Sistemas fijos de extinción de incendios. Panorama internacional y aplicaciones prácticas

SISTEMAS FIJOS DE EXTINCIÓN DE INCENDIOS.
PANORAMA INTERNACIONAL Y APLICACIONES PRÁCTICAS
Juan Manuel Sanz Sacristán
BARCELONA, 12 de febrero de 2019
VII SIMPOSIO DE TÚNELES DE CARRETERA DE LA ATC

2 www.infraestructurasytransporte.senerFFFS. PANORAMA INTERNACIONAL Y APLICACIONES PRÁCTICAS
INDICE
1. INTRODUCCIÓN
2. QUÉ ES EL FFFS Y PRINCIPALES TIPOS
3. VENTAJAS E INCONVENIENTES
4. ¿INSTALAR O NO UN FFFS?
5. CUANDO ACTIVAR UN FFFS
6. DOCUMENTACIÓN DE REFERENCIA
7. ENSAYOS INTERNACIONALES
8. LECCIONES APRENDIDAS
9. PANORAMA INTERNACIONAL
10. CONCLUSIONES

1 INTRODUCCIÓN

1 Introducción
Uno de los eventos de mayor riesgo en un túnel es que se produzca un incendio:
• Espacio cerrado  Elevadas temperaturas, gases tóxicos, baja visibilidad,…
• Entorno desconocido
Normalmente se dispone equipamiento para la pronta detección, evacuación y de apoyo a los
servicios de emergencia:
• Detección de incendios y CCTV
• Megafonía, radio, PMV, cierre de túnel,…
• Hidrantes y extintores
En los túneles de la Red Transeuropea, de más de 500 m, de la RCE (75 túneles con una
longitud total de 170 kM) se producen unos 11 incendios anualmente, sin que normalmente
haya victimas. Esto implica un índice bajísimo de incendios por kilómetro y vehículo (1,7x10-
8).

1 Introducción
Desde los grandes incendios ocurridos a finales del siglo pasado e inicio de este (Mont Blanc,
San Gotardo,…) la sociedad está mas sensibilizada con el riesgo de este tipo de eventos.
Progresivamente se ha ido mejorando la seguridad en los túneles y condicionado el diseño
para incendios más grandes, aunque de menor probabilidad (100 MW para camiones, 200 MW
para determinadas mercancías, >300 MW para mercancías peligrosas,…).
Se ha constatado que los bomberos no pueden hacer frente (a pesar de su equipamiento
especial) a incendios de gran magnitud, por lo que se ha puesto el enfoque de seguridad en
evitar que el incendio se propague y/o descontrole, manteniéndolo en niveles que posibiliten
su extinción.

1 Introducción
El avance de la tecnología permite realizar cada día túneles más largos y complejos, cuyos
mayores riesgos para los usuarios o la infraestructura deben controlarse.
Todo ello ha impulsado la implantación de sistemas fijos de extinción de incendios –Fixed Fire
Fighting System (FFFS)- que permitan mantener o reducir los riesgos hasta niveles aceptables
por la sociedad.
Los gobiernos y fabricantes han financiado y desarrollado campañas de ensayos a escala real
que han permitido conocer mejor el comportamiento de estos sistemas, lo que ha impulsado
su implantación en mayor número de túneles y su consideración como una alternativa de
seguridad viable.

1 Introducción
Un punto de inflexión en la implantación de estos sistemas en los túneles de carretera
fueron las importantes campañas de ensayos desarrolladas por los proyectos de la M30
en Madrid y de la A86 en París.
En España sólo hay tres túneles con un sistema FFFS:
• Madrid Calle 30 (M30)
• Vielha
• Túnel de Bentazarra (Bilbao)

2 QUÉ ES EL FFFS Y PRINCIPALES TIPOS

2 Qué es el FFFS y principales tipos
En los túneles, se entiende por sistemas FFFS a aquellos sistemas fijos sin partes móviles,
que no requieren de otros elementos externos para su utilización y que de manera remota
pueden activarse para controlar o extinguir un incendio.
Normalmente se aplica a los sistemas que sólo usan agua.
Los principales tipos son:
• Agua nebulizada (normalmente alta presión)
• Sistema de diluvio (normalmente rociadores o boquillas de gran dispersión)
A nivel experimental se han estudiado otros sistemas aplicados en la industria como la
espuma (sistema instalado en un túnel en China), pero normalmente se considera que
presenta más inconvenientes que ventajas.
Todos estos sistemas se han aplicado anteriormente en edificación, industria y sector naval.

