Estudio CFD del confort al viento de un colegio y de una escuela europea en el barrio de La Défense, en Courbevoie.
EOLIOS Ingeniería realizó un estudio del confort al viento de un colegio y de una escuela europea en el barrio de La Défense, en Courbevoie. Este proyecto se inscribe en la construcción de estos centros dentro de una zona urbana muy densa.
La zona de estudio, situada en los Hauts-de-Seine, presenta numerosos obstáculos aeráulicos como edificios de gran altura. Era por tanto esencial tener en cuenta estos elementos en el estudio para comprender su impacto en el confort de los ocupantes.
EOLIOS estudia el confort al viento del proyecto analizando específicamente los flujos de aire en el futuro emplazamiento, mediante las simulaciones CFD presentadas en el resto del artículo.
Lo esencial — Estudio CFD del confort al viento de un colegio y de una escuela europea en Courbevoie (La Défense), en zona urbana muy densa: perfil de viento según el Eurocódigo EN 1991-1-4, cartografía de las velocidades a 2 m del suelo, identificación de las zonas expuestas a los vientos del Suroeste y soluciones (cortavientos, ajardinamientos) para asegurar el confort de los usuarios, en particular de los niños.
El confort al viento designa la sensación de bienestar que sienten las personas expuestas a condiciones ventosas. El objetivo es encontrar un equilibrio entre una ventilación suficiente y velocidades de viento excesivas, para crear un entorno agradable y seguro. El estudio busca comprender las características del viento — velocidad y dirección — así como el impacto de los obstáculos circundantes sobre los flujos, para diseñar espacios exteriores (o interiores) óptimos.
El estudio del confort al viento es esencial en el diseño de los edificios, en particular en las zonas urbanas densas como La Défense, en Courbevoie. Construir en tales entornos impone comprender el impacto de los obstáculos (edificios vecinos) sobre los flujos y sobre el confort de las personas presentes en el emplazamiento.
Evaluar el potencial eólico de un emplazamiento y estudiar el confort al viento son dos aspectos complementarios. La evaluación del potencial eólico requiere comprender las características del viento: analizar la frecuencia de las diferentes clases de velocidad y determinar la disponibilidad del viento permite evaluar la viabilidad de un proyecto eólico.
El estudio del confort al viento, por su parte, evalúa el impacto del viento sobre el bienestar y la seguridad de las personas presentes. Uno de los objetivos del estudio EOLIOS era comprender las características cotidianas del viento sobre la zona del proyecto. Los datos de una estación meteorológica representativa de la región permitieron determinar las velocidades medias anuales, las direcciones dominantes, los periodos de rachas y las frecuencias de velocidades y direcciones.
Para los estudios numéricos de confort al viento, es esencial definir con precisión las condiciones de contorno: delimitar el dominio de simulación teniendo en cuenta las características geográficas y urbanas, especificar la rugosidad del suelo, integrar los datos meteorológicos, definir las propiedades de los edificios y obstáculos, y precisar las zonas de salida de aire. La consideración de la variabilidad meteorológica y de detalles precisos permite simulaciones realistas y resultados más fiables.
Para aplicar las condiciones de contorno correctas, hay que comprender el perfil de velocidad del viento cerca del suelo. El viento se describe mediante la noción de capa límite atmosférica, dividida en tres subcapas. La capa externa (subcapa inercial) mide alrededor de un kilómetro de espesor. Debajo, la capa límite de superficie (10 a 100 m) presenta un fuerte gradiente de velocidad y temperatura. Por último, la subcapa rugosa, de algunos metros, se ve afectada por los obstáculos de superficie.
En el suelo, el viento es frenado por la rugosidad y los obstáculos. Por encima de la capa rugosa, en las capas de aire no perturbadas del viento geostrófico, el viento ya no está influido por la superficie terrestre. Entre ambas, la velocidad evoluciona con la altitud según un perfil logarítmico, llamado cizalladura vertical del viento.
Capa de aire próxima al suelo donde la velocidad del viento es frenada por la rugosidad del terreno y los obstáculos. Sigue un perfil de velocidad logarítmico con la altitud — base de las condiciones de contorno impuestas en la simulación CFD.
La rugosidad del terreno desempeña un papel crucial en el estudio del confort al viento. Se define por el conjunto de obstáculos — edificios, árboles y otros elementos — que afectan al flujo del viento en la superficie. Cuanto mayor es la rugosidad, más se frena el viento. Influye en la forma del perfil vertical de velocidad, que aumenta con la distancia al suelo. Es por tanto importante tenerla en cuenta para obtener el perfil de viento más realista posible.
Conjunto de obstáculos (edificios, árboles, relieve) que frenan el viento cerca del suelo. Cuanto mayor es la rugosidad, más se frena el viento; el Eurocódigo 1 proporciona valores tipo según la naturaleza del entorno.
El anexo del «Eurocódigo Viento» propone valores de rugosidad según la naturaleza del entorno.
