UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL SECCION DE POSGRADO
SISTEMA DE SEGURIDAD Y PROTECCION CONTRAINCENDIO EN ESTACIONES DE METROS SUBTERRANEOS PLAN DE TESIS PARA OPTAR EL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS CON MENCIÓN EN INGENIERÍA DE TRANSPORTE TRANSPORTE ELABORADO POR
RAUL FERNANDEZ CONDEÑA ASESOR
DR.SC. JOSÉ CARLOS MATÍAS LEÓN LIMA-PERÚ 2014
PLAN DE TESIS TÍTULO: TESISTA: CODIGO: ASESOR:
1. ANTECEDENTES BIBLIOGRÁFICOS El primer metro del mundo fue en subterráneo en Londres (denominado Metropolitan Railway), inaugurado en 1863 con 6 kilómetros de longitud. En años sucesivos fue extendiéndose, de forma que en 1864 formaba un anillo de aproximadamente 20 km. En los próximos años se le añadieron líneas radiales, en superficie y en subterráneo con el fin de construir el Metropolitan and District Railway. Las locomotoras eran vapor, posteriormente se comenzó la excavación de túneles en forma de tubo y se electrificaron las líneas, de allí la denominación inglesa de tuve [1]. Nueva York, fue la segunda ciudad en construir un metro, que estaba totalmente separada del tráfico en West End de BMT (Brooklyn- Manhattan Transit Corporation ) estuvo en uso desde 1863[1]. El tercer metro más antiguo del mundo (y el más corto) es de Estambul. El tramo llamado túnel fue inagurado en 1876 y comunica la localidad del Karakoy con la Torre Galata, tiene una distancia de 570 m y el trayecto dura sólo 2 minutos. En 1896, Budapest-Hungría (con la inauguración de la línea de Vorosmarty Ter a Szechenyi Furdo, de 5 km) y Glasgow-Escocia (con un circuito cerrado de 10 km) fueron las siguientes ciudades europeas en disponer un metro. La tecnología se extendió rápidamente a otras ciudades de Europa y Estados Unidos. A partir del siglo XX comenzó la expansión por Latinoamérica, Oceánica, África y Asia donde el crecimiento ha sido más grande en los últimos años. Más de 160 ciudades tienen sistema de transporte rápido masivo, con más 8000 km de vías y 7000 estaciones[2]. 1
Referente a la seguridad y daños, en varios metros del mundo en su inicio surgieron accidentes, lo que enseño a mejorar o implementar técnicas para fortalecer la seguridad ferroviaria metropolitana. Se cita algunos accidentes en metros europeos [3].
El 10 de agosto de 1903, el primer desastre en el metro de Paris dejó un total de 84 asfixiados en un incendio en las coronas. No había salida de emergencia, y además la energía de respaldo y los remos eran de madera. Después de este desastre una serie de medidas de seguridad fueron adoptadas, en los cambios de trenes equipando con remos de metal. A partir de ello no se ha tenido accidentes severos, es importante señalar que el 29 de julio de 2007, estalla un incendio en la suspensión de un coche en la línea 13, entre las estaciones Invalides y Varenne, el cual deja a quince personas intoxicadas.
El 26 de septiembre de 1908, en el metro de Berlin, en el
Gleisdreieck (triángulo de vías), dos trenes colisionaron en un cambio de agujas, precipitándose algunos vagones de uno de los trenes al vacío desde el viaducto. Hubo 18 muertos y 21 heridos graves. Como consecuencia, se remodeló esta estación estableciéndose en su lugar una estación en forma de cruce a dos niveles. En octubre de 1972 se incendiaron dos convoyes en las vías de maniobras de la línea A, a la altura de la estación Alexanderplatz. Además de los trenes, resultó destruido un tramo de unos 200 metros de túnel. Otro tren se incendió en 1987 en el túnel de conexión existente entre las estaciones Klosterstraße (U2) y Alexanderplatz (U5).
