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En lo referente al transporte de mercancías peligrosas (TMP) por el interior de un túnel de carretera, el Real Decreto 635/2006 en el punto 3.7 de su anexo I establece que dentro del ámbito de esta disposición estará prohibido su tránsito por los mismos, con excepción de aquellos túneles incluidos dentro de los itinerarios recomendados para el transporte de mercancías peligrosas (Red de Interés de Mercancías Peligrosas o RIMP), salvo que se demuestre que no hay alternativa más favorable mediante un análisis de riesgo. En los túneles pertenecientes a la RIMP, pese a no ser preceptivo, es muy recomendable realizar un análisis de riesgo del paso de TMP por los mismos.
Es por ello por lo que se expone a continuación el Método de Mercancías Peligrosas, como parte de la Metodología de Análisis de Riesgo en Túneles de la RCE, desarrollado con el fin de permitir evaluar el nivel de riesgo de un túnel de carretera, en fase de proyecto o de explotación, provocado principalmente por el paso de vehículos pesados que transportan mercancías peligrosas (MP).
El Método de Mercancías Peligrosas para el análisis de riesgo en túneles de carretera se basa en un modelo cuantitativo de evaluación del riesgo, desarrollado por la OECD/OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico) y la PIARC/AIPCR (Asociación Mundial de la Carretera), que se denomina DG QRAM (“Dangerous Goods Quantitative Risk Assessment Model” – Modelo Cuantitativo de Evaluación del Riesgo de Mercancías Peligrosas), al que se han incorporado una serie de particularizaciones para tener en cuenta las características propias de los túneles de carretera españoles.
El DG QRAM basa su análisis en el cálculo del denominado riesgo social del túnel para cada uno de los escenarios analizados, que se define como el número de individuos afectados por el incidente y/o accidente, expresándose normalmente en términos de frecuencia acumulada (F) de que el número de muertes exceda un determinado número (N) por unidad de longitud de túnel (normalmente por km) a lo largo de un año. De esta forma, el riesgo social se obtiene para cada escenario en función de:
Esto da como resultado una serie de curvas denominadas curvas F/N (frecuencia / nº de víctimas posibles), que muestran la relación entre la frecuencia del accidente y la severidad del mismo.
Este modelo se basa en la utilización de una serie de datos que, por una parte son proporcionados por el técnico que realiza el análisis de riesgo y, por otra son facilitados por el propio modelo.
Para analizar el riesgo en un túnel empleando el modelo DG QRAM se deberá en primer lugar introducir los datos de entrada necesarios (“input data”) para particularizar el estudio. Los datos que se deben introducir se pueden agrupar en aquellos que caracterizan el túnel (geometría, estructura, sistema de ventilación forzada, sistema de drenaje, etc.), los relativos al tráfico (intensidad y composición), datos de accidentalidad y otros datos como medidas de mitigación del riesgo, etc. En esta primera fase se deberán seleccionar los escenarios que se van a analizar tal como se describe más adelante.
Una vez definidos los datos de entrada y los escenarios a considerar, se aplicará el modelo DG QRAM, del que se obtendrán una serie de curvas F/N para cada uno de los escenarios contemplados en el análisis de riesgo. Estas curvas F/N se compararán con los criterios de aceptación del riesgo establecidos para el Método de Mercancías Peligrosas, comprobando así si es asumible el riesgo que supone el tránsito de MP por el interior del túnel, si son necesarias medidas compensatorias adicionales o si no es asumible el riesgo del TMP, teniendo que prohibirse su circulación por el túnel, lo que implicaría la búsqueda de un itinerario alternativo más adecuado para el paso de las MP o, en su caso, la aplicación de medidas excepcionales como la circulación aislada, en convoyes o en determinadas franjas horarias exclusivas.
El modelo DG QRAM permite determinar principalmente el riesgo social asociado a una serie de escenarios en los que se ven involucrados los TMP.
El procedimiento empleado para aplicar el modelo consiste fundamentalmente en el análisis de un determinado número de escenarios en los que se implican una serie de MP, estudiando simultáneamente sus consecuencias y probabilidad de ocurrencia, lo que permitirá evaluar cuantitativamente el citado riesgo social.
