La necesidad de conservar, en el interior de los túneles, una atmósfera respirable y en condiciones óptimas, exige renovar el aire por medio de sistemas de ventilación que eviten que el aire contaminado ponga en riesgo la salud de los usuarios.
Las condiciones del túnel, el tráfico del mismo, y su longitud, determinarán el sistema de ventilación más oportuno en cada caso.
Los principales objetivos de cualquier sistema de ventilación son:
- Conservar una calidad adecuada del aire.
- Garantizar la visibilidad.
- Controlar los humos en caso de emergencia.
- Proteger a los usuarios.
- Liberar los accesos a los servicios de seguridad y zonas de evacuación.
- Facultar la salida de humos en caso de incendio.
SISTEMAS DE VENTILACIÓN DE TÚNELES:
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VENTILACIÓN NATURAL:
Sistema de ventilación no mecánica que utiliza la Presión de Ventilación Natural (Pvn) para renovar el aire en el interior de espacios subterráneos. La Pvn se define como la presión generada de manera natural para crear diferenciales de presión y temperatura entre las aberturas existentes en los extremos conectados de dichos espacios.
Se trata del acceso del aire externo al interior sin la participación de ningún sistema de ventilación mecánico.
Se produce a través de ventanas, puertas, rejillas de ventilación o tragaluces, objetos que deben instalarse en lugares que aseguren el paso de aire sin humo ni polvo, malos olores, aire viciado u hojarasca.
Destacar que la Pvn es un fenómeno inestable, dependiente de las condiciones atmosféricas, y no debe ser utilizado como sistema exclusivo de ventilación.
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VENTILACIÓN MECÁNICA:
Puede efectuarse a través del sistema conocido como ‘de simple flujo’, consistente en la entrada natural del aire y la extracción mecánica del mismo, o bien por el denominado ‘sistema de doble flujo’, que utiliza una extracción y una entrada mecánica del aire.
La característica más importante, en cuanto a la metodología de los sistemas de ventilación mecánica, es su capacidad de alojar y arrojar, de cualquier espacio, la cantidad de aire que se necesite, independientemente de las condiciones de presión y temperatura que presente el aire exterior.
Mediante este tipo de sistema de ventilación el flujo de aire está asegurado y regularizado por el trabajo de un ventilador que se mueve por energía eléctrica, lo cual permite salvar las pérdidas de carga del conducto haciendo que el fluido, normalmente aire, circule por él a una cierta velocidad. La cantidad de fluido que atraviesa el conducto, medido en m3/s, viene dado por: Q=Sv; siendo S la sección, en m2, y v la velocidad en m/s, si trabajamos con unidades del sistema internacional.
A su vez, la ventilación mecánica puede ser de varios tipos:
2.1- VENTILACIÓN MECÁNICA LONGITUDINAL CON USO DE ACELERADORES DE CHORRO
Formada por aceleradores de chorro, o Jet Fans, instalados dentro del túnel a ventilar. Su operativa consiste en la entrega de alta presión dinámica, a través de Jet Fans dispuestos en el interior del túnel, a una fracción del aire contenido en el interior que se mueve a alta velocidad dentro del acelerador, generando un flujo longitudinal, en un solo sentido, del 100 % del aire contenido dentro de la zona transversal del túnel.
Este tipo de ventilación no necesita instalar conductos complementarios, pero sí dispositivos de control de flujos de aire en el interior del túnel a ventilar, como puertas de ventilación, reguladores u otros.
El coste por unidad de los Jet Fans es bajo comparado con otras opciones de ventilación para túneles, aunque su coste global es alto al compararlo con el sistema de ventilación longitudinal con ventilador extractor y, por otra parte, los Jet Fans no son efectivos para realizar movimientos de aire en túneles de gran capacidad longitudinal.
2.2- VETILACIÓN LONGTUDINAL CON USO DE VENTILADOR EXTRACTOR
Sus componentes principales son: el túnel a ventilar y el ventilador extractor (axial o centrífugo); ventilador que colocaremos en aquel extremo del túnel que posea comunicación con la superficie. Su funcionamiento consiste en que el aire fresco entra, por depresión, por la superficie del túnel. Subsiguientemente, el aire contaminado se evacúa desde el extremo final del túnel hasta la galería extractora, gracias al ventilador extractor y, finalmente, el aire contaminado se desaloja, a través de la galería extractora, hasta la chimenea extractora y, de esta, a la superficie.
