El impacto del viento en las torres solares

La acción del viento tiene un efecto importante en edificios altos y su consideración es indispensable, para garantizar la seguridad estructural. Por su gran altura, las torres solares deben estar preparadas para soportar viento de diversas velocidades.

Las cargas producidas por el viento son fluctuantes, por lo que para su análisis práctico, es necesario evaluarlas a lo largo del tiempo para poder determinar los esfuerzos que generan.

” En localizaciones con gran exposición eólica, la acción del viento puede llegar a marcar el diseño estructural.

Para ello, en la actualidad, coexisten dos modelos matemáticos que definen el impacto de las variaciones en función de la altura de los edificios, estando su uso sometido a la legislación local: el modelo potencial, utilizado en EE.UU. y países como Chile, y el modelo logarítmico, empleado en Europa.

Existen casos excepcionales en los que, por la geometría singular de la edificación o por el emplazamiento del mismo, se suele recurrir, además, a procedimientos más precisos o a experimentos que aporten mayor información para reforzar la estructura.

Este es el caso de la torre solar del proyecto Atacama I que Abengoa está desarrollando en el desierto chileno del mismo nombre. La torre termosolar mide 250 m de altura, tiene una geometría peculiar y estará ubicada en una zona de alta sismicidad.

” Debido al emplazamiento y características de Atacama 1, se ha decidido emplear, además del método normativo, otros que permiten la optimización de la estructura.

Con estos condicionantes, se ha empleado en su diseño el modelo matemático y los procedimientos experimentales, como el ensayo en túnel aerodinámico, para optimizar el diseño y garantizar la resistencia al viento.

Fig. 1 Ensayo en túnel de viento de la torre Atacama I.

Estos ensayos consisten en la implantación de un modelo a escala de la edificación y su entorno en un túnel que genera un flujo de aire turbulento similar al que se produce en la zona en la que la estructura estará ubicada.

El estudio aerodinámico para la torre del proyecto de Atacama I se ha realizado en Canadá, en las instalaciones de una empresa especialista en ingeniería eólica. La prueba se ha realizado con una maqueta a escala 1:400 de la torre sobre una plataforma giratoria en el interior de un túnel aerodinámico capaz de simular los flujos de vientos del desierto de Atacama. Con este ensayo, queda registrada la oposición al viento y las deformaciones de la estructura al ser sometida a las ráfagas de viento, es decir, la respuesta aerodinámica de la torre solar, lo que permite optimizar su diseño.

Fig. 2 Simulación en XFlow de la velocidad media del viento alrededor de la torre de Atacama I (realizada por Abengoa Research).

Otro procedimiento al que está siendo sometido el proyecto de Atacama en la fase de diseño es el análisis mediante modelos de ordenador de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD por sus siglas en inglés). En este caso, el generador de viento natural, desarrollado por la Universidad Técnica de Múnich para Abengoa, y la herramienta XFlowCFD reproducen de manera virtual las características del viento para, al igual que el túnel de viento, evaluar la resistencia aerodinámica y la obtención de las presiones eólicas detalladas.

Antonio José López Meca,
Ingeniero senior de Abengoa.