LABORATORIO TÚNEL DE VIENTO

El Túnel de Viento, inaugurado en febrero de 2015, permite resolver problemas relacionados con la ingeniería de viento mediante el estudio experimental de los fenómenos y efectos eólicos, además de permitir la experimentación con modelos a escala y bajo condiciones complejas, verificando así el comportamiento de elementos para la calificación y asimilación de tecnología.

En este laboratorio se realiza investigación de punta sobre los efectos del viento en: estructuras, personas en espacios urbanos, equipos y movimiento de masas de aire, entre otros, mismos que se relacionan estrechamente con sus aplicaciones en ingeniería civil, arquitectura y meteorología.

¿Cuándo hacer una prueba de túnel de viento?

1. Optimizar costos de construcción.
2. Posibilidad de ocurrencia de problemas por viento.
3. Estructuras con geometría poco común.
4. Importancia de las estructuras.
5. Verificación de criterios de comportamiento estructural.
6. Evaluación de criterios de salud o medio ambiente.
7. Revisión de criterios de confort en espacios urbanos.

Áreas prioritarias de investigación

1. Estructuras sometidas a acciones producidas por el viento.
2. Materiales de construcción.
3. Fenómenos aerodinámicos y aerostáticos.
4. Efectos del viento sobre estructuras.
5. Efectos del viento sobre personas.

Características

El Túnel de Viento es del tipo de capa límite atmosférica, de circuito cerrado, lo que permite tener un control adecuado del flujo (velocidad, presión y temperatura).

Tiene 37.75 m de largo por 13.9 m de ancho, y cuenta con dos secciones de pruebas: la primera incluye dos áreas de pruebas de 3 m de ancho por 2 m de alto cada una —separadas por una distancia de 14 m—, y la segunda es de 4.3 m de ancho por 4 m de altura y una longitud de 5 m. El área de pruebas principal está entre las 14 más grandes del mundo.

Planta primer nivel, distancias en metros. (Hacer clic en la imagen para aumentar el tamaño.)

Circuito

Una vez que el motor genera el flujo, éste es repartido en toda la sección transversal variable en la zona del difusor con el fin de tener un flujo uniforme a su llegada a la sección de pruebas 2. Los codos a 90° de las esquinas permiten el cambio de dirección e impiden la separación del flujo. En la sección de pruebas 1 se puede desarrollar la capa límite.

Turbina

Se puede generar una velocidad máxima de 100 km/h, suficiente para simular los efectos turbulentos del viento bajo diferentes condiciones de flujo. Durante una simulación o estudio se pueden analizar, en modelos a escala, los efectos de vientos equivalentes a un huracán de categoría 4.

Secciones de pruebas

Sobre las mesas giratorias de la sección de pruebas 1 se instalan los modelos, lo que permite rotarlos para simular diferentes direcciones de incidencia del viento. Se pueden realizar pruebas de modelos de sección, aeroelásticas y balanza de fuerza. Además, se puede evaluar el efecto de la trayectoria del viento alrededor de los edificios o en zonas urbanas. En las secciones de prueba, cuando se requiere, se colocan dispositivos para aumentar la capa límite y generar turbulencia. Los modelos a escala fabricados por outsourcing pueden ser ajustados en el mismo laboratorio.

Equipo de registro

Permite medir las deformaciones, velocidades, aceleraciones, temperatura y presiones que se producen en los modelos por efecto del viento. El análisis y postproceso de la información registrada permite evaluar el comporta- miento de los modelos a escala o de la simulación o estudio que se esté realizando.

Cámara de asentamiento

En esta zona de difusión/contracción —tipo Venturi— se acondiciona el flujo de viento para que llegue con la calidad, presión, temperatura y velocidad deseadas a la sección de pruebas 1. Esto se logra gracias a que en su interior se tiene un intercambiador de calor, un panal de abeja (honeycomb) y dos mallas metálicas.