En el metro de Barcelona el 30 de octubre del 1975, dos trenes colisionan en la estación de Virrey Amat provocando dos víctimas mortales y más de 200 pasajeros heridos, un treintena con pronóstico grave o muy grave. El accidente se produjo cuando un convoy que había salido de la estación, con dirección Vilapicina, súbitamente retrocedió marcha atrás por causas desconocidas chocando con otro convoy que, en ese momento, entraba en la estación. Este accidente es el más grave del suburbano barcelonés y el segundo en España por detrás del accidente en el metro de Valencia de 2006, cual sucedió el 3 de julio de 2006, transportaba unas 150 personas se 2
descarriló en una curva cercana a la estación de Jesús causando la muerte a 43 personas e hiriendo a 47. Según la versión oficial, el accidente habría sido causado por un exceso de velocidad, la investigación basada en los datos del teloc , registrador o la comúnmente llamada caja negra del tren, indicó que la unidad aumentó rápidamente la velocidad hasta los 81 km por hora un minuto antes de entrar en una curva en la que el máximo permitido es de 40 km/h, a continuación el tren baja la velocidad a 73 km/h, seguramente porque el tren ya estaba descarrilado, produciéndose entonces el fatal accidente. El coche circuló volcado hacia su izquierda y apoyado en una pared del túnel durante unos metros.
El accidente más reciente, en el metro de Berlin, con daños materiales considerables pero por suerte sin heridos, sucedió hacia el 25 de marzo de 2003, cuando un convoy colisionó lateralmente contra otro en la estación KurtSchumacher-Platz. El accidente se originó porque un conductor se había saltado una señal cerrada, durante un periodo de circulación modificada a causa de obras en la línea U6. Los dos trenes quedaron totalmente inservibles para un uso posterior y las vías resultaron asimismo gravemente dañadas.
En lo concerniente a nuestra ciudad de Lima, entre 1972 y 1973, el consorcio "Metrolima" elaboró el estudio de factibilidad y el anteproyecto del "Sistema de Transporte Rápido Masivo de Pasajeros en el Área Metropolitana de Lima-Callao" [4], aprobado en 1974. La crisis económica internacional, en ese momento imposibilitó conseguir el financiamiento del proyecto que estaba constituido por 5 líneas de tren subterráneo. En 1986, el primer gobierno de Alan García creó la "Autoridad Autónoma del Proyecto Especial Sistema Eléctrico de Transporte Masivo de Lima y Callao" por Decreto Supremo N° 001-86 MIPRE. Esta entidad convocó a un concurso público para la implementación de este sistema y lo ganó el "Consorcio Tralima". Este consorcio inició con prontitud las obras de construcción de la Línea 1 del metro. Se decidió iniciar la obra el 18 de octubre de 1986. La obra inicia con un Patio Taller de 120,000 m2 en el distrito de Villa El Salvador. La construcción avanzó con relativa rapidez durante un par de años, pero cuando la Línea 1 llegó a la estación Atocongo 3
(San Juan de Miraflores) el país se encontraba en crisis económica asimismo el presupuesto asignado se había agotado, lo cual motivó que se paralizara la obra. Su recorrido original debía continuar por la Av. Aviación hasta llegar al Hospital 2 de Mayo (Cercado de Lima). El 5 de agosto de 2001, la AATE pasó a manos de la Municipalidad Metropolitana de Lima por Decreto de Urgencia N° 058-2001. Desde ese entonces, el Metro sólo realizó recorridos con el fin de brindar mantenimiento preventivo a los trenes. El 2 de diciembre de 2009, el Ministerio otorgó la buena pro para la construcción Linea 1 tramo1 al Consorcio Tren Eléctrico Lima. Las obras, de acuerdo al contrato, serían entregadas el 5 de julio de 2011, días antes de que concluya el segundo gobierno de Alan García. Las obras civiles del nuevo sistema de metro de Lima se iniciaron el martes 2 de marzo de 2010. En paralelo, el Ministerio de Transportes y Comunicaciones, organizó junto a la Agencia de Promoción de la Inversión Privada (Proinversión) un nuevo concurso público para la selección del operador del tren. El operador seleccionado fue el Consorcio Tren Lima - Línea 1, conformado por Graña y Montero y la argentina Ferrovías, que se hará cargo de la operación del metro por un período de 30 años. De la misma forma, el Ministerio de Transportes y Comunicaciones convocó a licitación pública