La aerodinámica de las ciudades (II). El viento y sus efectos

8 de julio de 2016

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Bruno Henríquez

 

Nada hay en la mente que no haya estado antes en los sentidos.
Aristóteles

 

 
Todos hemos sentido diferentes aspectos de los efectos del viento en nuestra vida, por ejemplo: cuando este nos refresca, nos trae olores de otro lugar, vuela los papeles o bate las ventanas y puertas, cuando arrastra la basura, hace ondear las bandera o despeina a quienes tienen suficiente cabellera para experimentarlo, cuando es tan fuerte que causa molestias al caminar, cuando ventila la habitación donde estamos al abrir las ventanas, o al estar en calma nos hace sufrir calor o el ataque de los insectos.
En las ciudades y otras áreas construidas se encuentran zonas donde la velocidad del viento es alta o baja, zonas de estancamiento donde no sopla el viento aunque solo unos metros más allá este arrastre los objetos, el polvo o la basura, lugares donde llegan los olores de fábricas o de jardines, y otros donde el viento parece cambiar de dirección continuamente.
Los efectos que causa el viento al interactuar con las estructuras presentes en las ciudades, si nos fijamos con detenimiento, se pueden agrupar en distintos tipos y casi todos ellos quedar enmarcados dentro de los que siguen:
Creación de patrones de flujo con áreas de estancamiento y altas velocidades. En distintas zonas de las ciudades y según de donde sople el viento hay zonas que tienen flujos de viento de alta velocidad o zonas de estancamiento, lugares donde el viento parece venir de arriba y otras en las que parece venir de todas partes como si estuviéramos dentro de un remolino. Lugares en los que el viento parce seguir un camino entre los edificios y hace un patrón que se repite cada día y quizás más marcado en horas determinadas. Se ha observado que el viento es más fuerte o sea fluye más rápido cuando estamos cerca de edificios altos, o cuando los edificios forman barreras que lo canalizan creando una vía de alta velocidad, o sea que de acuerdo al diseño que se haga de la distribución y altura de los edificios se podría modificar ese patrón de velocidades.

 

 
Efecto de carga mecánica sobre las estructuras. La presión del viento sobre los cuerpos no solo crea fuerza capaz de arrastrarlos si están sueltos, sino también de deformarlos y hasta romperlos, si el viento es oscilante en su intensidad y dirección, los objetos sometidos a esas fuerzas pueden experimentar deformaciones, fatiga mecánica y hasta rotura, en casos extremos pueden producirse efectos de resonancia u oros también muy destructivos, por eso son estudiados por los ingenieros civiles y arquitectos al diseñar edificaciones muy altas, torres y puentes o que estarán en zonas de vientos intensos.

Efecto de las presiones aerodinámicas en las fachadas. Esas mismas presiones sobre las fachadas de los edificios crean zonas no solo de esfuerzos mecánicos sino de posibilidad de paso del flujo de aire si se realizan aberturas en la fachada. Así se crean zonas de presiones positivas, por donde podría entrar el viento o de presiones negativas que en caso de abrirse al exterior funcionarían como zonas de extracción o salida del aire. Un diseño adecuado de la arquitectura de los edificios podría propiciar, con una adecuada ubicación de ventanas, puertas y áreas de acceso, que estos estuvieran mejor ventilados o que afectaran de manera diferente a las áreas exteriores, sobre todo a nivel de peatón.

Efecto aerodinámico de mezcla de aire, distribución de las concentraciones de las componentes atmosféricas entre ellos los contaminantes, el humo, los olores, los iones emitidos por la vegetación, las sustancias que se evaporan o se emiten y no se consideran contaminantes, el vapor de agua y la humedad. Un diseño urbano de la ubicación de las chimeneas, las áreas verdes zonas residenciales o las fuentes de aire limpio debe tener en cuenta como se mezclan las diferentes componentes de la atmósfera en el entorno de interés, como evitar la contaminación o los olores desagradables y de las fábricas o basureros sobre las áreas donde viven las personas y como aprovechar, por ejemplo, el poder de secado del viento.

 

Efecto térmico o de intercambio de calor. Otro aspecto interesante es el efecto que conocemos de nuestra experiencia del viento como agente térmico, o sea que unas veces nos refresca llegando a enfriarnos al extremo y otras sopla como un aliento caliente que nos envuelve. Es decir, cuando viene seco y ayuda a la evaporación nos refresca o cuando su exceso de humedad y alta temperatura nos hace sentir más calor. Esto puede ayudar al diseño de la ventilación, cuando determinamos de donde tomar el aire fresco y hacia donde emitir el aire caliente de las instalaciones tanto industriales, sociales o domésticas.
Dentro de cada uno de estos hay particularidades que los hacen ya sea molestos o agradables, útiles o dañinos, en dependencia de su intensidad, el lugar donde se presenten y que se sepan aprovechar o protegerse de ellos, de estos les trataré con más detalle en los siguientes artículos de esta serie.