Excavación de túneles a través de los Alpes

Una ventilación fiable y eficaz es esencial a la hora de excavar los túneles ferroviarios más largos del mundo a través de los Alpes en Suiza. En el túnel de base de Ceneri (CBT), que es una continuación lógica del túnel de base de San Gotardo, la ventilación de las zonas de explosión se realiza mediante un sistema diseñado por Systemair* y controlado por la gama de convertidores de frecuencia de CA Vacon® NXP.

El enlace ferroviario del San Gotardo, que es uno de los dos tramos principales del enorme proyecto AlpTransit**, está formado por el túnel de base de Zimmerberg, el túnel de base de San Gotardo y el túnel de base de Ceneri. Construida varios cientos de metros por debajo del nivel de los túneles actuales, la nueva conexión ferroviaria de San Gotardo supone una conexión ferroviaria continua y plana a través de los Alpes, con una elevación máxima de tan solo 550 metros sobre el nivel del mar. Esto aporta importantes beneficios en términos de logística y economía, ya que permite que trenes más largos, con el doble de peso, viajen al doble de la velocidad actual.

Sistema de ventilación único y redundante en CBT
El túnel de base de Ceneri, cuya excavación finalizó en 2016 y cuya inauguración está prevista para finales de 2019, será un importante alimentador en el sur de Europa para el túnel de base de San Gotardo, el túnel ferroviario más largo del mundo, con una longitud de 57 kilómetros (35,4 millas). El túnel de base de Ceneri también reducirá el tiempo de viaje, por ejemplo, entre las ciudades de Locarno y Lugano, en el cantón del Tesino (Suiza) de los actuales 50 minutos a tan solo 22 minutos. El contrato de construcción del túnel de base de Ceneri fue adjudicado en 2009 al Consorzio Condotte-Cossi, con quien Systemair colabora en el diseño de la ventilación utilizada durante la excavación. En la planificación del sistema de ventilación, Systemair se ha centrado en la seguridad, el control y el ahorro de energía.

El túnel de base de Ceneri, compuesto por dos perforaciones de vía única de 15,4 km (9,6 millas) de longitud cada una, dispone de una caverna de instalación en el centro de la zona de excavación, en el corazón del Monte Ceneri. La caverna de instalación juega un papel muy importante en la logística de la construcción del túnel de base, ya que los trabajos de excavación y las cuatro vías férreas avanzan desde este punto tanto hacia el norte como hacia el sur. Se accede a la caverna a través de dos túneles previamente construidos: el túnel exploratorio (CPS1) y el túnel de acceso (FIS2). Estos dos túneles forman el núcleo de la solución única de Systemair para proporcionar aire fresco a las cuatro líneas.

A través del túnel exploratorio se introduce aire fresco en la caverna de instalación y, posteriormente, en el Tubo Oeste, con la ayuda de ventiladores primarios. En el Tubo Oeste, que se mantiene presurizado, los ventiladores secundarios soplan aire fresco en las áreas de excavación, y estos ventiladores se mueven constantemente hacia delante a medida que avanzan los trabajos de excavación del túnel.

El aire de escape de la zona de excavación es desplazado por otro grupo de ventiladores al Tubo Este y, posteriormente, al túnel de acceso. Para evitar que el aire de escape regrese a la caverna de instalación, la presión en la caverna se mantiene a un nivel comparativamente alto en todo momento. Esto se consigue controlando la velocidad de los ventiladores con la ayuda de los convertidores de frecuencia de CA Vacon®.

Una de las características más importantes del sistema es su redundancia: todas las instalaciones de ventilación están equipadas con una combinación de un motor redundante y un convertidor de frecuencia Vacon que lo controla para garantizar que el sistema de ventilación siga funcionando incluso en caso de avería. Un sistema de ventilación redundante también es imprescindible para garantizar la seguridad de los trabajadores que llevan a cabo la excavación en el subsuelo. Dado que en la excavación del túnel de base Ceneri se utilizan métodos convencionales de voladura que generan humos, gases y polvo, es esencial disponer en todo momento de una ventilación fiable y eficaz.

