Detección Ambiental

PRESENTACIÓN DEL SISTEMA

Generalidades

La exigencia creciente en lo que se refiere a caminos de comunicación rápidas y seguras requiere con frecuencia el soterramiento de vías ferroviarias especialmente a su paso por zonas pobladas ya que además de los problemas urbanísticos y para el tráfico rodado que presentan las vías de FFCC en poblaciones resulta altamente molesto para el vecindario el nivel de ruido de los trenes a su paso.

Por otra parte, los túneles ferroviarios cuya longitud suele ser en muchas ocasiones de varios Km requieren medidas especiales en lo que se refiere al control ambiental. Esto es particularmente interesante en aquellos casos donde parte del tráfico se realiza con locomotoras de tracción Diesel y donde se combinan en las mismas vías el transporte de pasajeros y de mercancías.

Finalidad del sistema de control ambiental

Obviamente ha de controlarse las condiciones ambientales en un túnel dedicado a la vez al transporte de mercancías y de pasajeros.
Al respecto se diferencian dos situaciones claramente diferenciadas:
  • una de funcionamiento normal del túnel con la emisión de gases de escape de las máquinas de tracción Diesel y
  • otra en el momento de incidencias tales como: presencia de gases/ vapores combustibles/ explosivos o incluso un tren incendiado en el interior del túnel

Funcionamiento en condiciones normales

Independientemente de otras consideraciones de seguridad el sistema de control ambiental ha de asegurar que las condiciones de visibilidad en el túnel son aceptables para el servicio de FFCC y que los niveles de gases tóxicos no superen los valores límites admisibles previamente fijados. Deben servir estos parámetros asimismo para el control de funcionamiento de la ventilación mecánica del túnel.

Los parámetros que deben vigilarse en el funcionamiento normal son básicamente los siguientes:

  • monóxido de carbono (margen de medida 0…300 ppm CO)
  • visibilidad (opacidad) margen de medida K=0…15x10-3/m (extinción)

Funcionamiento con incidencias

Con el fin de cubrir el caso de incidencias como por ejemplo presencias de gases/vapores combustibles o explosivos o de un incendio en el interior del túnel la detección debe ampliarse a los siguientes parámetros.

  • dióxido de carbono (margen de medida 0…5000 ppm CO2)
  • gases/vapores de combustibles explosivos (0…100% LIE)
  • temperatura ambiente
  • humedad relativa del aire
  • detección de incendios

De acuerdo con las condiciones especificas del túnel y teniendo en cuenta las mercancías a transportar podrían ampliarse las detecciones a

  • dióxido de nitrógeno (margen de medida 0…20 ppm NO2)
  • oxígeno (falta de oxígeno) (margen de medida 0…25% O2)

Equipos de sensorización previstos

Para asegurar un control fiable y continuo se han previsto sensores de máxima calidad y fiabilidad. Comentamos seguidamente los que corresponden a las diferentes detecciones.

Gases combustibles

Es de una importancia fundamental conocer en todo momento la existencia de concentraciones de gases combustibles toda vez que llegando al nivel de LIE (limite inferior de explosibilidad) pudiera presentarse el peligro de explosión. El sensor de gases combustibles es un equipo de amplio espectro que reacciona con cualquier gas combustible (CH4, propano, butano, vapores de gasolina, etc.) informando del nivel de concentración existente. Permite esto activar una PREALARMA o ALARMA según sean los valores de concentración detectados. De esta forma puede ponerse en funcionamiento también automáticamente la ventilación del túnel evacuando estos gases indeseados.

Los sensores del tipo SENS BG – IR son de tecnología de ultima generación en equipos infrarrojos que gracias a la integración ofrecen una electrónica avanzada y de larga duración.

Otros gases tóxicos y de calidad el aire

Los sensores seleccionados para estos gases (CO) del tipo de célula electroquímica son de máxima calidad y fiabilidad que permiten medir concentraciones de muy pocos ppm (partes por millón) del gas en el aire.