En circunstancias de mediana contaminación ambiental es una de las alternativas más efectivas, y se trata de la alternativa de menor coste pues no requiere de instalación de conductos tan solo del ventilador extractor y de los dispositivos de control de flujos de aire. Pero, por otro lado, no es conveniente para túneles con una extensión mayor a los 5.000 m y un alto nivel de tráfico.
2.3- VENTILACIÓN TRANSVERSAL
Formada por un conducto de inyección de aire fresco dispuesto a lo largo del espacio longitudinal del túnel y que aprovisiona a un grupo de rejillas de inyección de aire que se encuentran conectadas al túnel. Requiere de un falso techo, con celosía de extracción, colocado en la zona superior y a lo largo de toda la extensión del túnel. Sobre el falso techo se vacía el aire contaminado, que irá hasta el extremo del túnel que dé a la superficie. Tanto los circuitos de inyección como los de extracción precisan de su correspondiente ventilador.
Este tipo de ventilación es muy efectiva para túneles de gran longitud y alto nivel de tráfico, por lo que se revela como la opción más efectiva en términos de control medio ambiental de operación de túneles, sin importar el tipo concreto de túnel a ventilar. Pero presenta un alto coste económico, sobre todo en túneles de gran tamaño.
2.4- VENTILACIÓN TRANSVERSAL CON CONDUCTOS LONGITUDINALES DE INYECCIÓN Y EXTRACCIÓN
Formada por un conducto de inyección de aire fresco alojado en el interior del túnel a ventilar y distribuido a lo largo de toda su extensión longitudinal. Dicha extensión deberá estar abastecida por un conjunto de rejillas por donde viajará el aire fresco hasta el túnel.
También dispondrá de un conducto de extracción para el aire contaminado igualmente ubicado en el interior y asimismo situado en toda la extensión del túnel. Su función consistirá en extraer el aire contaminado del túnel a la superficie, mediante un grupo de rejillas extractoras conectadas al túnel.
Tanto los circuitos de inyección como los de extracción precisan de su propio ventilador.
Se trata de una elección muy efectiva en términos de control medio ambiental de operación de túneles, pero muy costosa en cuanto al desembolso económico, inferior, por otro lado, al requerido para la ventilación transversal.
2.5- VENTLACIÓN SEMI-TRANSVERSAL
Compuesto por un conducto de inyección de aire fresco colocado lateralmente en la extensión longitudinal del túnel, y suministrando aire a un grupo de rejillas de inyección de aire fresco ensambladas al túnel.
La erradicación del aire contaminado del interior del túnel se produce longitudinalmente desde el túnel hasta uno de los extremos del mismo, y de allí a la superficie.
Para administrar aire fresco al interior del túnel necesitaremos instalar un ventilador inyector de tipo axial o centrífugo.
Es una elección sumamente efectiva en términos de control medio ambiental de operación de túneles, sin importar la función del túnel a ventilar y con un nivel medio alto de efectividad en túneles de longitud considerable y alto nivel de tráfico. Pero también es de las más caras con respecto a las demás, sobretodo en túneles de gran tamaño.
2.6- VENTILACIÓN SEMI-TRANSVERSAL CON CONDUCTO LONGITUDINAL DE INYECCIÓN
Constituido por un conducto de inyección de aire fresco colocado en el interior y en toda la expansión longitudinal del túnel a ventilar. El conducto inyector deberá estar formado por un grupo de rejillas que administrarán aire fresco a todo el túnel.
La erradicación del aire contaminado se produce longitudinalmente por el túnel hasta uno de los finales del mismo. La introducción de aire fresco al túnel exige la puesta en marcha de un ventilador inyector que deberá estar necesariamente conectado al conducto de inyección.
Se trata de una elección muy efectiva en cuanto al control medio ambiental de túneles sin importar la función del túnel a ventilar. De mediana a alta efectividad cuando se trata de túneles de mediano o pequeño tamaño y alto nivel de tráfico.
Demanda una inversión económica media, aunque más baja que la que se nos solicita para la ventilación transversal con conductos longitudinales de inyección y extracción, o para la ventilación transversal.