2 Qué es el FFFS y principales tipos
Las principales diferencias entre ambos sistemas son las siguientes:
Parámetro Agua nebulizada Sistema diluvio
Caudal de agua Media Elevada
Ratio diseño l / min /m³ l / min / m² = mm / min
Presión requerida Muy alta Baja
Potencia de bombas Elevadísima Media
Material tuberías Acero inoxidable Normal
Tamaño gota Muy pequeño Grande
Actuación sobre el
incendio
Por enfriamiento y
desplazamiento de
oxigeno
Por enfriamiento y
limitando propagación
Precio Muy elevado Elevado
Visibilidad Baja Media
Instalación Compleja Media

3 VENTAJAS E INCONVENIENTES

3 Ventajas e inconvenientes
Debido a su elevado coste de instalación y mantenimiento es necesario analizar en cada caso
la conveniencia o no de su instalación.
Destacar la siguiente frase del resumen ejecutivo del último informe de PIARC sobre FFFS
(2016): “todavía se reconoce que los FFFS pueden no ser la medida más apropiada a adoptar
en todos los casos o en todos los lugares”.
Es muy importante fijar los objetivos que se buscan con un sistema FFFS y que principalmente
son:
• Proteger la estructura
• Mejorar la seguridad de los usuarios
• Apoyo a los servicios de emergencia
• Evitar que el incendio se propague y crezca sin control

3 Ventajas e inconvenientes
Es especialmente considerado para los siguientes casos:
• Túneles subacuáticos
• Si el fallo de la estructura puede afectar a otras
infraestructuras
• Cuando el tiempo de llegada de los bomberos sea
elevado
• Túneles con elevada circulación de camiones y/o
mercancías peligrosas
• Vía de importancia estratégica para la zona

3 Ventajas
Las principales ventajas son:
• Control y reducción de la potencia de incendio
• Reducción de las temperaturas de los gases y
alrededor del incendio
• Protección de la estructura
• Reducción del calor por radiación
• Su aplicación puede permitir reducir otras
medidas de seguridad (ventilación, distancia
entre salidas,…)
Todo ello conlleva una gran ayuda a los servicios
de emergencia

3 Inconvenientes
Los principales inconvenientes son:
• Elevados costes de instalación, operación y mantenimiento
• Requisitos muy estrictos si la seguridad se apoya principalmente en este sistema
• No garantiza la extinción del incendio (requiere siempre la intervención de los bomberos)
• Puede afectar a los procesos de evacuación de los usuarios (desestratificación del humo,
reducción de visibilidad, efecto psicológico contrario a abandonar el coche al estar
“lloviendo”,…)
• Podría reducir la eficacia de los sistemas de ventilación semitransversal y transversal
Algunos inconvenientes teóricos indicados en los primeros informes de PIARC han sido
descartados por los ensayos (quemaduras por vapor, o explosiones al caer el agua).

4 ¿INSTALAR O NO UN FFFS?

4 ¿Instalar o no un FFFS?
La decisión debe tomarse a raíz de un completo análisis coste/beneficio asociada a un análisis
de riesgo (no por sumar equipamientos caros y complejos se obtiene una mayor seguridad del
túnel).
La seguridad del túnel debe analizarse desde un punto de vista global en el que se considere:
• Relación con otros sistemas
• Procedimientos de operación y mantenimiento
• Planes de emergencia
• Probabilidad y consecuencias de los distintos escenarios
• Fiabilidad y disponibilidad del sistema (RAMS / SIL)
• Tiempos y precisión de la detección de incendios
• Modo de activar el sistema FFFS
Destacar que un sistema no fiable podría no activar el sistema en caso necesario o hacerlo
durante la normal circulación.

