias fluorescentes a ba-ja altura, ubicadas en los hastiales.

• Accesos para vehículos de emergencia, con posibilidad de paso por galerías de intercomunicación entre tubos.

3.2.4.6 Despeje

Es el proceso por el que se eliminan restos, basura y cualquier otro ele-mento que perturbe la circulación u obligue a cerrar algún carril, y se devuelve a la vía su capacidad anterior a la incidencia.

A veces puede incluir una reparación, temporal o definitiva, de la in-fraestructura.

3.2.5 Sistema de gestión

3.2.5.1 Protocolos

Los protocolos de actuación describen las actuaciones que se deben em-prender para hacer frente a las emergencias, mitigar sus consecuencias y reestablecer las condiciones de funcionamiento normal de los túneles.

Cada incidente debe tener un protocolo, que describa las consignas de actuación de mandos, organismos y colectivos, e incluya un diagrama de flujo de las secuencias de actuaciones que se deben desencadenar.

Las operaciones de un protocolo pueden ser, según la forma en que son ejecutadas:

• Operaciones automáticas: ejecutadas por la aplicación de con-trol de forma automática, sin necesidad de confirmación por parte del operador de consola.

• Operaciones semiautomáticas: propuestas por la aplicación de control como respuesta programada a las señales de alarma, y que se ejecutan una vez confirmadas por el operador de conso-la.

• Operaciones manuales: ejecutadas desde el Centro de control por los operadores de consola por iniciativa propia, en res-puesta a la información de que se dispone en cada momento sobre el desarrollo de la situación.

3.2.5.2 Implantación

Las fases lógicas para implantar un sistema de gestión de las inciden-cias son las ocho siguientes:


a) Definición del problema: gravedad, ubicación, consecuencias. Frecuencia y duración de las incidencias, y su repercusión so-bre el tráfico. Marco legal.

b) Fijación de objetivos: lo que el sistema debe lograr. Han de ser medibles.

c) Desarrollo de procedimientos: agrupando estrategias, herra-mientas y técnicas en paquetes. Coordinación entre actores. Lo que interesa a los usuarios. Financiación.

d) Valoración de los procedimientos.

e) Selección de procedimientos.

f) Implementación de los procedimientos seleccionados. Com-petencias y mando. Simulacros.

g) Nueva valoración de los procedimientos. Elementos para ello:

• Tiempo que se tarda en detectar una incidencia.

• Tiempo que se tarda en llegar al escenario de una inci-dencia.

• Tiempo que se tarda en resolver una incidencia.

• Demoras causadas por las incidencias.

• Costes del sistema de gestión de incidencias.

• Recuperación de costes (conductores culpables).

h) Refino del sistema: a nivel político y a nivel operacional.

3.3 La gestión del tráfico

3.3.1 El Plan de gestión del tráfico

Los objetivos fundamentales de un Plan de gestión del tráfico son:

1. Favorecer la movilidad del tráfico rodado, minimizando los tiempos de viaje.

2. Evitar la formación de retenciones en el interior de los túneles, sin rebasar el nivel de servicio E en ausencia de incidencias.

3. Integrar los túneles en la red viaria:

• Optimizando el uso de su capacidad de la red. Por ejem-plo, cuando un tramo está sobrecargado y hay recorridos alternativos con capacidad disponible, se deben utilizar los sistemas de información (paneles de mensaje varia-ble, boletines de radio,…) para repartir la demanda.

• Minimizando los efectos sobre el tráfico de las medidas de señalización que sean necesarias para la gestión de las incidencias ocurridas en los túneles. Por ejemplo,

una recomendación de desvíos de tráfico debe acompa-ñada de cambios en las estrategias de regulación.

• Ofreciendo a los usuarios una información integrada so-bre el estado del tráfico urbano y sobre las incidencias.

4. Apoyar la gestión de las incidencias, particularmente la de las más graves, contribuyendo a liberar las vías de evacuación y los caminos de acceso de los servicios de emergencia.

5. Contribuir a la mejora de la seguridad, adoptando medidas de prevención del riesgo. Por ejemplo, avisando de las variaciones bruscas de velocidad en el interior de los túneles debidas a una incidencia.