La seguridad, el control y el ahorro de energía son importantes en la ventilación
El sistema de ventilación del túnel de base de Ceneri está equipado con convertidores de frecuencia de CA Vacon® NXP refrigerados por aire, con potencias que van de 55 a 250 kW (400 V), con una potencia total instalada de unos 2,5 MW en un alojamiento independiente (IP54). Esta solución proporciona un ahorro de energía significativo, aunque también ofrece muchas otras ventajas.

El sistema de control, basado en el protocolo de comunicaciones Profinet, permite un control, supervisión y ajuste centralizados de las funciones de cada convertidor de frecuencia de CA. El sistema lógico de control permite la optimización de todos los convertidores de frecuencia de CA, de modo que el flujo de aire que entra y sale del espacio subterráneo puede equilibrarse. Es posible, cuando sea necesario, omitir el sistema de control centralizado y controlar localmente los parámetros del convertidor de frecuencia de CA Vacon® de cada ventilador.

Una ventilación eficaz de la zona de explosión es esencial para eliminar el polvo y los gases generados por las explosiones lo más rápidamente posible. Los grupos de ventiladores equipados con convertidores de frecuencia de CA Vacon® permiten una ventilación rápida con la máxima potencia y hacen que se pueda volver a acceder al área de explosión en tan solo 15 minutos. Esto reduce el tiempo de inactividad, lo cual es un factor importante en la economía general de la excavación del túnel.

La máxima eficiencia energética se garantiza controlando la velocidad de los ventiladores con la ayuda de los convertidores de frecuencia de CA para conseguir que coincida con el flujo de aire requerido.

Otra ventaja adicional es que la aceleración y desaceleración controlada de todos los ventiladores hace que el túnel se llene suavemente con aire, evitando así cambios bruscos en la calidad del aire.

Después de que el 64 % de los votantes suizos aceptaran el proyecto AlpTransit en un referéndum celebrado en 1992, la construcción del túnel de base de San Gotardo se inició en 1996 y se espera que entre en funcionamiento en 2016. Con una longitud de 57 km (35,4 millas) y un total de 151,84 km (94,3 millas) de túneles, pozos y pasadizos, el túnel de base de San Gotardo es el túnel ferroviario más largo del mundo, superando el túnel submarino de Seikan en Japón y el túnel del Canal de la Mancha de 50 km, que une Inglaterra y Francia. El eje de San Gotardo proporcionará un enlace de alta velocidad a través de los Alpes con una velocidad máxima estimada en 250 km/h, reduciendo el tiempo de viaje entre Zúrich y Milán de las actuales 4 horas y 10 minutos a tan solo 2 horas y 40 minutos.

Hoy en día, el Grupo Systemair incluye alrededor de 60 empresas con 2300 empleados en 39 países de Europa, Norteamérica, Oriente Medio, Asia, África y Australia. La empresa tuvo unas ventas de más de 3470 millones de coronas suecas en el ejercicio 2010-2011. MRT (Metro Road and Train) es la división de Systemair dedicada al suministro de sistemas de ventilación para túneles subterráneos, de carretera y ferroviarios. Su personal con base en Italia tiene amplios conocimientos en este campo específico. Su objetivo es ser la única referencia para las empresas que trabajan en proyectos subterráneos.

AlpTransit, también conocido como New Railway Link through the Alps (NRLA), es un proyecto federal suizo destinado a la construcción de enlaces ferroviarios norte-sur más rápidos a través de los Alpes suizos mediante la construcción de túneles de base a varios cientos de metros por debajo del nivel de los túneles actuales. El proyecto AlpTransit comprende dos grandes secciones, el eje de San Gotardo y el eje de Lötschberg. El tercer proyecto de mayor envergadura es el túnel de base de Ceneri, que se está construyendo en el cantón del Tesino. Pasará bajo el Monte Ceneri entre Camorino, en el llano de Magadino, y Vezia, cerca de Lugano.

Cabe señalar que Vacon se unió al Grupo Danfoss en diciembre de 2014.