En caso de que se haya decidido instalar un FFFS debe quedar muy claro a todos los implicados:
• Los objetivos marcados para el FFFS
• El momento y modo en que se activará
• El nivel de fiabilidad y disponibilidad requerido
• Medidas a adoptar (situación degradada) en caso de fallo del sistema
• Implicaciones sobre otros sistemas
Su instalación podría beneficiar a los siguientes elementos:
• Menores requisitos de protección de la estructura
• Menores necesidades de ventilación
Sistemas que previsiblemente deberán reforzarse:
• Sistemas de apoyo a la evacuación
• Detección de incendios

Un aspecto que dificulta su instalación es que las herramientas de diseño todavía no
proporcionan suficiente nivel de confianza, por lo que se necesita que el sistema haya sido
ensayado a escala real o que se realicen nuevas campañas de ensayo.
Aunque se han realizado muchas campañas de ensayos, no todos los resultados son accesibles.
Para cada sistema y configuración se tiene un campo limitado de resultados.
En cualquier caso es necesario disponer de las herramientas adecuadas para ajustar un
sistema a las condiciones exactas del sistema y verificar su comportamiento e interacciones
con otros sistemas.

De los ensayos a escala real tomaremos:
• Incendio de diseño (incendio si no hubiera FFFS)
• Momento en que se activa el sistema
• Flujo de agua empleado y presión del sistema
• Disposición de boquillas y longitud de la zona activada
• Velocidad del aire en el ensayo
• Reducción de potencia de incendio obtenida

En el proyecto tendremos que desarrollar:
• Ajuste del sistema a la configuración y condiciones concretas del túnel (geometría, corrientes
de aire,…)
• Longitud de las zonas y número de zonas a activar (depende de precisión de detección de
incendio, arrastre de gotas,…)
• Momento y forma en que se activará
• Dimensionamiento de bombas y tuberías para obtener los caudales mínimos en boquillas
• Cálculo de caudal en el sistema para las distintas zonas de activación
• Tiempo que tendrá que estar activado y dimensionamiento de aljibes
• Estudios de fiabilidad y posibles redundancias
• Coordinación con resto de equipamientos
• Afección a otros equipamientos (ventilación, drenaje,…)

Normalmente, todo el túnel se protege con el sistema FFFS, dividiéndolo en zonas, cada una de
ellas controlada por una válvula telemandada y/o manual. Estas válvulas regulan la presión para
equilibrar lo máximo posible los caudales.
En caso de que tengan que activarse manualmente deberán ponerse accesibles.
En Australia las válvulas se ubican en las galerías de evacuación para protegerlas del incendio,
aunque ello complica la instalación

Según el sistema que se instale, las boquillas habrá que distribuirlas uniformemente o en
distintas líneas longitudinales. Según el sistema elegido la coordinación con el resto de
instalaciones será más o menos compleja.
Se debe analizar y establecer las medidas adecuadas para evitar los posibles problemas de
congelación, de dilatación y contracción y de golpe de ariete.

5 CUANDO ACTIVAR UN FFFS

5 ¿Cuándo activar un FFFS?
Según la funcionalidad exigida para el sistema, el
momento de su activación será más o menos crítico:
• Para proteger la estructura o para apoyo a los
bomberos se puede retrasar su activación.
• Para mejorar la seguridad de las personas es mejor
activarlo lo antes posible (se considera mejor tener
un incendio pequeño que uno mayor, aunque
mantuviera mejores condiciones).
Estos sistemas son más eficientes cuanto antes se
activen.
Si se retrasa en exceso su activación se deberá prestar
atención a que el sistema no pueda quedar inutilizado.

5 ¿Cuándo activar un FFFS?
Para su activación se debería garantizar que el tráfico está detenido y que se ha localizado con
precisión el punto del incendio.
Es posible que sea necesario controlar la corriente de aire para evitar el arrastre de las gotas
lejos de la zona de interés.
La activación se realiza por zonas completas, no por elementos termofusibles, ya que podrían
activarse en zonas de humo lejos del incendio.
No se debe desactivar hasta que el incendio esté completamente extinguido por los bomberos.
Normalmente requerirán que funcionen entre 1 hora y 2 horas.

