Por qué cartografiar las presiones del viento
Cuando el viento se encuentra con un edificio, no se limita a «empujar»: crea un campo de presión complejo — sobrepresión en la cara expuesta, depresión en los laterales, el tejado y la cara a sotavento. Este campo gobierna tres retos importantes.
Cargas estructurales
- Esfuerzos sobre fachadas, cubiertas, acristalamientos y fijaciones.
Ventilación natural
- La diferencia de presión entre caras es el motor del aire.
Confort y seguridad
- Sobrevelocidades, arrancamientos locales, comportamiento de las persianas.
La presión dinámica: la energía del viento
Todo el estudio parte de una magnitud de referencia: la presión dinámica, que mide la energía cinética del viento por unidad de volumen.
La velocidad del viento no es uniforme: crece con la altura según un perfil de capa límite atmosférica, que depende de la rugosidad del emplazamiento (ciudad, campo, mar). Por eso las presiones aumentan fuertemente hacia la cima de las torres.
El coeficiente de presión (Cp)
El coeficiente de presión Cp es un número adimensional que relaciona la presión local ejercida sobre una superficie con la presión dinámica de referencia. Un Cp positivo traduce una sobrepresión (la superficie es empujada); un Cp negativo una depresión (la superficie es aspirada).
El Cp depende de la geometría de la obra, de la dirección del viento y del entorno (edificios vecinos, relieve). Es precisamente lo que se busca determinar, mediante ábacos normativos o mediante simulación.
Sobrepresiones a barlovento, depresiones en todo lo demás
La distribución típica de las presiones alrededor de un edificio paralelepipédico expuesto al viento:
Cara a barlovento
- Sobrepresión (Cp > 0): el aire se frena y «se aplasta» contra la fachada.
- Máximo cerca del punto de estancamiento, en la parte alta.
Laterales, cubierta y cara a sotavento
- Depresión (Cp < 0): el aire acelera y se desprende, creando una succión.
- Picos de succión en los bordes de la cubierta y las esquinas.
Son las depresiones las que arrancan
Contrariamente a la intuición, los siniestros de cubierta rara vez provienen del «empuje» del viento sino de los picos de depresión en los bordes y las esquinas: la envolvente es aspirada hacia el exterior. Estas succiones locales, muy concentradas, son las más delicadas de estimar.
De la presión neta a las decisiones de proyecto
Lo que realmente dimensiona es la presión neta: la diferencia entre la presión exterior y la presión interior de un local. Según la necesidad, el campo de presión sirve para:
Dimensionar la envolvente
- Cargas de viento sobre fachadas, acristalamientos, parasoles y cubiertas.
- Verificación de las fijaciones y de los elementos añadidos.
Alimentar la ventilación natural
- El ΔP entre entradas y salidas fija el caudal de aire que atraviesa.
- Posición óptima de las aberturas según los vientos dominantes.
El mismo campo de presión alimenta, por tanto, tanto a la oficina de ingeniería de estructuras como al diseño bioclimático del edificio.
¿Eurocódigo 1 o simulación CFD?
El Eurocódigo 1 (EN 1991-1-4) proporciona coeficientes de presión tabulados para las formas corrientes y regulares. Es la referencia reglamentaria — eficaz mientras el edificio se mantenga en el marco de los ábacos.
Pero en cuanto la geometría se vuelve singular (formas complejas, edificios altos, entorno urbano denso, cubiertas no estándar), los ábacos alcanzan sus límites. La simulación CFD calcula entonces el campo de Cp real, para cada dirección de viento, teniendo en cuenta los edificios vecinos.
Eurocódigo 1
- Rápido, reglamentario, adaptado a las formas simples.
- Conservador y limitado fuera de los casos tabulados.
Simulación CFD
- Geometría y entorno reales, todas las direcciones de viento.
- Indispensable para las obras fuera de norma.
Los planos de presión obtenidos mediante CFD
La simulación CFD restituye un plano de presión continuo sobre toda la envolvente: cada metro cuadrado recibe su Cp, para cada sector de viento. Se localizan con precisión los picos de succión, se cuantifican los motores de ventilación y se prueba el efecto de modificaciones (viseras, cortavientos, implantación) antes de la construcción.
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