Modelo de distribución de velocidad media del flujo ventilatorio y presión a lo largo del túnel “Boquerón I”, (autopista Caracas-La Guaira). Parte I

Autores/as

  • Marco Falcón
  • David Lezama

Resumen

El objeto de este trabajo es determinar la distribución de velocidad media (sobre la sección transversal) del flujo ventilatorio a lo largo del túnel. El sistema consiste de dos pistas de subida y dos de bajada interconectados mediante cuatro portales. Por el techo se inyecta aire a través de ranuras equidistantes y existe un extractor local, situado a 350 m de la entrada a las pistas de subida desde La Guaira hacia Caracas.

Dependiendo de que la velocidad de los vehículos sea mayor o menor que la del flujo ventilatorio, en cualquier sección del túnel, se tiene dos casos: A y B. Esta separación se hace porque la resistencia (o empuje) de los vehículos al flujo de aire depende del cuadrado de la velocidad relativa vehículo-aire y la solución de las ecuaciones requiere conocer su signo.

Al aplicar los principios de cantidad de movimiento (a lo largo de tramos limitados entre dos portales “nodos” sucesivos) y de energía (entre dos nodos conectados por un portal) para calcular la velocidad media del flujo ventilatorio, obviamente interviene la distribución de presión· media a lo largo del túnel. También se aplica el principio de conservación de la materia (continuidad) a lo largo de los tramos y en los nodos.

Para el caso A, en que los vehículos empujan el aire, se encuentra que la presión aumenta a lo largo del túnel, desde cero a la entrada hasta un máximo del orden de 10 cm H2O cerca del centro del túnel y luego baja hacia la salida donde de nuevo llega a cero. El aumento de presión es mayor en el túnel de subida que en el de bajada, porque la inyección de aire por el techo es mayor en el túnel de subida. Debido a esto, y suponiendo caudales vehiculares iguales en ambas direcciones, se efectúa una transferencia de flujo ventilatorio del túnel de subida al de bajada a través de los cuatro portales de intercomunicación.

Para el caso B, en que los vehículos viajan lentamente y resisten al flujo de aire, se encontró que el gradiente de presión ven la dirección del tráfico es negativo. Esto es lógico porque es la única forma como el aire puede salir. Así, pues, a partir de la entrada la presión se hace subatmosférica y va disminuyendo progresivamente hasta que muy cerca de la salida sube bruscamente hasta el cero atmosférico. Luego, si tenemos cola lenta subiendo hacia Caracas y tráfico rápido en bajada, habrá transferencia del flujo del túnel de bajada hacia el de subida, lo cual es conveniente desde el punto de vista de la descontaminación.

Un tercer caso, tratado como combinación de los anteriores, denominado caso C; representa la situación de una tercera fila de vehículos subiendo por el túnel de bajada. Se encontró que, similarmente al caso B, hay transferencia de flujo hacia el túnel de subida, lo cual parecería conveniente. Sin embargo, sucede que el flujo en el túnel de bajada se hace muy lento y, por lo tanto, la tercera cola lenta que por él sube lo contamina mucho, transfiriéndose este aire contaminado a las pistas de subida. En el trabajo siguiente (Parte II) se verá que el caso C es el más indeseable de todos.

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