La entrevista de televisión que contaba en «Biomímesis y trenes» partió de cómo había surgido la idea del morro alargado en los testeros de los trenes bala japoneses. Es cierto que un tren de alta velocidad puede mitigar con ese diseño los efectos del estampido sónico que se produce al entrar en un túnel. No lo mostré, sin embargo.
Cualquier vehículo, al moverse, empuja el aire por delante generando una pequeña zona con presión algo por encima de la atmosférica y, correlativamente, una presión algo por debajo en su parte trasera. El efecto aerodinámico de rozamiento con el aire y de turbulencia contribuye a disipar la energía cinética. Sin embargo, al depender del cuadrado de la velocidad, no es un efecto importante a velocidades bajas. A velocidades más elevadas, el efecto del aire empieza a hacerse cada vez más crítico. Un túnel solo lo amplifica creando un «efecto pistón». El aire, al ver limitadas sus opciones de movimiento por las paredes, genera diferencias de presión más elevadas. Entra en juego aquí un factor más, el coeficiente de bloqueo. Es decir, la razón entre la superficie de la sección frontal del tren y la sección del túnel.
En un metro subterráneo, cuando el túnel es lo suficientemente estrecho, es posible notar una corriente de aire forzada que precede a la entrada del tren en la estación. El tren no alcanza en este caso velocidades superiores a los 90 kilómetros por hora, y en muchas ocasiones son inferiores. En un túnel ferroviario de alta velocidad, sin embargo, las cosas pueden ponerse bastante más extremas. El tren puede llegar a los 300 kilómetros por hora, lo que obliga a tener en cuenta la sobrepresión en el túnel, que puede superar los 2 kilopascales (un 2 por ciento de la presión atmosférica media) para un coeficiente de bloqueo común de 0,2. Este exceso de presión terminará moviéndose hacia delante más rápido que el propio tren en forma de onda de choque, y saldrá por el extremo opuesto del túnel como un estampido. Así:
El túnel de La Cabrera, de doble tubo y 7250 metros de longitud cerca de Buñol (València), es un lugar donde muchos trainspotters se concentran para ver trenes y sentir su velocidad. Es un tramo habilitado para circular a 300 kilómetros por hora y la salida este del túnel coincide con un desmonte protegido con hormigón que refleja parte del sonido hacia los espectadores, haciendo el efecto más espectacular.
En este lugar no se estimó necesario aplicar medidas de mitigación del ruido, pero son posibles, independientemente del diseño de los morros de los trenes. Unas extensiones en forma de portal acopladas a las bocas del túnel, con paredes perforadas y formas en su salida especialmente calculadas pueden reducir considerablemente los estampidos.
Bibliografía
Takayama, K., Sasoh, A., Onodera, O., Kaneko, R., & Matsui, Y. (1995). Experimental investigation on tunnel sonic boom. Shock Waves, 5(3), 127-138. https://doi.org/10.1007/BF01435520
Hakimian, R. (11/04/2025). HS2 | Sonic boom mitigating southern portal extensions on Chiltern tunnels completed. New Civil Engineer. https://www.newcivilengineer.com/latest/hs2-sonic-boom-mitigating-southern-portal-extensions-on-chiltern-tunnels-completed-11-04-2025/
Fundación de los Ferrocarriles Españoles. (31/01/2008). Perforado el túnel de La Cabrera, que ostenta el récord mundial de avance. Vía Libre. https://vialibre-ffe.com/noticias.asp?not=1394
Deja una respuesta