6. Coordinar las afecciones al tráfico necesarias para la ejecución de actuaciones de mantenimiento y conservación. La mayor parte de éstas tienen un carácter preventivo y, por tanto, se pueden planificar para realizarlas en horas de baja demanda, cerrando el túnel de manera que haya buenas condiciones de seguridad para los trabajadores.

3.3.2 La congestión

3.3.2.1 Definición

La congestión es el producto de una demanda aplicada sobre una sec-ción de una vía, que excede la capacidad de ésta. Su efecto es una re-ducción de la velocidad del flujo vehicular. Además de suponer un in-cremento del riesgo de accidente, produce un aumento de los tiempos de viaje, generando incomodidades y estrés a los usuarios e ineficien-cias en el sistema de transporte.

Sobre todo en los túneles urbanos, la demanda de la circulación puede llegar a ser tan alta, que exija una gestión incluso cuando no haya inci-dencias, para evitar que se produzca congestión en su interior: siempre es preferible que la congestión tenga lugar en el exterior del túnel, lo cual exige algunas medidas de limitación del acceso.

3.3.2.2 Causas

La congestión puede ser causada por una o varias de las siguientes cir-cunstancias:

a) Insuficiencia localizada de la capacidad de la infraestructura, frente a una demanda suficientemente alta. Es la causa de las retenciones recurrentes, por lo que las actuaciones de respues-ta a ellas en esas zonas deben ser planificadas con más dete-nimiento y ejecutadas con más celeridad, basándose en la ex-periencia.

b) Pérdidas temporales de capacidad generadas por incidencias no previsibles. Si los arcenes no son de gran anchura, o no hay


apartaderos, cualquier vehículo detenido en el interior de un túnel, por avería o accidente, implicará una significativa pérdi-da de capacidad.

Tabla 1.- Porcentaje estimado de reducción de la capacidad debido al cie-rre de un carril en una vía de sentido único.

VEHÍCULO EN EL AR-CÉN

NÚMERO DE CARRILES CERRADOS

NÚMERO DE CARRI-LES EN EL SENTIDO

CONSIDERADO Avería Accidente 1 2 3 2 5 19 65 100 - 3 17 51 83 100 4 15 42 75 87 5 13 35 60 80 6

1

11 29 50 75

Obsérvese que la pérdida de capacidad es notablemente supe-rior a la proporción de los carriles cerrados. Si en el momento de la incidencia la demanda es suficientemente baja (está por debajo de la capacidad remanente), no se producirán retencio-nes; pero a menudo las incidencias causarán retenciones, complicadas con una disminución adicional de la velocidad de los vehículos que circulen por los carriles libres, cuyos con-ductores tenderán a querer conocer lo ocurrido.

c) Fenómenos meteorológicos, tampoco previsibles, en el exterior de los túneles.

d) Elementos de regulación del tráfico inadecuadamente adapta-dos a las condiciones de la demanda.

e) Eventos especiales celebrados en el entorno del túnel, que su-pongan una gran afluencia de público a determinados desti-nos. Generan picos de demanda en zonas localizadas, y son la causa de retenciones no recurrentes pero previsibles.

3.3.2.3 Gestión

La gestión de una retención en el interior de un túnel es un proceso complejo. Producida una retención localizada en un punto, hay varias actuaciones posibles:

• Guiar a los usuarios por rutas alternativas, preferentemente por vías de alta capacidad.

• Informar del problema a los usuarios. Cuando se forman re-tenciones, en la parte final de la cola de vehículos se incremen-ta el riesgo de alcances, y se debe advertir a los conductores de los vehículos situados corriente arriba de la reducción súbita de velocidad que se va a producir. Dado que la progresión de las colas es muy dinámica en el tiempo y en el espacio, esta función de aviso no debe ser asumida por el operador, sino que debe ser implementada como una función automática por el sistema de control.


• Recomendar a los usuarios en el interior del túnel que tomen salidas anteriores al punto donde se localiza el problema.

• Priorizar los flujos de salida, si la causa de las retenciones es una falta de capacidad en ellas. Esta situación es poco acepta-ble, ya que afecta a todos los vehículos que circulan por el tronco, muchos de los cuales no son usuarios de la salida afectada por la retención. Cuando sea posible, antes de adop-tar otras medidas de reducción de la demanda será convenien-te potenciar los flujos de salida, por ejemplo, actuando sobre la regulación semafórica.

