TÚNELES FERROVIARIOS ALTA VELOCIDAD DE GUADARRAMA

PLANO DE SITUACIÓN GEOGRÁFICA DE LOS TÚNELES DE GUADARRAMA

TÚNELES FERROVIARIOS ALTA VELOCIDAD DE GUADARRAMA

Los túneles, para el ferrocarril de alta velocidad, de Guadarrama han entrado en servicio el 23 de diciembre de 2007. D i s c u r r e n e n t r e e l t é r m i n o municipal de Miraflores de la Sierra (Madrid) y las inmediaciones de la capital segoviana atravesando la sierra madrileña bajo el pico Peñalara.

Son los quintos túneles del mundo en longitud y los primeros de este tipo sin pozos intermedios. Se trata de dos túneles paralelos separados por una distancia media de 30 metros entre centros, uno para cada sentido de circulación, con una longitud 28.4 Kilómetros y 52 m2 de sección. Su excavación fue realizada desde las bocas, sin ataques intermedios debido a que la zona donde se encuentran ubicados es de alto valor medioambiental. Ambos túneles quedan conectados entre si cada 250 metros por galerías de emergencia. Además, disponen de una sala de emergencia de 500 metros de longitud, equidistante de las bocas, con capacidad para albergar a 1.200 personas en caso de que haya que proceder a una evacuación. A esta sala se accede a través de las galerías de emergencia.La construcción y puesta en servicio de los túneles se ha llevado a cabo a lo largo de cinco años, siendo ZITRON la empresa elegida para realizar la ventilación de los mismos, tanto la ventilación de obra como la definitiva.

BOCA NORTE BOCA SUR

GALERÍA DE EMERGENCIA

1

La ventilación durante la fase de excavación supuso un gran reto ya que se trataba de uno de los fondos de saco más largos ventilados hasta la fecha, aproximadamente 15 Kilómetros. El funcionamiento del sistema se basa en la entrada de aire fresco por la tubería, impulsado por varios ventiladores en serie hasta el frente de trabajo, desplazando la masa de aire viciado hasta el exterior por el propio túnel. Esto era necesario, ya que para el desarrollo de toda la infraestructura interna del túnel, el equipo humano que trabajaba en el interior y que estaba sometido al aporte continuo de gases nocivos y peligrosos por parte de equipos y maquinas debía recibir un aporte de caudal de aire fresco para mantener las condiciones de trabajo seguras para las personas.Dependiendo de las peculiaridades de cada boca se utilizaron los siguientes ventiladores durante el proceso de ejecución de los túneles:

BOCA NORTE: 2 x ZVN 1-20-450/4 (Un conjunto por cada túnel) 900 kw BOCA SUR: 3 x ZVN 1-18-315/4 (Un conjunto por cada túnel) 945 kw

BOCA NORTE

BOCA SUR

BOCA SUR

TÚNELFERROVIARIO

28 km

Inicialmente el sistema de ventilación definitivo calculado y proyectado para estos túneles era la ventilación desde dos estaciones principales situadas en los extremos de túnel y con puertas de cierre en las bocas, a fin de presurizar uno de los tubos. Posteriormente y tras analizar la problemática que supondría un fallo en el sistema de apertura y cierre de las puertas, cuando un tren de alta velocidad atravesase el túnel, se decide realizar un nuevo estudio del sistema de ventilación donde se sustituyan las puertas de los túneles, por un sistema de cierre neumático mediante chorros de aire, garantizando el funcionamiento del sistema de ventilación diseñado en el proyecto. La solución a la ventilación definitiva de los túneles de Guadarrama se realizo utilizando la tecnología CFD (Computational Fluid Dynamics) por medio de la cual se realizaron decenas de simulaciones para encontrar el sistema de ventilación mas adecuado para un túnel ferroviario de esta longitud, recordemos que se trata de 28,5 Km,sin pozos de ventilación intermedios

VENTILACIÓN DE CONSTRUCCIÓN

VENTILACIÓN DE OPERACIÓN

BOCA NORTE

2

GALERÍA DE CONEXIÓN BOCA SUR

El sistema de ventilación definitiva se compone de una serie de elementos estructurales que fueron diseñados con la ayuda del software de CFD. Cada estación principal de ventilación situada entre ambos tubos se encuentra conectada a los túneles por medio de unas galerías de conexión con una estructura determinada, optimizada para mejorar la entrada de caudal de aire al túnel. También la utilización de Toberas Saccardo, situadas en los techos de los falsos túneles de cada tubo y el ángulo de entrada de aire diseñado especialmente para estas, permitió la realización del sistema de ventilación óptimo para este servicio.

No solo se utilizo el programa CFD para configurar el sistema de ventilación definitivo s ino también par a o p timi z ar alg uno s componentes del circuito y realizar una amplia mejora en las perdidas de carga del mismo (el ahorro de energía ha sido uno de los ejes del diseño).

P o r t o d o e l l o , e s t o s t ú n e l e s t i e n e n configuraciones y elementos estructurales exclusivos diseñados especialmente para el funcionamiento seguro y eficaz del sistema de ventilación.

