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.

16 comentarios:

acolostico dijo...

El efectgo pistón que sirve para saber si llega el metro no...

Anna dijo...

I el volum que et deixa al cabell.... (això si no et tira a terra)
Dono fe que passa a la L2, en dono fe...

Miquel dijo...

verdaderamente curioso, por lo de didáctico. Salut. Estoy mirando lo del cartel anunciador del funicular...pero mira que he consultado libros...y no encuentro la foto ¡¡¡¡

Bogieboig dijo...

Imagino que l'efecte pistó, a part de les molèsties que provoca als usuaris en les estacions, ha de tenir un altre efecte indesitjat i és que part de l'energia consumida per moure els trens és malgastada en moure l'aire del seu davant (i també del seu darrere per efecte de la pressió atmosfèrica) tenint en compte el fregament de l'aire amb el túnel i amb el propi tren.
Salut!

rodericus2009 dijo...

Precisamente donde lo habia apreciado es en la estación de Urquinaona. Y en una linea ya construida, supongo que corregirlo es caro y complicado

Saludos.

Marta dijo...

Coincideixo amb el sr Acolostico, molt més fiable l'efecte pistó que el rellotge que et diu quan falta perquè arribi el tren ;)

el bandero dijo...

@acolostico,
Efectivamente, el efecto pistón acompañado por un ruido característico nos avisan de la llegada.

@Anna,
“I el volum que et deixa al cabell”, vigila que a les faldilles també els dona volum.

@Miquel,
Tranquilo, que quien la busca la consigue. Muchas gracias.

@Bogieboig,
Si senyor, i als túnels d’alta velocitat pot ser fins i tot responsable de que no s’aconsegueixi la velocitat punta. Però això és un altre tema.

@Rodericus,
La semana que viene veremos dos maneras de corregir los efectos, ya te avanzo que una de ellas es casi imposible de implementar en líneas en funcionamiento.

@Marta,
Dona, que els rellotges no van tan malament.

gabriel tren dijo...

Lo que nos intriga día a día con la visión técnica de Bandero, es estupendo !

Ahora, pregunto : no se puede utilizar estos desplazamientos de aire, por ejemplo, en verano para que en lugar se ser molestos refresquen el entorno subterráneo ?

Pregunto esto, pues me llamó la atención que con lo desarrollada que se encuentra la red, a nivel tecnológico y en general, los niveles de calor en estío son mayores que por ejemplo en el metro de BsAs, que está ubicado en una zona de altas temperaturas veraniegas. Parecería, por lo menos a un neófito, que está mejor diseñado el sistema de ventilación allí que aquí, es posible ?

Bororo dijo...

Que pasada!!!

Bueno es que a mi me gustgan estas cosas. Que chulo. Si señor, buena descripción. parametro directo sobre orden de magnitud. A igual temperatura y a velocidad similar... anda que no mola la fisica de fluidos!!

Y sirve para saber que el tren viene. eso y el ruido que tambien es mayor en unas estaciones que otras.

jorge sanguino dijo...

Gabriel...si el metro de Barcelona el mas caliente que el de Buenos Aires debe ser sencillamente un infierno. Aquí a mediados de verano cuando ya se fue el fresco que deja el invierno, algunas lineas especialmente la B que es la más profunda se torna insoportable, absolutamente irrespirable. Y ahora que trajeron los coches japoneses con una tecnologia moderna para nosotros, obsoleta en Japon no es tan grave como hace algunos años cuando circulaban esos trenes con regulador a resistencia que levantaban una temperatura insoportable.
Muy didactico el articulo bandero. Saludos.

el bandero dijo...

@gabriel tren
Me consta que existen estudios, como mínimo teóricos, que tienen en cuenta el efecto pistón como elemento fundamental en el sistema de ventilación. Evidentemente en Barcelona no me consta que se hayan puesto en práctica.
Respecto la comparación BCN vs BsAs poco puedo decir. Pero en temas de ventilación en situación de confort la opinión del pasajero es la que vale, así que apoyándonos en tu sensación seguramente BsAs está mejor ventilado que BCN.
En BCN existen proyectos para mejorar la situación y con la reforma de las estaciones se están mejorando algunos aspectos, pero la ventilación es un sistema transversal en una línea y hasta que no se resuelva el conjunto continuarán habiendo zonas con sensación de calor.

@ Bororo,
La mecánica de fluidos es fundamental para estudiar la ventilación de líneas de metro, sí señor!!

@ jorge sanguino,
Tendremos que buscar gráficas de temperatura para poder comparar. Me gusta a través de vuestros comentarios conocer de otros metros del mundo. Saludos.

Starman dijo...

@Bogieboig @bandero Si no me equivoco en los túneles de alta velocidad se usa un sistema extractor sincronizado con el paso de los trenes para disminuir la presión y ahorrar energía.

P.D: Solo se leer catalán. Salud

Nica dijo...

Increible, no hay dia que no me sorprenda Sr Bandero.
Doy fe que en esa linea a veces resulta toda una odisea el conseguir llegar al convoy en medio del "viento huracanado" Si acabas de ir a la pelu, mejor no coger esa linea :)

el bandero dijo...

@Starman,
Ostres no tenia ni idea. He trobat el següent article sobre la ventilació del túnel de Guadarrama del AVE i es centra la situació d’emergència, però en un paràgraf indica que la ventilació es posa en marxa cada vegada que passa un tren. Potser és per això, investigaré.

http://www.obrasurbanas.es/files/data/154-116-121.pdf

@Nica,
Como me alegra su visita. En esas estaciones tiene que vigilar con el pelo si sale de peluquería y con la falda! Un saludo y ÁNIMOS!

railsiferradures dijo...

Buenas tardes Bandero,
Esta interesante serie que ahora se inicia, nos hace pensar, en el porque de la diferencia entre unas estaciones y otras con respecto a las corrientes de aire y como repercute en los accesos y pasillos con efectos a veces no muy agradables, por otro lado siempre nos quedará la imagen de Marilyn con las faldas alzadas por la corriente de aire en un respiradero del metro neoyorquino.
Una nota más, como hecho inverso a la acción del aire en los ferrocarriles actuales que tiene una vertiente negativa de freno y molestia a los pasajeros, en el siglo XIX se llego a usar el aire para impulsar pequeños trenes en el interior de túneles circulares.
En la web http://www.columbia.edu/~brennan/beach/chapter2.html pueden verse algunos interesantes grabados sobre el tema.
Un abrazo
railsiferradures

Lucrecia Borgia dijo...

El otro día estaba con una amiga bebiendo un café en Starbucks y un señor de una mesa vecina se lanzó un estruendoso cuesco que produjo tal efecto pistón que todos salimos corriendo a la calle para evitar que la corriente de aire nos arrastre o nos desmaye... ;-)

saludos

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