Otros gases tóxicos y de calidad el aire

Está previsto el sistema para su posible ampliación con sensores de O2 y de NO2 ampliación que ha de decidirse de acuerdo con las mercancías a transportar por el túnel.

En el caso del oxígeno el sensor avisa de posibles problemas por ausencia de oxígeno cuando el contenido de O2 baja por debajo del valor normal de 20,9 %. Cuando llega a bajar a 19 % Vol. O2 se da una prealarma y con 17 % Vol. O2 la alarma, alarmas que se activan en el Centro de Control del túnel.

Dióxido de carbono (CO2)

Este gas se detecta con el SENS-CO2-IR que funciona por el principio de medida de la absorción infrarroja. El margen de 0...5000 ppm permite detectar cualquier variación que pudiera ser indicativa de la existencia de una combustión (incendio).

Opacidad

La medición de la opacidad ofrece informaciones en dos vertientes: una es la visibilidad en el interior del túnel causada por la posible existencia de niebla y otra por la detección de humo procedente de la emisión de las máquinas de tracción Diesel o de un incendio. Hay que tener presente al respecto que en la mayoría de los casos, en un incendio en “status nascendi” se presentan cantidades considerables de humo aún mucho antes de alcanzar una potencia de unos pocos kW.

Mientras que con emisión de máquinas de tracción se alcanza valores de extinción inferiores a 5 x 10-3/m con un incendio generando humo se registran enseguida valores de 17 x 10-3/m o mayores.

En numerosos ensayos de incendios en túneles en el extranjero se ha podido confirmar que a la vista del valor del factor de extinción puede distinguirse perfectamente la existencia de un incendio. Al respecto son muy aleccionadores los valores de la tabla siguiente (referido a túneles de carretera) donde se reflejan los valores de extinción para las diferentes situaciones más o menos normales:

Situación K
Tráfico fluido 0,003/m
Fuerte tráfico 0,005/m
Tráfico colapsado 0,007/m
Cierre del túnel > 0,008/m

frente a la de incendio:

Situación K
Inicio de incendio 0,018/m…0,023/m
Fuerte presencia de humo ~0,028/m

Si bien de túneles de FFCC no se dispone actualmente de estos datos. Sabemos que en túneles con tracción eléctrica exclusivamente suelen medirse en funcionamiento normal del túnel valores por debajo de 0,003/m salvo en los momentos de paso del tren donde se observan valores transitorios mas altos que dependen de las condiciones propias del túnel (humedad, polvo, etc.). En los casos de tracción por máquinas Diesel los valores de opacidad suelen ser mas altos (k=0,004…0,006 aproximadamente).

Pero la eficacia del sistema de control es fundamental que el opacímetro disponga de un margen de medida estándar de

k= 0…0,015/m

ya que con ello se conoce la opacidad existente al momento lo que a la hora de realizar p.e. una operación de rescate del personal atrapado en el túnel por incendio. Con ello se sabe, si las condiciones de visibilidad son suficientes (visibilidad aceptable) o si hay que tomar medidas especiales en la evacuación (visibilidad cero)

El equipo propuesto es el VisGuard de Sigrist Photometer empresa fabricante de opacímetros desde hace mas de 50 años, equipo muy compacto basado en la dispersión de la luz que permite margen de medición en extinción de 0...15 x 10-3/m o incluso menores. Gracias a un sistema de limpieza por flujo de aire “limpio total”, se evita el contacto del aire de muestreo con el sistema óptico, asegurando mediciones de alta estabilidad.

Temperatura y humedad relativa

Para completar la información acerca de las condiciones ambientales, se ha añadido un sensor de temperatura con margen de – 30... + 70ºC y una precisión de ±0,2ºC y un sensor de humedad relativa tipo capacitivo y una precisión del 3%.

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