internacional para la construcción de la segunda etapa de la Línea 1, tramo que unirá la Estación Intermodal Grau con la estación Bayóvar (San Juan de Lurigancho) de esta manera se completa la primera línea del sistema de Metro de Lima (33.8 km). Asimismo, el 23 de diciembre de 2010, el presidente Alan García estableció mediante Decreto Supremo 059-2010-MTC la Red Básica del Metro de Lima, plan que señala la implementación de una red compuesta por 5 líneas de metro para Lima, contemplándose la construcción de tramos a nivel, elevados y en subterráneo. El Gobierno Central ya tiene avanzados los estudios de la que será la línea 2 del metro de Lima. El proyecto de la línea 2 del metro de Lima beneficiará directamente a más de 2.5 millones de habitantes de 13 distritos de Lima y Callao cuyo trazo se compone de los siguientes ejes: Av. Víctor Raúl Haya de la Torre (Carretera Central), Av. Nicolás 4
Ayllón, Av. 28 de Julio, Av. Guzmán Blanco, Av. Arica, Av. Venezuela, Av. Germán Amezaga, Av. Oscar R. Benavides (Colonial) y la Av. Guardia Chalaca. En este trazo se debe realizar la construcción de 2 nuevas estaciones para realizar la conexión de la Línea 2 con el COSAC y la Línea 1 del Metro de Lima. Y cion respecto al tramo de la Línea 4 va por la Av. Elmer Faucett, entre la Av. Néstor Gambetta y la Av.Oscar R. Benavides (Colonial). El proyecto contempla la construcción de aproximadamente 27 km de túnel y 27 estaciones de pasajeros en la Línea 2 (Ate y Callao), además de 8 km de túnel y 8 estaciones en la Línea 4, el Proyecto brindará altos estándares de servicialidad y seguridad. El método constructivo para los túneles considera el uso de máquinas TBM (Tunelling Boring Machine) lo cual evita los sistemas constructivos tradicionales (trinchera abierta o zanja), reduciendo el impacto sobre la ciudad. Las inversiones comprenden la infraestructura así como el material rodante incluyendo los gastos generales, estudios, utilidad y el IGV las cuales ascienden a US$ 5,373,250,652.64 de los cuales US$ 4,133,589,947.04 corresponden a la Línea 2 y US$ 1,239,660,705.60 corresponden a la Línea 4.
2. DESCRIPCIÓN DE LA REALIDAD PROBLEMÁTICA Aunque estadísticamente la siniestralidad por incendio en el transporte por carretera o ferroviario es baja, este tipo de incidente produce una repercusión negativa en la opinión pública respecto al sistema de transporte, por lo que se exige una mejora continua de las medidas de seguridad en dichos entornos. En este marco, es importante señalar que dentro de una estación subterránea la repercusión de un incendio es mayor que en otro espacio, debido a la complejidad de las reacciones de los usuarios. Las medidas de seguridad deben de incorporarse a este tipo de infraestructuras debido a que este tipo de construcciones debe proteger a grandes volúmenes de pasajeros o carga, brindar efectividad para recuperarse en el menor tiempo en el caso de siniestro, eficacia en el diseño de sistema de protección contra incendio el cual proporciona un mecanismo para determinar el nivel de seguridad a un costo aceptable. 5
Los criterios aplicados para el diseño de una estación y sus principales elementos (acceso, pasillos, escaleras, ascensores, vestíbulos y andenes), estos pueden estar propenso a un siniestro, sino se tiene la protección contra incendio, sistema de detección y comunicación de alarmas de incendio. De igual modo se debe examinar los riesgos potenciales que pueden darse en escenarios de incendios y que conforman parte del esqueleto de las propias instalaciones en sí.
3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Pregunta a resolver???? 4. JUSTIFICACION E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN JUSTIFICACION Las estaciones subterráneas tanto ferroviarias como metropolitanas, forman una parte de las infraestructuras del transporte terrestre, son construcciones que precisan una atención específica debido a su especial incidencia en la seguridad de las personas y de los bienes transportados, tanto en la fase de ejecución como operación y mantenimiento. Por lo tanto se debe de proyectar construir y operar sin olvidar los criterios económicos, que cumplan con los requisitos esenciales que los afectan directamente a los parámetros de resistencia mecánica, la seguridad en caso de incendio y la seguridad de explotación.