• Limitar la entrada de vehículos al interior del túnel, redu-ciendo la demanda en el tramo afectado por las retenciones: reduciendo la velocidad en las entradas, cortando carriles o ce-rrando accesos. La necesidad de reducir la demanda vendrá determinada tanto por el exceso de demanda como por el tiempo de duración previsto para la congestión. Si el exceso de demanda es suficientemente pequeño y la congestión se prevé de corta duración1, puede no ser procedente adoptar medidas extraordinarias de limitación de la demanda. Por el contrario, si el exceso de demanda es alto o la congestión se prevé de lar-ga duración2, será necesario adoptar medidas para ajustar la demanda a la capacidad remanente del tramo.

3.3.3 Normas de circulación

3.3.3.1 Normativa en caso de emergencia

Según el artículo 97.3 del Reglamento General de Circulación3:

• Si por motivos de emergencia un conductor queda inmo-vilizado con su vehículo dentro de un túnel o paso infe-rior, deberá:

a) Apagar el motor, conectar la señal de emergencia y mantener encendidas las luces de posición.

b) Si es posible, dirigir el vehículo hacia la zona reservada para emergencia más próxima en el sentido de su marcha. De no existir, inmovilizará el vehículo lo más cerca posible al borde derecho de la calzada.

c) Colocar correctamente sobre la calzada los dispositivos de pre-señalización de peligro.

1 Por ejemplo, un vehículo averiado habiendo grúas disponibles. 2 Más de quince minutos. 3 Aprobado por Real Decreto 1428/2003, de 21 de noviembre (BOE nº 306, del 23 de diciem-

bre).

d) Solicitar auxilio sin demora a través del poste de socorro (poste SOS) más próximo, si existe, y seguir las instrucciones que a través de él se le hagan llegar.

e) Tanto el conductor como los demás ocupantes abandonarán el vehículo, dirigiéndose rápidamente al refugio o salida más próximos, sin que en ningún caso se transite por la calzada si existen zonas excluidas a la circulación de vehículos.

• Si se trata de una avería que permite la marcha del vehí-culo, deberá continuar hasta la salida del túnel o paso inferior y, si ello no fuera posible, hasta una zona reser-vada para emergencia.

• En caso de incendio, el conductor aproximará su vehícu-lo todo lo posible hacia su derecha para no obstruir el paso a los vehículos de emergencia. Apagará el motor y dejará la llave puesta y las puertas abiertas. Tanto el conductor como los demás ocupantes abandonarán el vehículo dirigiéndose rápidamente al refugio o salida más próximos, en sentido contrario al del fuego, sin que en ningún caso se transite por la calzada si existen zo-nas excluidas a la circulación de vehículos.

• Si por necesidades de la circulación un vehículo queda inmovilizado en el interior de un túnel, el conductor y los pasajeros no deben abandonar el vehículo. En este caso se debe conectar la señal de emergencia temporalmente para advertir a otros conductores que circulen detrás, mantener encendidas las luces de posición y apagar el motor. Deberá detenerse lo más lejos posible del vehículo que le precede.

3.3.3.2 Distancia entre vehículos y velocidad

Una velocidad adecuada de los vehículos y una distancia de seguridad entre ellos son especialmente importantes en los túneles, y deben reci-bir especial atención. Así, se recomendarán a los usuarios de los túne-les, y se emprenderán medidas coercitivas según proceda. Según la Di-rectiva europea:

• En condiciones normales los usuarios de la carretera que con-duzcan turismos deberían mantener, respecto del vehículo que los precede, una separación mínima equivalente a la distancia que recorre un vehículo en dos segundos. Para los camiones esas distancias deberían ser del doble.

• Cuando el tráfico se detiene en un túnel, los vehículos deberí-an mantener una separación mínima de cinco metros respecto del vehículo que los precede, salvo si no fuera posible debido a una parada de emergencia.


El Real Decreto se mantiene en unos términos genéricos de “distancia adecuada”, consciente de que en España el artículo 95.6 del Reglamen-to General de Circulación, dispone que la separación mínima de 100 m (150 m para los camiones), o de la distancia recorrida en cuatro segun-dos (seis para los camiones). Estas distancias mínimas, aparte de que se incumplen ampliamente, producen una disminución de la capacidad. A este respecto, era mejor el hoy derogado Código de la Circulación1, que preconizaba una separación mínima (en m) igual al cuadrado de la velocidad (en miriámetros/h).