Los escenarios a analizar son aquellos que se consideran más representativos o con mayor probabilidad de ocurrencia en el conjunto de túneles de la Red de Carreteras del Estado.
Se han determinado teniendo presentes las siguientes premisas:
Se establecen como obligatorios en todo análisis de riesgo siguiendo este método el estudio de los escenarios 1 a 4 y el escenario 9, definidos a continuación siguiendo la nomenclatura del modelo DG QRAM, pues presentan unos índices de probabilidad de ocurrencia más elevados. El resto de escenarios contemplados por el modelo DG QRAM deberán estudiarse en los casos en que por el túnel analizado discurran vehículos que transporten las mercancías que contempla cada escenario. Será por tanto deber del analista determinar qué escenarios se analizarán teniendo en cuenta el tipo de tráfico de mercancías peligrosas que circula o circulará por el túnel y, considerando en todo caso los escenarios definidos como obligatorios. En cualquier caso, la autoridad administrativa podrá exigir el estudio de escenarios en el análisis de riesgo que no hubieran sido estudiados inicialmente por el analista.
Escenarios 1 y 2 (E1 y E2)
Accidente de un vehículo pesado (VP) sin intervención de mercancías peligrosas
Escenarios 3, 4 y 5 (E3, E4 y E9)
Accidente de VP cuyo transporte incluye mercancías peligrosas
Otros escenarios posibles (E5 a E8 y E10 a E13)
Tal y como se ha comentado, existen otros escenarios posibles para este tipo de transporte pero con unas frecuencias de ocurrencia, según las estadísticas europeas, bastante menores. No se establece como obligatorio el análisis de estos escenarios de menor frecuencia de ocurrencia si bien, a juicio del autor del análisis de riesgo o a exigencia de la autoridad administrativa, puede ser necesario analizar estos escenarios u otros que, en cada caso, se pueda estimar conveniente:
Vehículos pesados sin mercancías peligrosas (E1 y E2)
En estos escenarios, las cuestiones que se plantean inicialmente son las siguientes:
Atendiendo a su poder calorífico, se pueden considerar dos tipos de vehículos:
Transporte de GLP en cilindros (50 kg) (E3)
Con respecto a esta clase de mercancías peligrosas y según condiciones, el escenario más probable que conduce a consecuencias importantes es una BLEVE (explosión de vapores en expansión de un líquido en ebullición)
Una explosión tipo BLEVE comprende dos fases en su desarrollo: una expansión física una vez roto el recipiente (efectos de sobrepresión y generación de misiles) y una reacción química si la mercancía peligrosa es inflamable. Ambas consecuencias se deben tener presentes en el modelo de cálculo.
Para evaluar los efectos de la BLEVE hay dos parámetros de gran importancia:
Para fijar el escenario 3, se calculará:
Las consideraciones físicas precedentes permiten establecer algún supuesto sobre esos parámetros:
Derrame por brecha en tanque de gasolina (E4)
La probabilidad de incendio para este tipo de mercancía peligrosa es importante. Puede comenzar con un derrame de líquido sobre la calzada, por medio de una brecha en el tanque a consecuencia de un accidente o con el tanque aún intacto. En ese último caso, un incendio fuera del tanque lo debilitaría y, posiblemente abriría una brecha pudiendo el fuego llegar a la carga.
Si se ha agujereado el tanque, el líquido se derramará y producirá un charco, que será parcialmente absorbido por el sistema de drenaje. Con el resto de combustible se plantean dos posibilidades:
VCE (“Vapor Cloud Explosion” – Explosión de nube de vapor) de carburante (E5)
Si se vierte carburante por una brecha en la cisterna que lo transporta, si no se produce la ignición del mismo se producirá una nube de vapor. Se producirá una VCE en cuanto una fuente de ignición entre en contacto con esta atmósfera inflamable.
Vertido de cloro (E6)
Se considera una fuga continua de cloro por una brecha producida en la cisterna que lo transporta.
GLP a granel (E7, E8 y E9)
Con respecto al transporte de GLP (Gases Licuados del Petróleo) a granel, se han considerado tres escenarios por sus graves consecuencias, que se describen a continuación:
Vertido de amoniaco (E10)
El amoníaco es un gas incoloro de olor muy penetrante. Además, es una sustancia corrosiva y los efectos principales de la exposición al amoníaco ocurren en el sitio de contacto directo (por ejemplo la piel, los ojos, la boca y los sistemas respiratorio y digestivo).