IMPORTANCIA ……………
6
5. OBJETIVOS:
GENERALES:
Mediante esta investigación, se pretende describir y desarrollar medidas activas y pasivas de protección contra incendios en estaciones subterráneas.
ESPECIFICOS:
Identificación de los riesgos presentes en cada una de los ambientes de la estación y describir una serie de medidas propuestas para asegurar las condiciones de seguridad contra incendios en una estación subterránea ferroviaria.
Se realizara el diseño de estaciones basado en la eficacia frente a la seguridad, ya que es un método utilizado en diversas redes de transporte ferroviarios de pasajeros.
6. HIPOTESIS:
El sistema de protección contra incendio por cada ambiente de la estación será más eficiente que el sistema de distribución para toda la estación.
En grado de riesgo de una probabilidad de originar fuego es similar en todos los ambientes de la estación subterránea.
7. VARIABLES E INDICADORES
VARIABLES …………….
INDICADORES ……………….. 7
8. MARCO TEORICO: Indudablemente ninguna otra tipología construida tiene tanto impacto en la sociedad, la ciudad y la ecología como la arquitectura del transporte. Entre todas, es también una de las más difíciles en términos tecnológicos y funcionales. La implementación de un sistema de transporte rápido requiere la coordinación de numerosas disciplinas. El planeamiento a corto y largo plazo como base estratégica soporta la difícil tarea de crear largos corredores de transporte dentro de la ciudad. La estación que funciona debido a estos avances tecnológicos también es una estructura inminentemente moderna y funcional que fusiona todas las ramas de la tecnología constructiva con el espacio urbano rural [6]. La estación de metro es un ente de transición entre la velocidad del metro y la del hombre y debe contener elementos bien diferenciados para hacer posible una transición. En el diseño arquitectónico de las estaciones subterráneas prevalecen los más avanzados criterios de seguridad y accesibilidad. Su planteamiento destaca por la ausencia de ángulos y zonas oscuras, existiendo amplios espacios de plena visibilidad desde cualquier punto de la estación. Además, estarán dotadas de los dispositivos tecnológicos necesarios para garantizar la seguridad de los usuarios. El sistema de detección y comunicación de alarma de incendio tiene como objetivo detectar y comunicar con suficiente antelación y eficacia el inicio de un incendio. El sistema de detección debe señalar, lo más pronto posible, la existencia de un foco de incendio para permitir la puesta en marcha de las medidas previstas para su control y extinción:
De forma segura (sin falsas alarmas).
Localizando el foco.
Enviando la a alarma a un lugar atendido.
Manteniendo a los operadores informados.
El sistema de comunicación de alarma debe:
Ser capaz de transmitir la señal de alarma de incendio, de forma eficaz y
fiable, a todos los ocupantes de la estación. 8
Tener la capacidad para comunicar la alarma en forma eficaz e inequívoca al
personal de la estación. De ello depende sustancialmente la posibilidad de la evacuación segura de los ocupantes. En esencia, el sistema de detección de incendios consta de los siguientes componentes básicos según se indica en la figura:
Los componentes del sistema de detección y alarma de incendios se engloban dentro del recuadro rojo. Los componentes que comparten funciones se encuentran en el borde de dicho recuadros, quedando fuera los componentes con funciones independientes a las del sistema de detección y comunicación de alarma de incendio.
Para esta investigación se va emplear la metodología basado en el diseño en la eficacia. El diseño para la protección de incendios utiliza una metodología bien establecida para diseñar estrategias de seguridad en cualquier entorno basadas en metas aceptadas, objetivos de diseño, criterios de eficacia o aceptación, escenarios de incendio y fuegos de diseño cuantificados. El proceso que se define a continuación es aplicable tanto a recintos nuevos como existentes de las estaciones subterráneas, puede utilizarse para el diseño de medidas 9
de protección contra incendios y alcanzar los objetivos establecidos de seguridad para la vida y protección contra incendios
El proceso de diseño por objetivos comienza en el estudio de viabilidad,
Durante las fases de desarrollo del diseño y documentación de la construcción, que es cuando los diseños básicos evolucionan hacia diseños detallados de sistemas, planos y especificaciones
Los conceptos utilizados en el proceso de diseño por prestaciones deben ser revisados para conseguir el nivel de seguridad exigido por las partes implicadas a lo largo de todo el proceso de diseño.
