La gran excavación

Cuando el presidente dwight d. Eisenhower firmó la legislación del Sistema Federal de Carreteras en 1956, no podía haber imaginado el gigantesco proyecto de construcción que ahora se está llevando a cabo en Boston para completar el sistema. Los funcionarios del gobierno lo denominan Proyecto Arteria / Túnel Central (CA / T); los lugareños solo dicen el Big Dig. Para cuando esté terminada en 2004, esta vía contará con un segmento de ocho carriles de ancho, 3.5 millas de largo, completamente enterrado debajo del bullicioso distrito financiero de una de las ciudades más antiguas del país. El nuevo túnel reemplazará la muy difamada Arteria Central de Boston, un viaducto de acero en ruinas que corta entre los rascacielos del centro de la ciudad, con un tramo de la carretera subterránea más grande del mundo. Un túnel submarino (terminado en 1995) alimentará el tráfico desde el aeropuerto hasta la arteria, todo por un costo sin precedentes de más de $ 10 mil millones.

Aunque enterrar la autopista promete dejar un entorno mejorado para los habitantes de la superficie de Boston (más limpio, más silencioso, más abierto), aumenta las apuestas para los viajeros subterráneos. Los atascos de tráfico y las llantas desinfladas, simplemente molestos por encima del suelo, pueden volverse mortales si los conductores quedan atrapados en una neblina de gases de escape tóxicos. Agregue a la mezcla el incendio de un automóvil o la explosión de un petrolero y la situación podría volverse terrible. Por eso, los ingenieros de Big Dig son pioneros en nuevas tecnologías en la construcción, la gestión del tráfico y el control de incendios, todo diseñado para que la vida fluya sin problemas y de forma segura a través de la arteria.

Esta historia fue parte de nuestro número de mayo de 1998

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Los cerebros detrás de la operación

más allá de colocar acero y verter concreto, los equipos de Big Dig están desplegando cientos de cámaras de televisión de circuito cerrado, sensores infrarrojos y letreros de mensajes variables en todo el sistema, conectándolo con un sistema informático que puede resistir un ataque terrorista y construyendo un centro de comando tan lleno de pantallas, teclados y dispositivos de proyección que haría que Darth Vader se pusiera verde de envidia. Todo es parte de Central Artery / Tunnel Smart Highway, o Sistema de transporte inteligente.

Trabajando en el centro de control de Star Wars, la media docena de operadores humanos de CA / T se esforzarán por maximizar el flujo de tráfico y minimizar la exposición de los automovilistas al monóxido de carbono. Las herramientas a su disposición incluirán semáforos, señales de límite de velocidad, señales de cierre de carriles, transmisores de radio AM y FM, equipos de ventilación e incluso bombas de aguas residuales.

Las computadoras de CA / T monitorearán constantemente el flujo de tráfico a través del sistema. Si hay una interrupción repentina, digamos que el tráfico en un carril desciende de 60 a 5 mph, la computadora girará automáticamente una cámara para apuntar al área en cuestión. La computadora puede calcular la gravedad del incidente, designar un operador humano apropiado para manejarlo (según su capacitación y asignaciones actuales) y hacer que la imagen de video aparezca en la consola del operador. Luego, la computadora recomendará una estrategia para manejar la situación, pero dejará la decisión final al ser humano, quien puede cambiar las luces, ajustar el equipo de ventilación o enviar mensajes a los conductores, todo para evitar que un pequeño choque de guardabarros se convierta en una gran catástrofe.

Pero, ¿qué debería hacer realmente un operador en caso de emergencia? ¿Cerrar carriles? ¿Tráfico lento? ¿Desviar el tráfico? ¿Y cuánto tiempo deben permanecer cerrados los carriles? Para responder a estas preguntas, el Departamento de Carreteras de Massachusetts contrató al grupo de Sistemas de Transporte Inteligente del MIT ( http://its.mit.edu/ ) para construir una simulación por computadora avanzada que modela hasta 10,000 vehículos que se mueven a través de rampas y túneles.

Simulamos las decisiones de los conductores como acelerar, desacelerar, cambiar de carril, fusionarse y ceder el paso, dice el profesor Moshe Ben-Akiva, quien dirige el grupo MIT. Podemos simular incidentes bloqueando carriles durante un tiempo determinado. Podemos simular cambios en las condiciones de visibilidad. El sistema puede incluso determinar el efecto de cerrar salidas o agregar nuevas.

Junto con el simulador de tráfico, el grupo MIT ha construido un segundo simulador que modela los operadores humanos y el sistema de gestión del tráfico de CA / T. Esto permite a los investigadores ver el efecto que tendrán las diferentes estrategias de gestión del tráfico en el flujo y reflujo del tráfico dentro del túnel. Cuando hay un accidente dentro del túnel, por ejemplo, las luces del portal en la autopista cambian inmediatamente de verde a rojo para evitar que entren más autos. Usando el simulador, los investigadores calcularon cuánto tiempo deben esperar los operadores después de que se despeje el accidente antes de que las luces del portal cambien de rojo a verde. Los planes originales de cambiar las luces del portal a verde de inmediato no eran una buena idea, dice Ben-Akiva. Debe retrasar el cambio hasta que deje que el tráfico de adentro se despeje. De lo contrario, genera ondas de choque de tráfico dentro del túnel.

