lunes, 28 de marzo de 2011

EL EFECTO PISTÓN (y2)

La pasada semana presentamos el efecto pistón, que es como se conoce el fenómeno por el que el tren al circular por el túnel "hace de pistón" empujando el aire que se encuentra a su paso, de manera que ante el tren se genera una "bolsa" de aire con una presión superior a la normal. También vimos que este fenómeno, en el caso de túneles independientes para cada sentido de circulación, genera corrientes de aire molestas para los usuarios que esperan en el andén.

La manera tradicional de evitar estas molestias de aire es generando una conexión directa entre el túnel y el exterior previa al inicio de la estación. De manera que sea a través de ella que se escapen las corrientes de aire previas al tren y así no lleguen al andén. Esta conexión se denomina pozo de compensación.


Figura 1. Esquema de un pozo de compensación


La decisión de construir pozos de compensación no se hace exclusivamente para evitar las molestias provocadas por el efecto pistón en túneles con coeficientes de bloqueo altos, sino que se enmarca en el ámbito del estudio de ventilación de la línea de metro, y en este estudio intervienen muchos más factores. En la siguiente figura se muestra un esquema de ventilación de un tramo de metro en el que se han dispuesto pozos de compensación entre otros sistemas de ventilación.


Figura 2. Esquema de ventilación de un tramo de metro con pozos de compensación (obtenido de la revista Obras Urbanas). Observar como todo y disponer de un pozo de ventilación entre estaciones, éste está apagado ya que se emplea el efecto pistón para mover el aire a través del túnel (dicho pozo sólo se pone en marcha en situación de emergencia).

Cree el bandero que en la red ferroviaria de Barcelona no existen pozos de compensación, pero en la prolongación de FGC en Terrassa, donde se ha optado por la solución de hacer circular cada tren por un túnel independiente, sí se ha previsto la construcción de estos.

Una línea que de no haberse actuado para evitarlo tendría unas molestías brutales debidas al efecto pistón es la nueva Línea 9 de Barcelona. Todo y que la sección de túnel, presentada en post anteriores, tiene un coeficiente de bloqueo bajo (ver figura 3), los metros anteriores a la estación la sección del túnel se empequeñece, pues un espacio de ella es ocupado por salas técnicas. Así en los tramos de túnel previos al andén la sección se estrecha con unos coeficientes de bloqueo de casi 0,5 (valor elevado que implica fuertes corrientes de aire).


Figura 3. Valores del coeficiente de bloqueo de las secciones características de la Línea 9.


Pero en los andenes de la Línea 9 no se perciben las molestas corrientes de aire gracias a las puertas existentes en el borde de andén, que únicamente se abren con el convoy parado.

Figura 4. Imagen de los andenes de Línea 9.


Así hemos visto dos maneras de evitar en los andenes las corrientes de aire provocadas por el efecto pistón en túneles con elevados coeficientes de bloqueo: bien mediante vías de escape para esas corrientes (pozo de compensación), bien generando barreras físicas a las mismas (cerramiento de andén). . Debe tenerse en cuenta que el hecho de colocar puertas de andén en la Línea 9 se debe a que se trata de una línea automática (sin conductor) y no al efecto pistón. El hecho de evitar las molestias de este fenómeno es una vetaja colateral, pero ello ya lo veremos con detenimiento en otro post.

domingo, 20 de marzo de 2011

EL EFECTO PISTÓN (1)

En ciertas estaciones, algunos lectores habrán notado como durante los segundos antes que aparezca el tren se genera una fuerta corriente de aire desde la boca por donde debe aparecer el convoy. Algunos ejemplos de ello son las estaciones de Tetuan y Passeig de Gràcia de L2 o la estación de Urquinaona de L1.
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Figura 1. Llegada de un convoy a la estación de Tetuan de L2.
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Ello se debe a un fenómeno conocido como efecto pistón. Y es que durante la circulación de un tren por un túnel, el tren "hace de pistón" empujando el aire que se encuentra a su paso, de manera que ante el tren se genera una "bolsa" de aire con una presión superior a la normal. Así cuando el tren está llegando a la estación, previamente a su entrada, llega el aire empujado por él generando corrientes de aire que en según que estaciones llegan a ser molestas.
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Pero ¿por qué en algunas estaciones este fenómeno se hace muy evidente y en otras pasa casi desapercibido?
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Para responder a esa pregunta, presentamos un parámetro que mide de manera indirecta la magnitud de las presiones que se generan frente el tren por el efecto pistón, se trata del coeficiente de bloqueo. Éste es la relación entre el área del convoy y el área del túnel. Cuanto mayor es el coeficiente de bloqueo, más área del túnel es ocupara y mayores son las presiones generadas y, por ende, mayores son las corrientes en la boca de los túneles, o sea en los ándenes para el caso partícular de los metros.
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En la siguiente figura se presentan los órdenes de magnitud del coeficiente de bloqueo de los dos tipos de túnel con los que puede desarrollarse una línea de ferrocarril (túnel único para los dos sentidos o dos túneles independientes para cada sentido).
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Figura 2. Órdenes de mangnitud del coeficiente de bloqueo para una solución de túnel úncio para los dos sentidus (figura superior) o de dos túneles independientes para cada sentido (imágen inferior).
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Así, en aquellas estaciones en las que el metro llega mediante un túnel independiente para cada sentido de circulación es, si no se hace nada para impedirlo, en las que se notan las corrientes de aire generadas por la circulación del tren por el túnel (efecto pistón).
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En el caso del metro de Barcelona la gran mayoría de kilómetros de túnel son únicos para los dos sentidos de circulación, por ello el fenómeno que nos ocupa sólo se hace evidente en unas pocas estaciones. Una de estas son las de L2 entre Universitat y Monumental, pues entre ellas, tal como vimos en este mismo blog hace tiempo, cada sentido de circulación discurre por un túnel independiente.
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En el próximo post veremos dos maneras de evitar las molestias generadas por el efecto pistón.
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Figura 3. Túnel de la L2 entre las estaciones Passeig de Gràcia i Tetuan.
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