Durante la explotación del recinto hay que asegurar que se utiliza y mantiene de acuerdo con los conceptos utilizados en el diseño original por objetivos.
Los pasos detallados en el proceso de diseño basado en prestaciones son [7]: a) Alcance del proyecto: El primer paso consiste en identificar y documentar, las limitaciones en el diseño y el esquema del proyecto, las partes implicadas asociadas con el proyecto. b) Identificación de metas: El siguiente paso consiste en identificar y documentar las metas de protección contra incendios de las partes implicadas. Las metas de seguridad contra incendios pueden incluir niveles de protección para las personas y propiedades c) Definición de los objetivos de las partes implicadas y del diseño: Los objetivos son las metas de diseño convertidas a valores que pueden ser cuantificados en términos de ingeniería. Pueden incluir la mitigación de las consecuencias de un incendio expresada en términos económicos o condiciones máximas permisibles tales como la extensión de la propagación del incendio, la temperatura, etc. d) Desarrollo de criterios de eficacia En el desarrollo de los criterios de eficacia que deberá cumplir el diseño. Los criterios de eficacia son valores numéricos con los que puede compararse la eficacia 10
esperada de los diseños de prueba, dentro del enfoque de protección de la persona y de los bienes. e) Desarrollo de escenarios de incendio tipo Una vez establecidos los criterios de eficacia se deben desarrollar y analizar las alternativas de diseño para cumplir los criterios de eficacia. La primera parte de este proceso es la identificación de los posibles escenarios de incendio y escenarios de incendios tipo. f) Desarrollo de diseños de prueba: Establecido el alcance del proyecto, los criterios de eficacia y los escenarios de tipos de incendio el siguiente paso es el desarrollo de diseños preliminares, referidos a diseños de prueba, que cumplan las exigencias del proyecto. g) Selección del diseño final: Una vez que la evaluación ha identificado un diseño de prueba aceptable (consideraciones económicas, la puntualidad de la instalación, la disponibilidad del sistema), este puede tenerse en cuenta para el diseño de proyecto final. Existen múltiples técnicas cuantitativas y cualitativas de análisis de riesgos. Un análisis de riesgo de incendio tiene los siguientes componentes: Identificación de los peligros, cuantificación de consecuencias de peligro, identificación de opciones de control de peligros, cuantificación del impacto de las opciones sobre los diferentes riesgos, selección de la protección adecuada. En análisis de riesgos comienza con la identificación de los peligros. Puede comenzarse con una valoración inicial de las áreas o actividades que pueden verse afectadas por un incendio para continuar con la estimación de la probabilidad de ocurrencia de accidentes en cada una y sus consecuencias asociadas. Los métodos de análisis de riesgos pueden clasificarse en categorías [8]:
Basados en listas de comprobación
Narrativos
Indexados
Probabilísticas
11
9. CUERPO DE LA OBRA Índice. Introducción Resumen. Capítulo 1: Generalidades. Capítulo 2: Marco Teórico. Capítulo 3: Riesgos en estaciones subterráneas. Capítulo 4: Diseño de protección contra incendio en estaciones subterráneas. Capítulo 5: Evaluación y aplicación de riesgo a una estación subterránea genérica. Conclusiones. Recomendaciones. Bibliografía.
10. TIPO Y NIVEL DE LA INVESTIGACION Para el desarrollo de esta investigación se empleará la metodología descriptiva, para ello se recopilará información bibliográfica referido a estaciones subterráneas y sistema contra incendio en estas estructuras, actualmente en nuestro medio nacional no se cuenta con infraestructura de estaciones subterráneas de metros, por lo que se recurre a la experiencia internacional de metros europeos y normas europeas para establecer una definición y desarrollar a nivel de ingeniería básica el tema de investigación pudiendo esta ser considerada en el diseño de una estación subterránea de la línea 2 del metro de la ciudad de Lima. Asimismo como información de referencia se revisará la documentación correspondiente al diseño arquitectónico y el sistema contraincendios con sus protecciones activas y pasivas que se desarrolló en la construcción de las estaciones de la línea 1 del metro de Lima, donde esta estructura se emplaza a nivel de viaducto elevado.
