Estudio de las condiciones de seguridad existentes en un túnel carretero en caso de incendio

Abstract

El presente Trabajo de Fin de Grado (TFG) tiene como objetivo el análisis de la influencia de la estrategia de ventilación en la seguridad ante incendio de un túnel carretero mediante la aplicación de la Metodología de análisis de riesgo en túneles de la Red de Carreteras del
Estado del Ministerio de Fomento del Gobierno de España donde se compara el túnel de estudio con un túnel virtual de referencia provisto del equipamiento de seguridad
requerido para un túnel de su categoría según el Real Decreto 635/2006. A partir de ahora en este documento se usará la terminología Método General para referirse a esta
metodología. Se comienza analizando el túnel de estudio, una construcción de 3168 metros de longitud con un carril en cada sentido y provista de cinco galerías de escape a lo largo de su recorrido conectadas con el exterior sin ningún tipo de compuerta o barrera que impida la salida del aire del interior del túnel por ellas.En caso de incendio, la estrategia de este túnel consiste en expulsar los humos por una de las bocas, en función de la posición del foco del incendio; si se produce entre la boca A y los primeros 500 metros, los humos son arrastrados hacia la boca A, mientras que si se produce de esa posición en adelante se expulsan por la boca B. Este tipo de estrategia no se corresponde con la recomendada por la Asociación Mundial de Carreteras (PIARC) para un túnel bidireccional, ya que los usuarios detenidos entre el foco del incendio y la boca de expulsión de los humos corren grave peligro de ser alcanzados por la nube de contaminantes, resultando en importantes problemas de salud o incluso la muerte. En los túneles con doble sentido de circulación, PIARC recomienda seguir una estrategia de ventilación basada en el control de los humos durante los primeros instantes del suceso mediante el mantenimiento de la nube de humos en las cercanías del foco, permitiendo la evacuación de los usuarios atrapados en el interior sin que sean alcanzados. El Método General establece un procedimiento basado en la integración de tres modelos que tratan de reproducir un determinado aspecto del riesgo del túnel para después cuantificar el riesgo del túnel analizado, estos modelos son el modelo de riesgo, el modelo de ventilación y el modelo de evacuación de usuarios.
El modelo de riesgo trata de evaluar el riesgo de accidente que evolucione en una situación de incendio en función de las características de diseño, equipamiento de seguridad y
explotación; para ello se contemplan una serie de escenarios desencadenantes de incendios en el interior del tubo y se parametrizan mediante factores en función de las
características del túnel. El modelo de ventilación simula el comportamiento de la ventilación del túnel para cada
uno de los escenarios de incendio contemplados en el modelo de riesgo. En túneles con ventilación forzada se emplea un modelo unidimensional de ventilación realizado con un
programa auxiliar de modelización, en el caso de este trabajo se emplea CAMATT 2.20 junto con Matlab para el procesado de los datos. Por último, el modelo de evacuación de usuarios trata de predecir el comportamiento de
los usuarios para evacuar el túnel en cada uno de los escenarios estudiados y, junto al modelo de ventilación, permiten determinar el número de usuarios afectados en cada
escenario de incendio. Para ello lograr la integración con el modelo de ventilación, se ha desarrollado el modelo de evacuación también en Matlab. La aplicación del Método General finaliza con la obtención de un índice de riesgo del túnel estudiado, dicho índice se obtiene del cociente entre los coeficientes de riesgo del túnel de estudio y el túnel de referencia con las medidas de seguridad requeridas. En la siguiente tabla se encuentra la clasificación del túnel en función de su índice de riesgo: Una vez aplicado el Método General al túnel de estudio se concluye que no puede ser considerado como un túnel seguro ya que su índice de riesgo tiene un valor de 3.584, debido
a que, como se ha mencionado anteriormente, la estrategia de ventilación no es la adecuada para un túnel de sus características. Como se observa en la siguiente imagen,
las trayectorias de evacuación de los usuarios situados a la derecha del foco cortan la nube de humos, pasando a considerarse como víctimas según el método aplicado.Tras esto, se realizó el mismo análisis pero empleando la estrategia de ventilación recomendada por PIARC con el objetivo de cuantificar la influencia de la ventilación en la seguridad del túnel. Este nuevo análisis arroja el mismo resultado que el anterior, debido a la existencia de galerías de escape conectadas con el exterior los ventiladores de chorro no son capaces de cumplir su función correctamente y controlar la nube de humos. El índice de riesgo obtenido para este caso es idéntico al anterior (3.584).Por último se decidió realizar la simulación del túnel con la ventilación recomendada por PIARC y las galerías cerradas para comprobar si de esta manera era posible considerar el túnel como seguro. Como se observa en la siguiente imagen, en esta ocasión los humos son mantenidos inicialmente en las proximidades del incendio mientras los usuarios escapan sin ser alcanzados por ellos. El índice de riesgo obtenido en esta ocasión es de 1.083, por lo que la decisión de cerrar las galerías de escape y emplear la estrategia de PIARC significaría un aumento considerable de la seguridad de los usuarios ante este tipo de situaciones.Los resultados obtenidos para el resto de los cinco escenarios propuestos son iguales a los anteriores, únicamente con las galerías cerradas es posible llevar a cabo la estrategia de PIARC y no provocar más víctimas que las de los vehículos implicados en el accidente. En conclusión, la realización de este tipo de análisis resulta fundamental para el desarrollo, construcción y actualización de este tipo de infraestructuras tan empleadas diariamente en todo el mundo en las que la seguridad de los usuarios ha de ser predominante.