6 DOCUMENTACIÓN DE REFERENCIA

6 Documentación de referencia
Los principales documentos de referencia son:
• Sistemas fijos de extinción de incendios en túneles de
carretera: Sistemas actuales y recomendaciones. PIARC 2016.
Sustituye a los anteriores documentos de PIARC (1999, 2007 y
2008).
• NFPA 502 Standard for Road Tunnels, Bridges and other Limited
Access Highways.
• OTA Automatic Fire Extinction (Sprinkler) System, Tokio, Japan
(2002).
• CETU Water Mist in Road Tunnels – State of knowledge and
provisional assessment elements regarding their use (2010)
• Documentación de los distintas campañas de ensayos (UPTUN,
T-Rex, SOLIT,…).
• Distinta normativa internacional sobre los sistemas de agua
nebulizada, rociadores y diluvio.

7 ENSAYOS INTERNACIONALES

7 Ensayos internacionales
Las principales campañas de ensayos realizadas son las siguientes:
Nombre Agua nebulizada Diluvio Año Lugar
T-Rex X 2013/2016 Runehamar
Mont blanc Test X X 2012 San Pedro de Anes
Solit 2 X 2012 San Pedro de Anes
Singapure Test X 2012 San Pedro de Anes
Eurotunnel X 2010 San Pedro de Anes
A73 X 2008 Runehamar
M30 X 2006 San Pedro de Anes
Solit 1 X 2006 San Pedro de Anes
UPTUN X X 2004 DMT & IF Tunnel
A86 X 2003 VSH (Suiza)
Memorial Tunnel X 1995 Memorial Tunnel

Las campañas de ensayos tienen una elevada duración y
coste.
Normalmente se ha realizado ensayos para 100, 150 y 200
MW, empleando pales de madera.
La potencia del incendio se reduce en más de un 50%.
También se reduce de manera muy importante el calor de
radiación.
Las temperaturas bajan enormemente y es posible
acercarse bastante al incendio.
Túnel de Ensayos de San Pedro de Anes

Valores de reducción de potencia obtenidos en el proyecto SOLIT2 con agua nebulizada:

Imágenes del ensayo T-Rex con sistema de divluvio, tras 30 minutos de incendio, con distintas
boquillas y caudales para un incendio libre de 150 MW y activación entorno a 8 min del inicio del
incendio.

8 LECCIONES APRENDIDAS

8 Lecciones aprendidas
Estos sistemas evitan que el incendio se propague y desarrolle sin control. Reducen la potencia e
incluso llegan a extinguirlo.
Bajan enormemente las temperaturas de gases y el calor de radiación.
Una parte de su efecto se debe al calor que absorben por calentamiento y evaporación del agua,
pero su mayor efecto se obtiene al evitar que otros materiales ardan.
El agua nebulizada tiene una mayor eficiencia sobre determinados incendios ya que tiene un
mayor efecto de desplazamiento del oxigeno que entra en el foco del incendio.
De manera simplificada: el agua nebulizada enfría los gases y el diluvio las superficies.

Normalmente los caudales requeridos son:
• Agua nebulizada: 0,5-0,73 l/min/m³
• Diluvio: 6-12 mm/min
Las presiones de funcionamiento suelen ser:
• Agua nebulizada  100 bar
• Diluvio  4-6 bar
Se suelen disponer zonas de 25-30, activando simultáneamente 2-3 zonas.
El tiempo de activación suele ser de 1 a 2 horas.
Por tanto, para un túnel de 2 carriles (supondremos 12 metros de ancho y 7 m de alto) el agua
necesaria será del orden de:
• Agua nebulizada: 0,73x12x7x75x60 = 275,9 m³
• Diluvio: 12x12x75x60 = 648 m³

Como se puede ver, es muy importante optimizar la cantidad de agua a aplicar, así como la
longitud y número de zonas a activar.
El agua nebulizada suele necesitar mucha más potencia eléctrica (presión unas 20 veces mayor y
caudal algo mayor a 1/3) y su mantenimiento debe ser más estricto.
Todo esto hace que, aunque el diluvio necesite más almacenamiento y bombeo de agua, su
precio global sea mucho menor.
En caso de que el sistema de diluvio requiera emplear tuberías de acero inoxidable (por
condiciones de corrosión) la diferencia de precio se reduce.