Modelo de operación

La operación técnica del laboratorio está a cargo del Instituto de Ingeniería de la UNAM, con el apoyo de un Comité Técnico Consultivo integrado por diversas instituciones de educación superior. La administración integral es realizada por la Alianza FiiDEM.

Los servicios brindados por el laboratorio Túnel de Viento son ofrecidos a otras instituciones educativas (universidades e institutos de investigación) que deseen desarrollar proyectos relacionados con la ingeniería de viento.

El Túnel de Viento tiene la capacidad de prestar servicios a países de Centro y Sudamérica. Entre ellos destaca el ambicioso programa de desarrollo de infraestructura que realiza Chile y el acelerado programa de construcción de edificios altos en Panamá. Es importante mencionar que no existen instalaciones con especificaciones similares en nuestro país.

Principales servicios que puede proveer el Túnel de Viento

Las aplicaciones y pruebas que se desarrollarán en el CeFIRI serán fundamentales para el desarrollo de la infraestructura en México, como son: puentes, edificios, túneles, vivienda, plantas industriales, presas, vialidades, carreteras y estructuras marinas, entre otras. Entre las aplicaciones del Túnel de Viento se pueden mencionar:

1. Mejorar la confiabilidad del diseño estructural.
2. Diseño de dispositivos para mitigar los efectos del viento.
3. Determinación de cargas estáticas y dinámicas del viento sobre puentes, edificios, chimeneas y otras estructuras civiles singulares.
4. Efectos del viento en diversos elementos arquitectónicos.
5. Análisis somero de problemas derivados del transporte de masas gaseosas contaminantes.
6. Determinación de las condiciones de viento (en flujos) sobre terrenos complejos.
7. Elaboración de normas.

* (A diciembre 2022)

Proyectos de investigación y tesis

Se realizó la evaluación en el Túnel de Viento de una turbina eólica diseñada para prototipos de baja potencia y de una estructura con módulos fotovoltaicos, IER–UNAM. En total se han desarrollado seis proyectos de investigación y se becó a un estudiante para doctorado en Ingeniería de Viento. Por parte del II–UNAM se tiene la dirección de 17 tesis: 12 de licenciatura, una de maestría y cuatro de doctorado.

Seguridad estructural

Es muy importante estudiar el efecto de las fuerzas generadas por las presiones producidas por el viento cuando éste impacta las superficies de las estructuras de edificios, monumentos, anuncios espectaculares, muros y puentes, ya que estas fuerzas se transmiten al sistema estructural. Uno de los elementos primordiales para cuantificar estos efectos y revisar la seguridad de las estructuras y las fachadas es el resultado de los estudios en túnel de viento.

Con la finalidad de contribuir en la seguridad de las estructuras, en coordinación con el Organismo Nacional de Normalización y Certificación de la Construcción y la Edificación, S.C. (ONNCCE) se desarrollaron dos Normas Mexicanas asociadas a la Industria de la Construcción, para lo cual se constituyó un Grupo de Trabajo integrado con 16 instituciones entre académicas, gubernamentales y privadas, con los siguientes resultados:

1. NMX-C-567-1-ONNCCE-2020 “Industria de la Construcción – Diseño por Viento de Edificaciones y Otras Construcciones – parte 1 – Requisitos” (Publicada por la Secretaría de Economía en el DOF del 28 de abril de 2021, entró en vigor el 29 junio de 2021)
2. NMX-C-567-2-ONNCCE-2019 “Industria de la Construcción – Diseño por Viento de Edificaciones y otras Construcciones – parte 2 – Métodos de ensayo en túnel de viento” (Publicada por la Secretaría de Economía en el DOF del 17 de septiembre de 2021, entró en vigor el 18 noviembre de 2021)

CONTACTO TÚNEL DE VIENTO

Ing. Víctor Valadez Hernández
Encargado de la Coodinación de Laboratorios
victor.valadez@alianzafiidem.org

ACTUALIZACIÓN: Noviembre 2023