3.3.3.3 Adelantamientos en los túneles

Según el Real Decreto, en los túneles de doble sentido de circulación que tengan más de un carril en cada dirección, se realizará un análisis

1 Aprobado por Decreto del 25 de septiembre de 1934 (Gaceta del 26).

0 10 20 30 40 50 60 70 800

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

s V( )( )

s4 V( )

sCC V( )

V

0 10 20 30 40 50 60 70 800

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

tCC V( )

V

del riesgo para decidir si se debe o no autorizar que los camiones efec-túen adelantamientos.

3.3.3.4 Transporte de mercancías peligrosas

Si el transporte de mercancías peligrosas1 es un tema delicado en cual-quier tramo de carretera, adquiere aún mayor relevancia en el caso de un túnel, ya que las consecuencias de un accidente se ven aumentadas por el confinamiento, la dificultad de acceso a las vías de escape y la dificultad de acceso para los servicios de emergencia. Las grandes ame-nazas son las siguientes:

• Explosiones.

• Liberación de gases o líquidos volátiles tóxicos.

• Incendios.

El ADR considera cinco categorías de túneles:

CATEGORÍA PROHIBICIÓN DE PASO DE MERCANCÍAS A Sin restricciones

B Que puedan producir explosiones de grandes dimensio-nes

C Que puedan producir una explosión o una importante liberación de gases tóxicos

D Que puedan producir una explosión, una importante libe-ración de gases tóxicos, o un incendio de gran magnitud

E

Todas, excepto: • Materiales radiactivos • Residuos clínicos no especificados • Unidades sometidas a fumigación • Muestras clínicas o para diagnóstico

Según el Real Decreto se deben aplicar las siguientes medidas:

• Realizar un análisis del riesgo antes de definir o modificar la reglamentación y los requisitos relativos al transporte de mer-cancías peligrosas a través de un túnel.

• Colocar la señalización adecuada no sólo en las entradas al túnel, sino también antes de la última salida posible anterior al túnel, con una antelación que permita a los conductores op-tar por itinerarios alternativos.

1 Como las definen el acuerdo europeo ADR 2005 relativo al transporte internacional de mer-

cancías peligrosas por carretera, y el Real Decreto 551/2006, de 5 de mayo, por el que se re-gulan las operaciones de transporte de mercancías peligrosas por carretera en territorio espa-ñol.


• Teniendo en cuenta cada caso particular, estudiar medidas específicas de funcionamiento destinadas a reducir los riesgos relativos a todos o a alguno de los vehículos que transportan mercancías peligrosas a través de túneles, como:

• Una declaración antes de entrar en el túnel.

• La formación de convoyes con vehículos de escolta.

3.3.4 Actuaciones sobre el tráfico en una emergencia

Las actuaciones de respuesta a una incidencia comportan la aplicación de medidas de control de la circulación en las zonas afectadas por ella. Entre dichas medidas se pueden incluir:

a) Medidas que pretenden mejorar la circulación que pasa por el escenario de la incidencia. La gestión y el control del tráfico en este lugar tienen una influencia relevante en el impacto de la incidencia. Entre estas medidas se pueden citar:

Delimitación del espacio de trabajo, cuanto antes y ocupando sólo la parte del escenario necesaria para la seguridad.

Cierre o apertura de carriles.

Gestión del espacio disponible: colocación y estacio-namiento de vehículos de intervención y otros equi-pos necesarios, de manera que se reduzca al mínimo la perturbación de la circulación.

Despliegue de personal adecuado para la gestión del tráfico: patrulleros, policía municipal, agentes de mo-vilidad, etc.

l) Medidas que pretenden mejorar la circulación en los itinerarios alternativos al directamente afectado. Entre ellas se pueden ci-tar:

• Accionamiento de las ayudas a la circulación en las zonas afectadas por la incidencia: semáforos, señales para la asignación de carriles, dosificadores de entra-da, etc.

• Diseño, implementación y gestión de itinerarios alter-nativos.

