Simulación Física de Corrientes Verticales de Vientos

Universidad Nacional del Nordeste
Secretaria General de Ciencia y Técnica
COMUNICACIONES CIENTÍFICAS Y TECNOLÓGICAS 2009
Simulación Física de Corrientes Verticales de Vientos Descendentes Intensos Estacionarios
Udrízar Lezcano, M. Sandra - De Bórtoli, Mario E .- Marighetti, J. Omar
Identificación del Plan Proyecto: “Análisis de estructuras reticuladas altas y esbeltas y vehículos terrestres con modelos
de Trabajo / Proyecto: reducidos en túnel de viento”. (UTN L-039)
Plan de Trabajo: “Estudio de la respuesta a las cargas de viento de estructuras altas
considerando las características dinámicas de la misma”. Facultad de Ingeniería-UNNE.
Facultad / Instituto:
Facultad de Ingeniería
Domicilio:
Av Las Heras 727 - CP3500 - Resistencia - Chaco - Argentina
Teléfono/Fax:
+54 3722 420076
Palabras Claves:
Tormentas Descendentes, Tunel De Viento, Estructuras
- E-mail: [email protected]
RESUMEN
Varios centros de investigación en el área de la Ingeniería de Vientos, han desarrollado estudios referidos a ráfagas de
viento de muy corta duración, elevada velocidad y de difícil localización, asociadas a fallas estructurales ocurridas en
torres de líneas de transmisión de energía, aún cuando las mismas se habían diseñadas y construidas enteramente de
acuerdo los códigos vigentes. Estas tormentas, denominadas tormentas descendentes (downburst), son fuertes corrientes
verticales descendentes de aire, que se generan durante el ciclo de vida de las tormentas eléctricas (thunderstorms, TS),
cuyo tamaño varía de 400 m a 4 km aproximadamente. Al impactar a elevadas velocidades contra el suelo se
desarrollan flujos de aire saliente, que con la combinación del viento de fondo, alcanzan sus valores máximos a baja
altura. Los perfiles de velocidades del viento desarrollados durante un downburst son substancialmente diferentes de
aquellas pertenecientes a vientos de capa límite normal. La característica altamente no estacionaria y el tamaño
particular de este tipo de evento hace que sea muy difícil de registrar mediante instrumentos de estaciones
meteorológicas. Por ello, resulta de mayor importancia simular modelos de este fenómeno en túnel de viento a fin de
generar una fuente eficaz de conocimientos acerca de sus características y los efectos que tiene sobre estructuras y ser
contempladas en normas de cálculo. Este trabajo se refiere a la simulación experimental del fenómeno de las tormentas
descendentes, llevada a cabo en el Laboratorio de Aerodinámica de la Facultad de Ingeniería. Se empleó para ello un jet
circular estático cuyo chorro de aire impacta sobre una superficie plana (wall-jet); dicho jet se obtuvo empleando un
ventilador axial de 80 cm de diámetro y 1450 rpm. Se midieron las velocidades características en varias posiciones en la
superficie y se determinaron asimismo los perfiles de velocidades verticales, utilizándose un mecanismo posicionador y
un tubo de Pitot que registraba valores a diferentes distancias de la placa. De igual manera se obtuvieron las
distribuciones de presión estática sobre la superficie determinándose los coeficientes de presión estática en distintos
puntos de la misma, empleando transductores de presión diferenciales. Recurriendo al empleo de un anemómetro de
hilo caliente se registró el nivel de turbulencia en varios puntos de la masa de aire descendente, trazándose los espectros
de energía correspondiente. Por otra parte, empleando valores determinados en el ensayo se trazaron las curvas de
velocidades aplicando para ello ecuaciones halladas en la bibliografía técnica. Posteriormente se efectuaron
comparaciones con trabajos de otros autores, lo que permite afirmar que se modeló adecuadamente el fenómeno en esta
etapa considerándolo estacionario.