Un ventilador de ventilación para metro se especifica menos como un ventilador y más como una pieza de infraestructura. Tiene que funcionar en tres modos diferentes, invertir el sentido cuando se le ordene, resistir un incendio y seguir siendo mantenible durante décadas en un lugar donde sustituirlo implica cerrar una línea ferroviaria.
Tres modos de funcionamiento
Normal. Ventilación continua o intermitente para eliminar el calor generado por los trenes, el frenado y los pasajeros. El consumo energético acumulado durante décadas hace que la eficiencia en este régimen de funcionamiento sea comercialmente importante, aunque sea el modo menos exigente desde el punto de vista aerodinámico.
Congestión. Un tren detenido en un túnel con pasajeros a bordo. La ventilación debe mantener las condiciones en el tramo del túnel hasta que el tren se mueva. Un caudal de aire superior al del modo normal durante periodos limitados.
Emergencia. Incendio. El flujo de aire se dirige para mantener despejado uno de los lados del incidente para la evacuación, lo que normalmente implica invertir el flujo de aire en parte del sistema. Este modo determina la clasificación de temperatura y gran parte del diseño mecánico.
Un ventilador dimensionado únicamente para el funcionamiento normal es inadecuado para los otros dos modos, y el modo de emergencia es realmente el aspecto en el que se centra la mayor parte de la especificación.
Reversibilidad con cifras reales
El funcionamiento de emergencia requiere un flujo de aire en la dirección opuesta, y el rendimiento en sentido inverso debe indicarse, no darse por supuesto.
Los ventiladores aerodinámicamente reversibles utilizan perfiles de pala simétricos y ofrecen un rendimiento prácticamente igual en ambas direcciones, con cierto coste en eficiencia máxima. Los ventiladores con palas asimétricas cuyo sentido se invierte mediante la dirección del motor ofrecen un rendimiento considerablemente inferior en sentido inverso, normalmente de alrededor del 60–70 %.
La especificación debe indicar el caudal y la presión requeridos en ambas direcciones. Cuando una licitación solo indica el régimen de funcionamiento en sentido directo, conviene plantear esta carencia durante la fase de oferta en lugar de descubrirla durante la puesta en servicio.
Servicio contra incendios y sus limitaciones
Los ventiladores de emergencia tienen una clasificación de temperatura y duración, normalmente 250 °C o 400 °C durante dos horas en proyectos ferroviarios, según la estrategia contra incendios.
Su cumplimiento condiciona todo el conjunto:
- Motor clasificado para la temperatura de la corriente de aire o situado fuera de ella.
- Rodamientos y lubricante que funcionen a esa temperatura.
- Cableado con clasificación de supervivencia al fuego en todo su recorrido, no solo en el ventilador.
- Compuertas y actuadores situados en la misma trayectoria del flujo de aire, con clasificaciones compatibles.
- Circuitos de control que continúen funcionando, incluida su alimentación eléctrica.
Un ventilador de alta temperatura conectado con un cable ordinario es un sistema cuyo punto de fallo está en el cable. Las autoridades ferroviarias comprueban esto durante la puesta en servicio, y la cadena solo es tan resistente como su componente con la clasificación más débil.
Vibración y ruido
Los pozos de ventilación del metro descargan con frecuencia a nivel de calle en zonas urbanas densamente pobladas, y los límites de ruido en la rejilla suelen ser más estrictos que cualquier requisito impuesto por un proyecto industrial. Los silenciadores son habituales, y su pérdida de presión debe incluirse en el régimen de funcionamiento del ventilador desde el principio, en lugar de añadirse posteriormente.
Los límites de vibración son igualmente estrictos por dos motivos: la transmisión estructural a los edificios situados encima y la expectativa de vida útil. Un ventilador que funcione con un ligero desequilibrio durante veinte años destruye los rodamientos de forma repetida, y cada sustitución implica acceder a un túnel durante un periodo de posesión de la vía para trabajos de ingeniería.
Vida útil y acceso
Los proyectos ferroviarios suelen especificar vidas de diseño medidas en décadas. Esto modifica varias decisiones:
- Protección contra la corrosión especificada para el entorno real, incluido el polvo de frenado y la humedad.
- Rodamientos seleccionados para una vida calculada en las condiciones de funcionamiento, con un cálculo documentado en lugar de una garantía general.
- Disponibilidad de componentes. Un motor o rodamiento que quede obsoleto en diez años supone un problema, por lo que se prefieren tamaños estándar a los propietarios.
- Acceso físico para el mantenimiento, incluido el modo de retirar y sustituir un ventilador. Instalar un ventilador a través de un pozo que posteriormente ha quedado cubierto por una construcción es un problema real y recurrente.
Documentación
Las licitaciones ferroviarias exigen pruebas, no garantías: informes de ensayos de tipo para la clasificación de temperatura, curvas de rendimiento obtenidas mediante un método de ensayo reconocido, certificados de materiales, hojas de cálculo para la vida útil de los rodamientos y el montaje estructural, y un manual completo de operación y mantenimiento. Preparar todo esto después de la adjudicación es lento y a menudo incompleto; tratarlo como un entregable desde el principio es lo que permite mantener el proyecto dentro del plazo.