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Rascacielos que doman el viento

Por su impacto, el viento es una variable obligada a la hora de diseñar edificios altos. En este artículo se da un panorama general sobre el viento y sus efectos. (Jue, 07 Feb 2019)
Rascacielos que doman el viento A la hora de diseñar cualquier estructura, además de hacer cálculos para que resista un probable sismo, también se determina la acción del viento, sobre todo cuando se levantan edificios altos.

Por experiencia, se sabe que entre más alto es un edificio más será “golpeado” por las ráfagas naturales del viento, lo que puede causar desperfectos en la estructura, como desprender vidrios o marcos de ventanas, hasta provocar ciertos movimientos que pueden marear a las personas.

La manera más fácil de controlar esta oscilación es crear una estructura firme, bien anclada entre sí para que trabaje como una unidad.

El problema empieza cuando los niveles aumentan.



Edificios como el Empire State o el Edificio Chrysler cuentan con núcleos muy fuertes de concreto. El área de este núcleo está fortificada por un armazón de acero, reforzado con vigas diagonales.



Sin embargo, los rascacielos más modernos no pueden depender tanto de estos contrapesos pues entre más latos necesitan de núcleos más grandes, lo que complica el espacio disponible y eleva el costo de la obra.

Por ello, algunos edificios cuentan amortiguadores avanzados para compensar el viento u otros sistemas similares para cambiar el peso del edificio en función del movimiento: péndulos gigantes.




Además, cuando los edificios se convierten en rascacielos provocan algunos fenómenos que también deben de anticiparse para prevenir accidentes.

Por ejemplo, en una ciudad como Londres, en la que se ha incrementado el número de rascacielos, se han registrado fenómenos que provocan un aumento en la velocidad de viento a nivel de calle.



Esto se debe, en parte, a que Londres es una ciudad de calles medievales, algunas muy estrechas, que permiten una concentración de ráfagas de aire sobre todo cuando se agrupan muy cerca e sí varios edificios de varios metros de altura.

Este fenómeno se conoce como "canalización", una aceleración del viento creada por el aire que debe ser comprimida a través de un espacio estrecho. Este efecto recibe el nombre de quien lo estudió: Giovanni Battista Venturi, un científico italiano que vivió entre lo siglos XVIII y XIX.



El Burj Khalifa de Dubái, el edificio más alto del mundo, fue sometido a rigurosos análisis para determinar cuáles serían los efectos del viento a nivel de calle, y se sometió a un examen de microclima de los efectos en las terrazas y alrededor de la base de la torre antes de abrir en 2010.



Además, gracias a que su estructura no es ortogonal, sino que se estrecha o retrocede, evita fenómenos de viento a nivel de calle.

Según información de la BBC de Londres, en Leeds, Edward Slaney, de 35 años, fue aplastado después de que fuertes vientos derribaron a un camión cerca de Bridgewater Place, el edificio más alto de la ciudad, en 2011.

Los vientos acelerados cerca de los rascacielos son causados por el "efecto descendente": cuando el aire golpea un edificio y, sin ningún otro lugar a donde ir, es empujado hacia arriba, hacia abajo y hacia los lados. Así, el aire forzado hacia abajo aumenta la velocidad del viento al nivel de la calle.



Una manera de prevenir esta acción de los vientos, es crear esquinas no rectas, sino redondeadas o con salientes o entrantes.




El Taipei 101, por ejemplo, cuenta con elementos en sus esquinas que amortiguan la acción del viento. Lo mismo pasa en las Torres Petronas de Kuala Lumpur y en The Shard en Londres.



El así apodado “Gherkin” de Londres, obra de Norman Foster, al ser redondeando no causa el fenómeno, pues el aire no acelera en las curvas.

Entre más alto sea un edificio creará microclimas más fríos cuando el viento alcanza el nivel de la calle. Si se vive en una ciudad muy caluroso en verano, esto puede ser una ventajas, peor no será así en un crudo invierno

A medida que los edificios aumentan de altura, la velocidad del aire que los golpea aumenta, acrecentado los vientos terrestres.

En Nueva York, la capital de los rascacielos llevan mucho tiempo estudiando estos fenómenos.

El edificio Flatiron, de 93 metros de altura, causaba vientos terrestres que levantaban las faldas de las mujeres. Desde 1983, la gran manzana cuenta con leyes que inciden en el diseño de los edificios para evitar los efectos del viento en la calle.

Otras formas de reducir el impacto del viento tienen que ver con la propia forma del edificio. Mediante giros se reduce el impacto del viento y se quiebran las rachas hacia el suelo, pues se evita la creación de vórtices.

El edificio Shanghai Tower, en China utiliza esta solución de manera muy eficiente a lo largo de sus 632 metros de altura.


Otra forma de reducir el impacto de los fuertes vientos en los edificios altos es aumentar su porosidad, "cortando" las partes de la estructura y permitiendo que el aire fluya a través de la masa del edificio.
Esta técnica se ha utilizado en varios rascacielos de alto perfil en todo el mundo; incluido el Centro del Reino de Arabia Saudita y el World Finance Center en Shanghai, China.

Permitir el paso del aire a través de la estructura es otra manera de que el viento no mueve el edificio.

Este principio es el que permite que un edificio como el 432 Park Avenue de Manhattan, de 426 metros de alto, sea uno de los más altos y esbeltos del mundo, con una proporción de apenas 1:15.

Cada 12 pisos el edificio tiene “recortes”, permitiendo que el viento circule son mover la estructura ni causar agitación en la calle.

La torre de 426 metros cuenta con recortes de doble piso a intervalos de 12 pisos a lo largo de su altura, permitiendo que el viento pase a través, así como alrededor de su estructura extremadamente delgada.

Gracias a la tecnología, es posible determinar el comportamiento del viento en estructuras altas. SimScale es un software que permite cargar un modelo CAD del componente a analizar.

Tras configurar la simulación, que proporciona capacidades para mecánica sólida, dinámica de fluidos y análisis térmico, una animación muestra el comportamiento de l estructura frente al viento y sus posibles consecuencias.

Estos instrumentos son indispensable para rediseñar y redefinir aspectos que de otra forma ocasionarán problema a futuro. Por ello son indispensables para aquellos que participan en el diseño de rascacielos.

Así, gracias a estas innovaciones y adelantos, los edificios seguirán creciendo mucho más.

Con nuevos materiales, más resistentes y ligeros, muy pronto edificios como el Burj Khalifa dejarán de ser los más altos.

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