12
11. BIBLIOGRAFIA [1] Ángel Molinero M. y Luis Sánchez A.: Transporte público planeamiento, diseño, operación y administración, Universidad Autónoma del estado de México, México
(2002). [2] Dr. Jorge A Capote Abreu: Nuevas Tecnologías en Seguridad de Estaciones Ferroviarias-Modelo de Movimiento de Humo, solicitaciones térmicas y evacuación en caso de incendio, Grupo de Investigación Universidad de Cantabria (2007). [3] Javier González F y Julio Fuentes L.: Ingeniería Ferroviaria, Universidad Nacional de Educación a Distancia, Madrid (2010). [4] Manuel Melis M y Javier González F.: Ferrocarriles Metropolitanos tranvias, metros ligeros y metros convencionales, Colegio de Ingenieros de caminos, canales y puertos, España (2004). [5] NFPA 130: Standard for Fixed Guideway Transit and Passenger Rail System, (2007). DIRECCIONES ELECTRÓNICAS [6] http://www.slideshare.net/comun023/diseo-de-estaciones-subterraneas. [7] http://www.iit.upcomillas.es/pfc/resumenes/4e98006eda36c.pdf . [8]
http://www.tecnicaindustrial.es/TIFrontal/a-937-La-proteccion-incendios-edificacionEspa%C3%B1a-Europa.aspx
13
12. CRONOGRAMA
4 2 a n a m e s
3 2 a n a m e s
2 2 a n a m e s
1 2 a n a m e s
0 2 a n a m e s
9 1 a n a m e s
8 1 a n a m e s
7 1 a n a m e s
6 1 a n a m e s
5 1 a n a m e s
4 1 a n a m e s
A M A R G O N O R C . 0 1
A I R E I N E G L I N I V I E C D A L I O A R E D N I A O N R I E C G G A N S N I O E D D P E A D D D I N S A T O R L I E U C V I C C N A E U F S
S O E N A R R E T B U S S O R T E M E D S E N O I C A T S E N E O I D N E C N I A R T N O C N O I C C E T O R P Y D A D I R U G E S E D A : M A E M T I E S T S
a r o s i v e r n ó i s i m o c r o p o d a c i d n i a r e s n o i c a t n e t s u s a h c e f a l o m s i m i s a , ) 3 1 l u J ( n o i c a m r o f n i e d n o i c a l i p o c e r a l e d s e d
3 1 a n a m e s
2 1 a n a m e s
1 1 a n a m e s
0 1 a n a m e s
9 a n a m e s
8 a n a m e s
7 a n a m e s
6 a n a m e s
5 a n a m e s
4 a n a m e s
3 a n a m e s
2 a n a m e s
1 a n a m e s
A C I F A R G O I L B I B N Ó I C A L I P O C E R
S I S E T E D N A L P L E D N O I C A R O B A L E
1 O L U T I P A C
2 O L U T I P A C
3 O L U T I P A C
4 O L U T I P A C
5 O L U T I P A C
R O D A R R O B N Ó I C A T N E S E R P
L A N I F N Ó I C A T N E S E R P
N Ó I C A T N E T S U S
a r e d i s n o c e s 1 a n a m e S : a t o N
14
13. PRESUPUESTO a) Recursos Empleados Adquisición de bibliografía:
S/. 2000
Laptop+Internet+llamadas:
S/. 2300
Útiles de escritorio:
S/. 300
b) Elaboración de Informes Presentación de informes parciales:
S/. 300
Presentación del borrador:
S/. 100
Presentación de la Tesis:
S/. 300
c) Total
S/. 5300
Raúl Fernández Condeña Tesista
Dr.Sc.-Ing.José Carlos Matías León Asesor
15