En las zonas fuertemente urbanizadas con alta concentración de edificios, el efecto Venturi desempeña un papel importante: la presencia de los edificios reduce la sección de paso del viento, lo que acelera su flujo. Estas zonas de sobrevelocidad deben tenerse en cuenta al evaluar el confort y la seguridad de los usuarios.
Cuando edificios próximos reducen la sección de paso del viento, el aire acelera para conservar su caudal. Este estrechamiento crea zonas de sobrevelocidad a nivel de los peatones, determinantes para el confort y la seguridad.
Los estudios de viento desempeñan un papel crucial en la seguridad de las instalaciones y las estructuras. Comprender las características del viento — velocidad, dirección e impacto sobre los obstáculos circundantes — permite evaluar los riesgos ligados a las condiciones ventosas. Al identificar las zonas expuestas a fuertes velocidades, se pueden implantar medidas de seguridad adecuadas para proteger a las personas y los bienes.
Los estudios de viento permiten también diseñar estructuras resistentes a las cargas de viento, reduciendo los riesgos de daños o fallos. Un análisis en profundidad desde la fase de diseño garantiza la seguridad de los ocupantes y fija estándares de construcción adecuados. En el marco de este proyecto, garantizar la seguridad de los ocupantes, en particular de los niños, es primordial.
A recordar — el emplazamiento acoge un público sensible (alumnos de colegio y escuela). El estudio busca por tanto un margen de seguridad reforzado en las zonas de juego y de circulación, con protecciones dimensionadas para los vientos del Suroeste más impactantes.
EOLIOS Ingeniería modelizó los flujos de viento en las inmediaciones del proyecto mediante un modelo de mecánica de fluidos numérica (CFD). Este modelo permitió resolver las ecuaciones fundamentales de la dinámica de fluidos y obtener una simulación precisa de los flujos de aire, con el fin de estudiar el confort al viento.
Reproduciendo fielmente la geometría 3D del barrio — edificios existentes y edificios del proyecto — EOLIOS obtuvo resultados detallados sobre el confort al viento. Ello permitió cuantificar el impacto del proyecto e identificar las zonas más expuestas. Los resultados mostraron que algunas zonas se veían fuertemente afectadas por los vientos del suroeste.
Por el contrario, las terrazas resultaron relativamente protegidas del viento dominante, y la zona norte del emplazamiento se beneficia también de cierta protección gracias a los edificios del proyecto.
Para las zonas más expuestas a los vientos del suroeste, EOLIOS recomendó protecciones complementarias. En forma de cortavientos o de ajardinamientos, reducen la velocidad del viento y crean zonas más confortables. Al modificar los flujos y minimizar las turbulencias, estas soluciones hacen las actividades exteriores más seguras y agradables.
Para las terrazas y espacios exteriores expuestos al viento, EOLIOS Ingeniería recomendó un diseño adecuado: uso de muros para crear zonas protegidas y de espacios ajardinados que forman una barrera natural. Estos acondicionamientos crean entornos propicios para las actividades exteriores, incluso con viento sostenido.
Estas soluciones mejoran el confort de los usuarios a la vez que optimizan el uso de los espacios exteriores en las inmediaciones del proyecto — lugares más acogedores y atractivos. Teniendo en cuenta la exposición al viento y la rugosidad del suelo, y proponiendo protecciones complementarias, EOLIOS garantiza espacios agradables y seguros, conformes a las exigencias del pliego de condiciones.
Saber hacer: la medición y la simulación del confort peatonal en entorno urbano
Confort al viento, efecto Venturi y seguridad de los usuarios alrededor de un proyecto escolar en La Défense.
Analiza la velocidad y la dirección del viento y la influencia de los edificios vecinos sobre los flujos, para diseñar espacios exteriores agradables y seguros. En Courbevoie, sirvió para evaluar el confort de un colegio y una escuela europea. Consulta nuestro dosier criterios de comodidad para los peatones y cartografía.
El emplazamiento acoge un colegio y una escuela europea: un público sensible que justifica un margen de seguridad reforzado. El estudio identifica las zonas expuestas a los vientos del Suroeste y propone protecciones para hacerlas seguras.
Cuando edificios próximos reducen la sección de paso del viento, el aire acelera para conservar su caudal. Este estrechamiento crea zonas de sobrevelocidad a nivel de los peatones, a controlar para el confort y la seguridad.
Cortavientos, muros y ajardinamientos en las zonas expuestas. Frenan el viento, reducen las turbulencias y crean espacios exteriores confortables, incluidas las terrazas.
La CFD reproduce la geometría 3D completa del barrio, aplica un perfil de viento normalizado (Eurocódigo EN 1991-1-4) y cartografía las velocidades en todo punto del emplazamiento, sin maqueta física. Consulta nuestro dosier la CFD, una alternativa a las pruebas en túnel de viento.
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EOLIOS Ingeniería realizó un estudio del confort al viento de un centro escolar en el barrio de La Défense, en Courbevoie. El objetivo era comprender el impacto de los obstáculos circundantes sobre el confort de los ocupantes, analizando las características del viento (velocidad, dirección), los efectos de la rugosidad de superficie y el efecto Venturi, así como el potencial eólico y la seguridad de los usuarios.
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