El escenario que se presenta consiste en una fuga continua de amoníaco de un tanque de 20 toneladas a través de una brecha de 50 mm de diámetro. Esto producirá un caudal másico de 36 kg/s durante 9’3 minutos.
Vertido de acroleína (E11 y E12)
La acroleína (IUPAC: 2-propenal) es un líquido incoloro o amarillo de olor desagradable. Se disuelve fácilmente en agua y se evapora rápidamente cuando se calienta. También se inflama fácilmente.
La exposición a la acroleína provoca daños en las vías respiratorias: produce ardor de la nariz y la garganta y, puede dañar los pulmones. El humo de cigarrillo y los gases del tubo de escape de automóviles, contienen acroleína.
En lo que respecta al transporte de materiales tóxicos, los sistemas de drenaje aplicados en los túneles no son efectivos sobre las consecuencias de la liberación de un gas tóxico. Por el contrario, si son eficientes en el caso de derrame de líquidos tóxicos.
Explosión BLEVE de un gas no inflamable CO2 (E13)
Las sustancias que se consideran como mercancías peligrosas se pueden clasificar en varias categorías:
Todas esas sustancias pueden conducirnos hasta una BLEVE, pero por diferentes caminos.
En el caso de producirse una BLEVE se generan tanto efectos térmicos (bolas de fuego) como efectos de presión.
En general, cuando se calculan los efectos en las personas, los efectos térmicos son predominantes por lo que en principio podría ser apropiado considerar solamente un escenario de una BLEVE con un producto inflamable. Sin embargo, al considerar los riesgos sobre las estructuras de los túneles, se deben tener presentes los efectos de presión en la estructura del túnel.
Se considera por lo tanto posible tener presente un escenario especial en el que se pueda producir una BLEVE sin mercancías inflamables (E13).
Para este caso se ha considerado un producto neutro respecto a la oxidación, toxicidad e inflamabilidad: dióxido de carbono presurizado y refrigerado (CO2).
Cabe puntualizar finalmente que el CO2 presenta otros efectos letales ya que al mezclarse con el aire reduce la concentración de oxígeno. Sin embargo, este riesgo se ha considerado despreciable comparado con los efectos destructivos de la presión de la BLEVE y, por lo tanto no se tendrá presente en la modelización.
Por último, se incluye una tabla resumen con todos los escenarios de accidente descritos anteriormente:
Tabla 29. Características de los escenarios críticos de trabajo
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Un dato muy importante para determinar el riesgo por el paso de mercancías peligrosas por un túnel es la accidentalidad o frecuencia de accidentes en el mismo. Esta accidentalidad se mide a partir del Índice de Peligrosidad (IP) que es el número de accidentes con víctimas en un tramo de carretera (en este caso el túnel) por cada millón de vehículos-kilómetro (también puede expresarse en número de accidentes con víctimas por cada cien millones de vehículoskilómetro).
Al analizar el riesgo en un túnel lo deseable es poder analizar la tasa de accidentalidad que existe en el mismo pudiendo particularizar según los tipos de vehículos implicados. En los casos en los que no se pueda realizar este estudio por no disponer de suficientes datos, lo que será habitual, se emplearán la accidentalidad determinada para los túneles de la RCE.
Para determinar este Índice de Peligrosidad en los túneles españoles se han analizado los datos de accidentes en los túneles de la red de carreteras del Estado durante los años 2003, 2004, 2005, 2006, 2007 y 2008. Se ha diferenciado entre túneles unidireccionales y bidireccionales, por ser este un parámetro fundamental en la accidentalidad en las carreteras.
Los Índices de Peligrosidad obtenidos son los siguientes:
El transporte de mercancías peligrosas está regulado por el Acuerdo europeo sobre el transporte internacional de mercancías peligrosas por carreteras (ADR) que clasifica las mercancías peligrosas y establece las condiciones que se deben cumplir en todas las operaciones necesarias para su transporte por carretera.
