Skip to main content

Detection, simulation, modelling and loading of thunderstorm outflows to design wind-safer and cost-efficient structures

Article Category

Article available in the folowing languages:

El análisis de tormentas brinda unas construcciones más seguras frente al viento

Los nuevos métodos de identificación y caracterización de tormentas, así como de determinación de su impacto sobre las estructuras, podrían mejorar la seguridad y dar lugar a unas construcciones más resilientes y rentables.

Investigación fundamental

Las tormentas ponen en riesgo las vidas y provocan daños significativos a los edificios y a las infraestructuras de transporte y energéticas en un plazo muy corto de tiempo. Entre los científicos existe consenso en que el calentamiento de la superficie de la Tierra favorece la actividad convectiva en la base de las tormentas, motivo por el que su número va en aumento. Maria Pia Repetto, de la Universidad de Génova (Italia) y coordinadora del proyecto THUNDERR, señala: «En el pasado, la corta duración y el tamaño relativamente reducido de las tormentas había limitado nuestra capacidad de medirlas con precisión. Por consiguiente, y a pesar de la enorme cantidad de investigaciones realizadas en este campo, no existe un modelo compartido de tormenta ni de su impacto sobre las infraestructuras». Esto supone una grave deficiencia en el campo de la ingeniería estructural y civil, que se pone de relieve en los daños frecuentes sufridos por edificios de tamaño pequeño y medio tras una tormenta. Dichos daños se deben en parte al hecho de que la máxima potencia de los reventones suele alcanzarse cerca del suelo, normalmente entre 50 y 100 m.

Comprensión del comportamiento de las tormentas

Teniendo esto en cuenta, el equipo del proyecto THUNDERR, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, trató de desarrollar simulaciones y modelos más precisos de los efectos de las tormentas, para facilitar el diseño de estructuras más seguras frente al viento de una forma más rentable. Para empezar, reforzaron una red de vigilancia del viento existente con sensores y «software» innovadores, a fin de registrar datos en tiempo real. Repetto explica: «Esta red nos proporcionó una buena descripción de la estructura temporal local de los reventones. Sin embargo, esto no era suficiente para obtener un modelo detallado de la estructura espacial de las tormentas». Para ello, se llevaron a cabo pruebas de túnel de viento y simulaciones de dinámica de fluidos computacional. En concreto, se realizaron simulaciones a escala en WindEEE Dome, un túnel de viento único de la Universidad de Ontario Occidental (Canadá). A continuación, se desarrollaron modelos matemáticos para sintetizar los datos recogidos, a fin de capturar las principales características físicas de los flujos salientes de las tormentas. Repetto comenta: «Otro objetivo fundamental era evaluar las acciones de las tormentas sobre las estructuras. Sabemos que los flujos salientes de las tormentas son transitorios y breves, y que las respuestas estructurales pueden evaluarse a través de un espectro, de forma similar al impacto de los terremotos». Dos estructuras (de 18 y 50 m de altura respectivamente) se equiparon con equipos de detección para analizar el comportamiento de las estructuras en condiciones reales. Esto ayudó al equipo del proyecto a desarrollar nuevos medios para evaluar la resiliencia de las estructuras de altura baja y media ante las condiciones de las tormentas.

Construcciones más seguras frente al viento

THUNDERR amplió satisfactoriamente una red de vigilancia del viento ya existente mediante el desarrollo de nuevos métodos analíticos para explicar los fenómenos de las tormentas y para buscar nuevas formas de medir la respuesta de las estructuras a las tormentas. Todos los resultados se han recopilado y están disponibles de forma gratuita para la comunidad científica. «El catálogo abierto proporciona registros fiables de tormentas a científicos de todo el mundo», añade Repetto. Las mejoras de la vigilancia y la modelización beneficiarán a sectores como el deporte, en el que las actividades se ven muy influidas por las condiciones meteorológicas. Otras infraestructuras expuestas al riesgo del viento también se aprovecharán de la mejora de la vigilancia. Los nuevos modelos de carga de las tormentas beneficiarán al sector de la construcción, que los puede aplicar para construir estructuras más rentables y seguras frente al viento. Repetto espera asimismo que el proyecto deje un legado duradero en cuanto a la educación, al unir la ciencia eólica y los cursos de ingeniería de una forma verdaderamente multidisciplinaria. Los siguientes pasos consistirán en analizar el impacto de las tormentas en el contexto del cambio climático, aplicar inteligencia artificial y análisis de datos masivos, y centrarse en la repercusión de las tormentas sobre los sistemas de transporte.

Palabras clave

THUNDERR, tormenta, ingeniería, reventones, viento, tiempo, transporte, energía, infraestructura

Descubra otros artículos del mismo campo de aplicación