Su éxito depende de:

• El conocimiento de la red viaria y de sus recursos.

• Una acertada planificación.

• Que se disponga de equipos y medios para controlar la circu-lación.

3.4 Los medios técnicos

Los medios técnicos de que se dispone están descritos en las especifica-ciones de las instalaciones de los túneles. En este apartado sólo se enu-meran:

a) Sistema de vigilancia, control y funcionamiento:

• Centros de control.

• Cámaras de vídeo.

• Detección automática de incidencias.

• Detección automática de incendios.

• Medios de transmisión de alarmas:

• Postes SOS.

• Centralita telefónica (112).

b) Ventilación.

c) Alumbrado.

d) Señalización variable.

e) Extinción de incendios.

f) Medios de comunicación.

g) Medios de información:

• Megafonía.

• Redifusión de radio y telefonía móvil

h) Infraestructuras logísticas:

• Puntos de encuentro.

• Salidas de emergencia.

• Puestos médicos avanzados.

3.5 La estructura organizativa

3.5.1 El Jefe de la emergencia

La dirección de una emergencia debe ser entendida como el nivel de máxima responsabilidad a la hora de la toma de decisiones, indepen-dientemente de la fase por la que pueda pasar la emergencia. Esta di-rección debe ser única, y es función del Jefe de la emergencia.

Son funciones del Jefe de la emergencia:

• Ser el máximo responsable ejecutivo de la dirección y coordi-nación de las actuaciones de respuesta.


• Declarar la activación y aplicación formal del Plan de emergen-cia interior y, en su caso, recabar la activación de Planes de emergencia exterior.

• Determinar la parte de la estructura organizativa que se activa. En su caso, nombrar o sustituir a algunas de las personas atienden a la emergencia.

• Determinar la estrategia general de las operaciones y decidir, cuando sea necesario, las actuaciones más convenientes para combatir las causas que produzcan la emergencia y la aplica-ción de medidas de protección a las personas, a los bienes y al medio ambiente.

• Determinar la desmovilización de los medios y de los recursos movilizados ante una emergencia, una vez cumplida su fun-ción, y declarar el fin del estado de emergencia.

3.5.2 Por parte de la explotación

Por parte de los servicios de explotación, que serán quienes atiendan permanentemente al Centro de control del túnel y, en el caso de un evento que rebase el nivel de una mera incidencia de explotación, pon-gan en acción el Plan de emergencia interior, es muy importante que es-té clara la línea de mando que va a tener que tomar decisiones.

En un primer momento, el Jefe de la emergencia será, por defecto, el Jefe de turno del Centro de control, un ejecutivo inmediatamente dispo-nible. Éste puede ser relevado del mando (si ello conviniere a una mejor gestión de la incidencia):

• Por alguno de sus superiores jerárquicos.

• Por el Jefe local de la emergencia, el cual actúa en el propio es-cenario de la incidencia, asumiendo las responsabilidades de las acciones in situ bajo el mando del Jefe de la rmergencia.

Cualquier Jefe de la emergencia que pertenezca a los servicios de explo-tación será relevado del mando, cuando haya solicitado la colaboración de colectivos exteriores en caso de emergencias que por su gravedad o competencia les afecten, apenas intervengan esos colectivos1.

En cualquier caso, el relevo del Jefe de la emergencia se debe llevar a cabo con un proceso formal que quede registrado, permaneciendo el an-terior Jefe a disposición en las labores de apoyo previstas en el Plan de emergencia interior.

El papel operativo del Jefe de la emergencia, cuando éste pertenezca a la explotación, es independiente de su dependencia orgánica y funcional del personal de dirección de dicha explotación.

1 Cuando aparezca algún mando de dichos servicios.

3.5.3 Colectivos exteriores a la explotación

Los recursos externos a la explotación provienen de las organizaciones habitualmente implicadas en la gestión de la seguridad:

• Protección Civil (Bomberos, SAMUR).

• Policía Municipal o Nacional.

• Servicios de limpieza.

• Gestores del tráfico (DGT o municipales).

Los recursos externos sólo son movilizados ante determinados inciden-tes que requieran su intervención.