Según el ADR las mercancías peligrosas se clasifican en:
Para determinar la probabilidad de ocurrencia de cada uno de los posibles escenarios analizados se deben tener en cuenta tanto la proporción de vehículos pesados y de mercancías peligrosas en el tráfico, así como la proporción de cada tipo de mercancías peligrosas que circulan por el túnel. Dado que algunos de estos valores puede ser complejo de determinar para el túnel analizado por falta de datos se han obtenido los siguientes valores medios.
La proporción media de mercancías peligrosas respecto al tráfico total que circula por la RCE, según datos del mapa de tráfico del Ministerio de Fomento de 2007 a 2010, es de un 0’7%. Por otro lado, la proporción media de cada clase de mercancía peligrosa en las carreteras españolas, obtenidas a partir de las toneladas transportadas por carretera en el estado español entre los años 2007 y 2010, es la siguiente:
Tabla 30 Porcentaje de cada clase de mercancía peligrosa transportada en las carreteras españolas
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Para obtener, dentro de una determinada clase, la proporción de la mercancía peligrosa específica que interviene en un escenario (p.e. %GLP dentro de la clase 3) o la proporción de mercancía peligrosa transportada de un determinado modo (p.e. a granel o en cilindros) se pueden extrapolar la proporciones que se dan en otros países (p.e. Francia).
A los incendios que se producen en el interior de los túneles se les asocian distintos tipos de peligros, como pueden ser las altas temperaturas, el calor de radiación, la baja concentración de oxígeno, la baja visibilidad y los diferentes tipos de gases letales, tóxicos o corrosivos emitidos desde el foco. Todos esos fenómenos físicos, algunos de los cuales se pueden calcular con exactitud, son peligrosos para las personas, los vehículos, los materiales de construcción y el equipamiento del túnel.
En los modelos de cálculo existentes, las distancias de los efectos que causan los escenarios (distancias de daños) se calculan directamente mediante la ayuda de los modelos físicos de consecuencias.
Se describen a continuación, de forma resumida, los modelos de evaluación de consecuencias incluidos en esta metodología correspondiente al modelo DG QRAM.
Para determinar los daños que los distintos escenarios puedan causar sobre los usuarios del túnel, se considerarán los siguientes efectos:
El tipo de consecuencias que cabe esperar de cada uno de los escenarios accidentales considerados serían las indicadas en siguiente tabla.
Tabla 31 Escenarios de accidentes y sus posibles efectos
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En el campo de los efectos producidos por una inhalación tóxica, se puede decir que hay dos parámetros principales a considerar para analizar los efectos sobre los seres vivos: la concentración de la materia que se analiza y la duración de la exposición. Esos parámetros se consideran en el modelo para cada escenario.
Para estimar el margen de tiempo hasta que comiencen a producirse muertes entre los usuarios del túnel como resultado de inhalar una dosis mortal de tóxicos, se tendrá presente el concepto de Dosis Fraccional Efectiva (DFE). DFE considera la contribución de los distintos tóxicos para causar el daño (en este caso la muerte), teniendo en cuenta la concentración y la duración de la exposición. Entonces, las DFE de los distintos tóxicos se pueden sumar durante el tiempo de exposición hasta que se alcance el valor 1’0. Este punto supondrá el límite que los seres humanos pueden tolerar.
El modelo cuantitativo de análisis de riesgo en túneles descrito, permite estimar para cada uno de los escenarios analizados el riesgo social que supone. El riesgo social se mide a través de dos variables:
El método más comúnmente utilizado para describir el riesgo social es calcular las curvas F/N. Estas curvas ilustran la relación entre la frecuencia de ocurrencia del accidente contemplado en el escenario (F) y la gravedad del mismo, medida por el número de víctimas del accidente (N). En el eje de abscisas se representa el número de víctimas (personas fallecidas, heridas o ambas), variable N, en una escala logarítmica. En el eje de ordenadas se representan las frecuencias anuales de ocurrencia de accidentes con N víctimas, función F(N). Para cada situación dada (población, tráfico, tipo de mercancía peligrosa, escenario, etc.) se obtiene una curva F/N que representa el riesgo social para cada túnel y para la situación de explotación que le corresponda.
En el Método de Mercancías Peligrosas, al introducir en el modelo DG QRAM valores del índice de peligrosidad, se deberán considerar como consecuencias (eje de abscisas) tanto las victimas mortales como los heridos.