Fuego en las montañas

Si los diseñadores y operadores de ca / ​​t se sorprendieron cuando comenzaron a simular el flujo de tráfico, se sorprendieron aún más cuando comenzaron a buscar otro problema: cómo proteger un túnel y sus ocupantes de los estragos del fuego. No era solo la amenaza de quemaduras directas lo que les preocupaba. De hecho, el humo y el calor son los verdaderos asesinos en un incendio, dice Richard W. Drake, gerente de operaciones del Proyecto de Túnel / Arteria Central.

Durante años, explica Drake, los ingenieros de todo el mundo han estado construyendo túneles para automóviles con equipos de ventilación lo suficientemente grandes como para manejar el humo del mayor incendio imaginable. Pero no tenían forma de saber cómo sus concepciones del fuego coincidirían con un incendio real. Aunque los incendios de túneles, como el que estalló en 1996 en el Túnel del Canal de la Mancha que conecta el Reino Unido y Francia, captan la atención de los medios internacionales, ninguno ha ardido bajo la atenta mirada de los instrumentos científicos de alta velocidad. Por eso, los ingenieros siempre han basado sus diseños de protección contra incendios en modelos teóricos, no en datos concretos.

Incómodos con esta incertidumbre, los ingenieros han sobreconstruido durante décadas sus proyectos, agregando más equipo de ventilación, aislamiento y soporte estructural de lo que creían necesario, solo en caso de que sus modelos subestimaran el calor y el humo que podría producir un incendio en un túnel.

Lo que necesitaban los ingenieros era un banco de pruebas, un sistema experimental para incendios en túneles. Y a principios de la década de 1980, la Administración Federal de Carreteras (FHA) ideó uno, reencaminando una sección de I74 de una manera que dejaba un túnel vacío de 1.1 millas en las colinas de Virginia Occidental. Allí, la FHA se asoció con Parsons Brinckerhoff, uno de los contratistas principales de Big Dig, para realizar una serie de quemaduras a gran escala que finalmente pondrían a prueba las teorías sobre incendios en túneles.

El equipo gastó $ 10 millones en la renovación del túnel abandonado con un sistema de ventilación de última generación y otros $ 10 millones en la instalación de sofisticados instrumentos de monitoreo. Equipamos el túnel en un sistema de rejilla para que pudiera recopilar datos sobre la temperatura, el flujo de aire y el monóxido de carbono en todo el túnel, dice Drake, quien supervisó el proyecto.

En medio del túnel abandonado, los ingenieros construyeron grandes cacerolas de acero que medían más de 10 pies de lado. Llenaron las cacerolas con 6 pulgadas de agua (para proteger el acero del calor) y luego una pulgada de fueloil. Un quemador de propano a control remoto encendió el combustible.

Al final, Drake supervisó 101 quemaduras. El más pequeño era de 10 megavatios (MW), simulando un pequeño automóvil estallando en llamas. El más grande fue de 100 MW, aproximadamente la potencia liberada cuando un pequeño camión cisterna de gasolina choca frontalmente con un camión.

Si quieres ver cómo es el infierno, te mostraremos una imagen de un incendio de 100 megavatios, dice Drake. Es absolutamente asombroso ver que los azulejos se desprenden de la pared. Las juntas de expansión de asfalto y alquitrán burbujean.

Para asombro del equipo, el túnel y el equipo de ventilación resistieron mucho mejor a través de estos holocaustos de lo que habían predicho los modelos. Nadie pensó que alguna vez lograríamos apagar esta cantidad de incendios. Pensaron que el túnel colapsaría mucho antes de que termináramos con él, dice Drake.

La resistencia del túnel en Virginia Occidental apuntaba hacia una conclusión asombrosa: en todo el mundo, se habían desperdiciado miles de millones de dólares para hacer que los túneles fueran más resistentes al fuego de lo que nunca se necesitaron.

Aunque los resultados llegaron demasiado tarde para permitir un rediseño completo de Big Dig, Drake aún ha podido ahorrar decenas de millones de dólares en costos de concreto y excavación al reducir algunos conductos de ventilación y eliminar otros. Ahorramos alrededor de $ 25 millones en este proyecto solo en costos de aislamiento, dice Drake. Estamos muy seguros de que podemos mostrarle un ahorro total de $ 45 millones.

Más importante aún, las pruebas han enseñado a los ingenieros cómo ajustar el sistema de ventilación del CA / T. En el caso de un incendio, dice Drake, la sabiduría convencional siempre ha sostenido que los ventiladores que suministran aire fresco a las regiones de túneles adyacentes a las llamas deben establecerse aproximadamente al 50 por ciento de su capacidad. Fue un intento de lograr un equilibrio delicado: no desea alimentar el fuego con aire fresco, explica Drake, pero tampoco quiere que las personas atrapadas en sus autos se asfixien.

Una vez más, la sabiduría convencional estaba equivocada. Los experimentos de West Virginia demostraron que es mejor apagar los ventiladores de suministro cercanos durante un incendio, a solo el 10 o el 20 por ciento de su capacidad. En estas configuraciones reducidas, las pruebas demuestran que el sistema de ventilación aún proporcionará suficiente aire fresco para los automovilistas atrapados y no avivará las llamas tan alto. Es un ajuste estratégico que puede parecer menor, pero con un cuarto de millón de vehículos que se espera que atraviesen el túnel cada día para 2010, su impacto podría resultar enorme.

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