Los sistemas de agua nebulizada y de rociadores requieren que las boquillas estén
uniformemente distribuidas, por lo que su instalación es más complicada. Los sistemas de diluvio
con boquillas de gran alcance pueden realizarse desde un solo punto del túnel (en un lateral o en
el centro). En este caso hay que analizar el posible apantallamiento de los vehículos.
El agua nebulizada reduce enormemente la visibilidad (habrá que reforzar las ayudas a la
evacuación, como podría ser por sistemas acústicos).
Los sistemas de agua nebulizada requieren sistemas de filtración y tuberías de acero inoxidable
para evitar elementos en suspensión que afecten a las boquillas.
Ambos producen la desestratificación del humo (tanto por enfriamiento como por energía
dinámica) lo que afecta a la visibilidad y puede que a la ventilación. Este efecto se compensa en
parte por tener un incendio de menor potencia.

Un caso muy ilustrativo es el Eurotunnel, en el que tras diversos incendios (uno de los cuales
afecto de manera importante a la estructura y obligo a un cierre prolongado) ha instalado
agua nebulizada en diversos puntos para que un tren con problemas pare en ellos.

9 PANORAMA INTERNACIONAL

7 Panorama internacional
La postura al respecto cambia de unos países a otros:
• En Australia es obligado en todos los túneles. Tienen 19 túneles con FFFS, siendo el primero
1992.
• En Japón es obligado para los túneles de más de 3 km. Tienen más de 120 túneles con FFFS,
siendo el primero de 1970.
• En Estados Unidos hay algunos túneles con rociadores que activan los bomberos. El primer
sistema es de 1954.
• En Reino Unido hay algunos túneles con agua nebulizada.
• En Suecia tienen algunos túneles con sistema de diluvio.
• España y Francia tienen una postura similar, considerando su instalación sólo en túneles
singulares.

Algunos de los túneles que tienen agua nebulizada:
Nombre País Longitud l/min/m³ Long
aplicación
Duración
Felbertauern Austria 5.300 m 0,78 108 m 5 h
Mona Lisa Austria 800 m 0,80 120 m 2 h
Helsinki Finlandia 2.200 m 0,50 60 m 1 h
Roertunnel Países Bajos 2.015 m 0,78 75 m 1 h
Swalmen Países Bajos 429 m 0,72 75 m 1 h
Calle 30 España 2.352* m 0,70 72 m 1 h
Dartford Reino Unido 1.435 m 0,73 75 m 1 h
Tyne Reino Unido 1.650m 0,50 75 m **
* Zona protegida con FFFS
** Sin datos

Algunos de los túneles que tienen sistema de diluvio:
Nombre País Longitud mm/min Long
aplicación
Duración
JuckRyung Korea 4.600 m 6 90 m 20 min
InJae Korea 10.965 m 6 100 m 40 min
Acapulco México 2.947 m * * *
Woodsville Singapur 260 m 21** 50 m Continuo
Marina Coastal Singapur 3.600 m 12 50 m Continuo
Vielha España 5.230 m 6 * 20 min
Happusan Japón 4.471 m 6 100 m 40 min
Eastern Distributor Australia 4.800 m 10 50 m 1 h
* Datos desconocidos o de dudoso valor
** Pensando en reducirlo a 12

9 CONCLUSIONES

9 Conclusiones
Aunque ni la Directiva Europea ni el Real Decreto 635/2006 hablan de este tipo de instalación,
cada día es más habitual su instalación, sobre todo en casos de túneles complejos, con gran
tráfico o de gran importancia.
Tiene un coste muy elevado de instalación, operación y mantenimiento, por lo que su
implantación debe decidirse en un análisis coste/beneficio global del túnel.
Los principales motivos para su instalación son: la seguridad de los usuarios, proteger la
estructura, apoyo a los bomberos y permitir el paso de mercancías peligrosas.

GRACIAS
www.infraestructurasytransporte.sener
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www.youtube.com/user/senerengineering
Juan Manuel Sanz Sacristán
juan.sanz@sener.es

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