A continuación se adjunta el gráfico de las curvas F/N obtenidas de un análisis concreto:
Ilustración 10. Curvas F/N de diferentes escenarios de accidentes de TMP
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Del estudio realizado se obtienen los siguientes valores que nos permiten realizar el siguiente análisis:
Una vez obtenidas las curvas F/N representativas del túnel objeto de estudio es necesario comparar los resultados obtenidos con los criterios de aceptabilidad del riesgo establecidos. El objetivo será determinar si es posible asumir la explotación del túnel permitiendo el paso de mercancías peligrosas por el mismo sin medidas adicionales de regulación específica del tráfico o, por el contrario, se hace necesario establecer determinadas restricciones, regulaciones o prohibir completamente el paso de MP por el túnel.
Las condiciones de riesgo de un túnel, expresadas por la curva F/N (resultado del sumatorio de las curvas F/N del túnel, obtenidas para cada unos de los escenarios analizados), representan el riesgo social existente en la explotación de la citada infraestructura. Este valor corresponde al número de individuos afectados (fallecidos y heridos graves) por los accidentes registrados. Se expresa en términos de frecuencia acumulada de que el número de víctimas exceda un determinado valor (N) por túnel a lo largo de un año.
Los límites a estos valores se establecen a través de una serie de rectas que responden a la expresión:
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Siendo:
En función de los valores que se consideren para los coeficientes A y k se obtendrán unas rectas de pendiente negativa que determinan los siguientes límites:
Estas dos rectas determinan tres áreas o zonas, como muestra la siguiente figura:
Ilustración 11. Representación del sumatorio de curvas F/N y áreas de aceptabilidad
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Por tanto, la interpretación de la curva F/N de cada túnel será la siguiente:
Las rectas límite establecidas para el Método de Mercancías Peligrosas tienen en consideración que las consecuencias (N) son las personas fallecidas y los heridos graves:
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Ambas rectas se representan en el gráfico que se incluye a continuación:
Ilustración 12. Rectas límite de aceptabilidad de riesgo
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Es necesario remarcar en primer lugar que, un análisis de riesgo constituye una herramienta que, en la medida de lo posible, intenta objetivar un fenómeno con una alta componente subjetiva, para facilitar así la toma de decisiones. Por lo tanto, será en todo caso la Autoridad Administrativa competente la que, teniendo en cuenta los resultados de los análisis de riesgo y de otros posibles estudios realizados, deberá decidir si por un túnel pueden o no circular vehículos que transporten mercancías peligrosas.
Del análisis de riesgo la autoridad administrativa podrá tomar las siguientes decisiones:
En el caso de que el túnel pertenezca a la RIMP se debe permitir el paso de mercancías peligrosas por interés nacional, aunque es muy recomendable que se estudie el riesgo que esto supone mediante el correspondiente análisis de riesgo siguiendo esta métodología. Además es conveniente:
Desde el punto de vista de la seguridad, los túneles por los que se permita el paso de mercancías peligrosas se encontrarán dentro de uno de los siguientes supuestos:
Teniendo en cuenta lo anterior se deberá incorporar en el documento de análisis de riesgo realizado la siguiente documentación justificativa:
Caso a:
Descripción de la vía e itinerario en el que se encuentra el túnel poniendo de manifiesto claramente que se prevé el paso de mercancías peligrosas por el túnel considerado al pertenecer a un itinerario incluido en la RIMP.
Caso b:
En el caso de que no exista una ruta alternativa a la del túnel entre el punto origen del transporte y el punto final de destino, se documentará este hecho y se reflejará en el documento de análisis de riesgo que el diseño contempla el paso de mercancías peligrosas por el túnel por ser la única ruta posible.
Caso c:
Corresponde al caso de existencia de una ruta alternativa que presente un mayor grado de peligrosidad en su tránsito. En este caso se aportarán los siguientes estudios complementarios al análisis de riesgo del propio túnel.
En el caso de que a partir de los resultados del análisis de riesgo realizado la Autoridad Administrativa decida prohibir el paso de mercancías peligrosas por el interior del túnel analizado, se complementará el estudio realizado con la siguiente documentación:
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