TOBERAS SACCARDO BOCA SUR

3

Hay tres edificios en cada boca destinados a la ventilación. La estación principal esta situada entre ambos túneles, con tres ventiladores modelo ZVN 1-20-560/4, uno de los cuales permanecerá en reserva y dos estaciones de toberas Saccardo, situadas en los techos de los falsos túneles de cada boca, cada una de ellas con tres ventiladores modelo ZVN 1-20-450/4, uno de los cuales también permanecerá en reserva.Las dos premisas fundamentales para el procedimiento de operación en modo de emergencia son las siguientes:

- En el túnel siniestrado se debe establecer una velocidad de aire de 3 m/s. - En el túnel NO siniestrado debe haber una presión de al menos 50 Pa más que en el túnel siniestrado, para evitar la entrada de humos a este tubo.

COMPUERTAS GALERÍA CONEXIÓN

BOCA NORTE BOCA SUR

4

Partiendo de estas hipótesis el modo de funcionamiento en caso de emergencia se muestra en el esquema siguiente:

CEste modo de actuación se aplica en el tubo donde se ha originado el incidente, sobremanera, si este conlleva asociado emisión de humos.La estación de ventilación principal elegida, según el protocolo establecido por el centro de control, comienza a suministrar un caudal de aire determinado generado por dos ventiladores (permaneciendo un tercero en reserva), a su vez otros dos ventiladores de la Estación Toberas Saccardo pertenecientes

a la misma boca aportan más caudal (con un tercero en reserva). De esta manera se consigue que la velocidad obtenida en el túnel alcance los 3 m/s.El resto de ventiladores pertenecientes a este tubo, no estarán operativos.Todos los valores numéricos obtenidos y el punto de funcionamiento de los ventiladores se obtuvieron a través de las simulaciones realizadas en CFD.

MODO VENTILACIÓN

MODO PRESURIZACIÓN

Este procedimiento de actuación se ejecuta en el tubo NO siniestrado, lugar al que llegaran los pasajeros del tren a través de las galerías de conexión. Se utilizará la estación de ventilación principal que no suministre aire al tubo siniestrado, proporcionando un caudal de aire generado por dos ventiladores (un tercero permanece en modo reserva), a su vez otros dos ventiladores de la Estación Toberas Saccardo de la misma boca, aportaran mas caudal (con un tercero en reser va), mientras que dos ventiladores de la Estación Toberas Saccardo de la boca contraria aportaran un determinado caudal (con un tercero en reserva).

5

También, se comprobó in situ la influencia que ejerce el tiro natural en la velocidad del interior del túnel, por lo que es un factor importante a tener en cuenta en el modo de operación desde centro de control a la hora de decidir cuales serán las estaciones operativas en caso de emergencia.La realización de los diferentes ensayos confirmaron e incluso mejoraron las hipótesis de diseño.Sin lugar a dudas los TUNELES DE GUADARRAMA son un hito también en los sistemas de ventilación de emergencia.

Antes de la aper tura of icial del túnel se realizaron las pruebas de ventilación que certificaron la validez del sistema diseñado mediante software CFD. En las pruebas generales se tomaron mediciones de velocidad de aire en el interior del túnel, el cual debía ser de 3 m/s o superior cuando el sistema de ventilación de emergencia estuviese operativo en el tubo siniestrado, medición que fue realizada mediante anemómetro en varias secciones del túnel cercanas a ambas bocas.En situación de emergencia también se debe cumplir que el túnel no siniestrado este sobrepresurizado al menos 50 Pa más que el túnel siniestrado, situación corroborada en las pruebas finales.

ENSAYOS

De esta forma se obtiene una sobrepresurización en este tubo con respecto al siniestrado de aprox. 50 Pa en cualquier punto kilométrico. El sistema de ventilación para los túneles de Guadarrama diseñado y fabricado por ZITRON constituye una importante innovación para túneles ferroviarios de gran longitud debido a que no existen pozos intermedios y el sistema de ventilación se opera únicamente desde las bocas. Este sistema no solo se utiliza en caso de emergencia, situación para la que fue diseñado, sino que se utiliza diariamente cada vez que por el túnel pasa un tren TALGO o bien cuando se realizan labores de mantenimiento en el interior del túnel y ha de abastecerse aire fresco para los operarios que trabajan en el interior. VENTILADOR ESTACIÓN PRINCIPAL ZVN 1-20-560/4

6

Los túneles están vigilados desde un centro de control situado en la estación del AVE de Segovia Guiomar.Desde este se supervisan las instalaciones de ener gía, i luminación, señali zación, comunicaciones, detección y extensión de incendios, aireación de galerías, sala de emergencia y por supuesto las instalaciones de ventilación.

Estos túneles permiten realizar el viaje entre Madrid y Valladolid en tan solo 55 minutos gracias a estas nuevas tecnologías. Los trenes que circulan por esta línea disponen de locomotoras “Pato”, la cual ha sido diseñada con la forma de la cabeza de este ave, para minimizar las olas de presión que se producen al atravesar los túneles y reducir el efecto del viento lateral.Todas estas innovaciones, han hecho de estos túneles uno de los proyectos más importantes que ha tenido lugar en el mundo en los últimos años.

TÚNELES FERROVIARIOSDE GUADARRAMA

7

BANC D’ESSAI DE ZITRON

tubos Pitotventilador de prueba

banco de ensayosventiladores de chorro

8

direccionador de flujo toberas direccionador de flujo ventilador auxiliar silenciador

OFICINA CENTRALAutovía AS II. nº 2386Polígono de Roces33211 Gijón (Asturias) Spain+34 985 168 132zitron@zitron.com

www.zitron.com