3.6 Campañas de información

Según la Directiva europea, periódicamente se organizarán y llevarán a la práctica, conjuntamente con las partes interesadas, unas campañas de información sobre la seguridad en los túneles, tomando como base los trabajos armonizados de las organizaciones internacionales. Dichas campañas de información abordarán el correcto comportamiento de los usuarios de las carreteras al aproximarse a los túneles y al atravesar-los, especialmente por lo que respecta a las averías de los vehículos, la congestión, los accidentes y los incendios.

Se facilitará información sobre los equipos de seguridad disponibles y sobre la conducta correcta en los túneles, en lugares cómodos para los


usuarios (por ejemplo, en las zonas de descanso antes de los túneles y en las entradas de éstos cuando el tráfico esté detenido, o en Internet).

3.7 Simulacros periódicos

El Gestor del túnel y los servicios de emergencia deben organizar, en co-operación con el Responsable de seguridad y con los organismos com-petentes en materia de protección civil, unos simulacros de accidente periódicos conjuntos en cada túnel, para el personal del túnel y de los servicios de emergencia exteriores.

Estos simulacros deben:

• Ser lo más realistas posible, y corresponderse con las hipótesis de accidente que se hayan definido.

• Arrojar resultados claros de evaluación.

• Evitar todo daño al túnel.

Se podrán también realizar, en parte, mediante simulaciones de tablero o de ordenador, que proporcionen resultados complementarios.

Se efectuarán simulacros de accidente a escala natural, en las condi-ciones más realistas posibles, al menos cada cuatro años. Sólo implica-rán el cierre del túnel si se pueden adoptar unas medidas aceptables para desviar el tráfico. Se efectuarán ejercicios parciales o de simula-ción todos los años intermedios. Donde haya túneles próximos unos a otros, se deberá efectuar el simulacro a escala natural en al menos uno de ellos.

El Responsable de seguridad y los servicios de emergencia evaluarán conjuntamente estos simulacros, redactarán un informe y propondrán medidas apropiadas.

Periódicamente se efectuarán ensayos internos de incidentes, para ana-lizar la efectividad de los protocolos de actuación establecidos.

Bibliografía • Ley 2/1985, de 21 de enero, sobre Protección Civil.

• Ley 7/1985, de 2 de abril, Reguladora de Bases de Régimen Local.

• Real Decreto 1378/1985, de 1 de agosto, sobre medidas provi-sionales para la actuación en situaciones de emergencia en los casos de grave riesgo, catástrofe o calamidad pública.

• Ley Orgánica 2/1986, de 13 de marzo sobre fuerzas y cuerpos de seguridad del Estado.

• Real Decreto 888/1986, de 21 de marzo, sobre composición, organización y régimen de funcionamiento de la Comisión Na-cional de Protección Civil. Modificado por Real Decreto 573/1997, de 18 de abril.

• Real Decreto 407/1992, de 24 de abril, por el que se aprueba la Norma Básica de Protección Civil.

• Ley Orgánica 1/1992, de 21 de febrero, sobre protección de la seguridad de los ciudadanos.

• Resolución 4 de julio de 1994 de la Secretaría de Estado de In-terior, sobre criterios de asignación de medios y recursos de ti-tularidad estatal a los Planes Territoriales.

• Resolución de 31 de enero de 1995, de la Secretaría de Estado de Interior, por la que se aprueba la Directriz Básica de Plani-ficación de Protección Civil ante el riesgo de inundaciones.

• Real Decreto 1254/1999, de 16 de julio, por el que se aprue-ban medidas de control de los riesgos inherentes a los acciden-tes graves en los que intervengan sustancias peligrosas.

• Real Decreto 1123/2000, de 16 de junio, por el que se regula la creación e implantación de unidades de apoyo ante desas-tres.

• Real Decreto 1196/2003, de 19 de septiembre, por el que se aprueba la Directriz Básica de Protección Civil para el control y planificación ante el riesgo de accidentes graves en los que in-tervienen sustancias peligrosas.

• 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.

• Orden de 28 de julio de 2005, por la que se aprueba la Ins-trucción para el proyecto, construcción y explotación de obras subterráneas para el transporte terrestre en el ámbito de la Comunidad de Madrid.


• Real Decreto 635/2006, de 26 de mayo, sobre requisitos mí-nimos de seguridad en los túneles de carreteras del Estado.

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Curso introducción a los tuneles de carretera