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Túnel de la M30 en Madrid ALPHAGALILEO
Cómo afecta la contaminación a los túneles como los de la M30

Cómo afecta la contaminación a los túneles como los de la M30

Un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid ha analizado el efecto que tiene el CO2, uno de los gases contaminantes emitidos por los vehículos sobre el hormigón Los tubos de escape de los coches de combustión emiten CO2, vapor de agua, oxígeno, nitrógeno, monóxido de carbono, hidrocarburos no quemados (HC), óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre

Canal Motor y Patxi Fernández

Miércoles, 29 de mayo 2024, 06:10

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Un vehículo convencional adquiere la energía que se encuentra almacenada en un combustible fósil, que se libera mediante la combustión en el interior de un motor térmico. Estos combustibles fósiles son primordialmente derivados del petróleo: gasolina y diésel, según Ecologistas en Acción.

Esta organización explica que las emisiones de CO2 se producen por la quema del combustible y son expulsadas a través del tubo de escape. La cantidad de CO2 emitida, si atendemos únicamente al tipo del vehículo –y no a la forma de conducción–, depende de la cantidad de energía necesaria para circular y de la eficiencia del motor. La cantidad de energía necesaria depende del peso del vehículo y de su potencia. Por tanto, a mayor potencia y mayor peso, mayor consumo de combustible y mayores emisiones de CO2.

Pero el CO2 no es la única sustancia que sale de los vehículos de combustión a través del tubo de escape. También se pueden mencionar vapor de agua, oxígeno, nitrógeno, monóxido de carbono, hidrocarburos no quemados (HC), óxidos de nitrógeno (NOx) y óxidos de azufre.

El monóxido de carbono (CO) se suele producir en los motores de gasolina (algo menos en los diésel) cuando la combustión no es completa debido a un exceso de combustible o una falta de oxígeno en la mezcla. Es un gas muy tóxico que puede provocar la muerte si se respira ya que esta molécula desplaza a la de O2 en los glóbulos rojos de la sangre. Todos los años mueren cientos de personas por las emanaciones de CO de calderas de calefacción en mal estado.

Otras sustancias que nos encontramos de forma habitual en los tubos de escape de los coches son los HC, o hidrocarburos no quemados o quemados parcialmente. Son tóxicos y pueden provocar irritación en los ojos, en la piel y en los pulmones. Pueden estar presentes tanto en los motores de gasolina como diésel.

También los benzopirenos , que son unas partículas sólidas que se generan por la combustión del gasóleo. Además de contaminar el aire y propiciar la formación de smog (nubes de humo en las ciudades), son muy cancerígenos.

En en proceso de combustión también se generan óxidos de azufre, debido a las impurezas de azufre presentes en los combustibles. Actualmente se ha reducido mucho su producción gracias a caros procesos de «desulfurización» en el proceso de destilación de los combustibles. Su presencia es mayor en el gasóleo. Son los causantes de la lluvia ácida.

En cuanto a los óxidos de nitrógeno (NOx), estos se producen en los motores diésel, pero cada vez son más frecuentes también en los motores de gasolina de inyección directa, que cada vez trabajan con relaciones de compresión más altas y mezclas no estequiométricas para aumentar el rendimiento y reducir el consumo.

Existen varios tipos de óxidos de nitrógeno, por eso se denominan NOx a todos ellos de forma genérica. El NO y el NO2 tienden a oxidarse con el oxígeno presente en la atmósfera y se transforman en NO3. Esta molécula es muy peligrosa porque tiene tendencia a asociarse con el hidrógeno (también presente en la humedad del aire) y se transforma en HNO3, que es ácido nítrico. También se pueden formar moléculas de N2O, que son muy estables, con un ciclo de vida de unos 170 años y son muy peligrosos al destruir el ozono y ser más potentes provocando efecto invernadero.

Todos ellos causan efectos en la atmósfera, en el medio ambiente y en definitiva, en el aire que respiramos. Pero además un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid ha analizado el efecto que tiene el CO2, uno de los gases contaminantes emitidos por los vehículos sobre el hormigón de los túneles urbanos, tomando como ejemplo los construidos en la vía de circunvalación madrileña conocida como M-30.

«Para poder mantener en condiciones adecuadas de explotación y servicio una infraestructura es fundamental conocer y predecir su estado actual y posible deterioro futuro, de manera que sea posible realizar un plan mantenimiento adecuado», explica a AlphaGalileo.org Jaime Gálvez, catedrático de universidad de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de la UPM y uno de los autores de este trabajo.

«En los túneles urbanos el hormigón se encuentra sometido a altas concentraciones de gases que proceden de los motores de los vehículos que circulan por su interior. Entre estos gases destaca el CO2, que produce el fenómeno de la carbonatación del hormigón, que puede provocar la corrosión de las armaduras y, con el tiempo, derivar en una patología de carácter estructural», añade.

Por todo ello, resulta de gran relevancia conocer la concentración de CO2 a la que se encuentran sometidas estas estructuras urbanas, dado que es un parámetro fundamental a la hora de determinar y predecir el estado de carbonatación del hormigón que las conforma.

Con ese objetivo, los investigadores de la UPM registraron durante un periodo de 15 días las concentraciones de gases (CO2, CO, NOx, NO, SO2, H2S y O3) en el interior de la galería de ventilación de los túneles de Madrid Calle 30 para cuantificarlas, determinar las diferencias de concentración a lo largo del día y también observar la diferencia entre días de fin de semana y laborables.

El CO2, el principal compuesto presente en los túneles

Una vez hecho esto, los expertos compararon las concentraciones determinadas in situ en la galería de ventilación con las registradas por los sensores permanentes de Madrid Calle 30 en calzada (CO y NO) y con las medidas de intensidad de tráfico registradas en calzada. Después, analizaron el tráfico en la zona de estudio a partir de los datos de intensidad registrados por Madrid Calle 30 en la zona de estudio en el periodo 2007-2020.

A la vista de todo ello, se determinó que el gas con mayores concentraciones en el interior de la galería de ventilación era el CO2 y que su variación se correspondía con las variaciones de tráfico presentes en la calzada.

A la vista de los datos, los investigadores concluyeron que es posible determinar las concentraciones de CO2 de una estructura a partir de datos relacionados con la intensidad de tráfico cuando se conocen sus características (tipología del túnel, longitud, parque circulante de vehículos, etc.).

«Esta información es muy valiosa, dado que permite estimar las concentraciones de CO2 a las que se encuentra expuesta una estructura y también predecir de manera precisa las concentraciones a las que se verá sometida en el futuro a partir de estudios de tráfico y de la evolución del parque circulante. Estos datos son fundamentales para diseñar el plan de mantenimiento del hormigón de los túneles a lo largo de su vida útil», explica el investigador de la UPM.

Más información

El trabajo, que ha sido publicado en la revista internacional Tunneling and Underground Space Technology, [PINCHA AQUÍ PARA ACCEDER AL ESTUDIO] forma parte de un proyecto de investigación más amplio en el que ha participado Madrid Calle 30, a través de la Cátedra Universidad Empresa Madrid Calle 30-UPM y que cuenta con la financiación parcial del Ministerio de Economía, Industria y Competitividad

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