La acción del viento sobre techos cónicos genera fenómenos que no están completamente definidos ni tratados en Reglamentos normativos oficiales. El estudiante de Ingeniería Francisco Hurtado accedió a una Beca de Estímulo a las Vocaciones Científicas (EVC-CIN) para llevar adelante ese trabajo.
Una rama particular de la Ingeniería, conocida como Ingeniería del Viento, busca nuevos conocimientos en los efectos del viento sobre cualquier elemento que se encuentre próximo o sobre el suelo terrestre.
A bajos niveles de altitud los cuerpos experimentan efectos del viento con características particulares, que están descriptas en lo que en física de los fluidos se denomina la “capa límite”. Si este concepto tuviera que ser representado en la realidad podría decirse que esa capa se forma como consecuencia de las interacciones entre la atmósfera y el suelo, y su nombre específico sería el de “capa límite atmosférica”.
Lo novedoso desde el punto de vista científico es que estos fenómenos relacionados a los vientos en la capa límite atmosférica pueden reproducirse en un túnel de viento y experimentar utilizando modelos a escala reducida.
“Lo novedoso desde el punto de vista científico es que estos fenómenos relacionados a los vientos en la capa límite atmosférica pueden reproducirse en un túnel de viento…”
Utilizando estos conceptos el estudiante Francisco Agustín Hurtado de la Facultad de Ingeniería de la UNNE, accedió a una Beca de Estímulo a las Vocaciones Científicas (EVC-CIN) para realizar nuevos desarrollos en aerodinámica experimental y en particular, al cálculo de cubiertas de estructuras sensibles a la acción del viento.
El proyecto de Hurtado contempla concretamente el efecto de la acción del viento en estructuras con un techo cónico. El trabajo de la Beca es dirigido por el ingeniero Adrián Wittwer y co-dirigido por la ingeniera Gisela Marina Alvarez y Alvarez.
¿Qué particularidad tiene estudiar estructuras y cubiertas en forma cónica?.
Según el becario “esa configuración geométrica puede presentar fenómenos aerodinámicos particulares, que no están completamente definidos, ni específicamente tratados en los reglamentos de vientos”.
Ese reglamento al que hace referencia Hurtado es un conjunto de reglas que permite conocer la disposición de los puntos de alta y baja presión en la estructura que se analiza, respecto de la dirección en que sopla el viento.
El estudio permitirá detallar algunos fenómenos aerodinámicos que se producen en las estructuras analizadas y que llegado el caso “pueden afectar elementos constitutivos”, razón por la cual deben ser considerados durante el diseño y en la verificación estructural.
El becario desarrolla su trabajo y experimentos en el Laboratorio de Aerodinámica de la Facultad de Ingeniería de la UNNE. Este espacio de investigación comenzó a desarrollarse a principios de los noventa y, actualmente, cuenta con dos túneles de viento de capa límite, cuyas cámaras de ensayo son de diferente tamaño.
Como parte de su plan de trabajo, Hurtado realiza en el laboratorio un estudio analítico experimental de las características del escurrimiento turbulento y las acciones aerodinámicas sobre estructuras de configuración cónica.
¿Qué es el escurrimiento turbulento? Es un tipo de movimiento que se da en los fluidos cuando estos superan ciertos límites de velocidad y se inestabilizan. En mecánica de los fluidos determinan el concepto de turbulencia. Este concepto refiere al movimiento caótico que tiene un fluido, en este caso el viento, en el que las partículas se mueven desordenadamente y las trayectorias de las partículas forman remolinos no-periódicos en un espacio determinado. Este fenómeno, además de las fluctuaciones de velocidad, determina variaciones de presión casi instantáneas que, en su trabajo, Hurtado observa, mide y analiza.
Los resultados teóricos serán comparados con resultados experimentales recientemente obtenidos en los ensayos de un modelo a escala de una cubierta cónica realizados en el túnel de viento de la UNNE.
“Los resultados teóricos serán comparados con resultados experimentales recientemente obtenidos en los ensayos de un modelo a escala…”
Modelo a escala. El modelo a escala de la cubierta cónica que el becario utiliza para las mediciones, es diseñado en base a los criterios de semejanza habitualmente usados en este tipo de estudios.
En lo que respecta al viento incidente, se utilizarán flujos de capa límite obtenidos a través de simulaciones físicas que permiten reproducir las principales características de la capa límite atmosférica neutralmente estable. Los criterios de semejanza permitirán trasladar los resultados a la situación real pretende analizar y, de esta forma, realizar la comparación con los resultados obtenidos a través del Reglamento CIRSOC 102.
Túnel de viento de Ingeniería. El Laboratorio de Aerodinámica de la Facultad de Ingeniería de la UNNE cuenta con un túnel de viento de baja velocidad del tipo de capa límite, cuya cámara de ensayos tiene 2,4 m de ancho por 1,8 m de alto y 22,4 m de longitud.
Posee, además, un segundo túnel de viento cuya longitud total es de 7,50 m, su cámara de ensayos consiste en un conducto de sección cuadrada de 0,48 m de lado y de 4,45 m de longitud y la máxima velocidad del flujo en el canal vacío es aproximadamente 18 m/s.
