Estudio de las emisiones de contaminantes debidas al tráfico en túneles carreteros

Toribio Hernández, Sergio (2018). Estudio de las emisiones de contaminantes debidas al tráfico en túneles carreteros. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM), Madrid.

Descripción

Título: Estudio de las emisiones de contaminantes debidas al tráfico en túneles carreteros
Autor/es:
  • Toribio Hernández, Sergio
Director/es:
  • Barredo Egusquiza, Josu
  • Fernández Martínez, Javier
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Grado: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Fecha: Febrero 2018
Materias:
Palabras Clave Informales: Túnel, contaminantes, ventilación, monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, partículas.
Escuela: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Departamento: Ingeniería Mecánica
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

El presente TFG tiene como objetivo el desarrollo de una herramienta que permita dimensionar un sistema de ventilación longitudinal para túneles carreteros en situación normal de servicio mediante la aplicación del método proporcionado por PIARC, manteniendo los niveles de contaminación dentro de unos límites admisibles. Se comienza con un análisis de los distintos efectos de los contaminantes generados por el tráfico sobre la salud de las personas. Así mismo se relaciona con la normativa europea correspondiente que se aplica a los diferentes contaminantes centrándose en los valores admisibles de los contaminantes CO, NOX y humos. Una vez estudiado los valores límites, se procede a estudiar los diferentes sistemas de ventilación de túneles en función de sus características constructivas. Se muestran imágenes y se describen las particularidades de cada sistema que pueden hallarse, como la evolución de la concentración de contaminantes a lo largo de la longitud del túnel. A continuación se describe la metodología propuesta por PIARC. La elección de este método está motivada por la amplia aceptación internacional de dicha organización y su elevada experiencia en medidas de seguridad y ventilación en túneles carreteros. Esta organización recoge en su documento “Túneles de carretera: emisiones de vehículos y la demanda de aire para la ventilación” [1] toda la información específica sobre el cálculo de las emisiones de los vehículos en función de la normativa europea de emisión que deben cumplir, la velocidad promedio de circulación y la pendiente del tramo en la que circulan dichos vehículos. Los datos sobre emisiones base proporcionados corresponden a las cinco categorías de vehículos en los que se clasifica el parque móvil: turismos gasolina, turismos diésel, ligeros gasolina, ligeros diésel y vehículos pesados. Estos datos toman como año base el año 2010 para una flota de vehículos bajo estándar tecnológico A de emisiones, y a partir de éstos, aplicando distintos factores de corrección, se pueden contemplar diferentes escenarios de tráfico y calcular las emisiones de los principales contaminantes. Los factores de corrección utilizados y establecidos por la metodología PIARC que afectan al cálculo de las emisiones son: factor de altitud, factor de tiempo, factor de estándar tecnológico y factor de masa de vehículos pesados. La altitud a la que se encuentra el túnel influirá en las emisiones según el tipo de vehículo. Para proyecciones posteriores al 2010 se deberá aplicar el factor correspondiente al año de cálculo debido a la mejora en la tecnología de los vehículos. Cuando los factores de emisión dados para la norma tecnológica A se aplican a regiones con diferentes estándares de emisión, se debe corregir mediante el factor apropiado de estándar tecnológico. Igualmente, el tipo de vehículo pesado predominante en la flota de vehículos influirá en el nivel de emisiones. Conociendo las características geométricas del túnel, la composición de la flota de vehículos y el escenario de tráfico para la aplicación de los diferentes factores de corrección, se calculan los caudales de emisiones en cada tramo del túnel por tipo de contaminante. En función de los valores admisibles fijados, se obtendrá el mínimo caudal de ventilación para circular en condiciones de seguridad. Una vez establecidas las emisiones y el caudal de ventilación requerido para una flota de vehículos determinada y escenario concreto, se expone el modelo matemático en el que se basa el cálculo del número de ventiladores de este trabajo. El dimensionamiento del sistema de ventilación para la situación de tráfico normal, y con el objetivo de diluir el aire contaminado del interior del túnel, se determina en régimen permanente y mediante la ecuación de continuidad. Para ello se evaluarán todas las pérdidas de presión del aire en el interior, tomando éste como un tubo único de sección constante en el que la única entrada y salida de vehículos, aire fresco y aire viciado serán las dos bocas de entrada y salida. Es decir, cada tramo, en función de la pendiente y diámetro hidráulico, se asimilará a un tubo de una determinada longitud sin chimeneas intermedias ni incorporaciones ni salidas de vehículos. Definido el procedimiento de cálculo, se elige el entorno en el que se va a desarrollar la aplicación. Se ha optado por implementar y desarrollar en Matlab dicha metodología utilizando el entorno de programación visual GUIDE del que dispone. Esta herramienta permitirá al usuario interactuar mediante el ingreso de los diversos datos para el cálculo de emisiones de manera continua y sencilla.Para validar el desarrollo de la aplicación, se procederá al estudio de un caso real en fase de proyecto. Dicho caso de aplicación será un túnel longitudinal dividido en tres tramos. Los resultados obtenidos se comentarán, analizando los diferentes efectos así como la viabilidad de dicho sistema de ventilación en el túnel de estudio.En conclusión, con la aplicación del método propuesto se pueden calcular los caudales de emisiones de los principales contaminantes y con ellos determinar el caudal de ventilación necesario para diluirlos en el caso de un túnel longitudinal en situación normal de servicio. A partir de éste se podrá determinar el número de ventiladores de chorro necesarios teniendo en cuenta las pérdidas de presión en todo el túnel por diferentes efectos, y evitar sobredimensionar el problema.

Más información

ID de Registro: 49671
Identificador DC: http://oa.upm.es/49671/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:49671
Depositado por: Biblioteca ETSI Industriales
Depositado el: 13 Mar 2018 16:12
Ultima Modificación: 13 Mar 2018 16:12
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