El urbanismo y la inserción de un nuevo inmueble con formas geométricas que se salgan de los estándares, son dos claves complicadas de integrar. Durante los últimos años, se han levantado nuevos edificios con formas geométricas complejas. En estos, resulta difícil e impreciso llegar a calcular la carga del viento con medios convencionales.
La opción más empleada es la normativa CTE (Código Técnico de Edificación), pero ha demostrado ser ineficaz en estos casos. La siguiente es el túnel de viento físico, que resulta costoso y requiere de bastante tiempo de preparación, ejecución y análisis de las medidas tomadas. Una tercera propuesta es el túnel virtual, cuyas posibilidades exploraremos en este artículo.
Normativa
El Código Técnico de Edificación
Garantizar que el edificio cumple las disposiciones del CTE es primordial, aunque este presenta el inconveniente de que no aborda las construcciones con formas diferentes de las habituales. El túnel de viento sí que lo hace, y también se adecúa a varias normas técnicas de interés. Estamos hablando de dos en concreto:
- ASCE7-22: Expedido por la Asociación Estadounidense de Ingenieros Civiles, obliga a tomar datos relativos a factores externos (como el viento) únicamente de manera digital.
- EN 1991-1-4: Regula las medidas de previsión y cálculo sobre la acción del viento en una estructura. Es esencial para cumplir con lo dispuesto por el Eurocódigo 1.
Importancia de medir la carga de viento en el diseño y construcción de edificaciones
Una de las bases de la seguridad estructural (es decir, aquella que está relacionada con las bases y elementos arquitectónicos del inmueble) es la previsión. Como avanzábamos, hay una opción consolidada que es adaptarse únicamente a los criterios del CTE. Sin embargo, no garantiza que los resultados se adecúen a la realidad con el paso del tiempo. Además de que en muchas ocasiones los resultados son muy orientativos y, aunque seguros, se encuentran lejos de reflejar la realidad.
Seguridad e Impacto en el entorno urbano
El Código Técnico de Edificación tiene, entre sus objetivos, evitar que una edificación negligente o poco previsora afecte a la planificación urbanística. Los desprendimientos o derrumbes ocasionados por el viento pueden generar un efecto en cadena que dañe severamente a otras instalaciones de la ciudad.
Una estructura que pueda ser flexible o responder frente a acciones externas debe ser evaluada en resistencia. El propósito es evitar su desacople del edificio principal o su caída hacia la vía pública. Junto con la fuerza que pueda llegar a ejercer el viento, conviene tener en cuenta los materiales, la geometría y también la densidad de vacíos arquitectónicos, como puertas, cristaleras y ventanas.
Tipo de revestimiento
Más allá de la estructura, el revestimiento debe ejercer como capa externa de protección o como paso de aire en estrategias de climatización. Según cuál se haya instalado, así responderá a presiones positivas (en sentido horizontal, con mecanismo de empuje) o negativas (en sentido horizontal también, pero con mecanismo de succión).
No todo tiene que ver con cargas estructurales, sino que la distribución de presiones sobre una fachada también tiene mucho que ver en estrategias de ventilación natural. Un buen diseño de fachada deberá tener en cuenta las cargas de viento para facilitar la entrada y salida de aire de forma natural.
Simulación y análisis de la carga de viento
Cuando un edificio tiene una forma distinta a la convencional puede que el código de edificación no nos permita estudiar las cargas de viento de forma adecuada. En estos casos deberemos emplear métodos alternativos que nos proporcionen resultados fiables. Hasta ahora se recurrían a ensayos en túneles de viento físicos, puesto que era la única opción alternativa. Sin embargo la industria 4.0 nos permite hacer uso de herramientas de simulación y cálculo numérico como el túnel de viento virtual.
Coeficiente eólico
Es el impacto potencial que el viento puede ejercer sobre el inmueble, y está determinado por distintas variables. La primera de ellas es la orientación que tenga cada lado (partimos de una base convencional de cuatro lados). La segunda es la inclinación del propio revestimiento. La última relevante es la excentricidad en planta (distancia frente a su centro de gravedad).
Métodos de cálculo de la presión de viento
Existen numerosos métodos, partiendo de la evaluación de datos empíricos en una ubicación determinada. No obstante, el cambio en el régimen eólico (que es un fenómeno común) obliga a adoptar nuevas soluciones. Recuerda que las mediciones convencionales sobre el terreno requieren un ensayo pormenorizado y repetido que se traduce en una gran inversión económica. Otra opción es reproducir condiciones de viento estimadas en un túnel de viento físico. O también podemos hacerlo de forma más practica en un túnel de viento virtual mediante métodos de simulación numérica.
Túnel del viento virtual
Una de técnicas de medición más innovadoras y exitosas es el túnel del viento virtual, que tiene las siguientes ventajas:
- Proporciona datos fiables basados en simulaciones por ordenador que reflejan la realidad con una tasa de error muy pequeña.
- Contribuye a comprender mejor cómo resistirá el edificio ante un régimen eólico cambiante e imprevisible desde fases iniciales de diseño.
- Permite visualizar fenómenos físicos relacionados con el comportamiento del viento imposibles de visualizar a simple vista.
- Permite ahorrar enormes cantidades de tiempo y dinero en comparación con túneles de viento físico o pruebas empíricas.
Hemos visto cómo funciona esta metodología tradicional, pero ¿se ajusta realmente a las nuevas edificaciones? Es obvio que no, dado que no anticipa la acción del viento sobre formas que no son cuadradas o rectangulares, así como sobre relieves que no son planos o lisos.
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